JP2004001054A

JP2004001054A - Butt-joining method

Info

Publication number: JP2004001054A
Application number: JP2002161077A
Authority: JP
Inventors: Masao Ushio; 牛尾　誠夫; Shigetomo Matsui; 松井　繁朋; Hiroshi Yomo; 四方　宏; Kiwa Ikemoto; 池本　喜和; Ko Togo; 東郷　曠
Original assignee: Meito Sangyo KK; New Industry Research Organization NIRO
Current assignee: Meito Sangyo KK; New Industry Research Organization NIRO
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a butt-jointing method capable of uniformizing the size of metal mass around the butt ends of the jointing members and smoothing the surface in the jointing process. <P>SOLUTION: A pair of jointing members 2a, 2b are arranged in a butting state, a tubular refractory material 4 is arranged around the two butting ends 3a, 3b, the both butting ends 3a, 3b are heated, and in the heated and melted state, the both butting ends 3a, 3b are pressed to each other. Then, the relative movement amount of the two joining members 2a, 2b in the press attachment direction is controlled to keep constant. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、突合せ接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築等の構造物に使用される鉄筋等は棒状体をその長手方向に接合することによって構成されている。図５は、上記鉄筋同士の接合に用いられる接合方法例を示した概略構成図である。同図に示すように、３１、３１は一対の棒状体、３２は接合用保護筒体であり、この棒状体３１、３１の被接合面である端面同士を突合せて配置すると共に、この棒状体３１、３１の両突合せ端部３１ａ、３１ａの周囲に上記接合用保護筒体３２を配置している。ここで、上記接合用保護筒体３２は、例えば、セラミックス等の短筒体からなり、その外周面に螺旋溝が設けられている。そして、この螺旋溝に図示しない高周波誘導加熱装置の加熱コイル３３が嵌合するようになっている。具体的な接合方法としては、まず上記一対の棒状体３１、３１の端面同士を突合せた状態で、高周波誘導加熱装置の加熱コイル３３に高周波電流を流し、これによって両突合せ端部３１ａ、３１ａを加熱する。次に、加熱状態で上記一対の棒状体３１、３１を相互に接近する方向に押圧することによって、両突合せ端部３１ａ、３１ａを圧着するように構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の接合方法における加熱及び加圧等の各制御は、全て時間によって制御管理されていた。すなわち、上記両棒状体３１、３１の加熱時間と加圧時間とを予め設定しておき、この時間に基づいて、両棒状体３１、３１を加熱したり、一定圧力で加圧したりするように構成していた。ここで、上記両棒状体３１、３１は、互いに近接する方向に押圧されると、その溶融部分の金属が突合せ端部３１ａ、３１ａの周囲に膨出し、冷却後、これが金属塊となって突合せ端部３１ａ、３１ａの周囲に形成されることになる。しかしながら、上記のような時間のみに基づいた制御方法では、この周囲に膨出される溶融金属の量が一定にはならないため、上記金属塊の大きさが不均一になるという問題がある。すなわち、一般的に金属材料は融点近傍で変形抵抗が著しく低下するため、各棒状体３１、３１を一定圧力で同じ時間だけ加圧したとしても、その時の棒状体３１、３１の加熱状態等によって、突合せ端部３１ａ、３１ａ近傍の縮み量が異なるため、その周囲に押し出される溶融金属の量も変わり、このため上記金属塊の大きさが均一に生じないのである。この結果、例えば上記押圧時に、大量の溶融金属が膨出して、その周囲に配置されている接合用保護筒体３２を圧接し、接合部を形成する溶融金属と接合用保護筒体３２との間にかみ込みが発生したり、接合用保護筒体３２が破損したりするという問題が生じている。しかも、上記かみ込みが発生した場合は、接合後における上記接合用保護筒体３２の取外し作業が面倒であると共に、形成された金属塊の表面が平滑に仕上がらないという問題もある。またこの他、上記接合部の金属塊が大きすぎて使用時に邪魔になったり、上記接合部の外観品位がよくないという問題も生じている。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、接合時において、被接合部材の突合せ端部の周囲に生じる金属塊の大きさの均一化、及び表面の平滑化を図ることが可能な突合せ接合方法を提供することにある。また、接合作業後の後処理の簡略化を図ることもこの発明の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の突合せ接合方法は、一対の被接合部材２ａ、２ｂを突合せ配置し、両突合せ端部３ａ、３ｂを加熱すると共に、加熱溶融状態で両突合せ端部３ａ、３ｂを圧着する突合せ接合方法において、上記両被接合部材２ａ、２ｂの圧着方向における相対移動量が一定となるように制御することを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の突合せ接合方法では、両被接合部材２ａ、２ｂの圧着方向における相対移動量が一定となるように制御したことによって、溶融状態にある突合せ端部３ａ、３ｂの圧着方向への縮み量が一定となるため、この周囲に膨出される溶融金属の量を一定とすることができる。この結果、冷却後に突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に形成される金属塊の大きさの均一化を図ることができる。またこれによって、接合部における外観品位も向上する。
【０００７】
また請求項２の突合せ接合方法は、上記加熱を高周波誘導加熱にて行うことを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２の突合せ接合方法では、電気的に制御されるため、属人的な影響を排してより安定した接合品質を得ることができる。
【０００９】
さらに請求項３の突合せ接合方法は、上記両突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に耐火型材４を配置し、この耐火型材４を介して両突合せ端部３ａ、３ｂを加熱することを特徴としている。
【００１０】
上記請求項３の突合せ接合方法では、上記耐火型材４を介して両突合せ端部３ａ、３ｂを加熱するようにしたことにより、両突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に膨出する溶融金属が、耐火型材４の内面に沿って形成されることになるため、これによって良好な接合部を得ることができる。また、上記膨出する溶融金属によって加熱用のコイル等が損傷したり、短絡したりすることによる事故や品質低下を未然に防止することができる。さらに上記耐火型材４には保温効果があり、接合後、上記接合部を徐々に冷却することができるため、熱影響部の急激な硬化を緩和することが可能となる。
【００１１】
また請求項４の突合せ接合方法は、上記耐火型材４は、予め周方向に分割されていることを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４の突合せ接合方法では、上記耐火型材４は予め周方向に分割されているため、上記耐火型材４の取付け、及び取外し作業が容易となり、作業時間の短縮化を図ることができる。
【００１３】
さらに請求項５の突合せ接合方法は、上記耐火型材４は、軸方向に沿って複数のスリット２４を有して成り、接合後、上記スリット２４に沿って耐火型材４を周方向に分割可能に構成したことを特徴としている。
【００１４】
上記請求項５の突合せ接合方法では、上記耐火型材４をスリット２４に沿って周方向に分割することが可能であるため、上記耐火型材４の取外し作業が容易となり、作業時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】
また請求項６の突合せ接合方法は、上記耐火型材４の内側にフラックス９、あるいは還元性のガス発生剤を保持したことを特徴としている。
【００１６】
上記請求項６の突合せ接合方法では、上記突合せ端部３ａ、３ｂの圧着時に、フラックス９（又は還元性のガス発生剤）がガスを発生するので、これによって接合部の酸化、窒化を防止することができ、接合部を有効に保護することが可能となる。また、フラックス９が溶融スラグを生成するので、この溶融スラグが接合部に接触し、接合部と耐火型材４との間に生じるかみ込みを有効に防止し、接合部表面の平滑化を図ることができる。
【００１７】
さらに請求項７の突合せ接合方法は、上記両突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に加熱コイル５を巻回し、上記加熱コイル５を周方向に分割可能に構成したことを特徴としている。
【００１８】
