棒鋼の抵抗溶接方法および抵抗溶接システム
【課題】予熱を適切に行うことにより、棒鋼の溶接部を焼き入れ状態に移行させずに、焼き戻し工程を必要とすることなく硬度および靭性に優れた溶接部を形成可能な棒鋼の抵抗溶接方法を提案すること。
【解決手段】棒鋼の抵抗溶接方法は、予熱装置を用いて、溶接対象の棒鋼の溶接部を約２００℃に予熱する予熱工程と、スポット溶接機を用いて、予熱後の溶接部をスポット溶接する溶接工程とを備えている。予熱温度を２００℃程度にすることにより、スポット溶接後の溶接部の冷却時間を長くでき、硬度が４００Ｈｖ以下で靭性に優れたスポット溶接部が得られる。焼き戻し制御、溶接電流制御などが不要となり、生産管理が容易で生産性良くスポット溶接を行なうことが可能になる。
【解決手段】棒鋼の抵抗溶接方法は、予熱装置を用いて、溶接対象の棒鋼の溶接部を約２００℃に予熱する予熱工程と、スポット溶接機を用いて、予熱後の溶接部をスポット溶接する溶接工程とを備えている。予熱温度を２００℃程度にすることにより、スポット溶接後の溶接部の冷却時間を長くでき、硬度が４００Ｈｖ以下で靭性に優れたスポット溶接部が得られる。焼き戻し制御、溶接電流制御などが不要となり、生産管理が容易で生産性良くスポット溶接を行なうことが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅用基礎鉄筋の溶接などに用いられる棒鋼の抵抗溶接方法および抵抗溶接システムに関する。さらに詳しくは、溶接前に溶接部を加熱することにより、焼き戻し工程を必要とせずに硬度および靭性に優れた溶接部を形成することのできる棒鋼の抵抗溶接方法および抵抗溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接は抵抗発熱によって金属を溶接する方法であり、溶接電流によって溶接部が急熱急冷する溶接熱サイクルを辿り溶接熱影響部が母材よりも硬い組織となる。住宅基礎鉄筋などのような炭素を含有する棒鋼では、このような急熱急冷による焼き入れ効果が得られるが、これと共に溶接部の靭性（伸び）が劣化するという弊害も併発する。鉄筋コンクリート構造は鉄筋により引張り力を負担させるものであり、靭性が劣化すると、主筋の脆性破壊が発生しやすくなり危険である。
【０００３】
従来においては、焼き入れ状態の棒鋼の溶接部に焼き戻しを行い、溶接部の硬度を低下させる代わりに所定の靭性を溶接部に付与し、棒鋼が脆性破壊を起こさないようにしている。特許文献１、２においては、主筋とあばら筋の溶接部の溶接強度が、あばら筋降伏点強度以上となるように大きな溶接電流を用いてスポット溶接を行い、溶接時間と同程度の冷却時間を置き、しかる後に溶接電流の７０％の電流を溶接部に流すことによって、溶接部の焼き戻しを行い、これによって、溶接部の靭性を確保している。
【０００４】
このような鉄筋のスポット溶接方法では、溶接部の強度を高めるために急熱急冷によって焼き入れ状態になった溶接部に焼き戻しの処理を施すことによって所望の靭性を確保するようにしている。この焼き入れ、焼き戻し技術にあっては、焼き入れからの急冷、焼き戻しからの徐冷など、生産性を制約する要素が多く、抵抗溶接の生産タクト下でこのような温度管理を実現するためには優れた技術と高度な生産管理が必要である。
【０００５】
特許文献３には、高張力鋼板の連続冷却変態曲線に基づき目標冷却曲線を事前に記憶保持し、抵抗溶接時には、高張力鋼板の溶接部の温度低下速度が、記憶保持されている目標冷却曲線に一致するように温度低下速度を制御する溶接装置および溶接方法が開示されている。また、特許文献４においては、溶接時の投入電力密度を制御することにより、溶接後の急冷を抑制して溶接部の硬化を防止する技術が記載されている。
【０００６】
本願出願人は、特許文献５において、抵抗溶接機を用いた溶接工程において溶接部に予熱を与えることにより、溶接対象物の投入熱量を増加させ、これによって、溶接部が急冷に起因する焼き入れ状態に陥ることを防止する溶接方法を提案している。
【０００７】
【特許文献１】特許第３６５８３３号公報
【特許文献２】特開２００６−３４６７４５号公報
【特許文献３】特開２００３−２８５１９３号公報
【特許文献４】特開平１１−１９７８５０号公報
【特許文献５】特開２００７−３１９８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特許文献５に開示の溶接方法の改良に関するものであり、その課題は、硬度および靭性に優れた溶接部を形成することのできる棒鋼のスポット溶接方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の棒鋼の抵抗溶接方法は、
予熱装置により、炭素鋼からなる溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼における少なくとも一方の棒鋼の溶接部を予熱する予熱工程と、抵抗溶接装置により、前記第１および第２棒鋼を溶接する溶接工程とを有していることを特徴としている。
【００１０】
ここで、予熱装置による棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしておくことが望ましい。特に、予熱工程後の溶接部の予熱温度を、２００℃以上にしておくことが望ましい。
【００１１】
本発明の抵抗溶接方法では、溶接工程後に急冷による鉄筋溶接部の組織変化を抑制できるように、抵抗溶接装置による抵抗溶接に先立って、予熱装置によって溶接部を加熱している。したがって、溶接後の溶接部の熱量が多いので、急熱状態の棒鋼溶接部の冷却時間を長くできる。すなわち、急熱状態の溶接部が第１温度から第２温度まで冷却するために要する時間を長くすることにより、得られた溶接部に所望の強度および靭性を確保できる。本発明の方法によれば、抵抗溶接工程における急冷（焼き入れ）、焼き戻しの制御が不要となり、制御が容易になる。また、焼き戻し時間が不要なので、棒鋼の抵抗溶接作業の生産性も向上する。さらには、目標冷却曲線に沿って冷却速度をフィードバック制御する場合に比べて、予熱装置による溶接部の予熱温度を管理するだけでよいので、制御管理も極めて容易である。
【００１２】
本発明者等の実験によれば、予熱工程の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしておけば、硬度および靭性に優れ、脆性破壊の発生確率が少ない溶接部が得られることが確認された。特に、予熱工程の溶接部の予熱温度を、２００℃以上にすれば、極めて良好な溶接部が得られることが確認された。
【００１３】
次に、本発明の抵抗溶接方法において、第１棒鋼は第２棒鋼に比べて前記溶接部における断面積が大きく、予熱工程では第１棒鋼の溶接部を加熱することを特徴としている。熱容量の高い太い棒鋼の溶接部は、溶接時において、細い棒鋼の溶接部ほど十分に加熱されず、溶接後に急冷状態に陥りやすい。細い棒鋼の溶接部は溶接時に十分に加熱されているので溶接後には急冷状態に陥らずに徐冷状態になりやすい。したがって、太い棒鋼の溶接部のみを予熱しておけばよく、また、そうすることが経済的でもある。
