JPS63295068A

JPS63295068A - 棒状電着スタッドの製造方法

Info

Publication number: JPS63295068A
Application number: JP12862587A
Authority: JP
Inventors: Juichi Sato; 佐藤　樹一; Zenichi Kaneko; 金子　善一; Seiji Higaki; 檜垣　政治; Kazuto Hayashi; 和人林
Original assignee: KUCHIKU KOGYO KK
Current assignee: KUCHIKU KOGYO KK
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1988-12-01
Also published as: JPH0336627B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は土木、建築、海洋構造物および各種窯炉や加熱
炉等の熱設備あるいは造船、車輌、橋梁等の工作物に用
いられる棒状電着スタッドに関する。

〔従来の技術〕

各種産業界において軟鋼、低合金鋼あるいはステンレス
スチール製棒状スタッドを採用し、多種類の設備、機器
に対して所謂スタッド溶接が実施されていることは周知
の通りである。

而して前述の棒状スタッドは目的に応じた材質のものを
適宜に選定するほか、要求される機能に適した形状のも
のが採用されている。

第１１図（ａ）〜（ｆ）は各種棒状スタッドの概略正面
図で、（ａ）は平坦な溶着端面ｌと分岐した頭部２を有
するＹ形スタッド３、（ｂ）は前記頭部２にリブ４を存
するリプ付きＹ形スタンド５、（Ｃ）は尖頭溶着端面６
を有する径大部７とネジ部８を備えた径小部９からなる
異径スタッド１０、（ｄ）は平坦な溶着端面１とネジ部
１１を存する丸棒スタッド１２、（ｅ）は゛平坦な溶着
端面ｌとナツト状の止頭１３を有する有頭スタッド１４
、（ｆ）は鉤状ヘッド１５と平坦な溶着端面ｌを備えた
鉤形スタッド１６であって、この他図示していないが、
種々の形態のものが採用されている。

スタッド溶接は母材に接触させた通電スタッドを瞬間的
に設定された間隔だけ引離すことによって発生するアー
クにより溶融池を形成させ、ついでスタッドを母材に圧
入して溶接するものであり、溶接効果を高めるためスタ
ッドの溶着端面の形状には種々の工夫がされている。

第１２図（ａ）〜（ｆ）はその代表的な溶着端面の形状
を示すスタッドの部分概略図であって、（ａ）は前述し
た平坦な溶着端面ｌを有するもの、（ｂ）は溶着端面１
７が笠状の鍔部１８と円筒突起１９を有するもの、（ｃ
）は溶着端面２０が小円錐突起２１＠備えたもの、（ｄ
）は溶着端面２２が円錐体２３を形成しているもの、（
ｅ）は溶着端面２４が半球状体２５となっているもの、
（ｆ）は溶着端面２６が截頭円錐体２７に形成されてい
るものを示す。

前述のような溶着端面を有するスタッドは、そのままの
状態で使用されるほか、溶接を更に確実なものとし溶接
部の品質を高めるため、フラックスを被着したりあるい
は溶着端面にフェルールを採用する手段も知られている
。

第１３図（ａ）〜（ｄ）はフェルールを用いたスタンド
の溶接手順を示す概略説明図で、（ａ）はフェルール２
８を先端に遊嵌したスタンド２９を母材３０に押し当て
た状況を示すもので３１はスタンド２９のネジ部３２を
挟持している通電チャンクである。（ｂ）は前記スタッ
ド２９を設定間隙引上げてアーク３３を発生させ溶融池
３４を形成している状況を示す、ついで所定時間経過後
（Ｃ）に示すようにスタッド２９を押し下げて溶融池３
４に突入さ廿溶接を行う、（ｄ）はフェルール２８を除
去したのちの溶接状況を示す部分断面図である。

このほか通電性のあるカートリッジを用い抵抗発熱を利
用するタイプのものも開発されており、共に良好な溶接
成績をあげている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者等は加熱炉の耐熱壁施工において、スタッドを
用いて繊維質断熱材の取り付は作業を実施した結果、作
業時間が極めて長く能率的で無いことを知った。

第１４図は加熱炉の炉壁鉄皮３５（以下鉄皮と云う）に
品質性能を異にする繊維質断熱材からなるブランケット
３６．３７．３８を取り付ける状況を示す概念図で、前
記鉄皮３５の所定位置にあらかじめステンレススチール
などの耐熱金属製のネジ付棒状電着スタンド３９ａ、３
９ｂ、３９ｃ（以下スタッドと云う）を溶接し、ついで
前記スタッド３９ａ〜３９ｃと同径の貫通孔４０ａ〜４
０Ｃを設けたブランケット３６を、前記貫通孔４０８〜
４０ｃとスタッド３９ａ〜３９ｃを一致させて鉄皮３５
に達するまでに押し込み、次に全く同様にしてブランケ
ット３７．３８を逐次押し込んだのち、第１５図に示す
ように耐熱ワッシャ４１ａ〜４１ｃ、耐熱ナツト４２ａ
〜４２Ｃを用いてブランケット３６〜３８を締め付けて
耐熱ライニング４３を構成する。