上記請求項７の突合せ接合方法では、上記加熱コイル５を周方向に分割可能に構成したことによって、上記加熱コイル５の取付け、及び取外し作業を容易に行うことできるため、作業時間の短縮化を図ることができる。
【００１９】
また請求項８の突合せ接合方法は、上記耐火型材４と加熱コイル５とを、一体的に形成したことを特徴としている。
【００２０】
上記請求項８の突合せ接合方法では、上記耐火型材４、及び加熱コイル５の取付け、及び取外し作業がさらに容易となるため、一段と作業時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の突合せ接合方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１は、この発明の突合せ接合方法の第１実施形態における具体的な接合装置１を示した概略構成図であり、図１（ａ）にこの接合装置１の全体構成図を示している。図に示すように、被接合部材である一対の棒状体２ａ、２ｂは、その長手方向が水平方向と平行になるように同軸上に直列に並べられ、両棒状体２ａ、２ｂの端部３ａ、３ｂ同士が突合せ配置されている。ここで、上記両棒状体２ａ、２ｂを接合するための接合装置１は、主に、両棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂを加熱するための加熱手段８と、上記両棒状体２ａ、２ｂを挟持するための第１、第２保持手段１０ａ、１０ｂと、上記第２保持手段１０ｂを移動させることが可能な駆動手段１５とから構成されている。そしてこの実施形態においては、略平板状の架台２０上の一方端部（図における右側端部）に第１保持手段１０ａが固定される一方、その他方端部（図における左側端部）に、駆動手段１５を介して第２保持手段１０ｂが設置されている。
【００２３】
以下、図１（ａ）に基づいて上記接合装置１をより詳細に説明する。まず上記加熱手段８は、両棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に配置された筒状の接合用保護筒体４（耐火型材）と、この接合用保護筒体４の外周面に巻回された加熱コイル５と、上記加熱コイル５に高周波電流を通電するための高周波誘導加熱装置６とから構成されている。このとき、上記高周波誘導加熱装置６と加熱コイル５とは出力ケーブル７によって接続されている。上記接合用保護筒体４は、例えば、セラミックス等の短筒体からなり、上記棒状体２ａ、２ｂの外径寸法よりも大きい内径寸法を有している。また、この接合用保護筒体４の外周面には、図示しない螺旋溝が形成されており、この螺旋溝に嵌合するように高周波誘導加熱装置６の加熱コイル５が巻回されている。この加熱コイル５は、銅等の導体のパイプからなり、これに上記高周波電流が流されると共に、その内部中空部に冷却水を流すことによって、加熱コイル５を冷却することができるようになっている。
【００２４】
一方、上記駆動手段１５は、雄ネジ部を有するスクリュー１６と、上記雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を有するナット１７と、上記スクリュー１６の両端を支持するための本体１８と、上記スクリュー１６を回転させるための駆動用モータ１９とから構成されている。このとき、上記スクリュー１６は、本体１８に固定されているため、上記駆動用モータ１９を駆動することによってスクリュー１６を回転させると、これに螺合されたナット１７がその軸方向に移動するように構成されている。また、上記駆動手段１５には、上記ナット１７の移動量の検出が可能な検出部（図示せず）が設けられている。
【００２５】
上記各保持手段１０ａ、１０ｂについて説明する。図１（ｂ）は、上記図１（ａ）の第１保持手段１０ａを側面側から見たＡ−Ａ断面図であるが、第２保持手段１０ｂもこれと略同様の構造を有するので、図１（ｂ）に基づいてその構造を説明する。図１（ｂ）に示すように、上記第１保持手段１０ａは、一方の棒状体２ａの長手方向中央部をその上下方向から挟持するためのクランプ治具１１ａと、このクランプ治具１１ａにその上方部から押圧力を加えることが可能な油圧シリンダ１２と、このクランプ治具１１ａと油圧シリンダ１２とを支持するアーム部１３とから構成されている。すなわち、上記アーム部１３は架台２０上に固定されており、このアーム部１３に、上記クランプ治具１１ａと油圧シリンダ１２とがそれぞれ取付けられている。そして、上記油圧シリンダ１２がクランプ治具１１ａにその上方部から押圧力を加えることによって、棒状体２ａを挟持することができるように構成されている。これに対して、図における架台２０上の他方端部に位置する第２保持手段１０ｂは、上記駆動手段１５のナット１７上に設置されている。すなわち、上記ナット１７上には、上記アーム部１３で支持されたクランプ治具１１ｂが取付けられており、駆動用モータ１９を駆動することによって、上記クランプ治具１１ｂを、一方端部側に位置するクランプ治具１１ａに近接又は離反する方向に移動させることができるように構成されている。また、上記架台２０上には、各棒状体２ａ、２ｂの搬入出時に、これを支えて移動させるための保持ローラ２１、２１が設けられている。
【００２６】
次に、この発明の第１実施形態である突合せ接合方法と、上記接合装置１への両棒状体２ａ、２ｂの取付方法を、図１（ａ）（ｃ）に基づいて説明する。ここで、図１（ｃ）は、上記図１（ａ）における突合せ端部３ａ、３ｂの部分拡大図を示している。上記両棒状体２ａ、２ｂの取付方法としては、まず一方の棒状体２ａを、その突合せ端部３ａが突出するようにクランプ治具１１ａにて挟持する。次に上記加熱コイル５が巻回された接合用保護筒体４を、上記棒状体２ａの突合せ端部３ａに外嵌する。その後、上記接合用保護筒体４の反対側から他方の棒状体２ｂを挿入し、その両端面同士を突合せ配置すると共に、他方端部に位置するクランプ治具１１ｂにて上記他方の棒状体２ｂを挟持する。つまりこの状態では、上記棒状体２ｂの突合せ端部３ｂが、上記クランプ治具１１ｂから突出するように設けられており、さらに両棒状体２ａ、２ｂの軸心が同一直線上に位置するように配置されている。次に、高周波誘導加熱装置６のケーブル７を各加熱コイル５の接続端に接続し、上記接合用保護筒体４の位置合せを行う。ここで、上記位置合せとは、棒状体２ａ、２ｂの突合せ端面が、接合用保護筒体４の軸方向中央部に対応するような位置合せであって、両突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に接合用保護筒体４を配置することである。
【００２７】
上記接合手順としては、まず、図１（ａ）に示すようにセットした状態で、高周波誘導加熱装置６をＯＮ状態として、加熱コイル５に高周波電流を流すと、交番磁束が生じ、これが両棒状体２ａ、２ｂを貫通して渦電流を誘導する。その際、棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂにジュール熱が発生する（図１（ｃ）における斜線部分）。これによって、上記棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂが加熱され、この突合せ端部３ａ、３ｂの一部が溶融状となる。次に、この加熱状態で、上記棒状体２ａ、２ｂの加圧を行う。すなわち、上記駆動手段１５の駆動用モータ１９を駆動することによって、他方の棒状体２ｂを挟持するクランプ治具１１ｂを、一方の棒状体２ａを挟持するクランプ治具１１ａに、予め設定された距離だけ近接させる。すると、他方の棒状体２ｂの端部３ｂが、一方の棒状体２ａの端部３ａを押圧して、溶融状となっている突合せ端部３ａ、３ｂの金属２２が、その周囲に膨出する。その後、駆動用モータ１９を停止して棒状体２ａ、２ｂの加圧を止め、加熱のみを継続して行う。最後に、上記棒状体２ａ、２ｂを静止させた状態で、高周波誘導加熱装置６をＯＦＦ状態にして、加熱コイル５による加熱を停止し、冷却させる。これによって、上記棒状体２ａ、２ｂが接合される。その後、上記接合装置１の各クランプ治具１１ａ、１１ｂを弛めて、接合された棒状体２ａ、２ｂを取外すと共に、接合用保護筒体４を棒状体２ａ、２ｂの接合部から取外せば（開放）、この接合作業は終了する。このとき、上記接合部には、押圧時に径方向外方へ押し出された上記溶融金属２２が、そのまま冷却されることによって生じた金属塊が形成されている。
【００２８】
上記第１実施形態における突合せ接合方法によれば、予め設定した一定距離だけ、圧着方向に他方の棒状体２ｂを移動させるように構成したことによって、溶融状態にある両突合せ端部３ａ、３ｂの縮み量が一定となるため、この周囲に膨出する溶融金属２２の量を一定とすることができる。この結果、例えば圧着時に両棒状体２ａ、２ｂが押圧され過ぎて、溶融金属２２が周囲に大量に膨出するのを防ぐことができるため、これによって、周囲に配置された接合用保護筒体４が破損するのを防止することができる。また、上記溶融金属２２は接合用保護筒体４の内面に沿って形成されると共に、上記縮み量を一定としたことにより、両棒状体２ａ、２ｂの端部３ａ、３ｂの周囲に形成される金属塊の大きさの均一化を図ることもできるため、これによって接合部における外観品位が向上し、良好な接合部を得ることができる。さらに上記接合用保護筒体４には保温効果があり、接合後、上記接合部を徐々に冷却することができるため、熱影響部の急激な硬化を緩和することが可能となる。このため、上記接合品質は、気象や属人的要素等に影響されず安定的に確保され、良好な接合強度を得ることができる。また、上記接合用保護筒体４を介して両棒状体２ａ、２ｂが加熱されるため、膨出する溶融金属２２によって加熱コイル５が損傷したり、短絡したりすることによる事故や品質低下を未然に防止することもできる。
【００２９】
