JPH11229508A

JPH11229508A - 鉄鋼構造用仕口部材

Info

Publication number: JPH11229508A
Application number: JP4864798A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Matsubara; 洋一松原
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】管状の柱材２２の両端にダイアフラム２３、
２４を接合した構成の仕口部材２１の品質向上を図る。【解決手段】板材２７を管状に成形し、両端を突き合
わせると共にその間にインサート材を介在させ、その接
合部分をインサート材の融点以上に昇温させて液相拡散
接合部２８を形成し、全周がつながった管状の柱材２２
を形成する。この柱材２２は、接合部２８の組織が均一
となって接合の界面が実質上無くなっており、接合部の
物性が母材の物性にほぼ等しく且つ品質が安定する。か
くして、この柱材を用いることで仕口部材の品質向上を
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼構造の建築物
等において柱材と梁材の接続部分に用いる仕口部材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄鋼構造の建築物に用いる仕
口部材として、図８に示すように、鋼製の短尺の柱材２
の両端に鋼製の平板状のダイアフラム３、４を溶接接合
した構造の仕口部材１が知られている。この構造の仕口
部材１は、下階の柱材６の上端に下側のダイアフラム３
の下面を突き合わせて溶接接合し、上側のダイアフラム
４の上面に上階の柱材７の下端を突き合わせて溶接接合
し、また、上下のダイアフラム３、４の端部にＨ形鋼等
の梁材８を溶接或いはボルト付けする形で用いられてお
り、この仕口部材１の使用により現地での鉄鋼構造体の
組み立て作業の合理化が図られている。

【０００３】通常、柱材２は角形管状のものであり、そ
の柱材２としては、図９（ａ）に示すように、１枚の板
材１１を冷間或いは熱間で管状に成形して両端面１１ａ
を突き合わせ、その突き合わせた端面１１ａを溶接接合
して一体化した１シーム型のもの、図９（ｂ）に示すよ
うに、２枚の板材１２、１２をそれぞれ冷間或いは熱間
で半管状（略コ字状）に成形し、それぞれの両端面１２
ａ、１２ａを突き合わせ、その突き合わせた端面１２ａ
を溶接接合して一体化した２シーム型のもの、図９
（ｃ）に示すように、一対の板材１３、１３の両端近傍
の表面１３ａに、一対の板材１４、１４の端面１４ａを
突き合わせ、その突き合わせた表面１３ａと端面１４ａ
を溶接接合して一体化した４シーム型のものが使用され
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接接
合部は母材の融点を越える高温に加熱されるため、熱影
響を大きく受け、溶接接合部の組織が母材とは差異が生
じ、引張強度、硬度、伸び等の機械的物性も母材とは差
異が生じる。このため、柱材の周方向に組織や物性の異
なる領域が存在することとなる。近年、鉄鋼構造の品質
均一化、高品質化等がますます要求されてきており、仕
口部材にも品質の均一化、高品質化等が要求されている
が、前記したように、従来の仕口部材では柱材に周方向
に組織や物性の異なる領域が存在し、これが、品質の均
一化、高品質化の観点から好ましくないケースが生じ
る。

【０００５】溶接接合部の物性を母材に近付けるには、
その溶接接合部に或いは柱材全体に熱処理を施すことが
考えられる。しかしながら、熱処理を施すことは工程増
加につながり、コストアップの原因となる。しかも、熱
処理を行っても、溶接接合部の組織、物性を全面的に母
材に等しくすることはできない。柱材の物性を均一にす
るには、柱材としてシームレスの管体を用いればよい
が、シームレスの管体は高価であり、仕口部材が高価に
なってしまうという問題を生じる。

【０００６】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
で、周方向の１箇所若しくは複数箇所に接合部を備えた
管状の柱材として、その接合部の組織や物性が母材にき
わめて等しくなっており、しかも比較的安価に製造しう
る管状の柱材を用いた仕口部材を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、板材を接合し
て管状の柱材を製造するに際し、溶接接合による問題点
を解決するため、溶接接合に代えて液相拡散接合を用い
たものである。すなわち、本発明の仕口部材は、それに
用いる柱材が液相拡散接合部をもって管状に形成されて
いることを特徴とするものである。

