JPH07108458B2

JPH07108458B2 - エンクローズアーク溶接方法

Info

Publication number: JPH07108458B2
Application number: JP63014249A
Authority: JP
Inventors: 治田中; 俶明中野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH01192472A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は鉄筋等の棒状の被溶接材を垂直に立てて配置し
た状態でエンクローズ溶接するエンクローズアーク溶接
方法に関する。

［従来の技術］従来の立向継手の場合のエンクローズアーク溶接方法は
所謂斜めＩ形の開先を加工して行っていた（特公昭52−
35624号）。第６図は従来の立向継手の場合のエンクロ
ーズアーク溶接方法を示す側面図、第７図はそのVII−V
II線による断面図である。この方法においては、例え
ば、異形の鉄筋１を、その接合面をその軸方向に対して
傾斜させて設け、２本の鉄筋１を両者間に所定の開先空
間を設けて上下に配置し、分割式の１対の銅当金２をこ
の開先空間を取囲むように配設する。そして、開先空間
の上方側に受けた銅当金２の溶接口４から溶接棒３を開
先空間内に挿入し、開先空間の下部から上部に向かって
溶接金属を充填していく。これにより、固定された垂直
姿勢の被溶接材を迅速に且つ健全に接合することができ
る。

而して、近年、鉄筋コンクリート造建築物のコンクリー
ト柱の中に埋込まれる鉄筋の接合工法としては、建築現
場で１本づつ継いでいく方法の効率化をねらって先組工
法で組付けられることが多くなってきた。つまり、工場
内又は地上において、複数本の鉄筋を先組みし、これを
建築現場で積み重ねていき、積み重ねられた組立体同士
を横向姿勢で溶接していく先組工法が大規模の鉄筋コン
クリート造建築物には採用されている。

前述のエンクローズアーク溶接方法は、接合継手部形状
が過度に肥大化することなく、後工程であるフープ筋の
施工性が良いという利点を有するため、この先組工法に
はエンクローズアーク溶接方法が使用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来のエンクローズアーク溶接方法は、
溶接開先形状が斜めＩ形であるため、以下に示す欠点を
有する。つまり、この斜めＩ形の開先の場合には、溶接
は開先面の延長方向の上方から溶接棒を開先内に挿入し
て行う必要があるという制約がある。このため、先組鉄
筋工法においては、予め溶接施工の方向を勘案して開先
がその方向になるように鉄筋を先組する必要があり、ま
た接合しようとする鉄筋の両端には、開先を溶接施工の
方向を勘案して傾斜した接合面が相互に平行になるよう
に加工する必要がある。

このため、先組時の鉄筋の方向性を厳しく管理する必要
があり、迅速且つ高効率化を目的として先組工法を採用
しているにも拘らず、実際上作業が極めて煩雑で非能率
的であるという問題点がある。

また、鉄筋の接合面をその軸に対して傾斜させて加工す
ることは、工程が煩雑であると共に切捨量が多くなり、
歩留が低下するという問題点がある。更に、この開先加
工を現場でガス切断により行う場合は、ガスノッチが発
生し易く、開先面（接合面）のグラインダ研削作業に多
くの労力が消費されるという欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
開先の接合面の加工が容易であって、開先加工時間が短
縮されると共に、先組上の制約がなく迅速に且つ容易に
先組が可能であって、しかも、鉄筋の溶接継手部の健全
性を工場させることができ、外観検査によって、簡便に
その結果の良否を判定することができ、高効率の溶接施
工を可能にするエンクローズアーク溶接方法を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係るエンクローズアーク溶接方法は、棒状をな
し、その接合面がその軸方向に実質的に垂直の１対の被
溶接材を、その接合面間に所定の開先空間を設けて上下
に配置し、1100℃以上の軟化点を有する耐火物からなる
当材を、下方の被溶接材の側面に接触させると共に、当
材と上方の被溶接材との間に、2mm以上であって前記上
方及び下方の被溶接材の接合面間の間隔の1/2以下であ
る間隙を設け前記開先空間の一部を囲むようにして配設
し、次いで、前記接合面間でアーク溶接することを特徴
とする。

なお、接合面が棒状の被溶接材の軸方向に対して実質的
に垂直とは、本願発明方法により溶接施工するに際し、
当材の取り付け位置及び溶材の挿入位置等に制限を与え
る程度の傾斜を有しないことを意味し、換言すれば、施
工上、溶接の方向性を考慮しなくても問題がない程度の
傾斜は含まれる。