【００１４】
ここで、本発明の棒鋼の抵抗溶接方法は溶接鉄筋のスポット溶接に用いるのに適している。すなわち、本発明の方法において、第１棒鋼および第２棒鋼は、鉄筋コンクリート部材に用いられる鉄筋、例えば、鉄筋コンクリート構造物に用いられる主筋およびせん断補助筋であることを特徴としている。
【００１５】
例えば、前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合には、前記予熱温度を約２００℃にすることが望ましい。また、前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合には、前記予熱温度を約３００℃にすることが望ましい。
【００１６】
また、前記溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が４秒以上となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することが望ましい。
【００１７】
一般の鋼材溶接部のミクロ組織は溶接熱サイクルの約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）の冷却時間によってほぼ決まる。この物性は溶接用ＣＣＴ図（連続冷却変態図）として知られている。溶接用ＣＣＴ図から棒鋼溶接部の硬度、組織などを分析することにより、使用する棒鋼の溶接部として最も適した硬度および靭性が備わった組織状態が得られる溶接プロセスの冷却速度を推定できる。したがって、目標冷却曲線を記憶保持しなくても、上記の範囲の温度低下に要する時間幅を溶接対象の棒鋼の組成などに応じて適切に設定し、設定した時間幅以上となるように予熱温度を設定することにより、所望の硬度および靭性が備わった棒鋼溶接部を得ることができる。
【００１８】
冷却時間に基づき予熱温度を設定する代わりに、溶接部の硬度がＨｖ４００以下となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定しておいてもよい。
【００１９】
次に、本発明の方法により、住宅などにおける鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート基礎に用いられているシングル配筋などを工場などにおいて溶接する場合には、
前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、
抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、予熱装置による予熱位置を配置し、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、
前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱工程および前記溶接工程を行う動作を繰り返すようにすればよい。
【００２０】
また、予熱工程では効率良く溶接部を加熱できる誘導加熱装置を用いることが望ましい。
【００２１】
一方、本発明は抵抗溶接システムに関するものであり、本発明の抵抗溶接システムは、
予熱装置と、
抵抗溶接装置と、
前記予熱装置の予熱位置および前記抵抗溶接装置の溶接位置を経由させて、溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼を搬送する送り経路とを有し、
前記予熱装置による前記第１棒鋼および前記第２棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴としている。
【００２２】
ここで、前記予熱装置による前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることが望ましい。
【００２３】
また、溶接鉄筋枠などの溶接を行なう場合には、溶接対象の前記第１、第２棒鋼は、前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置を配置しておき、前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱装置による予熱および前記抵抗溶接装置による抵抗溶接を繰り返し行うことが望ましい。
【００２４】
さらに、前記予熱装置は誘導加熱装置であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の棒鋼の抵抗溶接方法によれば、抵抗溶接装置による抵抗溶接に先立って行なわれる予熱装置による予熱工程における溶接部の予熱温度を所定の温度に設定することにより、所望の硬度および靭性を備え、脆性破壊の発生確率の少ない溶接部を得ることができる。したがって、溶接後に焼き戻しなどの後工程を必要とするとなく、また、高精度に溶接電流を制御することなく、溶接部の焼き入れに起因する棒鋼溶接部の特性劣化を抑制できる。よって、生産管理が容易になり、また、焼き戻し時間が不要になるので棒鋼の溶接作業の生産性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態は、本発明の抵抗溶接方法を、住宅基礎、梁などに用いられる主筋およびあばら筋のスポット溶接方法に適用したものである。主筋およびあばら筋のうち、少なくとも主筋の溶接部を予熱装置を用いて予熱する予熱工程と、予熱後に主筋にあばら筋をスポット溶接機を用いてスポット溶接する溶接工程とを含み、予熱工程後の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしている。
【００２７】
好適な実施の形態では、第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合に、予熱温度を約２００℃にしており、また、第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合に、予熱温度を約３００℃にしている。
【００２８】
このように予熱装置を用いて予熱を行なうことにより、溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間を４秒以上にすることができ、溶接部の硬度をＨｖ４００以下にすることができる。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
本発明者等は、図１に示す試験体を作成してスポット溶接実験を行った。試験体１は、住宅用の基礎鉄筋などに用いられる鉄筋格子であり、平行に延びる２本の主筋（Ｄ２２）２の間に、それらの材軸方向に沿って一定のピッチであばら筋３（Ｄ１０）を直交する状態にスポット溶接したものである。スポット溶接位置は、網掛けの丸印で示してある。使用鉄筋（主筋２およびあばら筋３の材質）、スポット溶接条件、および、実験に使用した試験機は次の通りである。
【００３０】
使用鉄筋
あばら筋 Ｄ１０（ＳＤ２９５Ａ）
主筋 Ｓ２２（ＳＤ３４５）
試験設備
直流インバータ１点溶接機（ＮＡＳＴＯＡ）
アムスラー型万能試験機（３００ｋＮ／５００ｋＮ）（島津製作所）
ピッカーズ硬度計（ＡＡＶ−５０００）（ミツトヨ）
ファイバ型放射温度計（ＦＴＺ６）（ジャパンセンサー）
スポット溶接条件
電流値 １３．３ｋＡ
通電時間 ４６０ｍｓ
加圧力 ５５０ｋｇｆ
電極径 上下ともφ３０ｍｍ
【００３１】
試験体１として、同一のものを１０本（Ｎ１〜Ｎ１０）用意し、各試験体Ｎ１〜Ｎ１０について、それらのスポット溶接部の予熱温度を、予熱なし（１０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃、１７５℃、２００℃、２２５℃および２５０℃の８段階に切り替えてスポット溶接を行なった。予熱は誘導加熱装置を用いて行なった。各試験体Ｎ１〜Ｎ１０について、スポット溶接部の硬度、および、主筋２のせん断強度、伸びを測定した。
【００３２】
図２はせん断強度と脆性破壊発生率の測定結果を示すグラフである。せん断強度は、予熱温度が１７０℃〜２２５℃の範囲において高く、脆性破壊発生率は予熱温度が１７５℃〜２５０℃において零となっている。図３は破断伸びの測定結果を示すグラフである。破断伸びは、予熱温度が１７５℃以上の場合にはいずれの試験体においても１８％を超えている。したがって、せん断強度および脆性の点からは、予熱温度を１７５℃〜２５０℃の範囲内にすればよいことが分かる。
【００３３】
図４Ａ〜図４Ｈは、各予熱温度の場合の硬度（ビッカーズ硬さ）の測定結果を示すグラフである。これらの図から分かるように、予熱温度が１７５℃〜２５０℃の場合には硬度がほぼ３５０Ｈｖ以下になる。特に、２００℃〜２２５℃では硬度が３５０Ｈｖ未満になっている。
【００３４】
これらの測定結果からは、予熱温度を１７５℃から２５０℃にすれば、硬度および脆性に優れたスポット溶接部が得られることが分かる。特に、２００℃前後において硬度および脆性が共に優れたスポット溶接部が得られることが分かる。
【００３５】
次に、図５（Ａ）および（Ｂ）は、スポット溶接部における予熱なし（室温２８℃）の場合および予熱温度２００℃の場合における温度変化を示すグラフである。予熱の無い場合には、スポット溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が２．０９秒であり、予熱温度が２００℃の場合には４．３４秒であった。これらの冷却時間に基づきシミュレーションした予測硬度は、予熱なしの場合が約４９４Ｈｖであり、予熱温度２００℃の場合が約２９８Ｈｖであった。これらの温度の変化からも、予熱温度を適切に設定することにより、スポット溶接後の冷却時間を長くでき、母材の靭性が損なわれることが防止されることが分かる。換言すると、８００℃から５００℃までの冷却時間が所定時間幅以上、例えば、４秒以上となるように、予熱温度を決めることができる。あるいは、温度変化に基づき算出される予測硬度が４００Ｈｖ以下、好ましくは３５０Ｈｖ以下となるように、予熱温度を決めることができる。
【００３６】
（実施例２）
あばら筋Ｄ１０（ＳＤ２９５Ａ）および主筋Ｓ２２（ＳＤ４９０）を使用し、スポット溶接電流１３ｋＡ、通電時間５６２ｍｓとして、実施例１と同様な試験体を作成して同様なスポット溶接実験を行った。
【００３７】
各試験体について、それらのスポット溶接部の予熱温度を、予熱なし（２５℃）、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃などの複数の値に切り替えてスポット溶接を行なった。予熱は誘導加熱装置を用いて行なった。各試験体について、スポット溶接部の硬度、および、主筋２のせん断強度、伸びを測定した。
【００３８】
この結果、せん断強度は、予熱温度が３００℃前後において高く、脆性破壊発生率も予熱温度が３００℃前後において最も低いことが確認された。また、予熱温度が３００℃前後の場合には溶接部の硬度が３７５Ｈｖ以下になることが確認された。
【００３９】
これらの測定結果から、主筋Ｄ２２（ＳＤ４９０）とあばら筋Ｄ１０（ＳＤ４９０）の組み合わせの場合には、予熱温度を３００℃程度にすると、硬度および脆性に優れたスポット溶接部が得られることが確認された。
【００４０】
（スポット溶接システム）
次に、図６は本発明に用いることのできるスポット溶接システムの一例を示す説明図である。図示のスポット溶接システム１０において、溶接対象の鉄筋枠１１は、試験体１と同様に、主筋２に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチｐで各あばら筋３が直交する状態に配置されたものである。これらの鉄筋の交差位置、図においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして示す位置が溶接部である。
【００４１】
鉄筋枠１１は水平な送り経路１２に沿って搬送される。送り経路１２は、スポット溶接装置１３によるスポット溶接位置１３ａを経由している。また、スポット溶接装置１３によるスポット溶接位置１３ａに対して１溶接ピッチｐ分だけ手前の位置には、予熱装置１４による予熱位置１４ａが配置されている。
【００４２】
この構成のスポット溶接システム１０では、送り経路１２に沿って、鉄筋枠１１をその材軸方向に溶接ピッチｐずつ間欠的に送り、まず、図６（Ａ）に示すように、鉄筋枠１１の先頭の溶接部Ａを予熱位置１４ａに位置決めする。この状態で予熱装置１４によって溶接部Ａを予熱する。次に、鉄筋枠１１を１溶接ピッチｐだけ送り出す。この結果、図６（Ｂ）に示すように、予熱後の溶接部Ａがスポット溶接位置１３ａに位置決めされ、後側の溶接部Ｂが予熱位置１４ａに位置決めされる。この状態において、溶接部Ａではスポット溶接が行なわれ、溶接部Ｂでは予熱が行なわれる。
【００４３】
これ以後は、図６（Ｃ）に示すように、鉄筋枠１１を順次に１溶接ピッチずつ間欠送りして、予熱およびスポット溶接を繰り返し行う。
【００４４】
なお、溶接ピッチは溶接対象に応じて変化するので、スポット溶接装置１３と予熱装置１４を相対的に前後に移動可能としておき、それらのスポット溶接位置１３ａと予熱位置１４ａの間隔を溶接ピッチに合うように調整できるようにすればよい。また、予熱装置としては各種の加熱機構のものを採用することができるが、誘導加熱装置を用いるのが一般に効率がよい。
【００４５】
（その他の実施の形態）
上記の実施例は鉄筋コンクリート構造に用いられる鉄筋のスポット溶接についてのものであるが、これ以外の炭素鋼からなる棒鋼のスポット溶接に対して本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】主筋とあばら筋がスポット溶接された試験体を示す説明図である。