図２に、この発明の突合せ接合方法の第２実施形態を示す。図２はこの実施形態における接合用保護筒体４の断面図を示している。この実施形態においては、上記両棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に配置された筒状の接合用保護筒体４の内側にフラックスを保持させた点が、上記第１実施形態と異なる点である。同図において、９は上記接合用保護筒体４の内周面４ａに設けられたフラックスであり、この実施形態におけるフラックス９は、水溶液状態で接合用保護筒体４の内周面４ａに塗布し、これを固化したものを用いている。上記フラックス９の成分としては、例えば、ＳｉＯ_２（４０〜４４重量％）、Ａｌ_２Ｏ_３（４３〜４８重量％）、Ｎａ_２Ｏ（８〜１３重量％）、及びその他不可避不純物（１〜２重量％）から成るものが使用され、さらには溶接棒の被覆剤として用いられるＤ４３１１等を使用することもできる。この場合、セルロース、酸化チタン、高炭素フェロマンガン、タルク等に、固着剤（ケイ酸ソーダ及びケイ酸カリ等の水溶液）が配合されて成る。
【００３０】
ところで、上記フラックス９を有する接合用保護筒体４の内径寸法Ａは、接合すべき両棒状体２ａ、２ｂの外径寸法Ｄより大きくなるように設定され、また両棒状体２ａ、２ｂと接合用保護筒体４の内周面４ａとの間には、上記両棒状体２ａ、２ｂの外径寸法Ｄの１０〜２５％にあたる隙間Ｇを設けるようにしている。このときのフラックス９の具体的な寸法例を挙げれば、内径寸法Ａを２５ｍｍ〜６０ｍｍ程度に設定した場合、フラックス９の肉厚Ｔは２ｍｍ〜８ｍｍ程度に設定される。また、同図における４ｂは、上記接合用保護筒体４の外周面に形成された螺旋溝であり、この螺旋溝４ｂに沿って加熱コイル５が巻回されることになる。なお、この実施形態におけるその他の構造は、上記第１実施形態と同様であるので、同一機能部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
以上に示したような接合用保護筒体４を用いて、上記第１実施形態で示した高周波誘導加熱による両棒状体２ａ、２ｂの突合せ接合を行う場合、接合中の加熱によって、接合用保護筒体４の内周部のフラックス９からガス（例えば、Ｈ_２、ＣＯ、ＣＯ_２等）が発生（生成）し、このガスが接合部を覆うことになる。これよって、接合部の酸化及び窒化を防止することができるため、接合部を有効に保護することができる。また、上記フラックス９は溶融スラグを生成するが、この溶融スラグが膨出する溶融金属２２（接合部）と接合用保護筒体４の内周面４ａとの間に介在するため、これによって両者のかみ込みを有効に防止することができると共に、接合部表面の平滑化を達成することも可能となる。しかも、接合後においては、上記スラグは固化して剥離性に優れたものとなるため、上記接合用保護筒体４の取外し作業が容易となる。ところで、上記フラックス９の肉厚寸法Ｔを上記実施形態で示したように設定したのは、この範囲より小さければフラックス９としての上記機能を十分に発揮せず、逆にこの範囲を超えれば、フラックス９の量が多すぎて材料の無駄が生じると共に、フラックス９を有する接合用保護筒体４の内径寸法Ａが小さくなって、棒状体２ａ、２ｂがセットしにくくなるおそれがあるからである。また、上記接合用保護筒体４の内周面４ａと棒状体２ａ、２ｂとの隙間Ｇを上記のように設定したのは、これより小さければ、接合作業時に接合用保護筒体４の内周面４ａと接合部とが圧接して、かみ込むおそれがあり、逆にこれより大きければ、巻回される加熱コイル５の内径等の関係で、接合用保護筒体４の肉厚を十分にとれなくなるからである。
【００３２】
図３に、この発明の突合せ接合方法の第３実施形態を示す。図３は、周方向に分割された加熱コイル５と、その際に使用する接合用保護筒体４との概略斜視図を示している。この実施形態においては、加熱コイル５を、周方向に分割可能に構成した点、及び接合用保護筒体４が外周部に螺旋溝４ｂを有さない点が上記第１実施形態と異なる点である。すなわち図３に示すように、加熱コイル５を、第１コイル５ａと第２コイル５ｂとに分割し、各コイル５ａ、５ｂをそれぞれ第１ホルダ２５ａと第２ホルダ２５ｂとに支持させてある。そして第１ホルダ２５ａと第２ホルダ２５ｂとをボルト２６で接続可能とし、両ホルダ２５ａ、２５ｂの接続組立状態では、第１コイル５ａと第２コイル５ｂとが電気的に接続されると共に、その内部を流れる冷却水の通路も接続されるようになっている。棒状体２ａ、２ｂの接合作業に際しては、予め上記両ホルダ２５ａ、２５ｂを組立てておき、コイル５の中央部に接合用保護筒体４を配置しておく。そしてこれらを両棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に取付けて接合を行う。接合作業終了後に加熱コイル５と接合用保護筒体４を接合部から取外すのは、まず上記ボルト２６を緩めて第１ホルダ２５ａから第２ホルダ２５ｂを取外す。次にこの状態で接合用保護筒体４を分割する。そして最終に、上記第１ホルダ２５ａを接合部から側方へと取外すことにより接合作業を終了する。
【００３３】
以上のように、上記第３実施形態における突合せ接合方法によれば、上記加熱コイル５を周方向に分割可能に構成したことによって、上記加熱コイル５の取付け、及び取外し作業が容易となるため、これによって作業の簡略化、及び作業時間の短縮化を図ることができる。また接合用保護筒体４の螺旋溝２４を省略したことによって、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
図４に、この発明の突合せ接合方法の第４実施形態を示す。図４（ａ）は、この実施形態における接合用保護筒体４の平面図を示しており、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示している。この実施形態においては、上記両棒状体２ａ、２ｂの突合せ端部３ａ、３ｂの周囲に配置された接合用保護筒体４を、接合後、周方向に分割可能に構成した点が第１実施形態と異なる点である。すなわち、図４（ａ）（ｂ）に示すように、上記接合用保護筒体４には、周方向における相対する２ヶ所の位置に、軸方向に沿って形成されるスリット２４、２４が設けられている。このとき、上記スリット２４、２４は、接合用保護筒体４の内周部に約２〜３ｍｍの残部２３、２３を残して形成されているものとする。従って、上記接合作業終了後に接合された両棒状体２ａ、２ｂから接合用保護筒体４を取外す際には、上記接合用保護筒体４に軽い衝撃を与えれば、上記接合用保護筒体４がスリット２４、２４部分で分割されるため、容易に取外しすることができる。なお、この実施形態におけるその他の構造は、上記第１実施形態と同様であるので、同一機能部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
以上のように、上記第４実施形態における突合せ接合方法によれば、上記接合用保護筒体４にスリット２４を設けて周方向に分割可能に構成したことによって、上記接合用保護筒体４の取外し作業が容易となるため、これによって作業の簡略化、及び作業時間の短縮化を図ることができる。
【００３６】
以上にこの発明の突合せ接合方法の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態では、接合用保護筒体４の外周面に螺旋溝を形成し、この螺旋溝に加熱コイル５を嵌合するようにして巻回したが、上記螺旋溝は形成せずに、ゲージ等を使用することによって上記加熱コイル５を巻回するように構成してもよい。また上記実施形態では、突合せ端部３ａ、３ｂを加熱する加熱手段８として、高周波誘導加熱装置６を用いた電気的な制御が行われており、この方が属人的な影響を排してより安定した接合品質を得ることができるため好ましいが、上記高周波誘導加熱装置６以外に、フラッシュバット溶接や直接通電による抵抗加熱、あるいはガス加熱を用いてもよい。さらに上記実施の形態では、駆動手段１５にスクリュー１６を用いたが、シリンダ機構やリンク機構等の公知公用の駆動部を使用することも可能であるし、上記保持手段１０ａ、１０ｂについても上記以外の方法で、各棒状体２ａ、２ｂを保持するように構成しても良い。また、上記実施の形態では、一方のクランプ治具１１ａを固定側とし、他方のクランプ治具１１ｂを可動側としてその移動量を制御しながら圧着させたが、両クランプ治具１１ａ、１１ｂを相互に可動させて、その相対移動量が一定となるように構成してもよい。さらに上記第２実施形態においては、接合用保護筒体４の内周面４ａにフラックス９を設けたが、この成分としては、温度上昇によりガス、スラグ等を生成すると共に、融点が１０００℃〜１２００℃位であり、ガス発生時において棒状体２ａ、２ｂの金属と反応しない範囲において変更可能である。またこの他、還元性のガス発生剤等を設けるようにしてもよいし、サブマージアーク溶接等に使用される粉粒状のスラックスを用いるようにしてもよい。また上記第３実施形態では、加熱コイル５のみを分割可能に構成したが、接合用保護筒体４と加熱コイル５とを分割すると共に、これらを一体的に形成するようにしてもよい。さらに上記第３、及び第４実施形態においては、上記接合用保護筒体４や加熱コイル５を周方向に２分割するように構成したが、３分割以上に分けることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の突合せ接合方法によれば、両被接合部材の圧着方向における相対移動量を制御したことによって、溶融状態にある突合せ端部の圧着方向への縮み量が一定となるため、この周囲に膨出される溶融金属の量を一定とすることができる。この結果、冷却後に突合せ端部の周囲に形成される金属塊の大きさの均一化を図ることができる。またこれによって、接合部における外観品位も向上する。
【００３８】
請求項２の突合せ接合方法によれば、電気的に制御されるため、属人的な影響を排してより安定した接合品質を得ることができる。
【００３９】
請求項３の突合せ接合方法によれば、突合せ端部の周囲に膨出する溶融金属が、耐火型材の内面に沿って形成されることになるため、これによって良好な接合部を得ることができる。また、上記膨出する溶融金属によって加熱用のコイル等が損傷したり、短絡したりすることによる事故や品質低下を未然に防止することができる。さらに上記耐火型材には保温効果があり、接合後、上記接合部を徐々に冷却することができるため、熱影響部の急激な硬化を緩和することが可能となる。この結果、上記接合品質は、気象や属人的要素等に影響されず安定的に確保され、良好な接合強度を得ることができる。
【００４０】
請求項４の突合せ接合方法によれば、上記耐火型材の取付け、及び取外し作業を容易に行うことができるため、作業時間の短縮化を図ることができる。
【００４１】