【０００８】ここで、液相拡散接合部は、接合すべき母
材の面と面の間に、母材より融点の低いインサート材を
介在させ、加圧下でインサート材の融点以上、母材の融
点以下の温度に加熱することでインサート材中のホウ素
等を接合すべき母材に拡散、同化させて接合したもので
ある。従って、液相拡散接合部では、溶接よりも低い温
度で、接合すべき母材を溶融させずに冶金的な接合がで
きるので、接合部及びその近傍の熱影響が少なく、材料
特性の変化、熱変形等が少なく、従って母材にきわめて
近い物性となっている。しかも、液相拡散接合部では、
接合が面で行われると共に、接合部での組織が均一とな
って接合の界面が実質上無くなり、強度の大きい接合部
を形成でき、しかもその品質は、液相拡散接合時におけ
る接合部の温度と圧力で管理できるので、熟練者による
ことなく容易に一定品質の接合部が得られ、信頼性が向
上する。また、一気に面接合できるので、生産能率がよ
く、工場でのライン生産に向いている。このように、本
発明の仕口部材は、管状の柱材が接合部を持った構成で
あるにもかかわらず、接合部の接合強度が大きく、且つ
その物性が母材の物性にきわめて近くなっており、しか
も、熟練者に頼ることなく一定品質に製造可能であり、
仕口部材の品質均一化、高品質化、並びにコスト改善が
見込めるといった効果を有している。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の鉄鋼構造用仕口部材は、
短尺の管状の柱材と、該柱材の両端に接合された一対の
ダイアフラムとを有するもので、前記柱材が液相拡散接
合部をもって管状に形成されていることを特徴とする。
なお、ここで云う鉄鋼とは、普通鋼、高強度鋼、鋳鋼、
ステンレスなど強度部材として使用しうる鉄系金属全般
を指している。しかして、本発明仕口部材にも、柱材や
梁材と同系の材質を充てることが望ましい。

【００１０】本発明の仕口部材に使用する管状の柱材
は、通常、角形断面又は丸形断面のものである。管状の
柱材の具体的な構造としては、１枚の板材を管状に成形
して両端面を突き合わせ、その突き合わせた端面を液相
拡散接合部をもって一体に接合した１シーム型のもの、
２枚の板材をそれぞれ半管状に成形し、それぞれの両端
面を突き合わせ、その突き合わせた端面を液相拡散接合
部をもって一体に接合した２シーム型のもの、４枚の板
材を角形管状に組み立て、それぞれの接合面を液相拡散
接合部をもって一体に接合した４シーム型のもの等を挙
げることができる。

【００１１】柱材の製造に際して、柱材を構成する板材
（母材）の接合部における液相拡散接合は、互いに接合
させるべき面をインサート材を介在させて密着状態に突
き合わせ、インサート材及びそのインサート材に接する
母材部分をインサート材の融点以上に加熱して行う。上
記操作により、インサート材中のホウ素などが両側の母
材中に拡散、同化されて両母材に亘る接合状態が生じ、
両母材が一体化される。上記加熱の際に突き合わせ部に
振動を印加すると、溶融したインサート材の表面などの
酸化膜が破壊されやすくなり、接合の品位が向上する。
また、両母材面にインサート材の溶融膜を形成し、両方
の溶融膜を相互にスライドして合体させる形でも接合を
行うことができる。この方式も、スライド時に表面の酸
化膜がしごき出される作用により高品位の接合をもたら
す。