而してブランケット３６〜３８は通常かなり柔軟で、厚
さが５０〜３００閤、幅５００〜１０００ＩＩＩ１１長
さ２０００〜８０００ｍ以上の所謂ふとん状のものであ
るため前記貫通孔４０ａ〜４０ｃとスタッド３９ａ〜３
９ｃの位置あわせが極めて困難であって作業性が悪いう
えに、ブランケットは２〜３層でなく６〜８層の構成と
することも珍しくないため、ますます長時間を要するこ
とが多いと云う問題点がある。

そこで、本発明者等は前述の第１２図（ｄ）に示すよう
な先尖りのスタッドを用いてブランケットを鉄皮に押し
当てた状態で該スタッドをブランケットに刺し通して鉄
皮に溶接する手段を試験した結果、溶接不良箇所が２０
〜４０％にも達することが判り、該手段は採用し難いこ
とを知った。

そこで、前述の溶接不良を無くすため第１３図に示すよ
うなフェルール２８を採用して第１６図に示すようにあ
らかじめブランケット３６〜３日にフェルール２８が挿
入できる貫通孔４４を穿設してスタッド２９を溶接する
手段を試みたが、該貫通孔４４とスタッド２９間の空隙
を何等かの断熱材で完全に充填する必要があり、充填が
不充分であると断熱不良となり鉄皮３５に熱的損傷を生
する。また該スタッド２９の数量は数千から２万以上に
達することが多いことから、充填に著しい作業時間がか
かり、経済的に問題が生じ、また技術的にも断熱効果に
不安が多いことを知った。

本発明は溶接性能に優れ、かつ経済的な生産が可能で施
工性の良い棒状電着スタッドを提供することを目的とし
、他の目的は保温炉、加熱炉を始めとする高温諸装置の
耐熱ライニング構成に適した棒状電着スタッドを提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の棒状電着スタッドは、前記目的を達成するため
、フラックス層で覆われた中窪み溶着端面を有すること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明の棒状′ｒ！Ｘ着スタッドはフラックス層で覆わ
れた中窪み溶着端面を備えることにより、フェルールや
カートリッジなど溶接のための補助部材を一切必要とす
ることなく良好な溶接が可能であり、施工性も非常に優
れている。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる棒状電着スタンド４５の部分切
欠正面図で、頭部にはネジ部４６が螺刻され、下方はフ
ラックス層で覆われた中窪み？８着端面４７が設けられ
ている０本実施例の棒状電着スタッド４５（以下電着ス
タッドと云う）は材質が５Ｕｓ３１０ｓで直径８〜２５
＋ｏｎ＋の丸棒であり、又中窪み溶着端面４７は球面詳
しくは半球状の面として穿設されている。

第２図、第３図は他の実施例にかかる電着スタッド４８
．４９の部分切欠図で中窪み溶着端面５０．５１がそれ
ぞれ円錐面および截頭円錐面に構成された例である。

次に該電着スタンド４５の製造手順について第４図〜第
７図に従って説明する。

第４図は５ＵＳ３１０Ｓの丸棒鋼４５ａの端面部分切欠
図でバイト（図示せず）を用いて端面を半球面４７ａに
切削加工し、次に第５図に示すようにノズル５２から接
着剤たとえば合成ゴム系接着剤５３を前記半球面４７ａ
に噴霧し接着層４７ｂを構成する。

さらに、第６図に示すように該接着Ｆｉ４７ｂに対して
ノズル５４から粉末フラックス５５たとえばＴｉ０ｇ４
５〜５５％、５ｉＯｔ１５〜２５％、ＭｎＯ寞８〜１２
％、ＦｅｚＯａ３〜６％、Ａ１．０．２〜４％、Ｎｉ１
〜２％、Ｃｒ０．５〜１．５％（重量％）からなる粉末
フラックスを吹きつけフラックス層４７ｃを構成する。

この状態におけるフラックス層４７ｃは接着剤に粉末フ
ラックスが突入してなる粘性混合層であるため、固化工
程が必要になる。

そこで、第７図に示すようにフラックス層４７Ｃを形成
せしめた丸棒鋼４５ａを適宜数電気炉５６に装入し温度
制御装置５７によって所要時間たとえば１５分〜３時間
加熱しフラックス層４７ｃを固化させて電着スタッド４
５を製造する。第７図において５８は電源を示す。

