JP2000271790A - 金属溶接管製造用内面シールド治具 - Google Patents

金属溶接管製造用内面シールド治具

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JP2000271790A
JP2000271790A JP11082956A JP8295699A JP2000271790A JP 2000271790 A JP2000271790 A JP 2000271790A JP 11082956 A JP11082956 A JP 11082956A JP 8295699 A JP8295699 A JP 8295699A JP 2000271790 A JP2000271790 A JP 2000271790A
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seal
metal
welding
side seal
pipe
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JP11082956A
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English (en)
Inventor
Takefumi Nakako
武文 仲子
Hiroshi Asada
博 朝田
Yasuhiro Sakurada
康弘 桜田
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内面ビードの酸化を防止し、健全な溶接部を
もつ金属溶接管を製造する。 【構成】 この内面シールド治具10は、幅方向に曲げ
加工された金属帯Sの幅方向両端部を溶接して金属溶接
管Pを製造する際に使用される。溶接点Wの上流側に入
側シール14を、下流側に出側シール13を位置させ、
金属帯S又は金属管Pの内面と入側シール14及び出側
シール13で囲まれたシールド空間Vにガス流路23か
ら不活性ガスGを吹き込み、内面ビードをガスシールド
する。入側シール14及び出側シール13を接続するシ
ール支持体11にウォータジャケット18を内蔵した冷
却用外筒15が一体化されており、溶接中に入側シール
14及び出側シール13が冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、幅方向に曲げ加工した
金属帯の幅方向両端部を溶接して金属溶接管を製造する
際に使用される内面シールド治具に関する。
【0002】
【従来の技術】金属帯を連続的に幅方向に曲げ加工して
円弧状に成形した後、幅方向両端部を溶接して金属溶接
管を製造する際、溶接部の内外面が酸化すると溶接部の
特性が劣化する。溶接部の酸化は、特に耐食性,耐候
性,加工性,靭性,意匠性等が要求される用途で問題に
される。TIG溶接,レーザ溶接等の溶融溶接で金属溶
接管を製造する場合、トーチ,ノズル等から供給される
不活性ガスで溶接部をシールすることにより、溶接部外
面の酸化はある程度防止される。また、溶接点の下流側
にアフターシールドカバー等を配置し、酸化領域以下の
温度に冷却されるまで溶接部を不活性ガスでシールする
とき、溶接部の酸化が一層効果的に抑制される。しか
し、溶接部外面に供給される不活性ガスのシールド効果
は、溶接部の裏面(管内面)の酸化防止に関してはほと
んど期待できない。そこで、図1に示すように、金属帯
又は金属溶接管Pの走行方向Dに関し溶接点Wを挟んで
一対の堰1,2を配置した内面シールド治具が知られて
いる。入側堰1及び出側堰2はロッド3で支持されてお
り、入側堰1と出側堰2との間の空間に不活性ガスを送
り込むことにより、溶接部の内面がシールされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レーザ溶接等のキーホ
ール溶接では、高密度のエネルギビームBで溶接点Wが
照射される。エネルギビームBは、素材を貫通し、溶接
点Wの直下にあるロッド3に当たり、ロッド3を加熱す
る。ロッド3は、溶接時に発生する高温プラズマ等によ
っても加熱される。加熱されたロッド3が短時間で溶損
するため、レーザ溶接等のキーホール溶接では出側堰2
を設けることができなかった。その結果、金属溶接管P
の内部に溶接点Wを挟んだ閉鎖空間が形成されず、内面
ビードの酸化防止に有効なガスシールド状態が維持でき
ない。また、溶接時の加熱で体積膨張した管内の空気が
継目を介して管外部に噴出するため、外面ビードに対す
るシールド効果にも悪影響を及ぼし、溶接ビードの品質
を劣化させる結果となる。
【0004】そこで、本発明者等は、図2に示すように
入側堰1及び出側堰2を筒状部材4で接続することによ
り、エネルギビームBの進行方向からロッド3を待避さ
せた内面シールド治具を特開平8−238588号公報
で紹介した。堰1,2及び筒状部材4で取り囲まれた内
部空間に中空のロッド3から不活性ガスGを吹き込むこ
とにより、内面ビードがガスシールされる。また、溶接