【００１２】ここで使用するインサート材は液相拡散接
合に使用しうるものであれば任意であり、接合すべき母
材が鋼の場合には、通常、ホウ素、ケイ素等を配合した
鉄系、ニッケル系などのアモルファス金属箔が使用され
る。アモルファス金属等の粉末を、溶射法、スラリー塗
装法などによって適用して、母材面にインサート材の層
を形成することもできる。液相拡散接合を行っている間
に接合面に加える接触圧は、両者を密着状態に保つこと
ができる限り低いことが好ましく、通常、５〜２０ＭＰ
ａ程度に、好ましくは、５〜１０ＭＰａ程度に選定され
る。また、このような低い接触圧で液相拡散接合を行っ
ている途中において、短時間だけ接触圧を大きくして接
合面を加圧することも可能である。このような短時間加
圧を行うと、接合面に機械的な絡み合いのような状態が
生じて接合強度を増すことができ、また、万一、接合面
に酸化膜が生じたとしても接合面がもまれることで酸化
膜が破れ、金属同志が接触して真の金属同志の接合が得
られ、この点からも接合強度が大きくなる。ただし、こ
の加圧が大きすぎたり、加圧時間が長くなると、柱材の
端部に好ましくない変形を生じ、かえって強度が低下す
ることがある。これらを勘案すると、上記短時間の加圧
を行う際の接触圧は、２０〜１００ＭＰａ程度に、好ま
しくは、４０〜６０ＭＰａ程度に選定され、また、その
加圧時間は２〜１０秒程度に選定される。

【００１３】本発明に使用する柱材は、その長手方向に
同一断面のものでもよいし、テーパーコラムのように長
手方向に断面が変化する形状のものでもよく、使用場所
に応じて適宜定められる。短尺の柱材の長さも、当然使
用場所に応じて適宜定められるものであり、例えば、両
端に取り付けたダイアフラムに梁材としてＨ形鋼を取り
付ける場所に用いる場合には、両端のダイアフラムの端
部に梁材であるＨ形鋼の両側のフランジをそれぞれ連結
することができるよう柱材の長さを設定する。

【００１４】短尺の柱材の肉厚は、通常、長手方向に一
定、ないしは、或る種のテーパーコラムのように一定の
勾配で変化するものであり、これらの形状を概ね維持す
る形で本発明仕口部材を形成してもよいが、柱材の両端
部が増肉された形態の仕口部材とすることもできる。後
者の構成によれば、柱材とダイアフラムの接合面積が増
加して接合力が増し、接合部の信頼性が一層高められ
る。

【００１５】一対のダイアフラムは、鋼板等の板材で構
成されるもので、その形状は梁材等の接続に適した形状
に設定され、通常は正方形ないしは長方形である。更
に、ダイアフラムの大きさは、通常、柱材の端面より大
きく選定されており、ダイアフラムの平坦面に短尺の柱
材の端面を押し当てて接合することになる。ダイアフラ
ムと柱材の端面との接合には溶接接合を用いてもよい
が、この部分にも液相拡散接合を用いることが好まし
い。すなわち、柱材と、その柱材の両端に配置された一
対のダイアフラムとを液相拡散接合部を以て一体化した
構成とすることが好ましく、この構成とすることによ
り、溶接接合による熱影響を回避し、強度の大きい且つ
信頼性の高い接合部を得ることができる。

【００１６】更に、柱材とダイアフラムとを液相拡散接
合部を以て一体化した場合において、必要に応じ、その
液相拡散接合部の周囲にすみ肉溶接を施して補強するこ
とも可能である。すみ肉溶接は開先加工等の面倒な前加
工を省略し、ないしは当該局部に簡単な開先を設ける程
度の前加工でよいので、容易に実施可能であり、また、
最も大きい力が作用する接合面の端部を補強するので、
補強効果が高い。更に、溶接を行った際、その熱が液相
拡散接合部に伝播して昇温させることで、液相拡散を一
層確実とし、液相拡散接合部の品質を向上させることが
できる。かくして、液相拡散接合による面接合とすみ肉
溶接とを併用すると、液相拡散接合部が面接合による応
力分散効果を発揮し、すみ肉溶接が最も大きい力が作用
する接合面の端部を補強することとなり、きわめて強度
の大きい、信頼性の高い接合部を形成できる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説
明する。図１（ａ）は本発明の第一の実施例に当たる仕
口部材２１の概略斜視図、（ｂ）はその概略断面図、
（ｃ）はその仕口部材２１に用いた柱材の概略端面図で
ある。この仕口部材２１は、角形管状の短尺の柱材２２
と、その両端に取り付けられた一対の鋼板製のダイアフ
ラム２３、２４からなる。柱材２２は、図１（ｃ）から
良く分かるように、１枚の板材２７を管状に成形して両
端面を突き合わせ、その突き合わせた端面を液相拡散接
合部２８をもって一体に接合した１シーム型の管体であ
る。なお、柱材２２としては、図１（ｃ）に示す１シー
ム型の管体に限らず、図２（ａ）に示すように、２枚の
板材３０、３０をそれぞれ半管状（本実施例では略コ字
状）に成形し、それぞれの両端面を突き合わせ、その突
き合わせた端面を液相拡散接合部３１、３１をもって一
体に接合した２シーム型の管体２２Ａ、或いは、図２
（ｃ）に示すように、一対の板材３３、３３と一対の板
材３４、３４の計４枚の板材を角形管状に組み立て、そ
れぞれの接合面（板材３３の端面近傍の表面と板材３４
の端面）を液相拡散接合部３５をもって一体に接合した
４シーム型の管体２２Ｂを用いてもよい。