請求項５の突合せ接合方法によれば、上記耐火型材の取外し作業を容易に行うことができるため、作業時間の短縮化を図ることができる。
【００４２】
請求項６の突合せ接合方法によれば、上記突合せ端部の圧着時に、フラックス（又は還元性のガス発生剤）がガスを発生するので、これによって接合部の酸化、窒化を防止することができ、接合部を有効に保護することが可能となる。また、フラックスが溶融スラグを生成するので、この溶融スラグが接合部に接触し、接合部と耐火型材との間に生じるかみ込みを有効に防止し、接合部表面の平滑化を図ることができる。
【００４３】
請求項７の突合せ接合方法によれば、上記加熱コイルの取付け、及び取外し作業を容易に行うことができるため、作業時間の短縮化を図ることができる。またこれによって、加熱コイルを繰り返し使用することが可能となるため、コストの低減にも寄与する。
【００４４】
請求項８の突合せ接合方法によれば、上記耐火型材、及び加熱コイルの取付け、及び取外し作業がさらに容易となるため、一段と作業時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の突合せ接合方法の第１実施形態における具体的な接合装置を示した概略構成図であり、（ａ）はその全体構成図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその突合せ端部の部分拡大図である。
【図２】この発明の第２実施形態における突合せ接合方法を説明するための概略図であり、接合用保護筒体の断面図を示している。
【図３】この発明の第３実施形態における突合せ接合方法を説明するための概略図であり、加熱コイルを周方向に２分割した状態を示す概略斜視図を示している。
【図４】この発明の第４実施形態における突合せ接合方法を説明するための概略図であり、（ａ）は接合用保護筒体の平面図を、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示している。
【図５】従来の突合せ接合方法を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１　　接合装置
２ａ　棒状体（被接合部材）
２ｂ　棒状体（被接合部材）
３ａ　端部
３ｂ　端部
４　　接合用保護筒体（耐火型材）
４ａ　内周面
５　　加熱コイル
９　　フラックス
１０　　保持手段
１１　　クランプ治具
１５　　駆動手段
２２　　溶融金属
２３　　残部
２４　　スリット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a butt joining method.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Reinforcing bars and the like used for structures such as civil engineering and buildings are formed by joining rods in the longitudinal direction. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a joining method used for joining the above-mentioned reinforcing bars. As shown in the figure, reference numerals 31 and 31 denote a pair of rods, 32 denotes a joining protection cylinder, and end faces of the rods 31 and 31 which are surfaces to be joined are abutted with each other. The joining protective cylinder 32 is disposed around the two butted ends 31a, 31a. Here, the joining protection cylinder 32 is made of, for example, a short cylinder made of ceramics or the like, and has a spiral groove provided on an outer peripheral surface thereof. The heating coil 33 of the high-frequency induction heating device (not shown) fits into the spiral groove. As a specific joining method, first, a high-frequency current is applied to the heating coil 33 of the high-frequency induction heating device in a state where the end faces of the pair of rods 31, 31 are butted against each other, whereby the two butted ends 31a, 31a are separated. Heat. Next, by pressing the pair of rods 31, 31 in a direction of approaching each other in a heated state, the two butted ends 31a, 31a are crimped.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, each control such as heating and pressurization in the above-mentioned conventional bonding method is controlled and managed by time. That is, the heating time and the pressurizing time of the rods 31 are set in advance, and based on this time, the rods 31 are heated or pressurized at a constant pressure. Was composed. Here, when the two rods 31, 31 are pressed in directions approaching each other, the metal of the molten portion swells around the butting ends 31a, 31a, and after cooling, these become metal lumps. It will be formed around the ends 31a, 31a. However, in the control method based on only the time as described above, there is a problem that the size of the metal lump becomes non-uniform because the amount of the molten metal swelling around is not constant. That is, in general, the deformation resistance of a metal material is remarkably reduced in the vicinity of the melting point. Therefore, even if each of the rods 31 is pressed at a constant pressure for the same time, depending on the heating state of the rods 31, 31 at that time. Since the contraction amounts in the vicinity of the butted ends 31a, 31a are different, the amount of the molten metal extruded around the end portions 31a is also changed, so that the size of the metal lump is not uniform. As a result, for example, at the time of the pressing, a large amount of molten metal swells and presses the joining protective cylinder 32 disposed therearound, so that the molten metal forming the joint and the joining protective cylinder 32 are joined. There is a problem in that biting occurs between the members and the joining protection cylinder 32 is damaged. In addition, when the biting occurs, there is a problem that the work of removing the joining protection cylinder 32 after the joining is troublesome and that the surface of the formed metal block is not finished smoothly. In addition, there are also problems that the metal lump at the joint is too large to obstruct the use, and that the appearance of the joint is not good.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and has as its object to make uniform the size of a metal lump generated around a butt end of a member to be joined, and to reduce the surface roughness. It is an object of the present invention to provide a butt-joining method capable of achieving smoothing. It is another object of the present invention to simplify post-processing after the joining operation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the butt joining method according to the first aspect, a pair of joined members 2a and 2b are butt-arranged, and both butt ends 3a and 3b are heated, and the butt ends 3a and 3b are crimped in a heated and molten state. The joining method is characterized in that the relative movement amount in the crimping direction of the two joined members 2a, 2b is controlled to be constant.
[0006]
In the butt joining method of the first aspect, the relative movement amount of the two joined members 2a, 2b in the crimping direction is controlled to be constant, so that the butt ends 3a, 3b in the molten state are joined in the crimping direction. Since the amount of shrinkage is constant, the amount of molten metal swelling around the periphery can be constant. As a result, the size of the metal lump formed around the butted ends 3a and 3b after cooling can be made uniform. This also improves the appearance quality at the joint.
[0007]
The butt joining method according to claim 2 is characterized in that the heating is performed by high-frequency induction heating.
[0008]
In the butt joining method according to the second aspect, since the butt joining method is controlled electrically, it is possible to obtain a more stable joining quality by eliminating personal influences.
[0009]
Further, the butt joining method according to claim 3 is characterized in that a refractory material 4 is arranged around the two butted ends 3a and 3b, and the two butted ends 3a and 3b are heated via the refractory material 4. .
[0010]
According to the butt joining method of the third aspect, since the two butted ends 3a and 3b are heated via the refractory material 4, the molten metal swelling around the two butted ends 3a and 3b is Since it is formed along the inner surface of the refractory mold member 4, a good joint can be obtained. In addition, it is possible to prevent accidents and deterioration in quality due to damage or short circuit of the heating coil or the like due to the swelling molten metal. Further, the refractory material 4 has a heat retaining effect, and after the joining, the joined portion can be gradually cooled, so that rapid hardening of the heat affected zone can be alleviated.
[0011]
The butt-joining method according to claim 4 is characterized in that the refractory material 4 is divided in advance in the circumferential direction.
[0012]
In the butt-joining method according to the fourth aspect, since the refractory mold member 4 is divided in the circumferential direction in advance, the work of attaching and detaching the refractory mold member 4 becomes easy, and the working time can be reduced.
[0013]
Further, in the butt joining method according to claim 5, the refractory mold member 4 has a plurality of slits 24 along the axial direction, and after joining, the refractory mold member 4 can be divided in the circumferential direction along the slit 24. It is characterized by having comprised.
[0014]
According to the butt joining method of the fifth aspect, since the refractory mold member 4 can be divided in the circumferential direction along the slit 24, the work of removing the refractory mold member 4 becomes easy, and the working time is shortened. be able to.
[0015]
The butt joining method according to claim 6 is characterized in that a flux 9 or a reducing gas generating agent is held inside the refractory mold material 4.
[0016]
In the butt joining method according to the sixth aspect, the flux 9 (or the reducing gas generating agent) generates gas when the butt ends 3a and 3b are pressed, so that oxidation and nitriding of the joined portion are prevented. And the joint can be effectively protected. In addition, since the flux 9 generates molten slag, the molten slag comes into contact with the joint, effectively preventing biting occurring between the joint and the refractory 4 and smoothing the joint surface. Can be.
[0017]
Further, the butt joining method according to claim 7 is characterized in that the heating coil 5 is wound around the two butted ends 3a, 3b so that the heating coil 5 can be divided in the circumferential direction.
[0018]
In the butt-joining method according to the seventh aspect, since the heating coil 5 is configured to be able to be divided in the circumferential direction, the work of attaching and detaching the heating coil 5 can be easily performed. Can be planned.
[0019]
The butt-joining method according to claim 8 is characterized in that the refractory member 4 and the heating coil 5 are integrally formed.
[0020]
According to the butt joining method of the eighth aspect, the work of attaching and removing the refractory mold member 4 and the heating coil 5 is further facilitated, so that the working time can be further reduced.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, specific embodiments of the butt joining method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a specific joining device 1 in a first embodiment of the butt joining method of the present invention, and FIG. 1 (a) shows an overall configuration diagram of the joining device 1. As shown in the figure, a pair of rods 2a, 2b, which are members to be joined, are coaxially arranged in series so that their longitudinal directions are parallel to the horizontal direction, and the end portions 3a of both rods 2a, 2b. , 3b are butt-arranged. Here, the joining device 1 for joining the two rods 2a and 2b mainly includes a heating means 8 for heating the butted ends 3a and 3b of the two rods 2a and 2b, It comprises first and second holding means 10a and 10b for holding the 2a and 2b, and a driving means 15 capable of moving the second holding means 10b. In this embodiment, the first holding means 10a is fixed to one end (the right end in the drawing) on the substantially flat base 20, and to the other end (the left end in the drawing), The second holding means 10 b is provided via the driving means 15.
[0023]
Hereinafter, the joining device 1 will be described in more detail with reference to FIG. First, the heating means 8 includes a cylindrical joining protection cylinder 4 (fire-resistant material) disposed around the butted ends 3a, 3b of both rods 2a, 2b, and an outer periphery of the joining protection cylinder 4. It comprises a heating coil 5 wound on a surface and a high-frequency induction heating device 6 for supplying a high-frequency current to the heating coil 5. At this time, the high-frequency induction heating device 6 and the heating coil 5 are connected by an output cable 7. The joining protection cylinder 4 is made of, for example, a short cylinder made of ceramics or the like, and has an inner diameter larger than the outer diameter of the rods 2a and 2b. A spiral groove (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the joining protection cylinder 4, and the heating coil 5 of the high-frequency induction heating device 6 is wound around the spiral groove so as to fit into the spiral groove. The heating coil 5 is made of a pipe made of a conductor such as copper. The high-frequency current is passed through the pipe, and the cooling coil 5 can be cooled by flowing cooling water through an internal hollow portion thereof. I have.
[0024]
On the other hand, the driving means 15 includes a screw 16 having a male screw portion, a nut 17 having a female screw portion screwed to the male screw portion, a main body 18 for supporting both ends of the screw 16, And a drive motor 19 for rotating the motor 16. At this time, since the screw 16 is fixed to the main body 18, when the screw 16 is rotated by driving the drive motor 19, the nut 17 screwed to the screw 16 moves in the axial direction. Is configured. Further, the driving means 15 is provided with a detection unit (not shown) capable of detecting the amount of movement of the nut 17.
[0025]
The above holding means 10a and 10b will be described. FIG. 1B is an AA cross-sectional view of the first holding means 10a of FIG. 1A as viewed from the side, but since the second holding means 10b has substantially the same structure as this. The structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1 (b), the first holding means 10a includes a clamp jig 11a for holding a central portion in the longitudinal direction of one of the rods 2a from above and below, and a clamp jig 11a. It comprises a hydraulic cylinder 12 capable of applying a pressing force from above, and an arm 13 that supports the clamp jig 11a and the hydraulic cylinder 12. That is, the arm portion 13 is fixed on the gantry 20, and the clamp jig 11a and the hydraulic cylinder 12 are attached to the arm portion 13, respectively. The hydraulic cylinder 12 is configured so as to be able to clamp the rod 2a by applying a pressing force to the clamp jig 11a from above. On the other hand, the second holding means 10 b located at the other end on the gantry 20 in the figure is installed on the nut 17 of the driving means 15. That is, the clamp jig 11b supported by the arm portion 13 is mounted on the nut 17, and by driving the drive motor 19, the clamp jig 11b is moved to one end side. It is configured to be able to be moved in a direction approaching or moving away from the clamping jig 11a. Further, on the gantry 20, there are provided holding rollers 21, 21 for supporting and moving each of the rods 2a, 2b when carrying in and out.
[0026]
Next, a butt-joining method according to the first embodiment of the present invention and a method of attaching both rods 2a and 2b to the joining device 1 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1C shows a partially enlarged view of the butting ends 3a and 3b in FIG. 1A. As a method of attaching the two rods 2a and 2b, first, one rod 2a is clamped by the clamp jig 11a so that the butted end 3a protrudes. Next, the joining protection cylinder 4 around which the heating coil 5 is wound is fitted to the butted end 3a of the rod 2a. Thereafter, the other rod-shaped body 2b is inserted from the opposite side of the joining protective cylinder 4, and both end faces are butt-arranged, and the other rod-shaped body 2b is clamped by the clamp jig 11b located at the other end. Sandwich. That is, in this state, the butting end 3b of the rod 2b is provided so as to protrude from the clamp jig 11b, and the axes of both rods 2a, 2b are positioned on the same straight line. Are located. Next, the cable 7 of the high-frequency induction heating device 6 is connected to the connection end of each heating coil 5, and the positioning of the joining protective cylinder 4 is performed. Here, the above-mentioned alignment is an alignment in which the butted end surfaces of the rod-shaped bodies 2a and 2b correspond to the axial center portion of the joining protection cylinder 4 and the periphery of both butted ends 3a and 3b. Is to dispose the joining protective cylinder 4 at the bottom.
[0027]
In the joining procedure described above, first, when the high-frequency induction heating device 6 is set to the ON state and a high-frequency current is applied to the heating coil 5 in a state set as shown in FIG. An eddy current is induced through the bodies 2a, 2b. At that time, Joule heat is generated at the butted ends 3a and 3b of the rods 2a and 2b (shaded portions in FIG. 1C). Thereby, the butting ends 3a and 3b of the rods 2a and 2b are heated, and a part of the butting ends 3a and 3b becomes molten. Next, the rods 2a and 2b are pressurized in this heated state. That is, by driving the driving motor 19 of the driving means 15, the clamp jig 11b for clamping the other rod 2b is moved a predetermined distance to the clamp jig 11a for clamping the rod 2a. Just bring them in close proximity. Then, the end 3b of the other rod 2b presses the end 3a of the one rod 2a, and the metal 22 of the butted ends 3a, 3b in a molten state bulges out therearound. . Thereafter, the drive motor 19 is stopped to stop pressurizing the rods 2a, 2b, and only heating is continued. Finally, with the rods 2a and 2b stationary, the high-frequency induction heating device 6 is turned off, the heating by the heating coil 5 is stopped, and the device is cooled. Thereby, the rods 2a and 2b are joined. Then, the clamp jigs 11a and 11b of the joining device 1 are loosened, the joined rods 2a and 2b are removed, and the joining protective cylinder 4 is detached from the joint of the rods 2a and 2b. (Opening), this joining operation ends. At this time, a metal lump formed by cooling the molten metal 22 extruded outward in the radial direction at the time of pressing is formed at the joint.
