JP2001252773A - ステンレス鋼材と異種金属材との継手形成方法 - Google Patents
ステンレス鋼材と異種金属材との継手形成方法Info
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- JP2001252773A JP2001252773A JP2000062478A JP2000062478A JP2001252773A JP 2001252773 A JP2001252773 A JP 2001252773A JP 2000062478 A JP2000062478 A JP 2000062478A JP 2000062478 A JP2000062478 A JP 2000062478A JP 2001252773 A JP2001252773 A JP 2001252773A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステンレス鋼と各異種金属とによる継手形成
を容易に実施可能とし、継手部分における硬度上昇の抑
制、伸びの増大、機械的強度の確保を図る。 【解決手段】 ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理し
ておいて、脱炭加工したステンレス鋼材の被接合面と異
種金属材の披接合面とを摩擦圧接することによって、継
手を形成する。摩擦接合部分の炭素量を低減しておくこ
とによって、金属問炭素化合物の生成を抑制する。
を容易に実施可能とし、継手部分における硬度上昇の抑
制、伸びの増大、機械的強度の確保を図る。 【解決手段】 ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理し
ておいて、脱炭加工したステンレス鋼材の被接合面と異
種金属材の披接合面とを摩擦圧接することによって、継
手を形成する。摩擦接合部分の炭素量を低減しておくこ
とによって、金属問炭素化合物の生成を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼材と
異種金属材との継手形成方法に関するものである。
異種金属材との継手形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電関連プラント、火力発電関連
プラント、化学プラント等においては、その配管路形成
に最適な材料からなる金属管が使用されている。複数種
類の押通流体が分岐あるいは合流すること等に基づい
て、同一配管系統の途中で配管構成材の金属材料を使い
分ける必要があり、かつ、配管の途中に金属材料の相連
する継手を設置することが要求される場合には、各構成
材料からなる金属管の継手部分にフランジ継手構造を採
用することが有力である。
プラント、化学プラント等においては、その配管路形成
に最適な材料からなる金属管が使用されている。複数種
類の押通流体が分岐あるいは合流すること等に基づい
て、同一配管系統の途中で配管構成材の金属材料を使い
分ける必要があり、かつ、配管の途中に金属材料の相連
する継手を設置することが要求される場合には、各構成
材料からなる金属管の継手部分にフランジ継手構造を採
用することが有力である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、流体の気密性
を重要視する配音路等においては、フランジ接続構造よ
りも、例えばステンレス鋼管とチタン合金管とを直接突
き合わせ溶接した構造とした方が望ましいが、この溶接
継手は、異材金属聞溶接となるために、その実施に技術
的な困難性を伴うものとなる。つまり、ステンレス鋼と
チタン合金との直接溶接や固相接合であると、両金属の
接合箇所に、硬度が高く伸びの少ないＴｉ一Ｃ相が形成
されるため、機械的強度が著しく低下するものとなる。
を重要視する配音路等においては、フランジ接続構造よ
りも、例えばステンレス鋼管とチタン合金管とを直接突
き合わせ溶接した構造とした方が望ましいが、この溶接
継手は、異材金属聞溶接となるために、その実施に技術
的な困難性を伴うものとなる。つまり、ステンレス鋼と
チタン合金との直接溶接や固相接合であると、両金属の
接合箇所に、硬度が高く伸びの少ないＴｉ一Ｃ相が形成
されるため、機械的強度が著しく低下するものとなる。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みて提案されたもの
で、ステンレス鋼と各異種金属とによる継手形成を容易
にすること、継手部分の硬度上昇を抑制して伸びを大き