【００１８】図１において、一対のダイアフラム２３、
２４は柱材２２の端面を押し当てることの可能な大きさ
を持った平板状のものであり、そのダイアフラム２３、
２４の平坦面に柱材２２の両端面を押し当て、両者を液
相拡散接合させることによって形成した液相拡散接合部
２５によって柱材２２と一体化されている。この仕口部
材２１は、例えば、図８に示す従来の仕口部材１と同様
に使用されるものであり、各部寸法は使用条件に応じて
適宜に定められている。

【００１９】次に、図１に示す仕口部材２１の製造方法
を説明する。まず、柱材２２の製造を説明する。図３
（ａ）に示すように、適当な長さの板材２７を、その両
端面２７ａ、２７ａが対向するように管状に成形する。
この成形は熱間、冷間のいずれで行ってもよいが、残留
ひずみを小さくする上からは熱間で行うことが好まし
い。板材２７の長さは、柱材２２に必要な長さのもので
もよいし、柱材２２の数倍の長さのものとし、後で柱材
２２の長さに切断するようにしてもよい。次に、板材２
７の両端面２７ａ、２７ａを、研削、研摩、ブラスチン
グなどにより液相拡散接合に必要な平坦度に加工し、必
要な表面仕上げを行い、且つ清浄化を行う。なお、この
作業は板材２７の曲げ加工の前或いは曲げ途中の適当な
時期に行ってもよい。

【００２０】次に、図３（ｂ）に示すように、板材２７
の両端面２７ａ、２７ａの間にインサート材３７を介在
させ、管状に成形した板材２７を支持台４１とプレス４
２ではさみ付けて両端面２７ａ、２７ａをインサート材
３７を介して突き合わせ、且つ突き合わせた両端面２７
ａ、２７ａ間に必要な押圧力（例えば、５〜２０ＭＰａ
程度）を作用させる。この状態で、インサート材３７及
びそのインサート材３７に接する板材２７の部分（母
材）を、誘導コイル等の加熱手段（図示せず）でインサ
ート材３７の融点以上になるように加熱し、母材の融点
よりは低い所望温度に昇温させた後、一定時間その温度
に保持する。これにより、インサート材３７が溶融し、
それに接した母材にホウ素等が拡散してゆき、板材２７
の両端面２７ａ、２７ａが液相拡散接合される。かくし
て、図３（ｃ）に示すように、管状に成形した板材２７
の両端面を液相拡散接合部２８によって一体化した管体
２２Ｃが製造される。

【００２１】ここで、液相拡散接合部２８の接合強度
は、液相拡散接合時の接合部の加熱温度、加熱時間、接
触圧力等を適正化することによって確保されるので、こ
れらを制御することで、きわめて均一な品質の液相拡散
接合部を得ることができる。しかも、接合部の加熱温
度、加熱時間、接触圧力等の制御は、制御装置を用いて
簡単に実施できるので、熟練を必要とせず、容易に一定
品質の液相拡散接合部を持った管体２２Ｃを製造するこ
とができる。

【００２２】なお、上記実施例では、液相拡散接合時の
接触力を一定としているが、その途中に所望のタイミン
グでプレス４２の押圧力Ｐを増大させ、接合面に大きい
接触圧を作用させて、接合強度を一層高めることも可能
である。