[0028]
According to the butt-joining method in the first embodiment, the other rod-shaped body 2b is moved in the crimping direction by a predetermined distance, so that the two butt ends 3a, 3b in the molten state are moved. Since the amount of contraction is constant, the amount of the molten metal 22 swelling around the periphery can be constant. As a result, it is possible to prevent the molten metal 22 from bulging in large quantities around the rod-shaped bodies 2a and 2b, for example, during pressing, so that the molten metal 22 bulges in large quantities. 4 can be prevented from being damaged. Further, the molten metal 22 is formed along the inner surface of the joining protection cylinder 4 and is formed around the ends 3a, 3b of both rods 2a, 2b by keeping the shrinkage constant. Since the size of the metal lump can also be made uniform, the appearance quality at the joint can be improved, and a good joint can be obtained. Further, the joining protective cylinder 4 has a heat retaining effect, and after joining, the joint can be gradually cooled, so that rapid hardening of the heat-affected zone can be mitigated. For this reason, the joining quality can be stably secured without being affected by weather, personal factors, and the like, and good joining strength can be obtained. In addition, since both rods 2a and 2b are heated via the joining protection cylinder 4, the swelling molten metal 22 may damage the heating coil 5 or cause a short circuit. It can also be prevented before it happens.
[0029]
FIG. 2 shows a second embodiment of the butt joining method according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the joining protective cylinder 4 in this embodiment. In this embodiment, the first embodiment is characterized in that the flux is held inside the cylindrical joining protection cylinder 4 arranged around the butted ends 3a, 3b of the rods 2a, 2b. It is different from the form. In the figure, reference numeral 9 denotes a flux provided on the inner peripheral surface 4a of the joining protective cylinder 4, and the flux 9 in this embodiment is applied to the inner peripheral surface 4a of the joining protective cylinder 4 in an aqueous solution state. Then, a solidified version is used. The component of the flux 9 is, for example, SiO 2 ₂ (40-44% by weight), Al ₂ O ₃ (43-48% by weight), Na ₂ O (8 to 13% by weight) and other unavoidable impurities (1 to 2% by weight) are used, and D4311 used as a coating material for a welding rod can also be used. In this case, a fixing agent (aqueous solution of sodium silicate, potassium silicate, or the like) is mixed with cellulose, titanium oxide, high-carbon ferromanganese, talc, or the like.
[0030]
By the way, the inner diameter dimension A of the joining protective cylindrical body 4 having the flux 9 is set to be larger than the outer diameter dimension D of both rod-like bodies 2a, 2b to be joined. A gap G corresponding to 10 to 25% of the outer diameter dimension D of both rods 2a and 2b is provided between the inner circumferential surface 4a of the protective cylinder 4 for use. To give a specific example of the dimensions of the flux 9 at this time, when the inner diameter dimension A is set to about 25 mm to 60 mm, the thickness T of the flux 9 is set to about 2 mm to 8 mm. Reference numeral 4b in the figure denotes a spiral groove formed on the outer peripheral surface of the joining protection cylinder 4, and the heating coil 5 is wound along the spiral groove 4b. Since other structures in this embodiment are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given to the same functional portions, and the description thereof will be omitted.
[0031]
In the case where the two rod-shaped bodies 2a and 2b are butt-joined by the high-frequency induction heating shown in the first embodiment using the joining protection cylinder 4 as described above, the joining protection is performed by heating during the joining. Gas (for example, H) from the flux 9 on the inner peripheral portion of the cylindrical body 4 ₂ , CO, CO ₂ Etc.) are generated (generated), and this gas covers the joint. This can prevent oxidation and nitridation of the joint, so that the joint can be effectively protected. The flux 9 produces molten slag, which is interposed between the molten metal 22 (joining portion) where the molten slag swells and the inner peripheral surface 4a of the joining protection cylinder 4. In addition to being able to effectively prevent entanglement, it is also possible to achieve smoothness of the joint surface. Moreover, after joining, the slag is solidified and has excellent releasability, so that the work of removing the joining protective cylinder 4 becomes easy. By the way, the reason why the thickness T of the flux 9 is set as shown in the above-described embodiment is that if the thickness is smaller than the above range, the above function as the flux 9 cannot be sufficiently exhibited. This is because the amount of the flux 9 is too large and waste of material occurs, and the inner diameter A of the joining protection cylinder 4 having the flux 9 becomes small, so that the rods 2a and 2b may be difficult to set. . The gap G between the inner peripheral surface 4a of the joining protection cylinder 4 and the rods 2a, 2b is set as described above. There is a possibility that the peripheral surface 4a and the joining portion may come into pressure contact with each other and get stuck. On the contrary, if the peripheral surface 4a is larger than this, the thickness of the joining protective cylinder 4 may be sufficiently large due to the inner diameter of the wound heating coil 5 and the like. This is because they cannot be captured.
[0032]
FIG. 3 shows a third embodiment of the butt joining method according to the present invention. FIG. 3 is a schematic perspective view of the heating coil 5 divided in the circumferential direction and the joining protective cylinder 4 used at that time. This embodiment differs from the first embodiment in that the heating coil 5 is configured to be dividable in the circumferential direction, and that the joining protection cylinder 4 does not have the spiral groove 4b in the outer peripheral portion. is there. That is, as shown in FIG. 3, the heating coil 5 is divided into a first coil 5a and a second coil 5b, and the coils 5a and 5b are supported by the first holder 25a and the second holder 25b, respectively. Then, the first holder 25a and the second holder 25b can be connected by bolts 26, and in a connection assembled state of the two holders 25a, 25b, the first coil 5a and the second coil 5b are electrically connected, and The passage of the cooling water flowing inside is also connected. When joining the rods 2a and 2b, the holders 25a and 25b are assembled in advance, and the joining protection cylinder 4 is arranged at the center of the coil 5. These are then attached to the periphery of the butted ends 3a, 3b of both rods 2a, 2b for joining. After the joining operation, the heating coil 5 and the joining protective cylinder 4 are detached from the joining portion by first loosening the bolt 26 and detaching the second holder 25b from the first holder 25a. Next, the joining protection cylinder 4 is divided in this state. Finally, the joining operation is completed by removing the first holder 25a from the joining portion to the side.
[0033]
As described above, according to the butt joining method in the third embodiment, since the heating coil 5 is configured to be able to be divided in the circumferential direction, the attaching and detaching work of the heating coil 5 is facilitated. As a result, the work can be simplified and the work time can be shortened. In addition, the cost can be reduced by omitting the spiral groove 24 of the joining protection cylinder 4.