而して電着スタッド４５の材質については前記実施例に
限定することなく、軟鋼、低合金鋼など適宜なスタッド
用材質のものも採用できる。

又接着剤や粉末フラックスについても同様に前記実施例
に限定することなく、周知のスタッド用材を用いること
も可能であるが、前述のフラックス成分系のものは特に
良好な結果が得られる。

次に本発明にかかる電着スタッドを用いて溶接する手順
について第８図（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。

第８図（ａ）に示すように電着スタッド４５を被溶接板
５９（以下単にプレートと云う）に押し当て、通電状態
において（ｂ）のように電着スタッド４５を所定間隔上
方に引上げると電着スタッド４５とプレート５９間にア
ーク６０が発生し、この状態を所定時間継続すると（ｃ
）に示すように両者が溶融して溶融池６１ができる０次
に電着スタッド４５をプレート５９に押しつけると（ｄ
）に示すように電着スタッド４５はプレート５９に完全
に溶接される。６２はその溶接部を示す。

本実施例では、電着スタッド４５として８ｆｆｌ１１径
の５ＵＳ３１０Ｓを用い、（ａ）　〜（ｄ）までの溶接
時間は０．０５〜０．３秒とし、前記所定間隔は１．０
〜４．０ｍの範囲で施工した。

また、溶接用直流電源装置としては次の諸元のものを採
用した。

一次電圧（Ｖ）　　　　　２００／２２０周波数　（Ｈ
ｚ）　　　　　５０／６０定格−次入力（ＫＶＡ　　　
２５〜２４５二次無負荷電圧（Ｖ）　　１３５二次電流（Ａ）　　　　　２００〜２５００また溶接ガ
ンとしては溶接電流２００ＯＡ（最大）、使用率５％の
ＮＳ−１０１（グイヘンスタッド（株）形式番号）を採
用し、あらゆる溶接姿勢を実施したが結果はすべて良好
であった。

本発明者等の実験によると電着スタッドの中窪み溶着端
面は周知のフェルールやカートリッジのような作用を発
揮し、アークの発生に続（溶融池の形成が橿めて順調で
、かつフラックス層の作用により溶接部の品質は非常に
優れている。

第９図は第８図（ｄ）の溶接部６２のエツジング写真（
３倍）であり、溶接欠陥は全く見られない。

本発明者等は引張り試験、曲げ試験、繰返し曲げ試験、
トルク試験を実施したが、周知のフェルールやカートリ
ッジを用いたスタッドの成績に比して全く遜色が無かっ
た。

第１表はその試験結果の１例であって、直径８■φ、ネ
ジ部径６．７■の５ＵＳ３１０Ｓのスタッドを試験体と
し、被溶接板は板厚１０ａｌの５Ｓ４１を用いた。

第　　　１　　　表次に、第１０図は本発明にかかる電着スタッドを用いて
加熱炉の炉壁耐熱ライニングの施工を行う手順を示す概
略説明図で、加熱炉鉄皮６３に繊維質耐火ブランケット
６４．６５（以下ブランケットと云う）を適宜な手段た
とえばクランプ金具（図示せず）を用いて押しつけ、つ
いでスタッドと同径の穿孔ドリル６６で前記ブランケッ
ト６４．６５に貫通孔６７を穿孔する。この際穿孔ドリ
ル６６の先端が鉄皮６３に達するまで確実に穿孔するこ
とが望ましい。

ついで電着スタッド６８を貫通孔６７に挿入して前述の
第８図（ａ）〜（ｄ）に示す手順に従って鉄皮６３に溶
接し、耐熱ワッシャ６９、耐熱ナツト７０によってブラ
ンケット６４．６５を締めつける。

この手順によるとあらかじめ鉄皮６３に電着スタッド６
８を溶接したのちにブランケット６４．６５を取り付け
る手順に比し作業期間を１／３〜１／１０に短縮するこ
とが可能であるほか、新設、補修を問わずに実施できる
ので、その実用効果は極めて著しい。