【図２】せん断強度と脆性破壊発生率の測定結果を示すグラフである。
【図３】破断伸びの測定結果を示すグラフである。
【図４Ａ】１０℃（予熱なし）の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｂ】５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｃ】１００℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｄ】１５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｅ】１７５℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｆ】２００℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｇ】２２５℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｈ】２５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図５】予熱なし（室温２８℃）および２００℃に予熱した場合におけるスポット溶接部の温度変化を示すグラフである。
【図６】本発明を適用したスポット溶接システムの構成および動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 試験体
２ 主筋（第１棒鋼）
３ あばら筋（第２棒鋼）
１０ スポット溶接システム
１１ 鉄筋枠
１２ 送り経路
１３ スポット溶接装置
１３ａ スポット溶接位置
１４ 予熱装置
１４ａ 予熱位置
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 溶接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅用基礎鉄筋の溶接などに用いられる棒鋼の抵抗溶接方法および抵抗溶接システムに関する。さらに詳しくは、溶接前に溶接部を加熱することにより、焼き戻し工程を必要とせずに硬度および靭性に優れた溶接部を形成することのできる棒鋼の抵抗溶接方法および抵抗溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接は抵抗発熱によって金属を溶接する方法であり、溶接電流によって溶接部が急熱急冷する溶接熱サイクルを辿り溶接熱影響部が母材よりも硬い組織となる。住宅基礎鉄筋などのような炭素を含有する棒鋼では、このような急熱急冷による焼き入れ効果が得られるが、これと共に溶接部の靭性（伸び）が劣化するという弊害も併発する。鉄筋コンクリート構造は鉄筋により引張り力を負担させるものであり、靭性が劣化すると、主筋の脆性破壊が発生しやすくなり危険である。
【０００３】
従来においては、焼き入れ状態の棒鋼の溶接部に焼き戻しを行い、溶接部の硬度を低下させる代わりに所定の靭性を溶接部に付与し、棒鋼が脆性破壊を起こさないようにしている。特許文献１、２においては、主筋とあばら筋の溶接部の溶接強度が、あばら筋降伏点強度以上となるように大きな溶接電流を用いてスポット溶接を行い、溶接時間と同程度の冷却時間を置き、しかる後に溶接電流の７０％の電流を溶接部に流すことによって、溶接部の焼き戻しを行い、これによって、溶接部の靭性を確保している。
【０００４】
このような鉄筋のスポット溶接方法では、溶接部の強度を高めるために急熱急冷によって焼き入れ状態になった溶接部に焼き戻しの処理を施すことによって所望の靭性を確保するようにしている。この焼き入れ、焼き戻し技術にあっては、焼き入れからの急冷、焼き戻しからの徐冷など、生産性を制約する要素が多く、抵抗溶接の生産タクト下でこのような温度管理を実現するためには優れた技術と高度な生産管理が必要である。
【０００５】
特許文献３には、高張力鋼板の連続冷却変態曲線に基づき目標冷却曲線を事前に記憶保持し、抵抗溶接時には、高張力鋼板の溶接部の温度低下速度が、記憶保持されている目標冷却曲線に一致するように温度低下速度を制御する溶接装置および溶接方法が開示されている。また、特許文献４においては、溶接時の投入電力密度を制御することにより、溶接後の急冷を抑制して溶接部の硬化を防止する技術が記載されている。
【０００６】
本願出願人は、特許文献５において、抵抗溶接機を用いた溶接工程において溶接部に予熱を与えることにより、溶接対象物の投入熱量を増加させ、これによって、溶接部が急冷に起因する焼き入れ状態に陥ることを防止する溶接方法を提案している。
【０００７】
【特許文献１】特許第３６５８３３号公報
【特許文献２】特開２００６−３４６７４５号公報
【特許文献３】特開２００３−２８５１９３号公報
【特許文献４】特開平１１−１９７８５０号公報
【特許文献５】特開２００７−３１９８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特許文献５に開示の溶接方法の改良に関するものであり、その課題は、硬度および靭性に優れた溶接部を形成することのできる棒鋼のスポット溶接方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の棒鋼の抵抗溶接方法は、
予熱装置により、炭素鋼からなる溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼における少なくとも一方の棒鋼の溶接部を予熱する予熱工程と、抵抗溶接装置により、前記第１および第２棒鋼を溶接する溶接工程とを有していることを特徴としている。
【００１０】
ここで、予熱装置による棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしておくことが望ましい。特に、予熱工程後の溶接部の予熱温度を、２００℃以上にしておくことが望ましい。
【００１１】
本発明の抵抗溶接方法では、溶接工程後に急冷による鉄筋溶接部の組織変化を抑制できるように、抵抗溶接装置による抵抗溶接に先立って、予熱装置によって溶接部を加熱している。したがって、溶接後の溶接部の熱量が多いので、急熱状態の棒鋼溶接部の冷却時間を長くできる。すなわち、急熱状態の溶接部が第１温度から第２温度まで冷却するために要する時間を長くすることにより、得られた溶接部に所望の強度および靭性を確保できる。本発明の方法によれば、抵抗溶接工程における急冷（焼き入れ）、焼き戻しの制御が不要となり、制御が容易になる。また、焼き戻し時間が不要なので、棒鋼の抵抗溶接作業の生産性も向上する。さらには、目標冷却曲線に沿って冷却速度をフィードバック制御する場合に比べて、予熱装置による溶接部の予熱温度を管理するだけでよいので、制御管理も極めて容易である。
【００１２】
本発明者等の実験によれば、予熱工程の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしておけば、硬度および靭性に優れ、脆性破壊の発生確率が少ない溶接部が得られることが確認された。特に、予熱工程の溶接部の予熱温度を、２００℃以上にすれば、極めて良好な溶接部が得られることが確認された。
【００１３】
次に、本発明の抵抗溶接方法において、第１棒鋼は第２棒鋼に比べて前記溶接部における断面積が大きく、予熱工程では第１棒鋼の溶接部を加熱することを特徴としている。熱容量の高い太い棒鋼の溶接部は、溶接時において、細い棒鋼の溶接部ほど十分に加熱されず、溶接後に急冷状態に陥りやすい。細い棒鋼の溶接部は溶接時に十分に加熱されているので溶接後には急冷状態に陥らずに徐冷状態になりやすい。したがって、太い棒鋼の溶接部のみを予熱しておけばよく、また、そうすることが経済的でもある。
【００１４】
ここで、本発明の棒鋼の抵抗溶接方法は溶接鉄筋のスポット溶接に用いるのに適している。すなわち、本発明の方法において、第１棒鋼および第２棒鋼は、鉄筋コンクリート部材に用いられる鉄筋、例えば、鉄筋コンクリート構造物に用いられる主筋およびせん断補助筋であることを特徴としている。
【００１５】
例えば、前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合には、前記予熱温度を約２００℃にすることが望ましい。また、前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合には、前記予熱温度を約３００℃にすることが望ましい。
【００１６】
また、前記溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が４秒以上となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することが望ましい。
【００１７】
一般の鋼材溶接部のミクロ組織は溶接熱サイクルの約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）の冷却時間によってほぼ決まる。この物性は溶接用ＣＣＴ図（連続冷却変態図）として知られている。溶接用ＣＣＴ図から棒鋼溶接部の硬度、組織などを分析することにより、使用する棒鋼の溶接部として最も適した硬度および靭性が備わった組織状態が得られる溶接プロセスの冷却速度を推定できる。したがって、目標冷却曲線を記憶保持しなくても、上記の範囲の温度低下に要する時間幅を溶接対象の棒鋼の組成などに応じて適切に設定し、設定した時間幅以上となるように予熱温度を設定することにより、所望の硬度および靭性が備わった棒鋼溶接部を得ることができる。
【００１８】
冷却時間に基づき予熱温度を設定する代わりに、溶接部の硬度がＨｖ４００以下となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定しておいてもよい。
【００１９】
次に、本発明の方法により、住宅などにおける鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート基礎に用いられているシングル配筋などを工場などにおいて溶接する場合には、
前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、
抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、予熱装置による予熱位置を配置し、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、
前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱工程および前記溶接工程を行う動作を繰り返すようにすればよい。
【００２０】
また、予熱工程では効率良く溶接部を加熱できる誘導加熱装置を用いることが望ましい。
【００２１】
一方、本発明は抵抗溶接システムに関するものであり、本発明の抵抗溶接システムは、
予熱装置と、
抵抗溶接装置と、
前記予熱装置の予熱位置および前記抵抗溶接装置の溶接位置を経由させて、溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼を搬送する送り経路とを有し、
前記予熱装置による前記第１棒鋼および前記第２棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴としている。
【００２２】
ここで、前記予熱装置による前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることが望ましい。
【００２３】
また、溶接鉄筋枠などの溶接を行なう場合には、溶接対象の前記第１、第２棒鋼は、前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置を配置しておき、前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱装置による予熱および前記抵抗溶接装置による抵抗溶接を繰り返し行うことが望ましい。
【００２４】
さらに、前記予熱装置は誘導加熱装置であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の棒鋼の抵抗溶接方法によれば、抵抗溶接装置による抵抗溶接に先立って行なわれる予熱装置による予熱工程における溶接部の予熱温度を所定の温度に設定することにより、所望の硬度および靭性を備え、脆性破壊の発生確率の少ない溶接部を得ることができる。したがって、溶接後に焼き戻しなどの後工程を必要とするとなく、また、高精度に溶接電流を制御することなく、溶接部の焼き入れに起因する棒鋼溶接部の特性劣化を抑制できる。よって、生産管理が容易になり、また、焼き戻し時間が不要になるので棒鋼の溶接作業の生産性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態は、本発明の抵抗溶接方法を、住宅基礎、梁などに用いられる主筋およびあばら筋のスポット溶接方法に適用したものである。主筋およびあばら筋のうち、少なくとも主筋の溶接部を予熱装置を用いて予熱する予熱工程と、予熱後に主筋にあばら筋をスポット溶接機を用いてスポット溶接する溶接工程とを含み、予熱工程後の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にしている。
【００２７】
好適な実施の形態では、第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合に、予熱温度を約２００℃にしており、また、第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合に、予熱温度を約３００℃にしている。
【００２８】
このように予熱装置を用いて予熱を行なうことにより、溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間を４秒以上にすることができ、溶接部の硬度をＨｖ４００以下にすることができる。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
本発明者等は、図１に示す試験体を作成してスポット溶接実験を行った。試験体１は、住宅用の基礎鉄筋などに用いられる鉄筋格子であり、平行に延びる２本の主筋（Ｄ２２）２の間に、それらの材軸方向に沿って一定のピッチであばら筋３（Ｄ１０）を直交する状態にスポット溶接したものである。スポット溶接位置は、網掛けの丸印で示してある。使用鉄筋（主筋２およびあばら筋３の材質）、スポット溶接条件、および、実験に使用した試験機は次の通りである。
【００３０】
使用鉄筋
あばら筋 Ｄ１０（ＳＤ２９５Ａ）
主筋 Ｓ２２（ＳＤ３４５）
試験設備
直流インバータ１点溶接機（ＮＡＳＴＯＡ）
アムスラー型万能試験機（３００ｋＮ／５００ｋＮ）（島津製作所）
ピッカーズ硬度計（ＡＡＶ−５０００）（ミツトヨ）
ファイバ型放射温度計（ＦＴＺ６）（ジャパンセンサー）
スポット溶接条件
電流値 １３．３ｋＡ
通電時間 ４６０ｍｓ
加圧力 ５５０ｋｇｆ
電極径 上下ともφ３０ｍｍ
【００３１】
試験体１として、同一のものを１０本（Ｎ１〜Ｎ１０）用意し、各試験体Ｎ１〜Ｎ１０について、それらのスポット溶接部の予熱温度を、予熱なし（１０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃、１７５℃、２００℃、２２５℃および２５０℃の８段階に切り替えてスポット溶接を行なった。予熱は誘導加熱装置を用いて行なった。各試験体Ｎ１〜Ｎ１０について、スポット溶接部の硬度、および、主筋２のせん断強度、伸びを測定した。
【００３２】
図２はせん断強度と脆性破壊発生率の測定結果を示すグラフである。せん断強度は、予熱温度が１７０℃〜２２５℃の範囲において高く、脆性破壊発生率は予熱温度が１７５℃〜２５０℃において零となっている。図３は破断伸びの測定結果を示すグラフである。破断伸びは、予熱温度が１７５℃以上の場合にはいずれの試験体においても１８％を超えている。したがって、せん断強度および脆性の点からは、予熱温度を１７５℃〜２５０℃の範囲内にすればよいことが分かる。
【００３３】
図４Ａ〜図４Ｈは、各予熱温度の場合の硬度（ビッカーズ硬さ）の測定結果を示すグラフである。これらの図から分かるように、予熱温度が１７５℃〜２５０℃の場合には硬度がほぼ３５０Ｈｖ以下になる。特に、２００℃〜２２５℃では硬度が３５０Ｈｖ未満になっている。
【００３４】
これらの測定結果からは、予熱温度を１７５℃から２５０℃にすれば、硬度および脆性に優れたスポット溶接部が得られることが分かる。特に、２００℃前後において硬度および脆性が共に優れたスポット溶接部が得られることが分かる。
【００３５】
次に、図５（Ａ）および（Ｂ）は、スポット溶接部における予熱なし（室温２８℃）の場合および予熱温度２００℃の場合における温度変化を示すグラフである。予熱の無い場合には、スポット溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が２．０９秒であり、予熱温度が２００℃の場合には４．３４秒であった。これらの冷却時間に基づきシミュレーションした予測硬度は、予熱なしの場合が約４９４Ｈｖであり、予熱温度２００℃の場合が約２９８Ｈｖであった。これらの温度の変化からも、予熱温度を適切に設定することにより、スポット溶接後の冷却時間を長くでき、母材の靭性が損なわれることが防止されることが分かる。換言すると、８００℃から５００℃までの冷却時間が所定時間幅以上、例えば、４秒以上となるように、予熱温度を決めることができる。あるいは、温度変化に基づき算出される予測硬度が４００Ｈｖ以下、好ましくは３５０Ｈｖ以下となるように、予熱温度を決めることができる。
【００３６】
（実施例２）
あばら筋Ｄ１０（ＳＤ２９５Ａ）および主筋Ｓ２２（ＳＤ４９０）を使用し、スポット溶接電流１３ｋＡ、通電時間５６２ｍｓとして、実施例１と同様な試験体を作成して同様なスポット溶接実験を行った。
【００３７】
各試験体について、それらのスポット溶接部の予熱温度を、予熱なし（２５℃）、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃などの複数の値に切り替えてスポット溶接を行なった。予熱は誘導加熱装置を用いて行なった。各試験体について、スポット溶接部の硬度、および、主筋２のせん断強度、伸びを測定した。
【００３８】
この結果、せん断強度は、予熱温度が３００℃前後において高く、脆性破壊発生率も予熱温度が３００℃前後において最も低いことが確認された。また、予熱温度が３００℃前後の場合には溶接部の硬度が３７５Ｈｖ以下になることが確認された。
【００３９】
これらの測定結果から、主筋Ｄ２２（ＳＤ４９０）とあばら筋Ｄ１０（ＳＤ４９０）の組み合わせの場合には、予熱温度を３００℃程度にすると、硬度および脆性に優れたスポット溶接部が得られることが確認された。
【００４０】
（スポット溶接システム）
次に、図６は本発明に用いることのできるスポット溶接システムの一例を示す説明図である。図示のスポット溶接システム１０において、溶接対象の鉄筋枠１１は、試験体１と同様に、主筋２に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチｐで各あばら筋３が直交する状態に配置されたものである。これらの鉄筋の交差位置、図においてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして示す位置が溶接部である。
【００４１】
鉄筋枠１１は水平な送り経路１２に沿って搬送される。送り経路１２は、スポット溶接装置１３によるスポット溶接位置１３ａを経由している。また、スポット溶接装置１３によるスポット溶接位置１３ａに対して１溶接ピッチｐ分だけ手前の位置には、予熱装置１４による予熱位置１４ａが配置されている。
【００４２】
この構成のスポット溶接システム１０では、送り経路１２に沿って、鉄筋枠１１をその材軸方向に溶接ピッチｐずつ間欠的に送り、まず、図６（Ａ）に示すように、鉄筋枠１１の先頭の溶接部Ａを予熱位置１４ａに位置決めする。この状態で予熱装置１４によって溶接部Ａを予熱する。次に、鉄筋枠１１を１溶接ピッチｐだけ送り出す。この結果、図６（Ｂ）に示すように、予熱後の溶接部Ａがスポット溶接位置１３ａに位置決めされ、後側の溶接部Ｂが予熱位置１４ａに位置決めされる。この状態において、溶接部Ａではスポット溶接が行なわれ、溶接部Ｂでは予熱が行なわれる。
【００４３】
これ以後は、図６（Ｃ）に示すように、鉄筋枠１１を順次に１溶接ピッチずつ間欠送りして、予熱およびスポット溶接を繰り返し行う。
【００４４】
なお、溶接ピッチは溶接対象に応じて変化するので、スポット溶接装置１３と予熱装置１４を相対的に前後に移動可能としておき、それらのスポット溶接位置１３ａと予熱位置１４ａの間隔を溶接ピッチに合うように調整できるようにすればよい。また、予熱装置としては各種の加熱機構のものを採用することができるが、誘導加熱装置を用いるのが一般に効率がよい。
【００４５】
（その他の実施の形態）
上記の実施例は鉄筋コンクリート構造に用いられる鉄筋のスポット溶接についてのものであるが、これ以外の炭素鋼からなる棒鋼のスポット溶接に対して本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】主筋とあばら筋がスポット溶接された試験体を示す説明図である。
【図２】せん断強度と脆性破壊発生率の測定結果を示すグラフである。
【図３】破断伸びの測定結果を示すグラフである。
【図４Ａ】１０℃（予熱なし）の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｂ】５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｃ】１００℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｄ】１５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｅ】１７５℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｆ】２００℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｇ】２２５℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図４Ｈ】２５０℃の場合の硬度の測定結果を示すグラフである。
【図５】予熱なし（室温２８℃）および２００℃に予熱した場合におけるスポット溶接部の温度変化を示すグラフである。
【図６】本発明を適用したスポット溶接システムの構成および動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 試験体
２ 主筋（第１棒鋼）
３ あばら筋（第２棒鋼）
１０ スポット溶接システム
１１ 鉄筋枠
１２ 送り経路
１３ スポット溶接装置
１３ａ スポット溶接位置
１４ 予熱装置
１４ａ 予熱位置
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 溶接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予熱装置により、炭素鋼からなる溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼における少なくとも一方の棒鋼の溶接部を予熱する予熱工程と、
抵抗溶接装置により、予熱後の前記第１および第２棒鋼を溶接する抵抗溶接工程とを有することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱工程後の前記溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項３】
請求項２に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱工程後の前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼は前記第２棒鋼に対して、前記溶接部における断面積が大きく、
前記予熱工程では、前記第１棒鋼の溶接部を加熱することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および前記第２棒鋼は鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋であることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項６】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合に、
前記予熱温度を約２００℃にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項７】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合に、
前記予熱温度を約３００℃にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項８】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が４秒以上となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項９】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記溶接部の硬度がＨｖ４００以下となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、
前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置を配置し、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、
前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼のボンド部に対して、それぞれ、前記予熱工程および前記溶接工程を行う動作を繰り返すことを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱装置として誘導加熱装置を用いることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１２】
予熱装置と、
抵抗溶接装置と、
前記予熱装置の予熱位置および前記抵抗溶接装置の溶接位置を経由させて、溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼を搬送する送り経路とを有し、
前記予熱装置による前記第１棒鋼および前記第２棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の抵抗溶接システムにおいて、
前記予熱装置による前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の抵抗溶接システムにおいて、
溶接対象の前記第１、第２棒鋼は、前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置されており、
前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置が配置されており、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼がその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送られ、前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱装置による予熱および前記抵抗溶接装置による抵抗溶接が繰り返し行われることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のうちのいずれかの項に記載の抵抗溶接システムにおいて、
前記予熱装置は誘導加熱装置であることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１】
予熱装置により、炭素鋼からなる溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼における少なくとも一方の棒鋼の溶接部を予熱する予熱工程と、
抵抗溶接装置により、予熱後の前記第１および第２棒鋼を溶接する抵抗溶接工程とを有することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱工程後の前記溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項３】
請求項２に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱工程後の前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼は前記第２棒鋼に対して、前記溶接部における断面積が大きく、
前記予熱工程では、前記第１棒鋼の溶接部を加熱することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および前記第２棒鋼は鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋であることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項６】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ３４５およびＳＤ２９５Ａの場合に、
前記予熱温度を約２００℃にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項７】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼および第２棒鋼がそれぞれＳＤ４９０およびＳＤ２９５Ａの場合に、
前記予熱温度を約３００℃にすることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項８】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記溶接部の溶接熱サイクルにおける約１０７０Ｋ（８００℃）から７７０Ｋ（５００℃）までの間の冷却時間が４秒以上となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項９】
請求項５に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記溶接部の硬度がＨｖ４００以下となるように、前記予熱工程における前記溶接部の予熱温度を設定することを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置し、
前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置を配置し、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼をその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送り、
前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼のボンド部に対して、それぞれ、前記予熱工程および前記溶接工程を行う動作を繰り返すことを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうちのいずれかの項に記載の棒鋼の抵抗溶接方法において、
前記予熱装置として誘導加熱装置を用いることを特徴とする棒鋼の抵抗溶接方法。
【請求項１２】
予熱装置と、
抵抗溶接装置と、
前記予熱装置の予熱位置および前記抵抗溶接装置の溶接位置を経由させて、溶接対象の第１棒鋼および第２棒鋼を搬送する送り経路とを有し、
前記予熱装置による前記第１棒鋼および前記第２棒鋼の溶接部の予熱温度を、１７５℃から４７５℃までの範囲内の温度にすることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の抵抗溶接システムにおいて、
前記予熱装置による前記溶接部の予熱温度を２００℃以上にすることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の抵抗溶接システムにおいて、
溶接対象の前記第１、第２棒鋼は、前記第１棒鋼に対して、その材軸方向に沿って、一定の溶接ピッチで各第２棒鋼を交差状態に配置されており、
前記抵抗溶接装置による溶接位置を経由する送り経路上における当該溶接位置から１溶接ピッチ分手前の位置に、前記予熱装置による予熱位置が配置されており、
前記送り経路に沿って、前記第１棒鋼がその材軸方向に前記溶接ピッチずつ間欠的に送られ、前記予熱位置および前記溶接位置に位置決めされた前記第１棒鋼および各第２棒鋼の溶接部に対して、それぞれ、前記予熱装置による予熱および前記抵抗溶接装置による抵抗溶接が繰り返し行われることを特徴とする抵抗溶接システム。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のうちのいずれかの項に記載の抵抗溶接システムにおいて、
前記予熱装置は誘導加熱装置であることを特徴とする抵抗溶接システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２９９２０（Ｐ２０１０−２９９２０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５８１５（Ｐ２００８−１９５８１５）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１２１７２９）奥地建産株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１２１７２９）奥地建産株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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