[0034]
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the butt joining method according to the present invention. FIG. 4A is a plan view of the joining protective cylinder 4 in this embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. In this embodiment, the first embodiment is characterized in that the joining protective cylinder 4 arranged around the butting ends 3a, 3b of the rods 2a, 2b is configured to be able to be divided in the circumferential direction after joining. It is different from the form. That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, slits 24, 24 formed along the axial direction are provided at two opposite positions in the circumferential direction in the joining protective cylinder 4. Have been. At this time, it is assumed that the slits 24, 24 are formed in the inner peripheral portion of the joining protection cylinder 4 with the remaining portions 23, 23 of about 2 to 3 mm left. Therefore, when the joining protective cylinder 4 is removed from the two rods 2a, 2b joined after the joining operation, a slight impact is applied to the joining protective cylinder 4, and the joining protective cylinder 4 is removed. Is divided at the slits 24, 24, so that it can be easily removed. Since other structures in this embodiment are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given to the same functional portions, and the description thereof will be omitted.
[0035]
As described above, according to the butt joining method in the fourth embodiment, the slit 24 is provided in the joining protective cylinder 4 so that the slit 24 can be divided in the circumferential direction. Since the removal operation is facilitated, the operation can be simplified and the operation time can be shortened.
[0036]
Although the specific embodiments of the butt-joining method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. It is. For example, in the above-described embodiment, a spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the joining protection cylinder 4, and the heating coil 5 is wound so as to fit into the spiral groove. However, the spiral groove is not formed. The heating coil 5 may be wound by using a gauge or the like. Further, in the above embodiment, the electric control using the high-frequency induction heating device 6 is performed as the heating means 8 for heating the butt ends 3a, 3b, which eliminates the influence of personality. Although it is preferable because stable joining quality can be obtained, resistance heating by flash butt welding, direct energization, or gas heating may be used in addition to the high frequency induction heating device 6. Further, in the above-described embodiment, the screw 16 is used as the driving unit 15, but a publicly-known driving unit such as a cylinder mechanism or a link mechanism may be used, and the holding units 10a and 10b may be other than those described above. In the method described above, the rods 2a and 2b may be held. Further, in the above embodiment, one clamp jig 11a is set to the fixed side and the other clamp jig 11b is set to the movable side to perform crimping while controlling the amount of movement. However, the two clamp jigs 11a and 11b are And the relative movement amount may be constant. Further, in the above-described second embodiment, the flux 9 is provided on the inner peripheral surface 4a of the joining protection cylinder 4, but as a component, gas, slag, and the like are generated by a rise in temperature, and the melting point is 1000 ° C or higher. It is about 1200 ° C. and can be changed within a range that does not react with the metals of the rods 2 a and 2 b during gas generation. In addition, a reducing gas generating agent or the like may be provided, or powdery slacks used for submerged arc welding or the like may be used. Further, in the third embodiment, only the heating coil 5 is configured to be dividable. However, the joining protection cylinder 4 and the heating coil 5 may be divided and these may be integrally formed. Further, in the third and fourth embodiments, the joining protective cylinder 4 and the heating coil 5 are configured to be divided into two in the circumferential direction, but may be divided into three or more.
[0037]
【The invention's effect】
According to the butt joining method of the first aspect, by controlling the relative movement amount of the two members to be joined in the crimping direction, the contraction amount of the butt end in the molten state in the crimping direction becomes constant. The amount of the molten metal that swells to the surface can be constant. As a result, the size of the metal lump formed around the butt end after cooling can be made uniform. This also improves the appearance quality at the joint.
[0038]
According to the butt joining method of the second aspect, since the butt joining method is controlled electrically, it is possible to obtain a more stable joining quality while eliminating the influence of a person.
[0039]
According to the butt joining method of the third aspect, since the molten metal swelling around the butt end is formed along the inner surface of the refractory mold material, a good joint can be obtained. . In addition, it is possible to prevent accidents and deterioration in quality due to damage or short circuit of the heating coil or the like due to the swelling molten metal. Further, the refractory material has a heat retaining effect, and the joint can be gradually cooled after joining, so that rapid hardening of the heat-affected zone can be alleviated. As a result, the joining quality is stably secured without being affected by weather, personal factors, and the like, and good joining strength can be obtained.
[0040]
According to the butt-joining method of the fourth aspect, the work of attaching and detaching the refractory material can be easily performed, so that the working time can be reduced.
[0041]
According to the butt joining method of the fifth aspect, the work of removing the refractory mold material can be easily performed, so that the working time can be reduced.
[0042]
According to the butt-joining method of the sixth aspect, the flux (or reducing gas generating agent) generates a gas at the time of press-fitting the butt end, so that oxidation and nitriding of the joint can be prevented. Thus, the joint can be effectively protected. Further, since the flux generates the molten slag, the molten slag comes into contact with the joint, effectively preventing biting occurring between the joint and the refractory mold material, and can smooth the surface of the joint. .
[0043]
According to the butt-joining method of the seventh aspect, the work of attaching and removing the heating coil can be easily performed, so that the working time can be reduced. This also allows the heating coil to be used repeatedly, which also contributes to cost reduction.
[0044]
According to the butt-joining method of the eighth aspect, the work of attaching and detaching the refractory material and the heating coil is further facilitated, so that the working time can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a specific joining apparatus in a first embodiment of a butt joining method of the present invention, (a) is an overall configuration diagram, (b) is an AA cross-sectional view thereof, (C) is a partially enlarged view of the butt end.
FIG. 2 is a schematic view for explaining a butt-joining method according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a joining protective cylinder.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a butt joining method according to a third embodiment of the present invention, and is a schematic perspective view showing a state in which a heating coil is divided into two parts in a circumferential direction.
FIGS. 4A and 4B are schematic views for explaining a butt-joining method according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view of a joining protective cylinder, and FIG. FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining a conventional butt joining method.
[Explanation of symbols]
1 Joining equipment
2a Rod (member to be joined)
2b rod-shaped body (member to be joined)
3a end
3b end
4 Protective cylinder for joining (fireproof material)
4a Inner peripheral surface
5 heating coil
9 Flux
10 Holding means
11 Clamp jig
15 Driving means
22 molten metal
23 Remainder
24 slits

Claims

A butt joint in which a pair of members to be joined (2a) and (2b) are butt-arranged, and both butt ends (3a) and (3b) are heated. In the method, a butt joining method is characterized in that the two members (2a) and (2b) are controlled so that the relative movement amount in the crimping direction is constant.

2. The butt-joining method according to claim 1, wherein the heating is performed by high-frequency induction heating.

A refractory material (4) is arranged around the two butted ends (3a) and (3b), and the two butted ends (3a) and (3b) are heated via the refractory material (4). The butt joining method according to claim 1 or 2.

4. The butt joint method according to claim 3, wherein the refractory mold material (4) is divided in advance in a circumferential direction.

The refractory material (4) has a plurality of slits (24) along the axial direction, and after joining, the refractory material (4) is configured to be circumferentially dividable along the slit (24). 4. The butt joining method according to claim 3, wherein:

The butt joining method according to any one of claims 3 to 5, wherein a flux (9) or a reducing gas generating agent is held inside the refractory material (4).

The heating coil (5) is wound around the both butted ends (3a) (3b), and the heating coil (5) is configured to be circumferentially dividable. Any one of the butt joining methods.

8. The method as claimed in claim 7, wherein the refractory material (4) and the heating coil (5) are integrally formed.