また、当材を下方の被溶接材の側面に重ねた場合に、そ
の重ね合わせた領域の全面にて当材を被溶接材に接触さ
せる必要はなく、その一部の領域にて接触していればよ
い。また、当材は下方の被溶接材の側面の全面に接触す
る必要がないことは勿論である。

［作用］本発明においては、水平の開先を設け、下方の被溶接部
材の側面に接触させて当材を配設する。この当材は開先
空間の一部を囲むと共に、上方の被溶接材との間に所定
の間隙を設けて配設される。そして、例えば、前記当材
の近傍にて下方の被溶接材側から溶接金属を盛って橋絡
部を形成する。

この場合に、開先の奥側に当材を配設してあるから、溶
接開始時に被溶接材の接合面の端部が溶落することはな
い。また、この当材を利用して上方及び下方の被溶接材
の接合面間に容易に橋絡部を設けることができる。更
に、スラグは上方に浮いていき、当材と上方の被溶接材
との間に形成されて間隙から排出されるので、接合面間
の溶接部にスラグが残存することはない。

更にまた、当材は軟化点が1100℃以上（ゼーゲルコーン
SKO1a以上）の耐火物で成形されているので、アーク
熱で溶融した溶融金属と接してもスラグを介して、その
溶融金属を受けることが可能で、最も欠陥の発生しやす
いスタート部の健全性を向上させることが容易となる。
従って、溶接終了後には当材を回収し再使用することが
できると共に、溶接後には当材が離脱しているので溶接
部の外観及び性状を容易に目視観察することができ、欠
陥の有無を判定することもできる。しかも、耐火物製当
材に接触した溶接部の接触面は滑らかであるから、美麗
な溶接部が得られる。

［実施例］以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の実施例に係
るエンクローズアーク溶接方法を工程順に示す模式図、
第２図は第１図（ａ）のII−II線による断面図である。

上方の鉄筋11と下方の鉄筋12とは、その接合面が軸方向
に対して実質的に垂直であり、従って、鉄筋11,12をそ
の軸方向を一致させて垂直に配置すると、量接合面は略
々水平に且つ平行に対向する。銅当金14は水平断面がコ
字形をなし、上鉄筋11と下鉄筋12との間に形成される開
先空間15を中心として鉄筋11,12を抱くようにして配設
される。両鉄筋11,12はその対向端部にてその軸心が一
致するようにいずれも銅当金14に固定された１対のクラ
ンパ（図示せず）に握持されており、この銅当金14及び
クランパを介して上下に対向して配設される。

鉄筋11,12間の開先空間15の背後の銅当金14には凹所16
が形成されており、当材13が下方の鉄筋12の裏側の側周
面に接触して凹所16内に配設されている。この当材13は
銅当金14を水平方向に貫通するボルト17によりその背後
から下方鉄筋12に対して押付けられて固定されている。

当材13は、コージェライト又はフォルステライト等のよ
うな非金属耐火材を用いるのが好ましい。

このようにして、上鉄筋11,下鉄筋12、当材13及び銅当
金14を配置した後、第１図（ａ）に示すように、溶接棒
18を銅当金14のコ字開放側から開先空間15内に挿入し、
当材13の近傍（開先空間15の奥側）から溶接を開始す
る。つまり、先ず、下方鉄筋12の接合面における当材13
の手前５乃至6mmの位置にてアークをスタートさせ、直
ちに、下方鉄筋12の接合面と当材13とのコーナー部にア
ークを移動させ、アークを短くしながら、セミウィービ
ングを実施し、溶融金属の盛り上がりを待つ。

そして、第１図（ｂ）に示すように、溶融金属20を当材
13を利用し下方鉄筋12の接合面上に盛り付けていく。こ
の場合に、生成するスラグ21は溶融金属20上に浮遊す
る。そして、上方鉄筋11の接合面（上開先）と溶融金属
20との間隔が２乃至3mmになったときにセミウィービン
グを停止し、アークを静止させて上開先の角部を溶融さ
せ、橋絡させる。

上鉄筋11と下鉄筋12とが橋絡した後は、第１図（ｃ）に
示すように、セミウィービングを行いながら、発生スラ
グを上方鉄筋11と当材13との間の間隙を利用して開先外
に排出しつつ、溶接棒18を上方及び下方に交互に向けて
上開先側と下開先側の溶け込みを確保する。このように
して、第１図（ｄ）及び第１図（ｅ）に示すように、開
先の最前部まで溶融金属20の積層を継続する。次いで、
アークを中止し、溶融金属20を冷却させて凝固させた
後、前記クランパを外し、当材13を溶接部から離脱させ
て、溶接を終了する。

本実施例方法においては、銅当金14の奥部に小片の耐火
物製当材13を下鉄筋12側に当接させることにより、上鉄
筋11と下鉄筋12との溶融金属20の橋絡を可能にする。そ
して、上鉄筋11と下鉄筋12との接合面で形成されるＩ形
開先を立向でアーク溶接する。当材13を使用せずに溶接
すると、Ｉ形開先部の奥部において上鉄筋11と下鉄筋12
との適正な橋絡は形成されてい。溶接姿勢の関係上、溶
融金属20は下鉄筋12の開先面（接合面）上に広がるのみ
で上鉄筋11にまで到達し難いからである。このように、
小片の当材13は開先奥部において溶融金属20を堆積さ
せ、上下鉄筋間での橋絡を促進させる機能を有する。

また、当材13は軟化点1100℃以上の耐火物で成形されて
いるから、アーク熱を受けて溶融した金属と接しても溶
融せず、溶接部に融着することはない。従って、溶接終
了後に当材13を溶接部から容易に離脱させることがで
き、露出した溶接部の外観及び性状を目視観察して欠陥
の有無を把握することができる。更に、当材13としてガ
ラス質の耐火物を使用すれば、光沢がある滑らかな表面
が得られ、美麗な溶接部が得られる。

上述の如く、当材13を利用して橋絡を形成するために
は、当材13における下方鉄筋12の周方向の両端部が鉄筋
12の軸心となす中心角度θが30°以上であることが必要
である。但し、当材が大きすぎる場合にはエンクローズ
アーク溶接中のスラグ21を開先外へ排出することが困難
となり、大規模なスラグ巻き込み及びこれに起因する融
合不良等の溶接欠陥を発生させ易くなる。このため、当
材13は中心角度θで被溶接鉄筋11,12の外周の約（150/3
60）°以下の大きさの領域を覆う程度に止める。

また、上鉄筋11と当材13との間隔ｄ（mm）は、２乃至D/
2mmとする。但し、Ｄ（mm）は上鉄筋11と下鉄筋12との
間の間隔である。ｄが2mm未満であると、スラグ21の逃
げが悪くなり、スラグの巻き込みが発生しやすい。ま
た、スラグ21を排出するために高度の技能及び溶接条件
の厳格な監視が必要となる。一方、ｄがD/2を超える
と、溶融金属20による橋絡部が形成され難い。このた
め、継手が完成しない。

なお、溶接施工上、当材13の内周面と、鉄筋12の外周面
が同一の曲率で湾曲し、当材13が鉄筋12に対し、前述の
中心角度θの範囲で全面的に接触することが理想的であ
る。しかし、第３図（ａ）に示すように、下方鉄筋12の
直径が大きくて、当材13の中央部と鉄筋12との間に間隙
ａが形成される場合と、第３図（ｂ）に示すように、下
方鉄筋12の直径が小さくて、当材13の両端部が鉄筋12の
周面からｂの間隔で離隔する場合がある。この場合に
も、ａは約2mm以下、ｄは２乃至3mmとすれば、当材13の
全面で下方鉄筋12に接触したのと同様の効果が得られ
る。これにより、断面直径が異なる鉄筋毎に専用の当材
13を用意するという煩雑さを回避することができる。

なお、当材13の替わりに、第４図及び第５図にその形状
を示す当材22を使用することにより、裏波ビードを形成
させて溶接部の外観を整えることができる。当材22は全
体的に円弧状に湾曲しているが、その下半歩の下方鉄筋
12の周面に接触する部分が厚く、開先空間15を囲む上半
部が薄くなるように、その内面に段差が形成されてい
る。この段差により当材22の内面に形成される凹所23に
より、開先空間15の裏側に若干の空間が形成される。

従って、アーク溶接中に生成するスラグの一部が浮上し
きれずに開先空間の下部に滞留しても、このスラグは凹
所23内に逃げるので、スラグが下方鉄筋12の接合面上に
残存することはない。また、溶融金属20の裏波ビードが
この凹所22内に形成されるので、上下鉄筋11,12の接合
面間には欠陥が極めて少ない清浄な溶接部を形成するこ
とができ、継手強度を高めることができる。

また、上記アーク溶接は被覆アーク溶接のみによって開
先空間に溶融金属を盛っても良いし、この溶接過程の一
部で炭酸ガス（CO₂）アーク溶接を実施し、被覆アーク
溶接と炭酸ガスアーク溶接とを組み合わせても良い。

次に、本発明の実施例方法により実際にＩ開先の立向溶
接を実施した結果について説明する。

使用鉄筋;SD35,SD40（JIS）鉄筋形状;JIS G3112（鉄筋コンクリート用棒鋼）鉄筋径 ;D21及びD38 溶接棒 ;SD35の場合は、JISD5816を使用 SD40の場合は、JISD7016を使用開先間隔;D22の場合は 10mm及び14mm、D38の場合は12m
m及び16mm 当材；幅が25mm、長さが20mm、厚さが10mmのコージ
ェライト（軟化点1300〜1400℃）溶接電流;D38の場合は150乃至170A、D22の場合は120乃
至130A この溶接条件により溶接した場合に得られた溶接部の特
性を下記第１表に示す。

いずれも十分な強度及び延性を有する。

また、下記第２表は直径がD41の鉄筋を使用して、本発
明の実施例方法により溶接した場合と、従来方法により
溶接した場合とについてその溶接結果を両者を比較して
示す。

この第２表から明らかなように、本実施例方法によれ
ば、従来方法に比較して所要時間が略半減し、極めて高
能率化された。

また、上述の如く、接合面を水平にしてエンクローズア
ーク溶接することができるから、鉄筋の先組みに際し、
その方向性を考慮して鉄筋を組立てる必要はなく、従っ
て、迅速に先組みすることができ、先組工法のメリット
を十分に生かすことができる。また、鉄筋にはその軸方
向に実質的に垂直の接合面を形成すればよいから、開先
形状の形成が用意であると共に、切捨部が少ないから歩
留りが高い。

［発明の効果］本発明によれば、開先形状が被溶接材の軸方向に垂直の
Ｉ形であり、施工しようとする鉄筋軸に対する方向性上
の制約を受けないという利点がある。また、開先は鉄筋
軸に垂直であるから、鉄筋の入手のまま、又は高速切断
若しくはガス切断のまま使用することができ、加工が簡
単である。

更に、溶接終了までスラグ除去が不要であり、また開先
面積が従来法の70％と減少するので更に一層高能率で溶
接することができる。

更にまた、当材は耐火物で成形されているから、溶接後
に当材を溶接部から容易に離脱させることができ、裏波
の形成された溶接部を目視観察することができるので溶
接性状を容易に判定することができる。

更にまた、接合しようとする鉄筋同士を引き寄せる必要
がなく、拘束された鉄筋の継手施工が可能である。

また、上方の被溶接材と当材との間隙を2mm以上とし、
かつ上方及び下方の被溶接材の接合面間の間隔の1/2以
下としたので、被溶接材と当材との間隙からスラグが確
実に排出されると共に、開先内で容易に橋絡部を形成す
ることができ、継手を完成することができ、これによ
り、溶接欠陥がない健全な継手を得ることができる。

これらの結果、本発明によれば、建築現場での作業が極
めて高効率化され、低コストで溶接することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の実施例に係るエンク
ローズアーク溶接方法を工程順に示す模式図、第２図は
第１図（ａ）のII−II線による断面図、第３図（ａ），
（ｂ）は鉄筋の平面断面図、第４図は当材の変形例を示
す斜視図、第５図は同じくこの当材を開先空間に配置し
た状態を示す模式図、第６図は従来方法を示す側面図、
第７図は第６図のVII−VII線による断面図である。 11,12;鉄筋、13,22;当材、14;銅当金、15;開先空間、2
3;凹所

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状をなし、その接合面がその軸方向に実
質的に垂直の１対の被溶接材を、その接合面間に所定の
開先空間を設けて上下に配置し、1100℃以上の軟化点を
有する耐火物からなる当材を、下方の被溶接材の側面に
接触させると共に、当材と上方の被溶接材との間に、2m
m以上であって前記上方及び下方の被溶接材の接合面間
の間隔の1/2以下である間隙を設け前記開先空間の一部
を囲むようにして配設し、次いで、前記接合面間でアー
ク溶接することを特徴とするエンクローズアーク溶接方
法。
【請求項２】前記当材の近傍にて溶接を開始し、下方の
被溶接材側から溶融金属を盛って橋絡部を形成すること
を特徴とする請求項１に記載のエンクローズアーク溶接
方法。
【請求項３】前記当材は前記下方の被溶接材の軸心に対
し中心角が30乃至150°をなす領域で接触していること
を特徴とする請求項１又は２に記載のエンクローズアー
ク溶接方法。