くし機械的強度を確保すること等を目的とするものであ
る。
で、ステンレス鋼と各異種金属とによる継手形成を容易
にすること、継手部分の硬度上昇を抑制して伸びを大き
くし機械的強度を確保すること等を目的とするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理する工程と、
該脱炭加工したステンレス鋼材の被接合面と異種金属材
の被接合面とを摩擦圧接する工程とを有するステンレス
鋼材と異種金属材との継手形成方法としている。
め、ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理する工程と、
該脱炭加工したステンレス鋼材の被接合面と異種金属材
の被接合面とを摩擦圧接する工程とを有するステンレス
鋼材と異種金属材との継手形成方法としている。
【０００６】
【作用】ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理し炭素量
を低減した状態で、異種金属材を摩擦圧接すると、ステ
ンレス鋼材からの炭素原子の移行量が少なくなって、炭
素化合物の生成が抑制され、かつ摩擦時に披接合面に凹
凸等が形成されて接合が緊密になって接合強度が高くな
る。また、炭素化合物の生成量が少なくなることによっ
て、硬度上昇が少なくかつ伸びが大きくなる。
を低減した状態で、異種金属材を摩擦圧接すると、ステ
ンレス鋼材からの炭素原子の移行量が少なくなって、炭
素化合物の生成が抑制され、かつ摩擦時に披接合面に凹
凸等が形成されて接合が緊密になって接合強度が高くな
る。また、炭素化合物の生成量が少なくなることによっ
て、硬度上昇が少なくかつ伸びが大きくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステンレス鋼
材と異種金属材との継手形成方法の一実施例について、
図１ないし図３を参照して説明する。該一実施例にあっ
ては、丸棒状をなすステンレス鋼材１とＴｉ−５Ｔａ材
２との継手形成を行なうものである。
材と異種金属材との継手形成方法の一実施例について、
図１ないし図３を参照して説明する。該一実施例にあっ
ては、丸棒状をなすステンレス鋼材１とＴｉ−５Ｔａ材
２との継手形成を行なうものである。
【０００８】「ステンレス鋼材の披接合面の脱炭処理」
図１に示すように、ステンレス鋼材１の被接合面１ａの
近傍について脱炭処理を行ない、ステンレス銅１が本来
有している炭素量を低減して脱炭相１ｂを形成してお
く。
図１に示すように、ステンレス鋼材１の被接合面１ａの
近傍について脱炭処理を行ない、ステンレス銅１が本来
有している炭素量を低減して脱炭相１ｂを形成してお
く。
【０００９】「両被接合面の平滑化処理」ステンレス鋼
材１及び異種金属材（Ｔｉ−５Ｔａ材）２における両被
接合面１ａ・２ａについて、研磨加工等を実施して平滑
化を行なっておく。
材１及び異種金属材（Ｔｉ−５Ｔａ材）２における両被
接合面１ａ・２ａについて、研磨加工等を実施して平滑
化を行なっておく。
【００１０】「摩擦接合」これら脱炭処理及び平滑化処
理を施したステンレス鋼材１及び異種金属材２につい
て、図１に示すように、例えばステンレス鋼材１を矢印
のように回転させた状態で、異種金属材２を矢印で示す
ように直線的に移動させて圧接し、摩擦接合を行なう。
披接合面１ａの脱炭処理後に、被接合面２ａとの間で摩
擦圧接を実行すると、被接合面１ａの近傍組織の炭素量
が低減されていることに基づいて、接合部分への炭素原
子の移行量が少なくなり、したがって、Ｔｉ−Ｃ化合物
の生成が抑制される。
理を施したステンレス鋼材１及び異種金属材２につい
て、図１に示すように、例えばステンレス鋼材１を矢印
のように回転させた状態で、異種金属材２を矢印で示す
ように直線的に移動させて圧接し、摩擦接合を行なう。
披接合面１ａの脱炭処理後に、被接合面２ａとの間で摩
擦圧接を実行すると、被接合面１ａの近傍組織の炭素量
が低減されていることに基づいて、接合部分への炭素原
子の移行量が少なくなり、したがって、Ｔｉ−Ｃ化合物
の生成が抑制される。
【００１１】「摩擦接合状態」摩擦圧接時に、両被接合
面１ａ・２ａが擦られるとともに、脱炭処理に基づく硬
度の低下によって、両披接合面１ａ・２ａに、微小な凹
凸や擦傷等が比較的容易に形成される。そして、摩擦接
合が両被接合面１ａ・２ａのほぼ全域で均一に行なわれ
るものとなり、摩擦接合強度が高められる。
面１ａ・２ａが擦られるとともに、脱炭処理に基づく硬
度の低下によって、両披接合面１ａ・２ａに、微小な凹