【００２３】以上に説明した液相拡散接合動作は、大気
中で行ってもよいが、接合面の酸化防止を確実とするた
め、接合部の両側面に酸化防止用塗布剤を塗布して接合
部を密封状態として行なうとか、接合部に不活性ガスを
吹き付けながら行うとか、板材２７の全体をシールドケ
ースで覆い、その中に不活性ガスを満たすことで、液相
拡散接合を行う部分を不活性雰囲気中に保持し、その状
態で液相拡散接合を行うようにすることが好ましい。

【００２４】次に、上記した工程で作成した管体２２Ｃ
を、柱材に要求される長さに切断して、図４（ａ）に示
すように所定長さの柱材２２を作製し、その両端面２２
ａを、液相拡散接合に必要な平坦度に加工し且つ必要な
表面仕上げ及び清浄化を行う。また、これと並行して、
所定形状、寸法のダイアフラム２３、２４を作製し、そ
のダイアフラム２３、２４の柱材２２の端面２２ａに接
合する面に対しても必要な表面仕上げ、清浄化等を行
う。

【００２５】次に、図４（ｂ）に示すように、柱材２２
の両端面をインサート材４５を介してダイアフラム２
３、２４に突き合わせ、そのダイアフラム２３、２４を
外側から支持台４６とプレス４７ではさみ付け、インサ
ート材４５を介して突き合わせた柱材２２の両端面とダ
イアフラム２３、２４とが離れないように適当な接触圧
（例えば、５〜２０ＭＰａ程度）を作用させる。この状
態で、インサート材４５及びそのインサート材４５に接
する母材を、誘導コイル等の加熱手段（図示せず）でイ
ンサート材４５の融点以上になるように加熱し、母材の
融点よりは低い所望温度に昇温させた後、一定時間その
温度に保持する。これにより、インサート材４５が溶融
し、それに接した柱材２２の端面及びダイアフラム２
３、２４にホウ素等が拡散してゆき、柱材２２の端面と
ダイアフラム２３、２４の平坦面とが液相拡散接合され
る。かくして、図１に示すように、柱材２２の両端に、
ダイアフラム２３、２４を液相拡散接合部２５によって
一体化した仕口部材２１が製造される。

【００２６】液相拡散接合部２５を形成する場合も、管
体２２Ｃを製造する場合と同様に、液相拡散接合部２５
の接合強度が、液相拡散接合時の接合部の加熱温度、加
熱時間、接触圧力等を適正化することによって確保され
るので、これらを制御することで、きわめて均一な品質
の液相拡散接合部を得ることができる。しかも、接合部
の加熱温度、加熱時間、接触圧力等の制御は、制御装置
を用いて簡単に実施できるので、熟練を必要とせず、容
易に一定品質の液相拡散接合部を持った仕口部材２１を
製造することができる。なお、従来は柱材とダイアフラ
ムとの接合に、手作業による溶接を採用しており、この
ため熟練者を必要としていたが、本実施例ではそのよう
な熟練者が不要となる。

【００２７】以上に説明した液相拡散接合部２５を形成
する場合も、管体２２Ｃを製造する場合と同様に、液相
拡管接合中に押圧力を一時的に高くするとか、液相拡散
接合作業を不活性雰囲気中で行うことが好ましい。

【００２８】なお、以上は１シーム型の柱材２２を用い
た仕口部材２１を製造する場合のものであるが、図２
（ａ）、（ｂ）に示す２シーム型の柱材２２Ａ及び４シ
ーム型の柱材２２Ｂを用いた仕口部材を製造する場合も
同様にして製造できる。

【００２９】次に、図５は本発明の他の実施例に当たる
仕口部材２１Ａを示すものである。この仕口部材２１Ａ
も、図１に示す仕口部材２１と同様に、液相拡散接合部
２８によって管状に一体化された１シーム型の管体から
なる柱材２２Ｄとその両端に液相拡散接合部２５によっ
て一体化された一対のダイアフラム２３、２４からなる
ものであるが、ここでは柱材２２Ｄが両端に増肉部２２
ｂを有する形態となっている。その他の構成は仕口部材
２１と同様であり、増肉部２２ｂを形成する工程を除い
ては、仕口部材２１と同様に製造される。

【００３０】上記した両端に増肉部２２ｂを備えた柱材
２２Ｄは次のようにして製造することができる。すなわ
ち、図３で説明した工程によって一定肉厚の管体２２Ｃ
を製造し、それを柱材２２Ｄよりも少し長い長さに切断
し、その両端を加熱した状態で、その管体の端面をプレ
ス等で押圧することにより形成できる。この際、加熱を
端面に集中させて、端面側が高温となる急激な温度勾配
を形成した状態で押圧することにより、図６に示したよ
うな裾拡がり状の増肉部２２ｂが得られる。また、型を
用いて管体の加熱された端部を圧縮変形させることでも
増肉部を形成できる。更には、柱材２２Ｄの長さの数倍
以上の管体２２Ｃを作製し、その管体２２Ｃの特定間隔
の分割位置を赤熱させた状態で長手方向の圧縮力を加え
てその分割位置に中高の増肉部を形成し、該増肉部の中
央部を切断することによっても、柱材端部に増肉部２２
ｂを形成できる。因みに、上記特定間隔は、上記加工に
より形成された増肉部が短尺柱材の切出しが可能な間隔
で連なるように設定される。

【００３１】上記したように、図５に示す実施例の仕口
部材２１Ａは、増肉部２２ｂを備えた柱材２２Ｄを用い
ているので、ダイアフラム２３、２４との接合面積が増
大して接合力が増し、接合部の信頼性を一層高める効果
を有している。更には、柱材２２Ｄの端部の増肉部２２
ｂを裾拡がり状に形成しておくと、拡散接合の際の加圧
による変形が加圧方向に集中するところとなって、接合
部の好ましくない変形が避けられる。

【００３２】仕口部材２１Ａにおける柱材２２Ｄの端部
の増肉部２２ｂ（図６参照）の増肉比（最端部の肉厚ｔ
₁／非増肉部の肉厚ｔ₀）は、１．１〜２．０程度で前
記効果がもたらされる。裾拡がりの傾斜角θについて
は、前記効果と製作事情との兼ね合いから５°〜４５°
程度が好適である。

【００３３】なお、図１、図５に示す実施例はいずれ
も、角形断面の管状の柱材２２、２２Ｄの両端に一対の
ダイアフラム２３、２４を液相拡散接合部２５のみによ
って一体化したものであるが、必要に応じ、その液相拡
散接合部１５の外周にすみ肉溶接を施して補強してもよ
い。この補強を施すと、液相拡散接合部が柱材とダイア
フラムとを面接合して応力分散効果を発揮し、すみ肉溶
接が、最も大きい力が作用する接合面の端部を補強する
こととなり、柱材とダイアフラムとの接合強度がきわめ
て大きくなるという利点が得られる。すみ肉溶接を施す
場合において、柱材のすみ肉溶接を施す領域には、必ず
しも開先加工を施しておく必要はないが、溶接接合強度
を増す上から、若干の開先加工を施しておいてもよい。

【００３４】次に、実際に仕口部材を製作した結果を示
す。〔実施例１〕（１）柱材の製造厚さ１２ｍｍ、幅８００ｍｍ、長さ３７０ｍｍの鋼板を
用意し、その両端面を機械仕上げした（仕上げ精度：
▽）。次いで、この鋼板を熱間加工して、図３（ａ）に
示すように角形管状に成形し、図３（ｂ）に示すように
両端面間にインサート材３７を挿入し、両端面を突き合
わせた。そして、その接合部の内外面に沿って１ターン
の誘導コイルを配置し、全体をシールドケースで覆い、
内部に窒素ガスを供給した。この状態で、接合面での接
触圧が１０ＭＰａとなるように、プレス４２で一定の押
圧力を作用させ、且つ誘導コイルに通電して（周波数約
１０ｋＨｚ、電力約８０ｋＷ）、突き合わせ部分を加
熱、昇温させ、突き合わせ部分が約１２５０°Ｃに達す
ると、その温度に約３分保持し、その後、加熱を停止し
て放冷した。以上により、管体２２Ｃを得た。