〔発明の効果〕

本発明の電着スタッドは周知のフェルールやカートリッ
ジのような補助部材の必要性が全（無いうえに、溶接結
果に全く遜色が無いので、その経済的効果は多大であり
、かつ施工が極めて容易であって、従来に例を見ない経
済的な耐熱ライニング工法が採用できるほか、土木建築
などを始めとするあらゆる産業分野に広く利用できるの
で、その実用効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる棒状電着スタッドの部分切欠正
面図、第２図、第３図は棒状電着スタッドの部分切欠図
、第４図は丸棒鋼の端面部分切欠図、第５図は接着層構
成要領説明図、第６図は粉末フラックス吹き付は状況説
明図、第７図は棒状電着スタッドの加熱状況説明図、第
８図（ａ）〜（ｄ）は棒状電着スタッドの溶接手順説明
図、第９図は溶接部のエツジング写真（３倍）、第１θ
図は棒状電着スタッドを用いた施工ｇ領説明図、第１１
図（ａ）〜（ｆ）は各種棒状スタンドの概略正面図、第
１２図（ａ）〜Ｃｆ）は各種スタッドの溶着端面を説明
するための部分概略図、第１３図（ａ）〜（ｄ）はフェ
ルールを用いたスタッドの溶接手順を示す概略説明図、
第１４図はブランケット取付は状況を示す概念図、第１
５図は取付は完了時の概略説明図、第１６図はフェルー
ルを利用するスタッド溶接部ｊｌを示す概略図である〔
符号の説明〕１−・−・−平坦な溶着端面、２−−−一頭部、３−−
−−−　Ｙ形スタッド、４−−−−・リブ、５−−−−
−−リブ付Ｙ形スタンド、６−−−−−尖頭溶着端面、
７−−−−−−−径大部、８−・・−ネジ部、９−・−
・−径小部、１０−−−−一異径スタッド、１１−＝−
・・ネジ部、１２−・−・−丸棒スタッド、１３−−一
−−−−止頭、１１１−−−−−・有頭スタッド、１５
・−−−−−一鉤状ヘッド、１６−・・−鉤形スタッド
、１７−・・−・・溶着端面、１　Ｂ−−−−・鍔部、
１９−・・・円筒突起、２０・−−一一一−溶着端面、
２１・・・−小円錐突起、２２・−・・−溶着端面、２
３−−−−−−一円錐体、２４・−・−・溶着端面、２
５−−ｍ−−１・・半球状体、２６−・−溶着端面、２
７−・・・−截頭円錐体、２日−・・−フェルール、２
９−−−−−・スタッド、３０〜−−−−一母材、３１
−−−−−−一通電チャック、３２−−−−−ネジ部、
３３−・−・・アーク、３４・−−−一−−溶融池、３
５−・−炉壁鉄皮、３６〜３８・−・−ブランケント、
３９　ａ　〜３９　ｃ−−−−−ネジ付、４０　ａ　〜
４０　Ｃ−・−−一貫通孔、４１　ａ　〜４１　ｃ−−
−−−一耐熱ワッシャ、４２ａ〜４２　ｃ−一耐熱ナッ
ト、４３・−−−−ｍ−耐熱ライニング、４４−・−・
−貫通孔、４５−−−−−−一棒状？ｉｔ着スタッド、
４６−・・−ネジ部、４７−・−−−一−−中窪み溶着
端面、４７　ａ−−−−−−一半球面、４７　ｂ−−−
−−接着層、４７　ｃ−−−−フラックス層、４８−・
・−電着スタッド、４９・−・・−・・電着スタッド、
５０・−−−−−−中窪み溶着端面、５１−−・−中窪
み溶着端面、５２・−−−−−・ノズル、５３−−−−
一合成ゴム系接着剤、５４−・・・・−・ノズル、５５
−−−一粉末フラックス、５６−・−電気炉、５７−−
−−一温度制御装置、５８−・−・・電源、５９−・・
・−被溶接板、６０・・・−−・アーク、６１−−−−
−−・溶融池、６２−・・・−溶接部、６３−−−−−
−一鉄皮、６４−−−−−一繊維質耐火ブランケット、
６５−・・・・繊維質耐火ブランケット、６６・・・−
・−穿孔ドリル、６７−・−・貫通孔、６Ｂ・−・・・
−・１１着スタッド、６９−−−−一耐熱ワッシャ、７
０−一一一・・・耐熱ナツト代理人　　弁理士　　中前
富士男 ′ｌｓ１図第３図４５九第５図第６図第７図第８因（ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（Ｃ）　　　　　（
ｄ）図面の浄書第９図第１２図第１０図（ａ）第１１図第１３図（＆）　　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）　　　　
　　　　　　　　　（ｄ）第１４図第１５図　　　　　　　　　　　　　第１６図手続補正
書（方式）昭和６２年８月８日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フラックス層で覆われた中窪み溶着端面を有する
ことを特徴とする棒状電着スタッド。
（２）中窪み溶着端面が球面である特許請求の範囲第１
項記載の棒状電着スタッド。
（３）中窪み溶着端面が円錐面である特許請求の範囲第
１項記載の棒状電着スタッド。
（４）中窪み溶着端面が截頭円錐面である特許請求の範
囲第１項記載の棒状電着スタッド。