JP4553414B2

JP4553414B2 - Ceramic piece mounting structure and method

Info

Publication number: JP4553414B2
Application number: JP13429897A
Authority: JP
Inventors: 一美大徳; 賢宏小石原
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2017-05-07
Also published as: JPH10305367A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアークスタッド溶接により金属母材等の表面に容易に取付けることができるセラミックピースの取付け構造及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属母材にセラミックスの耐熱性保護層を設けることにより、炉壁、バーナ、高炉羽口等の高温雰囲気で使用される装置の耐熱性を向上させることが行われており、また、セラミックスの耐摩耗性を活用して、ブロアー、ポンプ等の高速回転機器のライニングとして金属母材にセラミックスの耐摩耗性保護層が設けられている。
上記のセラミックスの耐熱性又は耐摩耗性保護層（以下、セラミックピースと呼ぶ）として、例えば、実開昭６３−１１１２７８号公報に記載のように、コーン部に続くフランジ部を設け、且つフランジ部にピンを一体的に成形又は金属接合したスタッドのピン部を、一定形状のピースに成形されたセラミックピース本体に設けた孔部に挿入している構造のものが提案されており、このセラミックピースを溶接、ろう付け等の手段によって金属母材に現場で簡単に取付ける方法が提案されている。しかし、この構造のセラミックピースにおいては、ピンに設けた断面積減少部がセラミックピースの表面に露出しているため、この露出部分から摩耗が進行し、最終的にスタッド溶接部分に到達し、セラミックピースが金属母材から剥離する原因となっていた。
【０００３】
また、セラミック板に取付け孔を設け、該孔に固定ピンを挿入し、該固定ピンの突起を金属母材に押圧しつつ、固定ピンと金属母材間に電通し、該固定ピンを金属母材に溶着して、セラミック板を固定する方法が提案されている。しかし、このセラミック板の場合も、固定ピンがセラミック板の表面に露出するため、固定ピンが先に摩耗し、最終的にスタッド溶接部分に到達し、セラミック板が金属母材から剥離する原因となっていた。
この問題を解決するために、特公平７−１１２６２９号公報において、セラミック蓋を固定ピンにスポット溶接又は接着剤で取付けるセラミックピースの構造を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特公平７−１１２６２９号公報に記載のセラミックピースにおいては、スポット溶接時にセラミック蓋が割れたり、また、スポット溶接部の隙間を接着剤で埋めなければならず、補修が容易でないという問題があった。
また、セラミック蓋を接着剤で固定しているので、熱により接着剤が劣化してセラミック蓋が剥離するという問題もあった。
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、部分的なセラミックピースの剥離においても補修が容易で、セラミック蓋が剥離することを抑制可能なセラミックピースの取付け構造及びその方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接して該セラミック板を被取付け材に固定すると共に、該被取付け材に対してアーク溶接可能な、金属からなるスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンの雌ねじに螺合する雄ねじを有し、かつ上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成される。
請求項２記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接されると共に、被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンに対して着脱可能で、かつ前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されるセラミックピースの取付け構造であって、前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱機構が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによる。
【０００６】
請求項３記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンに着脱可能な固定金具と、該固定金具を介して前記スタッド溶接ピンに固定可能な嵌入部を備え、かつ前記貫通孔と当接可能なホックと、該ホックの前記嵌入部により着脱可能で、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されている。
【０００７】
請求項４記載のセラミックピースの取付け構造は、請求項３記載のセラミックピースの取付け構造において、前記スタッド溶接ピンの前記被取付け材側には、前記セラミック板の該被取付け材側の端面又は縮径部の端面と当接するフランジ部が形成されている。
請求項５記載のセラミックピースの取付け方法は、被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を載置し、該セラミック板の前記貫通孔内に、該貫通孔内で前記セラミック板に当接して該セラミック板を前記被取付け材に固定するための、金属からなるスタッド溶接ピンを装着して、前記被取付け材にアーク溶接し、前記スタッド溶接ピンの雌ねじに、上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋の雄ねじを螺合させて、該セラミック蓋を前記貫通孔内に取付ける。
請求項６記載のセラミックピースの取付け方法は、被取付け材上にスタッド溶接ピンの一部をなし、かつ前記被取付け材に対してアーク溶接可能な円板部を載置すると共に、アーク溶接し、前記被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を、前記円板部に対して同心円的に配置し、前記スタッド溶接ピンの他部をなし、かつ前記セラミック板に当接可能な円筒部を該セラミック板に当接させるように、前記円板部に前記円筒部を装着し、該円筒部に、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋を掛止するセラミックピースの取付け方法であって、前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱方法が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、及び平面図、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の変形例の側断面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造及びその変形例の側断面図、図５は本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、図６は本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【０００９】
本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０は、図１に示すように、平板状で中央部に貫通孔１１を有するセラミック板１２と、貫通孔１１内に取付けられるセラミック蓋１３と、アーク溶接により被取付け材の一例である金属部材１５に取付けられるスタッド溶接ピン１４とによって構成されている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１０】
セラミック板１２は、例えば厚み３〜１００ｍｍの板材を正方形、長方形等の適宜の形に成形したり又はセラミックス粉末を直接、目的形状に焼結、形成することによって得られる。セラミック板１２に使用する材質としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の各種のものがある。
中央部には貫通孔１１が設けられ、略上半分は大径の孔１１ａが設けられ、孔１１ａに接続する下半分側は、縮径するテーパー状の孔１１ｂ及び孔１１ｂに接続する小径の孔１１ｃとが形成されている。
セラミック板１２の厚みは３ｍｍ〜１００ｍｍが良い。望ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍである。セラミック板１２の孔１１ｃの径は２ｍｍ〜３０ｍｍが良い。孔１１ｃの径が２ｍｍ未満ではスタッド溶接ピン１４の強度が低下し、３０ｍｍを超えるとセラミック板１２の強度が低下する。また、セラミック板１２の孔１１ａの径は３ｍｍ〜５０ｍｍが良い。孔１１ａの径が３ｍｍ未満では細いアークスタッド用の電流が孔１１ａに入り難く、適切な通電電流を流すことができず、一方５０ｍｍを超えるとセラミック蓋１３が大きくなり過ぎ、ブロワー等の回転機に適用した場合遠心力に耐えきれないという問題を生ずる虞れがある。
【００１１】
セラミック蓋１３は、略上半分が孔１１ａより少し小さい（隙間Ｇは０．１ｍｍ程度が望ましい）外径の円板部１３ａに一体的に縮径した突起部１３ｂが固着された構造であり、材料としては、セラミック板１２と同様に、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の各種のものが使用可能である。突起部１３ｂには、スタッド溶接ピン１４の雌ねじ１４ａに螺合する雄ねじ１３ｃが形成され、円板部１３ａの表面にはセラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４に着脱するための取付け用穴１３ｄが２個形成されている。取付け用穴１３ｄの大きさは、１５ｍｍφ×８ｍｍ深さである。セラミック蓋として、耐摩耗性のあるタングステンカーバイト等の超硬も使用できる。
【００１２】
スタッド溶接ピン１４は、例えば、ＳＵＳ３０４等の金属からなり、円錐台状で底辺側から上辺側に向けて、セラミック蓋１３の雄ねじ１３ｃに螺合する雌ねじ１４ａが形成され、上辺部１４ｂの中央部にはアーク用の突起部１４ｃが設けられている。突起部１４ｃの大きさは、１．０ｍｍφ×０．３ｍｍ高さ程度で、スタッド溶接ピン１４と一体的に形成することもできるし、また別々形成したものを一体的に固着できる。テーパー面１４ｄは、セラミック板１２を金属部材１５に固定する時に、テーパー状の孔１１ｂと均一に当接するように形成されている。
なお、セラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４に螺合した時に、セラミック蓋１３の突起部１３ｂの表面１３ｅとスタッド溶接ピン１４の内上面１４ｅとの間及び、セラミック蓋１３の円板部１３ａのスタッド溶接ピン１４側の傾斜面１３ｆとスタッド溶接ピン１４の底面１４ｆとの間にそれぞれ空間部Ｓ₁、Ｓ₂が形成されるようにしている。
【００１３】
かかる構成を有する本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０の取付け方法について説明する。