【００３５】ここで使用した鋼板、及びインサート材の
仕様は次の通り。鋼板：公称組成：Ｃ０．１６％、Ｓｉ０．１８％、
Ｍｎ０．８３％、Ｐ０．０２０％、Ｓ０．０１３
％インサート材：名称；アモルファス金属箔公称組成：Ｃｒ５．３％、Ｓｉ７．３％、Ｂ１．４％、
残りＮｉ融点：１０４０°Ｃ厚さ：３８μｍ

【００３６】（２）仕口部材の製造上記の工程で製造した管体２２Ｃの両端面を平坦に切断
して、機械仕上げし（仕上げ精度：▽）、柱材２２とし
た。一方、この作業と並行して鋼板製のダイアフラムを
用意し、柱材に接合すべき表面にグラインダーをかけ、
且つサンドペーパー仕上げした。ここで使用したダイア
フラムの仕様は次の通り。ダイアフラム：寸法：２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×厚さ１５ｍｍ公称組成：Ｃ０．１５％、Ｓｉ０．１９％、Ｍｎ
０．８５％、Ｐ０．０１５％、Ｓ０．０１２％

【００３７】上記のようにして準備した柱材２２及びダ
イアフラム２３、２４を、図４（ｂ）に示すように組み
立て、柱材２２の上下端の外周に誘導コイル（図示せ
ず）を配置し、全体をシールドケースで覆い、内部に窒
素ガスを供給した。この状態で、接合面での接触圧が１
０ＭＰａとなるように、プレス４７で一定の押圧力を作
用させ、且つ誘導コイルに通電して（周波数約４０ｋＨ
ｚ、電力約８０ｋＷ）、突き合わせ部分を加熱、昇温さ
せ、突き合わせ部分が約１２５０°Ｃに達すると、その
温度に約３分保持し、その後、加熱を停止して放冷し
た。以上の接合動作により、図１に示すように、柱材２
２の上下両端面をダイアフラム２３、２４の平坦面に接
合した構成の仕口部材２１を製造できた。

【００３８】（３）結果以上の工程で製造した仕口部材２１の柱材２２の液相拡
散接合部２８及び柱材２２とダイアフラム２３、２４と
の液相拡散接合部２５の外観を観察したところ、いずれ
の接合部も良好に接合した外観を呈していた。

【００３９】次に、柱材２２について、その柱材２２の
外面側の接合部２８を横切る方向の表面硬度を測定し、
図７に示す結果を得た。また、この柱材２２から接合部
２８を含む部分を切り出し、その切り出したテスト片に
ついて引張強度を測定したところ、５５２Ｎ／ｍｍ²で
接合部近傍が破断した。また、同様な引張強度試験を接
合部２８から両側にそれぞれ４０ｍｍ離れた位置から切
り出したテスト片について行ったところ、５５４Ｎ／ｍ
ｍ²、５４２Ｎ／ｍｍ²で破断した。この結果も図７に
示す。この結果から明らかなように、表面硬度は接合部
２８もその他の部分もほぼ同一であった。また、接合部
２８の引張強度特性は母材（柱材２２）の引張強度にほ
ぼ匹敵するものであった。更に、接合部２８の断面を切
断して観察したところ、接合面の境界は見られず、確実
に液相拡散した一様な組織となっていた。このように、
本実施例で得た仕口部材の柱材２２は、周方向の一部に
接合部２８を有するにも係わらず、周方向に物性が均一
となっていた。

【００４０】また、柱材２２とダイアフラムとの接合部
２５についても、同様にその接合部の引張強度を測定し
たところ、５４７Ｎ／ｍｍ²で接合部近傍が破断し、や
はり良好な引張強度特性を有していた。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の仕口部材は、それに用いる柱材が液相拡散接合部をも
って管状に形成されたものであるので、以下の効果を奏
している。

【００４２】液相拡散接合部は、接合すべき母材を
溶融させずに冶金的に接合しているので接合部及びその
近傍の熱影響が少なく、材料特性の変化、熱変形等が少
なく、従って母材にきわめて近い物性となっている。

【００４３】液相拡散接合部は、接合が面で行われ
ると共に、接合部での組織が均一となって接合の界面が
実質上無くなり、強度の大きい接合部を形成でき、しか
もその品質は、液相拡散接合時における接合部の温度と
圧力で管理できるので、熟練者によることなく容易に一
定品質の接合部が得られ、信頼性が向上する。

【００４４】液相拡散接合部は一気に面接合できる
ので、生産能率がよく、工場でのライン生産に向いてい
る。

【００４５】これらの結果、本発明の仕口部材は、
使用している管状の柱材の接合部の接合強度が大きく、
且つその物性が母材の物性にきわめて近くなっており、
しかも、熟練者に頼ることなく一定品質に製造可能であ
り、仕口部材の品質均一化、高品質化を図ることがで
き、またコスト改善が見込める。

【００４６】更に、柱材とダイアフラムとを、液相
拡散接合部で一体化する構成とすると、その液相拡散接
合部でも、組織が均一となって接合の界面が実質上無く
なり、強度が大きく且つ母材にきわめて近い物性とな
り、しかもその品質は液相拡散接合時の接合部の温度と
圧力で管理できるので、熟練者によることなく容易に一
定品質の接合部が得られ、製品品質がより安定化し、仕
口部材全体の品質を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第一の実施例に当たる仕口部
材２１の概略斜視図、（ｂ）はその概略断面図、（ｃ）
はその仕口部材２１に用いた柱材の概略端面図

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、仕口部材に用いる
柱材の変形例の概略端面図

【図３】（ａ）は板材を管状に成形した状態を示す概略
斜視図、（ｂ）は板材の突き合わせ端を液相拡散接合す
る状態を示す概略側面図、（ｃ）は製造した管体の概略
端面図

【図４】（ａ）は図１に示す仕口部材を製造する前の、
柱材及びダイアフラムを示す概略断面図、（ｂ）は柱材
及びダイアフラムを接合する状態を示す概略断面図

【図５】（ａ）は本発明の他の実施例に当たる仕口部材
の概略斜視図、（ｂ）はその概略断面図

【図６】図３に示す仕口部材の製造に用いる柱材１２Ａ
の下端形状を示す概略断面図

【図７】実施例１で製造した仕口部材の柱材の物性測定
結果を示すグラフ

【図８】従来の仕口部材の１例及びその使用状態を示す
概略斜視図

【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、従来の仕
口部材に用いる柱材の概略端面図

【符号の説明】

２１、２１Ａ仕口部材２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄ柱材２２Ｃ管体２３、２４ダイアフラム２５液相拡散接合部２７、３０、３３、３４板材２７ａ端面２８、３１、３５液相拡散接合部３７インサート材４１、４６支持台４２、４７プレス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】短尺の管状の柱材と、該柱材の両端に接
合された一対のダイアフラムとを有する鉄鋼構造用仕口
部材において、前記柱材が液相拡散接合部をもって管状
に形成されていることを特徴とする鉄鋼構造用仕口部
材。
【請求項２】前記柱材が、１枚の板材を管状に成形し
て両端面を突き合わせ、その突き合わせた端面を液相拡
散接合部をもって一体に接合した１シーム型の管体であ
ることを特徴とする請求項１記載の鉄鋼構造用仕口部
材。
【請求項３】前記柱材が、２枚の板材をそれぞれ半管
状に成形し、それぞれの両端面を突き合わせ、その突き
合わせた端面を液相拡散接合部をもって一体に接合した
２シーム型の管体であることを特徴とする請求項１記載
の鉄鋼構造用仕口部材。
【請求項４】前記柱材が、４枚の板材を角形管状に組
み立て、それぞれの接合面を液相拡散接合部をもって一
体に接合した４シーム型の管体であることを特徴とする
請求項１記載の鉄鋼構造用仕口部材。
【請求項５】前記短尺の柱材と、該柱材の両端に配置
された一対のダイアフラムとが、液相拡散接合部を以て
一体化されていることを特徴とする請求項１から４のい
ずれか１項に記載の鉄鋼構造用仕口部材。