時に発生するスパッタsは、筒状部材4の孔部5を通過
して内面シールド治具に侵入するが、中空のロッド3か
ら吹き込まれた不活性ガスGで溶接線後方に吹き飛ばさ
れるため、スパッタ堆積物に起因した欠陥のない健全な
溶接部が得られる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、特開平8−2
38588号公報で紹介した内面シールド治具を更に改
良したものであり、水冷機構を組み込むことにより、内
面ガスシールド空間を確保し、一層効果的なガスシール
ドにより内面ビードの酸化を防止して健全な溶接部をも
つ金属溶接管を得ることを目的とする。本発明の金属溶
接管製造用内面シールド治具は、その目的を達成するた
め、幅方向に曲げ加工された金属帯の幅方向両端部を溶
接して金属溶接管を製造する際に使用される内面シール
ド治具であり、溶接点の上流側及び下流側に配置され金
属帯又は金属溶接管の内面に接触する入側シール及び出
側シールと、入側シール及び出側シールが取り付けられ
た管軸方向に長いシール支持体と、シール支持体に一体
化され、ウォータジャケットを内蔵した冷却部と、冷却
部及びシール支持体に挿通され、軸方向に貫通するガス
流路が形成された支持ロッドとを備え、金属帯又は金属
管の内面と入側シール及び出側シールで囲まれたシール
ド空間にガス流路が開口していることを特徴とする。ウ
ォータジャケットによる冷却を効果的にするためには、
熱伝導性に優れた銅製又は銅合金製のシール支持体が好
ましい。
【0006】
【実施の形態】本発明に従った内面シールド治具10
は、たとえば図3に示すように、金属帯S又は金属溶接
管Pの走行方向Dに長いシール支持体11を備えてい
る。図示のシール支持体11は、レーザ溶接で小径管を
製造するときに使用されるものであり、円筒の上半分を
切り取った半円筒状としている。しかし、これに拘束さ
れることなく、金属帯Sの溶接点Wとは反対側の内面に
スパッタsが付着することを防止する限り、特開平8−
238588号公報で紹介した筒状部材を始めとして各
種形状のシール支持体を使用できる。
【0007】シール支持体11の出側は円盤状部11a
になっており、ボルト12により出側シール13が円盤
状部11aに固着されている。シール支持体11の入側
は円柱状部11bになっており、円柱状部11bの外周
に入側シール14が装着されている。円柱状部11bに
冷却部としての冷却用外筒15が一体化されており、冷
却用外筒15に給水管16及び排水管17が挿入されて
いる。冷却用外筒15は、円柱状部11bを含むシール
支持体11を一体になったものでも良い。出側シール1
3及び入側シール14は、好ましくは金属製フェルト,
セラミックウール等の耐熱,耐摩耗性に優れた軟質材で
作られている。出側シール13,入側シール14と金属
帯S又は溶接管Pの内面との隙間からシールドガスの漏
れ量を少なくするため、金属帯S又は溶接管Pの内面に
軽く接触するように出側シール13及び入側シール14
が配置される。
【0008】内面シールド治具10は、不活性ガス供給
管として兼用される支持ロッド21を介して固定用ブラ
ケット22で支持される。支持ロッド21に軸方向に貫
通したガス流路23が形成されている。ガス流路23
は、ガス管24(図4)を介して不活性ガス供給源(図
示せず)に接続されており、冷却用外筒15及び円柱状
部11bを貫通して、入側シール14と出側シール13
との間のシールド空間Vに開口する。冷却水を給水管1
6から冷却用外筒15に送り込み、排水管17から送り
出すとき、支持ロッド21の回りにウォータジャケット
18が形成される。ウォータジャケット18によりシー
ル支持体11、ひいては入側シール14及び出側シール
13が冷却される。ウォータジャケット18としては、
冷却水が内部を循環する構造をもつものである限り、冷
却用外筒15に替えて種々の形状の部材で形成すること
もできる。
【0009】図3の構成で出側シール13を効率よく冷
却するためには、ウォータジャケット18を可能な限り
走行方向Dの後方(溶接線の下流側)まで延ばすこと,
シール支持体11,冷却用外筒15等を熱伝導性の良好
な銅製又は銅合金製にすること等が採用される。たとえ
ば、金属帯S又は金属溶接管Pの内部空間に余裕がある
場合、冷却用外筒15で構成されるウォータジャケット
18を入側シール14と出側シール13との間まで延ば
すこともできる。内面シールド治具10は、溶接点Wの
上流側に入側シール14,下流側に出側シール13が位
置するように成形中の金属帯Sの内部に配置され、ブラ
ケット22を介して外部に固定される。筒状に成形され
た金属帯Sの幅方向両端部を溶接トーチTで溶接して金
属溶接管Pを製造する際、ガス流路23からシールド空
間Vに不活性ガスGが吹き込まれ、不活性ガスシールに
よって内面ビードの酸化が防止される。
【0010】溶接熱で加熱された入側シール14及び出
側シール13は、シール支持体11を介した熱伝達でウ
ォータジャケット18により冷却され、熱変形が抑制さ
れる。したがって、金属帯S又は金属溶接管Pの内面と
シール13,14との間の隙間が大きくならず、シール
ド空間Vから金属溶接管Pの下流方向に不活性ガスGが
流出することが抑制される。熱変形の抑制は、金属帯S
又は金属溶接管Pに対する入側シール14及び出側シー
ル13の接触状態を安定化させることにも有効に作用
し、金属帯S又は金属溶接管Pをガタツキなく走行させ
る結果となる。内面シールド治具10は、外面シールド
治具と併用するとき、より高いガスシールド効果を発揮
する。外面シールド治具としては、たとえば入側シール
14の位置で外側シールを備え、溶接点Wよりも下流側
までをカバーする外面シールドボックスが使用される。
内面シールド治具10及び外面シールドボックスの併用
により、溶接点W周辺への大気の侵入がなくなり、溶接
ビードの酸化が防止されるため、健全な溶接部をもつ金
属溶接管Pが製造される。
【0011】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の内面シ
ールド治具は、内蔵させた水冷機構により入側シール及
び出側シールが冷却されるため、シールド空間に送り込
まれた不活性ガスの流出が抑えられ、内面ビードが効率
よく不活性ガスでシールドされる。特にエネルギ密度の
高いレーザ溶接等で金属溶接管を製造するとき、内面ビ
ードが効果的にガスシールドされる。そのため、酸化物
のない健全な内面ビードをもち、流体用配管を始めとし
て各種分野で使用される金属溶接管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の内面シールド治具
【図2】 本発明者等が先に提案した内面シールド治具
【図3】 本発明に従って水冷機構を内蔵させた内面シ
ールド治具を用いて金属溶接管を製造している場合の平
面図(a)及び断面図(b)
【図4】 同じく金属溶接管を製造している場合の概略
斜視図
【符号の説明】
10:内面シールド治具 11:シール支持体 1
3:出側シール 14:入側シール 15:冷却用
外筒 16:給水管 17:排水管 18:ウォ
ータジャケット 21:支持ロッド 23:ガス流
路 S:金属帯 P:金属溶接管 D:走行方向
W:溶接点 G:不活性ガス V:シールド空間
T:溶接トーチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜田 康弘 兵庫県尼崎市鶴町1番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内 Fターム(参考) 4E068 BA00 BG00 BG01 CJ02 DA15 DB01 4E081 BA02 BA08 BA34 BA44 BB17 CA07 CA11 CA19 DA05 DA11 DA27 DA28 DA69 DA74 EA37 EA38 EA39

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 幅方向に曲げ加工された金属帯の幅方向
    両端部を溶接して金属溶接管を製造する際に使用される
    内面シールド治具であり、溶接点の上流側及び下流側に
    配置され金属帯又は金属溶接管の内面に接触する入側シ
    ール及び出側シールと、入側シール及び出側シールが取
    り付けられた管軸方向に長いシール支持体と、シール支
    持体に一体化され、ウォータジャケットを内蔵した冷却
    部と、冷却部及びシール支持体に挿通され、軸方向に貫
    通するガス流路が形成された支持ロッドとを備え、金属
    帯又は金属管の内面と入側シール及び出側シールで囲ま
    れたシールド空間にガス流路が開口している金属溶接管
    製造用内面シールド治具。
  2. 【請求項2】 シール支持体が銅製又は銅合金製である
    請求項1記載の金属溶接管製造用内面シールド治具。
JP11082956A 1999-03-26 1999-03-26 金属溶接管製造用内面シールド治具 Withdrawn JP2000271790A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002239625A (ja) * 2001-02-21 2002-08-27 Nisshin Steel Co Ltd 造管用内面シールド治具及び造管方法
RU2533572C2 (ru) * 2012-12-20 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "СВЧ ЛАБ" Способ лазерной сварки тонкостенных труб
CN105458504A (zh) * 2015-12-16 2016-04-06 中国原子能科学研究院 一种用于在管状样品中密封高压气体的装置及工艺

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Effective date: 20060606