先ず、セラミック板１２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板１２の貫通孔１１内にスタッド溶接ピン１４を挿入する。この際、スタッド溶接ピン１４のテーパー面１４ｄは、セラミック板１２のテーパー状の孔１１ｂと均一に当接させる。次に、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン１４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋１３の雄ねじ１３ｃをスタッド溶接ピン１４の雌ねじ１４ａに螺合して、セラミック板１２及びセラミック蓋１３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板１２及びセラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４を介して取付けることができる。
【００１４】
次に、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０の変形例について、図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照しながら説明する。
変形例のセラミックピースの取付け構造２０、３０、及び４０は、前記セラミックピースの取付け構造１０において、スタッド溶接ピン１４のテーパー面１４ｄとセラミック板１２のテーパー状の孔１１ｂとの当接関係を変えた点に特徴がある。
【００１５】
セラミックピースの取付け構造２０においては、図２（Ａ）に示すように、セラミック板２２は、中央部には貫通孔２１が設けられ、上半分側には大径の孔２１ａが形成され、段差部２１ｂを介して孔２１ａに接続する下半分側には、小径の孔２１ｃが形成されている。また、セラミック蓋２３は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３と略同様の形状をなし、一方スタッド溶接ピン２４は、上部にフランジ部２４ａを備え、下部はコップ状の直胴部２４ｂを有して構成されている。
従って、セラミック板２２内にスタッド溶接ピン２４をセットした時、スタッド溶接ピン２４のフランジ部２４ａの背面２４ｃがセラミック板２２の段差部２１ｂに当接するようになっている。
【００１６】
セラミックピースの取付け構造３０においては、図２（Ｂ）に示すように、セラミック板３２は、中央部には貫通孔３１が設けられ、上３分の２側には大径の孔３１ａが形成され、段差部３１ｂを介して孔３１ａに接続する下３分の１側には、小径の孔３１ｃが形成されている。また、セラミック蓋３３は、セラミックピースの取付け構造１０、２０のセラミック蓋１３、２３と略同様の形状をなし、一方スタッド溶接ピン３４は、セラミックピースの取付け構造１０のスタッド溶接ピン１４と略同様の形状をなして構成されている。
従って、セラミック板３２内にスタッド溶接ピン３４をセットした時、スタッド溶接ピン３４のテーパー面３４ａがセラミック板３２の段差部３１ｂの孔３１ｃ部と点接触するようになっている。
【００１７】
セラミックピースの取付け構造４０においては、図２（Ｃ）に示すように、セラミック板４２は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック板１２と略同様の形状をなしており、中央部には貫通孔４１が設けられ、略上半分以上には大径の孔４１ａが設けられ、孔４１ａに接続する下半分側には、縮径するテーパー状の孔４１ｂと孔４１ｂに接続する小径の孔４１ｃとが形成されている。また、セラミック蓋４３は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３と略同様の形状をなし、スタッド溶接ピン４４は、セラミックピースの取付け構造２０と略同様の形状をなして構成されている。
従って、セラミック板４２内にスタッド溶接ピン４４をセットした時、スタッド溶接ピン４４のフランジ部４４ａの背面４４ｂの外径部４４ｃがセラミック板４２のテーパー状の孔４１ｂと点接触するようになっている。
【００１８】
かかる構成を有する変形例のセラミックピースの取付け構造２０、３０、４０の取付け方法は、前記セラミックピースの取付け構造１０と略同様であるので、説明を省略する。
【００１９】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造５０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造２０においては、スタッド溶接ピン２４のフランジ部２４ａの背面２４ｃがセラミック板２２の段差部２１ｂに当接するようにしているが、セラミックピースの取付け構造５０おいては、図示するように、スタッド溶接ピン５４のフランジ部５４ａの背面５４ｂとセラミック板５２の段差部５１ａとの間に弾性部材の一例であるゴムパッキン５５を介在させた点に特徴がある。
【００２０】
かかる構成を有する本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造５０の取付け方法については、セラミックピースの取付け構造１０の場合と略同様で、セラミック板５２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板５２の貫通孔５１内にスタッド溶接ピン５４を挿入するが、この際、スタッド溶接ピン５４のフランジ部５４ａの背面５４ｂとセラミック板５２の段差部５１ａとの間にゴムパッキン５５を介在させて、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン５４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋５３の雄ねじ５３ａをスタッド溶接ピン５４の雌ねじ５４ｃに螺合して、セラミック板５２及びセラミック蓋５３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板５２及びセラミック蓋５３をスタッド溶接ピン５４を介して取付けることができる。
【００２１】
また、図４（Ａ）を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造６０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造２０においては、スタッド溶接ピン２４は一体構造としたが、セラミックピースの取付け構造６０のスタッド溶接ピン６４においては、図示するように、円筒部６４ａと円板部６４ｂとで構成され、しかもねじ機構により分割可能な構造としている点に特徴がある。
円筒部６４ａは、上部にフランジ部６４ｃを備え、かつ内側には雌ねじ６４ｄが形成されており、一方、円板部６４ｂの外周部には円筒部６４ａの金属部材１５側で面一となるように雌ねじ６４ｄと螺合する雄ねじ６４ｅが形成されている。なお、円板部６４ｂの金属部材１５側の中央部に突起部６４ｆが一体的に形成されている。
【００２２】
かかる構成を有する本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造６０の取付け方法について説明する。
先ず、円板部６４ｂを取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、図示しないアーク溶接機を使用して円板部６４ｂを金属部材１５に溶接した後、セラミック板６２を金属部材１５上に設置し、円筒部６４ａのフランジ部６４ｃによりセラミック板６２を押圧しながら円筒部６４ａを円板部６４ｂにねじ込む。次に、セラミック蓋６３の雄ねじ６３ａを円筒部６４ａの雌ねじ６４ｄに螺合して、セラミック板６２及びセラミック蓋６３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板６２及びセラミック蓋６３をスタッド溶接ピン６４を介して取付けることができる。また、円筒部６４ａと円板部６４ｂとを螺合して組み立てておいて、前記セラミックピースの取付け構造２０の取付け方法と同様に実施することも可能である。
【００２３】
さらに、図４（Ｂ）を参照しながら、セラミックピースの取付け構造６０の変形例であるセラミックピースの取付け構造７０について説明する。
図示するように、セラミックピースの取付け構造７０は、スタッド溶接ピン７４により、セラミック板７２を固定できる構成にした点に特徴がある。
円筒部７４ａは、前記円筒部６４ａと略同様の形状であるが、円板部７４ｂは金属部材１５側に円盤状のフランジ部７４ｃが設けられ、フランジ部７４ｃの表面は傾斜の小さい（水平面に近い）テーパー状となっていると共に、反金属部材１５側の端面７４ｄにはフランジ部７４ｆへのねじ込み用の穴７４ｅが形成されている。また、セラミック板７２は、図示するように、金属部材１５側で一定長さの縮径部７２ａが形成され、それから再び拡径されている。円筒部７４ａを円板部７４ｂに螺合した際に、円筒部７４ａのフランジ部７４ｆの背面７４ｈと円板部７４ｂのフランジ部７４ｃとがセラミック板７２の縮径部７２ａを挟む構造としている。その他は、セラミックピースの取付け構造６０と略同一である。
【００２４】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造７０の取付け方法については、予め、スタッド溶接ピン７４の円板部７４ｂのフランジ部７４ｃと円筒部７４ａのフランジ部７４ｆとの間にセラミック板７２の縮径部７２ａを挟んで円板部７４ｂに円筒部７４ａを螺合しておき、一体となったセラミック板７２及びスタッド溶接ピン７４を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン７４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋７３の雄ねじ７３ａを円筒部７４ａの雌ねじ７４ｇに螺合して、セラミック蓋７３も金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板７２及びセラミック蓋７３をスタッド溶接ピン７４を介して取付けることができる。
【００２５】
さらに、図５を参照しながら、本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造８０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造１０〜７０においては、セラミック蓋１３〜７３はねじ機構によりスタッド溶接ピン１４〜７４と着脱可能な構造としたが、セラミックピースの取付け構造８０おいては、図示するように、セラミック蓋８３は弾性部材の一例である板バネ８５によりスタッド溶接ピン８４と着脱可能な構造としている点に特徴がある。
セラミック板８２は、セラミックピースの取付け構造３０、６０のセラミック板３２、６２と略同一であり、上３分の２側には大径の孔８１ａが形成されており、段差部８１ｂを介して孔８１ａに接続する下３分の１側には、小径の孔８１ｃが形成されている。
【００２６】
セラミック蓋８３は、略上半分が孔８１ａより少し小さい（隙間Ｇは０．１ｍｍ程度が望ましい）外径の円板部８３ａに縮径した突起部８３ｂが一体的に固着された構造であり、突起部８３ｂの中間部には、図示するように、板バネ８５（厚さ０．３ｍｍ、幅２．０ｍｍ、長さ７．０ｍｍ）が貫通されており、板バネ８５の両方の端部８５ａが、スタッド溶接ピン８４の内面の対向する２箇所に形成された掛止溝部の一例であるＶ溝部８４ａに掛止するように取付けられている。なお、セラミック蓋８３をスタッド溶接ピン８４に取付け易いように、かつ取付けた後はセラミック蓋８３がスタッド溶接ピン８４から外れ難いように、板バネ８５の両方の端部８５ａは、セラミック蓋８３側に少し傾斜させている。
【００２７】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造８０の取付け方法については、先ず、セラミック板８２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板８２の貫通孔８１内にスタッド溶接ピン８４を挿入し、スタッド溶接ピン８４のフランジ部８４ｂの背面８４ｃとセラミック板８２の段差部８１ｂとを当接する。その後図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン８４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋８３に予め取付けた板バネ８５の両方の端部８５ａをスタッド溶接ピン８４のＶ溝部８４ａに掛止することによって、スタッド溶接ピン８４を介してセラミック板８２及びセラミック蓋８３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板８２及びセラミック蓋８３をスタッド溶接ピン８４を介して取付けることができる。
なお、セラミックピースの取付け構造８０においては、板バネ８５をセラミック蓋８３に取付けて、スタッド溶接ピン８４のＶ溝部８４ａに掛止するようにしたが、逆に、板バネをスタッド溶接ピンに取付けて、セラミック蓋に形成した掛止用Ｖ溝部に掛止するようにしてもよい。本実施の形態では、セラミック蓋８３とスタッド溶接ピン８４の着脱がねじ機構でなく、板バネを掛止する構造としているので、セラミック蓋８３とスタッド溶接ピン８４の加工が簡単となる。
【００２８】
さらに、図６を参照しながら、本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造９０について説明する。
セラミックピースの取付け構造９０においては、スタッド溶接ピン９４とセラミック蓋９３との固定を、図示するように、ホック９５と固定金具９６とを介して行なっている点に特徴がある。
セラミック板９２はセラミックピースの取付け構造３０のセラミック板３２と略同一であり、セラミック蓋９３には、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３の突起部１３ｂが円板部１３ａから拡径した構造を有する円錐台部９３ａが形成され、また、スタッド溶接ピン９４は反金属部材１５側の内面に雌ねじ９４ａが形成されている。
固定金具９６は、ＳＵＳ３０４製で、スタッド溶接ピン９４の雌ねじ９４ａに螺合する雄ねじ９６ａを備えた突出部９６ｂに円板状のフランジ部９６ｃが一体的に固着されている。なお、９６ｄはねじ締結用の取付け穴を表す。
【００２９】
ホック９５は、ＳＵＳ３０４製で、断面が凹状の環状体を構成しており、凹状の金属部材１５側のフランジ部９５ａは、セラミック板９２とスタッド溶接ピン９４にセットする時には、上、下面９５ｂ、９５ｃがそれぞれ固定金具９６のフランジ部９６ｃの背面９６ｅ、及びスタッド溶接ピン９４の反金属部材１５側の端面９４ｂに当接するようになっている。また、ホック９５の反金属部材１５側のフランジ部９５ｄとセラミック蓋９３の円錐台部９３ａのテーパー面９３ｂとの間には、弾性部材の一例であるコイルバネ９７が介在されている。取付け、取り外し時、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａはホック９５の嵌入部９５ｅに着脱可能になっている。本実施の形態では、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａにはセラミックピースの取付け構造１０〜７０のような雄ねじが形成されることなく、またセラミックピースの取付け構造８０のような板バネを取付けるための加工が必要ない。
【００３０】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造９０の取付け方法については、先ず、スタッド溶接ピン９４を、セラミック板９２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、その後図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン９４を金属部材１５に溶接した後、セラミック板９２をスタッド溶接ピン９４の円盤状のフランジ部９４ｃの背面９４ｄに載せて位置決めする。次いで、コイルバネ９７が装着されているホック９５の金属部材１５側のフランジ部９５ａを、スタッド溶接ピン９４の端面９４ｂと固定金具９６のフランジ部９６ｃの背面９６ｅとで挟んで、取付け穴９６ｄを利用して固定金具９６をスタッド溶接ピン９４に螺合する。その後、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａをホック９５内にコイルバネ９７の弾性力に抗して挿入する。このようにホック９５、及び固定金具９６を介することによって、スタッド溶接ピン９４によりセラミック板９２及びセラミック蓋９３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板９２及びセラミック蓋９３をスタッド溶接ピン９４等を介して取付けることができる。
【００３１】
前記実施の形態においては、スタッド溶接ピンがセラミック蓋で保護され、セラミック板の表面に露出しないので、摩耗することがなく、セラミック板が金属母材から剥離しない。また、セラミック蓋はねじ又はホックにより強固にスタッド溶接ピンに保持されているので、セラミック板から脱落することがない。
さらに、セラミック蓋をねじ込む時又はホック止めする時、接着剤を塗布することにより一層強固に取付けることができる。また、金属母材が振動する場合でもセラミック蓋が緩むことがない。
アークスタッド溶接でスタッド溶接ピンを金属母材に取付け、かつセラミック蓋はねじ込み又はホック止めしているので、５００℃程度の高温でも十分に使用可能である。セラミック蓋をスタッド溶接ピンに取付けるに際し、セラミック蓋が薄くなるような凹部を付けないで、セラミック蓋の方に突起部を設けて、ねじ又はホックを設けているので、セラミック蓋の厚みが有効に活用できる。
【００３２】
前記実施の形態のセラミックピースの取付け構造１０〜７０では、セラミック蓋１３〜７３をスタッド溶接ピン１４〜７４に着脱する着脱機構はねじ機構としているので、セラミック蓋の外周部及び該セラミック蓋が嵌入する貫通孔の形状は円となるが、セラミックピースの取付け構造８０、９０では、セラミック蓋の外周部及び該セラミック蓋が嵌入する貫通孔の形状は任意の形状（例えば正方形、多角形等）にできる。
【００３３】
スタッド溶接ピンを金属母材にアーク溶接する条件としては、次のような設定範囲が可能である。
電流値１０００〜２００００Ａ（４０００〜６０００Ａが最適）
電圧１００〜３００Ｖ（１５０〜１８０Ｖが最適）
電通時間０．５秒
【００３４】
【発明の効果】
請求項１、２記載のセラミックピースの取付け構造及び請求項５、６記載のセラミックピースの取付け方法においては、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、セラミック板の貫通孔内に装着され、貫通孔内においてセラミック板に当接されると共に、被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、スタッド溶接ピンに対して着脱可能で、かつ貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されているので、被取付け材にアーク溶接されるスタッド溶接ピンでセラミック板を固定することができると共に、セラミック蓋とスタッド溶接ピンとを着脱出来ると共に、セラミック蓋によってスタッド溶接ピンを磨耗領域から隔離できる。
従って、セラミック板の表面にスタッド溶接ピンが露出して磨耗が進行し、最終的に溶着部分が磨耗により強度が低下して、セラミック板が被取付け材から剥離することを確実に防止できる。
以上のような構造及び方法を採用することにより、現場で容易にセラミックピースの強固な取付けが可能となると共に、部分的なセラミックピースの剥離に関しても容易に補修が可能である。従って、構造物の耐摩耗性の向上や腐食性気体、液体から母材を保護することができる。
【００３５】
また、このセラミックピースの取付け構造においては、スタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱方法がねじ機構であるので、着脱が容易であると共に、セラミック蓋の厚さを有効に活用できる。さらに、セラミック蓋をスタッド溶接ピンに強固に取付けることができると共に、被取付け材が振動しても容易に緩むことがない。
請求項２記載のセラミックピースの取付け構造及び請求項６記載のセラミックピースの取付け方法においては、スタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱方法が、スタッド溶接ピン又はセラミック蓋に設けられた弾性部材と、セラミック蓋又はスタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによるので、ねじ加工を必要とせず、簡単な構造でスタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱ができる。
請求項３記載のセラミックピースの取付け構造においては、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、セラミック板の貫通孔内に装着され、貫通孔内において被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、スタッド溶接ピンに着脱可能な固定金具と、固定金具を介してスタッド溶接ピンに固定可能な嵌入部を備え、かつ貫通孔と当接可能なホックと、ホックの嵌入部により着脱可能で、貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されているので、ねじ加工を必要とせず、簡単な構造でスタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱ができると共に、容易に着脱できる。
【００３６】
請求項４記載のセラミックピースの取付け構造においては、スタッド溶接ピンの被取付け材側には、セラミック板の被取付け材側の端面又は縮径部の端面と当接するフランジ部が形成されているので、セラミック板をスタッド溶接ピンに装着したまま、被取付け材に取付けることができ、正確な位置決めができる。
請求項５記載のセラミックピースの取付け方法においては、被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を載置し、セラミック板の貫通孔内に、貫通孔内でセラミック板に当接するスタッド溶接ピンを装着すると共に、アーク溶接し、スタッド溶接ピンに、貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋を掛止するので、先ずセラミック板を位置決めし、次いでスタッド溶接ピンをアーク溶接できるため、重いセラミック板を取り扱う場合に作業性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、及び平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の変形例の側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造及びその変形例の側断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【符号の説明】
１０：セラミックピースの取付け構造、１１：貫通孔、１１ａ〜１１ｃ：孔、１２：セラミック板、１３：セラミック蓋、１３ａ：円板部、１３ｂ：突起部、１３ｃ：雄ねじ、１３ｄ：取付け用穴、１３ｅ：表面、１３ｆ：傾斜面、１４スタッド溶接ピン、１４ａ：雌ねじ、１４ｂ：上辺部、１４ｃ：突起部、１４ｄ：テーパー面、１４ｅ：内上面、１４ｆ：底面、１５：金属部材（被取付け材）、２０：セラミックピースの取付け構造、２１：貫通孔、２１ａ：孔、２１ｂ：段差部、２１ｃ：孔、２２：セラミック板、２３：セラミック蓋、２４：スタッド溶接ピン、２４ａ：フランジ部、２４ｂ：直胴部、２４ｃ：背面、３０：セラミックピースの取付け構造、３１：貫通孔、３１ａ：孔、３１ｂ：段差部、３１ｃ：孔、３２：セラミック板、３３：セラミック蓋、３４：スタッド溶接ピン、３４ａ：テーパー面、４０：セラミックピースの取付け構造、４１：貫通孔、４１ａ：孔、４１ｂ：孔、４１ｃ：孔、４２：セラミック板、４３：セラミック蓋、４４：スタッド溶接ピン、４４ａ：フランジ部、４４ｂ：背面、４４ｃ：外径部、５０：セラミックピースの取付け構造、５１：貫通孔、５１ａ：段差部、５２：セラミック板、５３：セラミック蓋、５３ａ：雄ねじ、５４：スタッド溶接ピン、５４ａ：フランジ部、５４ｂ：背面、５４ｃ：雌ねじ、５５：ゴムパッキン、６０：セラミックピースの取付け構造、６２：セラミック板、６３：セラミック蓋、６３ａ：雄ねじ、６４：スタッド溶接ピン、６４ａ：円筒部、６４ｂ：円板部、６４ｃ：フランジ部、６４ｄ：雌ねじ、６４ｅ：雄ねじ、６４ｆ：突起部、７０：セラミックピースの取付け構造、７２：セラミック板、７２ａ：縮径部、７３：セラミック蓋、７３ａ：雄ねじ、７４：スタッド溶接ピン、７４ａ：円筒部、７４ｂ：円板部、７４ｃ：フランジ部、７４ｄ：端面、７４ｅ：穴、７４ｆ：フランジ部、７４ｇ：雌ねじ、７４ｈ：背面、８０：セラミックピースの取付け構造、８１：貫通孔、８１ａ：孔、８１ｂ：段差部、８１ｃ：孔、８２：セラミック板、８３：セラミック蓋、８３ａ：円板部、８３ｂ：突起部、８４：スタッド溶接ピン、８４ａ：Ｖ溝部（掛止溝部）、８４ｂ：フランジ部、８４ｃ：背面、８５：板バネ、８５ａ：端部、９０：セラミックピースの取付け構造、９２：セラミック板、９３：セラミック蓋、９３ａ：円錐台部
９３ｂ：テーパー面、９４：スタッド溶接ピン、９４ａ：雌ねじ、９４ｂ：端面、９４ｃ：フランジ部、９４ｄ：背面、９５：ホック、９５ａ：フランジ部、９５ｂ：上面、９５ｃ：下面、９５ｄ：フランジ部、９５ｅ：嵌入部、９６：固定金具、９６ａ：雄ねじ、９６ｂ：突出部、９６ｃ：フランジ部、９６ｄ：取付け穴、９６ｅ：背面、９７：コイルバネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic piece mounting structure and method which can be easily mounted on the surface of a metal base material or the like by arc stud welding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, by providing a ceramic heat-resistant protective layer on a metal base material, it has been attempted to improve the heat resistance of devices used in high-temperature atmospheres such as furnace walls, burners, blast furnace tuyere, etc. As a lining for high-speed rotating equipment such as blowers and pumps, a ceramic base is provided with a wear-resistant protective layer for ceramics.
As a heat-resistant or wear-resistant protective layer (hereinafter referred to as a ceramic piece) of the above ceramics, for example, Japanese Utility Model Sho 63-111278 As described in the official gazette, a flange portion following the cone portion was provided, and a pin portion of a stud in which a pin was integrally formed or metal-bonded to the flange portion was provided in a ceramic piece body formed into a fixed shape piece. A structure having a structure of being inserted into the hole has been proposed, and a method of easily attaching the ceramic piece to the metal base material by means of welding, brazing or the like has been proposed. However, in the ceramic piece of this structure, since the cross-sectional area reduction part provided in the pin is exposed on the surface of the ceramic piece, wear proceeds from this exposed part and finally reaches the stud welded part, The piece was a cause of peeling from the metal base material.
[0003]
Also , A mounting hole is provided in the ceramic plate, and a fixing pin is inserted into the hole. While pressing the protrusion of the fixing pin against the metal base material, electrical connection is made between the fixing pin and the metal base material, and the fixing pin is welded to the metal base material. A method of fixing the ceramic plate has been proposed. However, even in the case of this ceramic plate, since the fixing pin is exposed on the surface of the ceramic plate, the fixing pin is worn first, eventually reaches the stud welded part, and the ceramic plate is peeled off from the metal base material. It was.
to solve this problem , Special Japanese Patent Publication No. 7-112629 proposes a structure of a ceramic piece in which a ceramic lid is attached to a fixing pin by spot welding or an adhesive.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, Before In the ceramic piece described in Japanese Patent Publication No. 7-112629, there is a problem that the ceramic lid is cracked at the time of spot welding, and the gap of the spot welded portion must be filled with an adhesive, and repair is not easy. It was.
In addition, since the ceramic lid is fixed with an adhesive, the adhesive deteriorates due to heat and the ceramic lid is peeled off.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a ceramic piece mounting structure and a method thereof that can be easily repaired even in partial peeling of the ceramic piece and can prevent the ceramic lid from peeling off. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The ceramic piece mounting structure according to claim 1, which meets the object, is provided with a ceramic plate having a through hole at a central portion thereof and mounted in the through hole of the ceramic plate, and contacts the ceramic plate in the through hole. Contact And fixing the ceramic plate to the attachment material, Arc welding is possible for the workpiece. Made of metal Stud welding pin and the stud welding pin Having a male thread that is screwed into the female thread of And The upper half of the disc is The through hole and a ceramic lid mounted with a predetermined gap maintained.
Claim 2 The ceramic piece mounting structure described is A ceramic plate having a through hole in the center, and a stud that is mounted in the through hole of the ceramic plate, is in contact with the ceramic plate in the through hole, and is arc-weldable to a workpiece A ceramic piece mounting structure comprising a welding pin and a ceramic lid that is detachably attached to the stud welding pin and is mounted while maintaining a predetermined gap with the through hole, The attachment / detachment mechanism between the stud welding pin and the ceramic lid is based on an elastic member provided on the stud welding pin or the ceramic lid, and a retaining groove provided on the ceramic lid or the stud welding pin.
[0006]
Claim 3 The ceramic piece mounting structure described above includes a ceramic plate having a through-hole in the center, and stud welding that is mounted in the through-hole of the ceramic plate and can be arc-welded to a workpiece in the through-hole. A hook having a pin, a fixing bracket detachably attached to the stud welding pin, a fitting portion fixed to the stud welding pin via the fixing bracket, and capable of coming into contact with the through-hole, and the fitting of the hook It is detachable by the part, and is configured by the through hole and a ceramic lid that is mounted while maintaining a predetermined gap.
[0007]
Claim 4 The ceramic piece mounting structure described in claim 3 In the ceramic piece mounting structure described above, a flange portion that abuts on an end surface of the ceramic plate on the mounted material side or an end surface of the reduced diameter portion is formed on the mounted material side of the stud welding pin.
Claim 5 The ceramic piece mounting method described is a method in which a ceramic plate having a through-hole at the center is placed on a material to be attached, and the ceramic plate abuts the ceramic plate in the through-hole of the ceramic plate. Then, the ceramic plate is made of metal for fixing the ceramic plate to the material to be attached. With stud welding pin And the attached material Arc welding, the stud welding pin The upper half of the disk is on the female screw Ceramic lid to be mounted while maintaining a predetermined gap with the through hole Screw the male screw and attach the ceramic lid in the through hole. The
Claim 6 The ceramic piece mounting method described above includes forming a part of a stud welding pin on the material to be attached and placing a disc portion that can be arc welded to the material to be attached, arc welding, and A cylindrical plate having a through-hole at the center on the mounting material is disposed concentrically with respect to the disk portion, forms the other part of the stud welding pin, and is a cylindrical portion that can contact the ceramic plate The cylindrical portion is attached to the disc portion so that the ceramic lid is brought into contact with the ceramic plate, and a ceramic lid is attached to the cylindrical portion while maintaining a predetermined gap from the through hole. A ceramic piece mounting method comprising: The method of attaching and detaching the stud welding pin and the ceramic lid is based on an elastic member provided on the stud welding pin or the ceramic lid, and a latching groove provided on the ceramic lid or the stud welding pin.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
1A and 1B are a side sectional view and a plan view, respectively, of a ceramic piece mounting structure according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A, 2B, and 2C. FIG. 3 is a side sectional view of a modified example of the ceramic piece mounting structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a side sectional view of the ceramic piece mounting structure according to the second embodiment of the present invention. 4 (A) and 4 (B) are side sectional views of the ceramic piece mounting structure and its modification according to the third embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 5 is the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a side sectional view of a ceramic piece mounting structure according to a fifth embodiment of the present invention.
[0009]
As shown in FIG. 1, a ceramic piece mounting structure 10 according to a first embodiment of the present invention is a flat plate-shaped ceramic plate 12 having a through hole 11 at the center, and a ceramic mounted in the through hole 11. It is comprised by the lid | cover 13 and the stud welding pin 14 attached to the metal member 15 which is an example of a to-be-attached material by arc welding. Hereinafter, these will be described in detail.
[0010]
The ceramic plate 12 is obtained, for example, by forming a plate material having a thickness of 3 to 100 mm into an appropriate shape such as a square or a rectangle, or directly sintering and forming a ceramic powder into a target shape. Various materials such as alumina, zirconia, silicon carbide, and silicon nitride are used as the ceramic plate 12.
A through hole 11 is provided at the center, a large diameter hole 11a is provided in the upper half, and a lower half side connected to the hole 11a is a tapered hole 11b that is reduced in diameter and a small diameter that is connected to the hole 11b. A hole 11c is formed.
The thickness of the ceramic plate 12 is preferably 3 mm to 100 mm. Preferably, it is 5 mm to 30 mm. The diameter of the hole 11c of the ceramic plate 12 is preferably 2 mm to 30 mm. If the diameter of the hole 11c is less than 2 mm, the strength of the stud welding pin 14 is lowered, and if it exceeds 30 mm, the strength of the ceramic plate 12 is lowered. The diameter of the hole 11a of the ceramic plate 12 is preferably 3 mm to 50 mm. If the diameter of the hole 11a is less than 3 mm, it is difficult for the current for the thin arc stud to enter the hole 11a and an appropriate energization current cannot flow. On the other hand, if the diameter exceeds 50 mm, the ceramic lid 13 becomes too large, and When applied to the above, there is a possibility of causing a problem that it cannot withstand centrifugal force.
[0011]
The ceramic lid 13 has a structure in which a protrusion 13b whose diameter is integrally reduced is fixed to an outer diameter disk portion 13a whose upper half is slightly smaller than the hole 11a (the gap G is preferably about 0.1 mm). As the material, various materials such as alumina, zirconia, silicon carbide, and silicon nitride can be used as in the ceramic plate 12. The projection 13b is formed with a male screw 13c that is screwed into the female screw 14a of the stud welding pin 14, and two mounting holes 13d for attaching and detaching the ceramic lid 13 to the stud welding pin 14 are formed on the surface of the disk portion 13a. Individually formed. The size of the mounting hole 13d is 15 mmφ × 8 mm deep. As the ceramic lid, carbide such as tungsten carbide having wear resistance can also be used.
[0012]
The stud welding pin 14 is made of, for example, a metal such as SUS304, and has a truncated cone shape and is formed with a female screw 14a that is screwed into the male screw 13c of the ceramic lid 13 from the bottom side toward the upper side. Is provided with an arc projection 14c. The size of the protrusion 14c is about 1.0 mmφ × 0.3 mm in height, and can be formed integrally with the stud welding pin 14 or can be separately fixed. The tapered surface 14d is formed so as to uniformly contact the tapered hole 11b when the ceramic plate 12 is fixed to the metal member 15.
When the ceramic lid 13 is screwed to the stud welding pin 14, the stud 13 b is formed between the surface 13 e of the protrusion 13 b of the ceramic lid 13 and the inner upper surface 14 e of the stud welding pin 14 and the stud 13 a of the disk portion 13 a of the ceramic lid 13. Space S between the inclined surface 13f on the welding pin 14 side and the bottom surface 14f of the stud welding pin 14 respectively. ₁ , S ₂ Is to be formed.
[0013]
A method for mounting the ceramic piece mounting structure 10 according to the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
First, the ceramic plate 12 is installed on the metal member 15 to be attached, and then the stud welding pin 14 is inserted into the through hole 11 of the ceramic plate 12. At this time, the tapered surface 14d of the stud welding pin 14 is brought into contact with the tapered hole 11b of the ceramic plate 12 uniformly. Next, after the stud welding pin 14 is welded to the metal member 15 using an arc welding machine (not shown), the male screw 13c of the ceramic lid 13 is screwed to the female screw 14a of the stud welding pin 14, and the ceramic plate 12 and ceramic The lid 13 can be firmly attached to the metal member 15. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 12 and ceramic lids 13 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 14 in the same manner.
[0014]
Next, a modification of the ceramic piece mounting structure 10 according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (A), 2 (B) and 2 (C).
The ceramic piece mounting structures 20, 30, and 40 of the modified example change the contact relationship between the tapered surface 14 d of the stud welding pin 14 and the tapered hole 11 b of the ceramic plate 12 in the ceramic piece mounting structure 10. There is a feature in the point.
[0015]
In the ceramic piece mounting structure 20, as shown in FIG. 2A, the ceramic plate 22 is provided with a through hole 21 at the center and a large-diameter hole 21a on the upper half side. A small-diameter hole 21c is formed on the lower half side connected to the hole 21a via the portion 21b. The ceramic lid 23 has substantially the same shape as the ceramic lid 13 of the ceramic piece mounting structure 10, while the stud welding pin 24 has a flange portion 24a at the upper portion and a cup-shaped straight body portion 24b at the lower portion. It is configured.
Therefore, when the stud welding pin 24 is set in the ceramic plate 22, the back surface 24 c of the flange portion 24 a of the stud welding pin 24 comes into contact with the stepped portion 21 b of the ceramic plate 22.
[0016]
In the ceramic piece mounting structure 30, as shown in FIG. 2 (B), the ceramic plate 32 is provided with a through-hole 31 in the center and a large-diameter hole 31a on the upper two-thirds side. A small-diameter hole 31c is formed on the lower third side connected to the hole 31a via the step portion 31b. The ceramic lid 33 has substantially the same shape as the ceramic lids 13 and 23 of the ceramic piece mounting structures 10 and 20, while the stud welding pin 34 is substantially the same as the stud welding pin 14 of the ceramic piece mounting structure 10. It is configured in the shape of
Therefore, when the stud welding pin 34 is set in the ceramic plate 32, the tapered surface 34a of the stud welding pin 34 comes into point contact with the hole 31c portion of the step portion 31b of the ceramic plate 32.
[0017]
In the ceramic piece mounting structure 40, as shown in FIG. 2C, the ceramic plate 42 has substantially the same shape as the ceramic plate 12 of the ceramic piece mounting structure 10, and a through hole is formed in the center. 41 is provided, a large-diameter hole 41a is provided in approximately the upper half or more, and on the lower half side connected to the hole 41a, a tapered hole 41b having a reduced diameter and a small-diameter hole 41c connected to the hole 41b are provided. Is formed. The ceramic lid 43 has substantially the same shape as the ceramic lid 13 of the ceramic piece mounting structure 10, and the stud welding pin 44 is configured to have substantially the same shape as the ceramic piece mounting structure 20.
Therefore, when the stud welding pin 44 is set in the ceramic plate 42, the outer diameter portion 44c of the rear surface 44b of the flange portion 44a of the stud welding pin 44 comes into point contact with the tapered hole 41b of the ceramic plate 42. Yes.
[0018]
Since the attachment method of the ceramic piece attachment structure 20, 30, 40 of the modified example having such a configuration is substantially the same as the ceramic piece attachment structure 10, the description thereof will be omitted.
[0019]
Next, a ceramic piece mounting structure 50 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ceramic piece mounting structure 20, the back surface 24 c of the flange portion 24 a of the stud welding pin 24 is in contact with the stepped portion 21 b of the ceramic plate 22, but the ceramic piece mounting structure 50 is illustrated. As described above, the rubber packing 55 as an example of an elastic member is interposed between the back surface 54b of the flange portion 54a of the stud welding pin 54 and the stepped portion 51a of the ceramic plate 52.
[0020]
The method for mounting the ceramic piece mounting structure 50 according to the second embodiment of the present invention having such a configuration is substantially the same as that of the ceramic piece mounting structure 10 and is a metal member to which the ceramic plate 52 is to be mounted. Then, the stud welding pin 54 is inserted into the through hole 51 of the ceramic plate 52. At this time, the back surface 54b of the flange portion 54a of the stud welding pin 54 and the step portion 51a of the ceramic plate 52 are inserted. After the rubber packing 55 is interposed between the stud welding pin 54 and the metal member 15 using an arc welding machine (not shown), the male screw 53a of the ceramic lid 53 is screwed to the female screw 54c of the stud welding pin 54. Thus, the ceramic plate 52 and the ceramic lid 53 can be firmly attached to the metal member 15. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 52 and ceramic lids 53 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 54 in the same manner.
[0021]
A ceramic piece mounting structure 60 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ceramic piece mounting structure 20, the stud welding pin 24 is an integral structure. However, in the stud welding pin 64 of the ceramic piece mounting structure 60, as shown in the drawing, a cylindrical portion 64 a and a disc portion 64 b are provided. It is characterized in that it has a structure that can be divided by a screw mechanism.
The cylindrical portion 64a is provided with a flange portion 64c at the top, and an internal thread 64d is formed on the inner side. On the other hand, the outer peripheral portion of the disc portion 64b is flush with the metal member 15 side of the cylindrical portion 64a. Is formed with a male screw 64e which is screwed with the female screw 64d. In addition, the protrusion part 64f is integrally formed in the center part by the side of the metal member 15 of the disc part 64b.
[0022]
A method of mounting the ceramic piece mounting structure 60 according to the third embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
First, the disk part 64b is installed on the metal member 15 to be attached, and then the disk part 64b is welded to the metal member 15 using an arc welding machine (not shown), and then the ceramic plate 62 is attached to the metal member 15. The cylindrical portion 64a is screwed into the disc portion 64b while being pressed on the ceramic plate 62 by the flange portion 64c of the cylindrical portion 64a. Next, the ceramic plate 62 and the ceramic lid 63 can be firmly attached to the metal member 15 by screwing the male screw 63a of the ceramic lid 63 with the female screw 64d of the cylindrical portion 64a. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 62 and ceramic lids 63 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 64 in the same manner. Further, the cylindrical portion 64a and the disc portion 64b can be assembled by screwing together, and can be carried out in the same manner as the mounting method of the ceramic piece mounting structure 20.
[0023]
Further, a ceramic piece mounting structure 70 which is a modification of the ceramic piece mounting structure 60 will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the ceramic piece mounting structure 70 is characterized in that the ceramic plate 72 can be fixed by a stud welding pin 74.
The cylindrical portion 74a has substantially the same shape as the cylindrical portion 64a, but the disc portion 74b is provided with a disc-shaped flange portion 74c on the metal member 15 side, and the surface of the flange portion 74c has a small inclination (in a horizontal plane). The end 74d on the side opposite to the metal member 15 is formed with a hole 74e for screwing into the flange portion 74f. Further, as shown in the drawing, the ceramic plate 72 is formed with a reduced diameter portion 72a having a predetermined length on the metal member 15 side, and then is expanded again. When the cylindrical portion 74a is screwed into the disc portion 74b, the back surface 74h of the flange portion 74f of the cylindrical portion 74a and the flange portion 74c of the disc portion 74b sandwich the reduced diameter portion 72a of the ceramic plate 72. The rest is substantially the same as the ceramic piece mounting structure 60.
[0024]
Regarding the method of attaching the ceramic piece attachment structure 70 having such a configuration, the reduced diameter portion of the ceramic plate 72 is previously provided between the flange portion 74c of the disc portion 74b of the stud welding pin 74 and the flange portion 74f of the cylindrical portion 74a. The cylindrical portion 74a is screwed to the disc portion 74b with the 72a interposed therebetween, and the integrated ceramic plate 72 and the stud welding pin 74 are installed on the metal member 15 to be attached, and then arc welding (not shown) After the stud welding pin 74 is welded to the metal member 15 using a machine, the male screw 73a of the ceramic lid 73 is screwed into the female screw 74g of the cylindrical portion 74a, so that the ceramic lid 73 is also firmly attached to the metal member 15. it can. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 72 and ceramic lids 73 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 74 in the same manner.
[0025]
Further, a ceramic piece mounting structure 80 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ceramic piece mounting structures 10 to 70, the ceramic lids 13 to 73 are structured to be detachable from the stud welding pins 14 to 74 by a screw mechanism. However, in the ceramic piece mounting structure 80, as shown in FIG. The ceramic lid 83 is characterized in that it has a structure that can be attached to and detached from the stud welding pin 84 by a leaf spring 85 that is an example of an elastic member.
The ceramic plate 82 is substantially the same as the ceramic plates 32 and 62 of the ceramic piece mounting structures 30 and 60, and a large-diameter hole 81a is formed on the upper two-thirds side, via the step portion 81b. A small-diameter hole 81c is formed on the lower third side connected to the hole 81a.
[0026]
The ceramic lid 83 has a structure in which a projecting portion 83b having a reduced diameter is integrally fixed to a disk portion 83a having an outer diameter whose outer half is slightly smaller than the hole 81a (the gap G is preferably about 0.1 mm). As shown in the drawing, a leaf spring 85 (thickness 0.3 mm, width 2.0 mm, length 7.0 mm) is passed through the intermediate portion of the protrusion 83b, and both end portions 85a of the leaf spring 85 are inserted. However, it is attached so that it may latch on the V groove part 84a which is an example of the latching groove part formed in two places which the inner surface of the stud welding pin 84 opposes. Note that both end portions 85a of the leaf spring 85 are on the ceramic lid 83 side so that the ceramic lid 83 can be easily attached to the stud welding pin 84 and the ceramic lid 83 is difficult to be detached from the stud welding pin 84 after being attached. Slightly tilted.
[0027]
With respect to the attachment method of the ceramic piece attachment structure 80 having such a configuration, first, the ceramic plate 82 is installed on the metal member 15 to be attached, and then the stud welding pin 84 is installed in the through hole 81 of the ceramic plate 82. The rear surface 84c of the flange portion 84b of the stud welding pin 84 and the stepped portion 81b of the ceramic plate 82 are brought into contact with each other. Thereafter, the stud welding pin 84 is welded to the metal member 15 using an arc welding machine (not shown), and then both end portions 85a of the leaf spring 85 previously attached to the ceramic lid 83 are hooked on the V groove portion 84a of the stud welding pin 84. By stopping, the ceramic plate 82 and the ceramic lid 83 can be firmly attached to the metal member 15 via the stud welding pins 84. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 82 and ceramic lids 83 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 84 in the same manner.
In the ceramic piece mounting structure 80, the plate spring 85 is mounted on the ceramic lid 83 and hooked on the V groove portion 84a of the stud welding pin 84. Conversely, the plate spring is mounted on the stud welding pin. Then, it may be latched in the latching V-groove formed in the ceramic lid. In the present embodiment, the ceramic lid 83 and the stud welding pin 84 are not attached to and detached from the screw mechanism, but the plate spring is engaged, so that the processing of the ceramic lid 83 and the stud welding pin 84 is simplified.
[0028]
Further, a ceramic piece mounting structure 90 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The ceramic piece mounting structure 90 is characterized in that the stud welding pin 94 and the ceramic lid 93 are fixed via a hook 95 and a fixing bracket 96 as shown in the figure.
The ceramic plate 92 is substantially the same as the ceramic plate 32 of the ceramic piece mounting structure 30, and the ceramic lid 93 has a structure in which the protrusion 13 b of the ceramic lid 13 of the ceramic piece mounting structure 10 has a diameter expanded from the disk portion 13 a. The stud welding pin 94 has a female thread 94a formed on the inner surface of the anti-metal member 15 side.
The fixing metal fitting 96 is made of SUS304, and a disk-like flange portion 96c is integrally fixed to a projecting portion 96b provided with a male screw 96a that is screwed into the female screw 94a of the stud welding pin 94. Reference numeral 96d denotes a mounting hole for screw fastening.
[0029]
The hook 95 is made of SUS304 and constitutes an annular body having a concave cross section. When the flange 95a on the concave metal member 15 side is set on the ceramic plate 92 and the stud welding pin 94, the upper, lower surface 95b, 95c is in contact with the back surface 96e of the flange portion 96c of the fixing bracket 96 and the end surface 94b of the stud welding pin 94 on the side opposite to the metal member 15 side. A coil spring 97, which is an example of an elastic member, is interposed between the flange portion 95d of the hook 95 on the side opposite to the metal member 15 and the tapered surface 93b of the truncated cone portion 93a of the ceramic lid 93. At the time of attachment and removal, the truncated cone part 93a of the ceramic lid 93 is detachable from the fitting part 95e of the hook 95. In the present embodiment, a male spring as in the ceramic piece attachment structure 10 to 70 is not formed on the truncated cone portion 93a of the ceramic lid 93, and a leaf spring like the ceramic piece attachment structure 80 is attached. No processing is required.
[0030]
With respect to the mounting method of the ceramic piece mounting structure 90 having such a configuration, first, the stud welding pin 94 is installed on the metal member 15 to which the ceramic plate 92 is to be mounted, and then an arc welding machine (not shown) is used. After the stud welding pin 94 is welded to the metal member 15, the ceramic plate 92 is placed on the back surface 94 d of the disc-shaped flange portion 94 c of the stud welding pin 94 and positioned. Next, the flange 95a on the metal member 15 side of the hook 95 to which the coil spring 97 is attached is sandwiched between the end surface 94b of the stud welding pin 94 and the back surface 96e of the flange 96c of the fixing bracket 96, and the mounting hole 96d is used. Then, the fixing bracket 96 is screwed onto the stud welding pin 94. Thereafter, the truncated cone part 93 a of the ceramic lid 93 is inserted into the hook 95 against the elastic force of the coil spring 97. As described above, the ceramic plate 92 and the ceramic lid 93 can be firmly attached to the metal member 15 by the stud welding pins 94 by way of the hook 95 and the fixing bracket 96. Thereafter, a predetermined number of ceramic plates 92 and ceramic lids 93 can be attached to predetermined positions on the metal member 15 through stud welding pins 94 and the like in the same manner.
[0031]
In the above embodiment, the stud welding pin is protected by the ceramic lid and is not exposed on the surface of the ceramic plate, so that it is not worn and the ceramic plate is not peeled off from the metal base material. Further, since the ceramic lid is firmly held by the stud welding pin with screws or hooks, it does not fall off from the ceramic plate.
Further, when the ceramic lid is screwed or hooked, it can be attached more firmly by applying an adhesive. Further, the ceramic lid does not loosen even when the metal base material vibrates.
Since the stud welding pin is attached to the metal base material by arc stud welding and the ceramic lid is screwed or hooked, it can be used sufficiently even at a high temperature of about 500 ° C. When attaching the ceramic lid to the stud welding pin, there is no concave part that makes the ceramic lid thin, but a protrusion is provided on the ceramic lid and a screw or hook is provided, so the thickness of the ceramic lid is effective. Can be used.
[0032]
In the ceramic piece mounting structures 10 to 70 of the above embodiment, the attaching / detaching mechanism for attaching / detaching the ceramic lids 13 to 73 to the stud welding pins 14 to 74 is a screw mechanism, so that the outer peripheral portion of the ceramic lid and the ceramic lid are fitted. The shape of the through hole to be formed is a circle. However, in the ceramic piece mounting structures 80 and 90, the outer peripheral portion of the ceramic lid and the shape of the through hole into which the ceramic lid is fitted may be any shape (for example, square, polygon, etc.) it can.
[0033]
As conditions for arc welding the stud welding pin to the metal base material, the following setting ranges are possible.
Current value 1000 to 20000A (4000 to 6000A is optimal)
Voltage 100-300V (150-180V is optimal)
Dentsu time 0.5 seconds
[0034]
【The invention's effect】
Claim 1 2 The ceramic piece mounting structure and claim 5, 6 In the ceramic piece mounting method described above, a ceramic plate having a through-hole in the central portion, a ceramic plate mounted in the through-hole of the ceramic plate, abutting against the ceramic plate in the through-hole, It consists of a stud welding pin that can be arc welded, and a ceramic lid that can be attached to and detached from the stud welding pin, and that is mounted with a predetermined clearance between the through hole and arc welding to the workpiece. The ceramic plate can be fixed by the stud welding pin, the ceramic lid and the stud welding pin can be attached and detached, and the stud welding pin can be isolated from the wear area by the ceramic lid.
Therefore, the stud welding pin is exposed on the surface of the ceramic plate, and wear progresses. Finally, the strength of the welded portion is reduced due to wear, and the ceramic plate can be reliably prevented from peeling off from the attachment material.
By adopting the structure and method as described above, it is possible to easily attach the ceramic piece on site, and it is possible to easily repair the partial peeling of the ceramic piece. Accordingly, it is possible to improve the wear resistance of the structure and protect the base material from corrosive gas and liquid.
[0035]
Also this Ceramic piece mounting structure To make In this case, since the attachment / detachment method between the stud welding pin and the ceramic lid is a screw mechanism, the attachment / detachment is easy and the thickness of the ceramic lid can be effectively utilized. Further, the ceramic lid can be firmly attached to the stud welding pin and is not easily loosened even if the attached material vibrates.
Claim 2 The ceramic piece mounting structure and claim 6 In the ceramic piece mounting method described above, the method of attaching and detaching the stud welding pin and the ceramic lid is based on the elastic member provided on the stud welding pin or the ceramic lid and the latching groove provided on the ceramic lid or the stud welding pin. Therefore, it is possible to attach and detach the stud welding pin and the ceramic lid with a simple structure without the need for screw machining.
Claim 3 In the ceramic piece mounting structure described above, a ceramic plate provided with a through hole in the center, a stud welding pin that is mounted in the through hole of the ceramic plate and can be arc welded to a material to be mounted in the through hole, A fixing bracket that can be attached to and detached from the stud welding pin, a hook that can be fixed to the stud welding pin via the fixing fitting, and a hook that can come into contact with the through hole, and a hook that can be attached to and detached from the through hole. And a ceramic lid that is mounted while maintaining a predetermined gap, so that screw processing is not required, and the stud welding pin and the ceramic lid can be attached and detached with a simple structure, and can be easily attached and detached.
[0036]
Claim 4 In the ceramic piece mounting structure described above, since the flange portion that contacts the end surface of the ceramic plate to be mounted or the end surface of the reduced diameter portion is formed on the mounted material side of the stud welding pin, the ceramic plate Can be attached to the material to be attached while being attached to the stud welding pin, and accurate positioning can be performed.
Claim 5 In the ceramic piece mounting method described above, a ceramic plate having a through hole at the center is placed on a material to be mounted, and a stud welding pin that abuts the ceramic plate in the through hole of the ceramic plate. , And arc welding, and the stud lid is hooked with the ceramic lid to be mounted while maintaining a predetermined clearance from the through hole, so that the ceramic plate can be positioned first, and then the stud welding pin can be arc welded Therefore, workability is good when handling heavy ceramic plates.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a side sectional view and a plan view of a ceramic piece mounting structure according to a first embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional side views of modified examples of the ceramic piece mounting structure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view of a ceramic piece mounting structure according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are side cross-sectional views of a ceramic piece mounting structure and a modified example thereof according to a third embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 5 is a side sectional view of a ceramic piece mounting structure according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side sectional view of a ceramic piece mounting structure according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Ceramic piece mounting structure, 11: Through hole, 11a to 11c: Hole, 12: Ceramic plate, 13: Ceramic lid, 13a: Disc portion, 13b: Projection, 13c: Male screw, 13d: Mounting hole, 13e: surface, 13f: inclined surface, 14 stud welding pin, 14a: female screw, 14b: upper side, 14c: protrusion, 14d: tapered surface, 14e: inner upper surface, 14f: bottom surface, 15: metal member (attachment material) ), 20: Ceramic piece mounting structure, 21: Through hole, 21a: Hole, 21b: Stepped portion, 21c: Hole, 22: Ceramic plate, 23: Ceramic lid, 24: Stud welding pin, 24a: Flange portion, 24b : Straight body portion, 24c: back surface, 30: ceramic piece mounting structure, 31: through hole, 31a: hole, 31b: stepped portion, 31c: hole, 32: ceramic Plate, 33: ceramic lid, 34: stud welding pin, 34a: taper surface, 40: ceramic piece mounting structure, 41: through hole, 41a: hole, 41b: hole, 41c: hole, 42: ceramic plate, 43 : Ceramic lid, 44: Stud welding pin, 44a: Flange, 44b: Back surface, 44c: Outer diameter part, 50: Ceramic piece mounting structure, 51: Through hole, 51a: Stepped part, 52: Ceramic plate, 53: Ceramic lid, 53a: male screw, 54: stud welding pin, 54a: flange portion, 54b: back surface, 54c: female Screw, 55: Rubber packing, 60: Ceramic piece mounting structure, 62: Ceramic plate, 63: Ceramic lid, 63a: Male screw, 64: Stud welding pin, 64a: Cylindrical part, 64b: Disc part, 64c: Flange part 64d: female thread, 64e: male thread, 64f: projection, 70: ceramic piece mounting structure, 72: ceramic plate, 72a: reduced diameter part, 73: ceramic lid, 73a: male thread, 74: stud welding pin, 74a: Cylindrical part, 74b: disk part, 74c: flange part, 74d: end face, 74e: hole, 74f: flange part, 74g: female screw, 74h: back face, 80: ceramic piece mounting structure, 81: through hole, 81a: Hole, 81b: Stepped portion, 81c: Hole, 82: Ceramic plate, 83: Ceramic lid, 83a: Disc portion, 83b: Projection, 8 : Stud welding pin, 84a: V groove (hanging groove), 84b: Flange, 84c: Back surface, 85: Leaf spring, 85a: End, 90: Ceramic piece mounting structure, 92: Ceramic plate, 93: Ceramic Lid, 93a: truncated cone part
93b: Tapered surface, 94: Stud welding pin, 94a: Female thread, 94b: End surface, 94c: Flange, 94d: Back, 95: Hook, 95a: Flange, 95b: Upper surface, 95c: Lower surface, 95d: Flange portion, 95e: fitting portion, 96: fixing bracket, 96a: male screw, 96b: protruding portion, 96c: flange portion, 96d: mounting hole, 96e: back surface, 97: coil spring

Claims

A ceramic plate with a through hole in the center;
Mounted within the through hole of the ceramic plate, with and abut on the ceramic plate in the through-holes for fixing the ceramic plate to the mounting member, arc welding possible for the the mounting member, metal A stud welding pin consisting of
A ceramic having a male screw threadedly engaged with a female screw of the stud welding pin , and an upper half disk portion comprising the through hole and a ceramic lid mounted with a predetermined gap maintained Piece mounting structure.

A ceramic plate with a through hole in the center;
A stud welding pin that is mounted in the through-hole of the ceramic plate, abuts against the ceramic plate in the through-hole, and is arc-weldable to a material to be attached;
A ceramic piece mounting structure comprising a ceramic lid that can be attached to and detached from the stud welding pin and is mounted while maintaining a predetermined gap.
Detaching mechanism of the ceramic lid and the stud welding pin, and characterized in that by the stud welding pin or an elastic member provided on said ceramic lid, the provided ceramic lid or the stud welding pin engaging groove portion Mounting structure for ceramic pieces.

A ceramic plate with a through hole in the center;
A stud welding pin that is mounted in the through hole of the ceramic plate and is arc weldable to a workpiece in the through hole;
A fixing bracket detachably attached to the stud welding pin;
A hook having a fitting portion that can be fixed to the stud welding pin via the fixing metal fitting, and a hook that can come into contact with the through hole;
A ceramic piece mounting structure comprising: a ceramic lid which is detachable by the fitting portion of the hook and is mounted while maintaining a predetermined gap.

The ceramic piece mounting structure according to claim 3, wherein a flange portion that abuts an end surface of the ceramic plate on the mounting material side or an end surface of the reduced diameter portion is formed on the mounting material side of the stud welding pin. .

Place a ceramic plate with a through hole in the center on the material to be attached,
In the through hole of the ceramic plate, for securing the ceramic plate to the object mounting member in contact with the ceramic plate in the through hole, by mounting the stud welding pins made of metal, the object Arc welding to the mounting material ,
The internal thread of the stud welding pin, and the external thread of the ceramic lid disc portion of the upper half is attached to maintain the through-hole with a predetermined gap screwed, Ru mounting the ceramic lid in the through-hole A ceramic piece mounting method characterized by the above.

A part of the stud welding pin is formed on the material to be attached, and a disk part that can be arc welded to the material to be attached is mounted, and arc welding is performed.
A ceramic plate having a through-hole at the center on the material to be attached is disposed concentrically with respect to the disk portion,
The cylindrical portion is attached to the disc portion so that the cylindrical portion that forms the other part of the stud welding pin and can contact the ceramic plate is brought into contact with the ceramic plate,
A method of attaching a ceramic piece that holds a ceramic lid attached to the cylindrical portion while maintaining a predetermined gap with the through-hole ,
The method of attaching and detaching the stud welding pin and the ceramic lid is based on an elastic member provided on the stud welding pin or the ceramic lid, and a latching groove provided on the ceramic lid or the stud welding pin. mounting a ceramic piece to be.