凸や擦傷等が比較的容易に形成される。そして、摩擦接
合が両被接合面１ａ・２ａのほぼ全域で均一に行なわれ
るものとなり、摩擦接合強度が高められる。
【００１２】＜硬度の改善例＞図２は、ステンレス鋼材
とＴｉ−５Ｔａ材との摩擦接合箇所Ｓの硬度の改善例を
示している。つまり、図２は、ステンレス鋼材の硬度が
Ｌａ（例えばＨｖ２００）であるものと、Ｔｉ−５Ｔａ
材の硬度がＬｍ〈例えばＨｖ１５０）であるものとを摩
擦接合する場合において、脱炭相の硬度が破線Ｌｂで示
すように低下する。これを使用して摩擦接合を実施する
と、摩擦接合箇所Ｓの硬度がＬｓ（Ｈｖ３００程度）と
なることを示している。また、図３は、脱炭処理を行な
わずに摩擦接合をした例を示しており、摩擦接合箇所に
おけるＦｅ−Ｔｉ相ｔ及びＴｉ−Ｃ相ｕの硬度がＬｕ
（Ｈｖ４００〜４５０）となることを示している。
とＴｉ−５Ｔａ材との摩擦接合箇所Ｓの硬度の改善例を
示している。つまり、図２は、ステンレス鋼材の硬度が
Ｌａ（例えばＨｖ２００）であるものと、Ｔｉ−５Ｔａ
材の硬度がＬｍ〈例えばＨｖ１５０）であるものとを摩
擦接合する場合において、脱炭相の硬度が破線Ｌｂで示
すように低下する。これを使用して摩擦接合を実施する
と、摩擦接合箇所Ｓの硬度がＬｓ（Ｈｖ３００程度）と
なることを示している。また、図３は、脱炭処理を行な
わずに摩擦接合をした例を示しており、摩擦接合箇所に
おけるＦｅ−Ｔｉ相ｔ及びＴｉ−Ｃ相ｕの硬度がＬｕ
（Ｈｖ４００〜４５０）となることを示している。
【００１３】＜伸びの計測例＞図２（本発明の実施例）
と図３（比較例）との摩擦接合箇所の伸びを計測したと
ころ、前者は５％を越えたが、後者は２％程度であっ
た。
と図３（比較例）との摩擦接合箇所の伸びを計測したと
ころ、前者は５％を越えたが、後者は２％程度であっ
た。
【００１４】「異材継手を有するパイプの作製」図１の
鎖線で示すように、ステンレス鋼材１及びＴｉ−５Ｔａ
材２を摩擦接合した複合材料（複合丸棒）は、ステンレ
ス鋼材１を矢印で示すように回転させて一体化している
ために、周速度が低くなる中心部の接合強度が小さくな
る傾向があるが、パイプを作製する場合には、摩擦接合
の終了後に中心部分に穴３を明けて除去すると、接合強
度が十分となる部分のみを利用することができる。
鎖線で示すように、ステンレス鋼材１及びＴｉ−５Ｔａ
材２を摩擦接合した複合材料（複合丸棒）は、ステンレ
ス鋼材１を矢印で示すように回転させて一体化している
ために、周速度が低くなる中心部の接合強度が小さくな
る傾向があるが、パイプを作製する場合には、摩擦接合
の終了後に中心部分に穴３を明けて除去すると、接合強
度が十分となる部分のみを利用することができる。
【００１５】＜他の実施態様＞本発明にあっては、次の
技術を包含するものである。 （１）ステンレス鋼に接合される異種金属材が、純Ｔ
ａ、Ｎｂ、Ｚｒ等のＴｉ−５Ｔａ材以外であること。 （２）摩擦接合時の回転対象材を任意とすること、つま
り、相対回転状態とすること。
技術を包含するものである。 （１）ステンレス鋼に接合される異種金属材が、純Ｔ
ａ、Ｎｂ、Ｚｒ等のＴｉ−５Ｔａ材以外であること。 （２）摩擦接合時の回転対象材を任意とすること、つま
り、相対回転状態とすること。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るステ
ンレス鋼材と異種金属材との継手形成方法によれば、ス
テンレス鋼材の被接合面を脱炭処理しておいて、脱炭加
工したステンレス鋼材の被接合面と異種金属材の被接合
面とを摩擦圧接することによって、継手を形成するもの
であるから、下記のような効果を奏する。 （１）金属問炭素化合物が生成され易い異種金属継手に
あっても、ステンレス鋼と各異種金属とによる継手形成
を容易に実施することができる。 （２）脱炭処理によって被接合面の炭素量を予め低減し
ておくことによって、継手部分の硬度上昇を抑制して伸
びを大きくし、複合材の機械的強度を確保することがで
きる。
ンレス鋼材と異種金属材との継手形成方法によれば、ス
テンレス鋼材の被接合面を脱炭処理しておいて、脱炭加
工したステンレス鋼材の被接合面と異種金属材の被接合
面とを摩擦圧接することによって、継手を形成するもの
であるから、下記のような効果を奏する。 （１）金属問炭素化合物が生成され易い異種金属継手に
あっても、ステンレス鋼と各異種金属とによる継手形成
を容易に実施することができる。 （２）脱炭処理によって被接合面の炭素量を予め低減し
ておくことによって、継手部分の硬度上昇を抑制して伸
びを大きくし、複合材の機械的強度を確保することがで
きる。
【図１】 本発明に係るステンレス鋼材と異種金属材と
の継手形成方法の実施モデル例を示す一部を切欠した正
面図である。
の継手形成方法の実施モデル例を示す一部を切欠した正
面図である。
【図２】 図１例によって脱炭処理ステンレス鋼材とＴ
１−５Ｔａ材とを摩擦接合した場合の硬度変化図であ
る。
１−５Ｔａ材とを摩擦接合した場合の硬度変化図であ
る。
【図３】 図１例によって無処理ステンレス鋼材とＴｉ
−５Ｔａ材とを摩擦接合した場合の硬度変化図である。
−５Ｔａ材とを摩擦接合した場合の硬度変化図である。
１ ステンレス鋼材 １ａ 被接合面 １ｂ 脱炭相 ２ 異種金属材（Ｔｉ−５Ｔａ材） ２ａ 被接合面 ３ 穴 Ｓ 摩擦接合箇所
Claims (1)
- 【請求項１】 ステンレス鋼材の被接合面を脱炭処理す
る工程と、該脱炭加工したステンレス鋼材の被接合面と
異種金属材の被接合面とを摩擦圧接する工程とを有する
ステンレス鋼材と異種金属材との継手形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000062478A JP3413455B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | パイプの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000062478A JP3413455B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | パイプの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001252773A true JP2001252773A (ja) | 2001-09-18 |
| JP3413455B2 JP3413455B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=18582486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000062478A Expired - Fee Related JP3413455B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | パイプの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413455B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7802493B2 (en) | 2005-12-20 | 2010-09-28 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Connecting rod, internal combustion engine, automotive vehicle, and production method for connecting rod |
| CN114833438A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-02 | 福州大学 | 双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法 |
-
2000
- 2000-03-07 JP JP2000062478A patent/JP3413455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7802493B2 (en) | 2005-12-20 | 2010-09-28 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Connecting rod, internal combustion engine, automotive vehicle, and production method for connecting rod |
| CN114833438A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-02 | 福州大学 | 双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3413455B2 (ja) | 2003-06-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |