JP2004337971A - 異種金属管の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度および気密性に優れた信頼性の高い異種金属管の接合構造を提供する。
【解決手段】 異種金属管１，２を二層金属クラッド板から形成された接続金具３を介して接合する。二層金属クラッド材を構成する２種類の異種金属の材質は前記異種金属管１，２とそれぞれ同種の材質とする。接続金具３は、二層金属クラッド板に予め下孔を開けた後にバーリング加工を施すことにより、先端が開口した筒状の立ち上げ部４を有するフランジ状に形成する。そして、異種金属管１，２を立ち上げ部４の外周面側４ａと内周面側４ｂとにそれぞれ分けて同種の材質の金属同士が接触するように嵌挿し、これら同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異種金属管の接合技術に関し、特に、自動車用エアコンの冷媒回路に用いられるアルミニウム合金製配管とステンレス鋼製の振動吸収管との接合技術に関する。

近年、車体の軽量化を目的として自動車用エアコンの冷媒回路の配管にはアルミニウム合金製配管が使用されているが、コンプレッサ等で発生する振動が配管を共振させ騒音を引き起こすおそれがある。そこで、配管の共振を抑制するために、従来はゴムと樹脂とからなる複合ホースが配管の途中に組み込まれて使用されていた。

ところで、自動車用のエアコンの冷媒として、オゾン層の破壊物質であるフロンに代えてＨＦＣ１３４ａが多く用いられている。しかし、このＨＦＣ１３４ａは、オゾン破壊係数は零であるが、地球温暖化係数が高く温暖化促進の原因となりつつある。このため、ＨＦＣ１３４ａ代替物質として、温暖化係数の小さい、自然系冷媒であるＣＯ₂冷媒を使用することが推奨されつつある。

ところが、ＣＯ₂冷媒を使用する場合、冷媒回路配管内の流体温度がＨＦＣ１３４ａ冷媒の１２０〜１４０℃に対し１７０〜１８０℃となるとともに、圧力もＨＦＣ１３４ａ冷媒の２〜３ＭＰaに対し１５〜２０ＭＰａとなる。

このため、従来のようなゴムと樹脂とからなる複合ホースではこのような高温高圧仕様には耐えられないため、代わってステンレス鋼製の蛇腹を有する振動吸収管が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、このステンレス鋼製の振動吸収管は、管壁が金属製であるため従来のゴムと樹脂とからなる複合ホースに比して格段に優れた対ガス透過性を有し、冷媒を外に漏らすことがない。したがって、このステンレス鋼製の振動吸収管はＣＯ₂冷媒のみならず、現状のＨＦＣ１３４ａ冷媒等に対しても冷媒の外気への漏洩量をゼロに近付ける目的で使用が進められている。

ところが、この振動吸収管を冷媒回路に組み込む際には以下の問題がある。すなわち、振動吸収管の蛇腹部分は、加工性、強度、耐食性、および経済性の観点から現状ではステンレス鋼が用いられている。一方、冷媒回路配管をステンレス鋼に変更すると、この配管が接続されるコンプレッサ等の機器がアルミニウム合金製であることから、これらの機器との接続が困難になることに加え、車体の軽量化を阻害し、またコストアップとなるので、現状のアルミニウム合金を用いることが望ましい。したがって、ステンレス鋼製の振動吸収管とアルミニウム合金製の配管とを接合する必要がある。しかしながら、これらの金属製のパイプ同士を単に機械的に嵌合させたり、螺合させたりする方法によっては、信頼性のある高強度かつ高気密性を有する接合部を得ることは非常に難しい。また、アルミニウム合金とステンレス鋼とを溶接やロウ付けで接合すると、接合部に脆い金属間化合物が生成しやすいために、この場合も信頼性のある高強度かつ高気密性を有する接合部を得ることは非常に困難である。

なお、鉄系材料とアルミニウムとの接合方法として、鉄系材料からなる母材の表面に荒加工を施して凹凸を形成した後、アルミニウム層を仮形成し、このアルミニウム層を表面側から押圧しながら、高周波加熱することにより、Ｆｅ−Ａｌの金属間化合物からなる拡散層を形成する方法が開示されている（特許文献２参照）。

しかしながら、この方法は金属間化合物からなる拡散層を形成することによって母材表面の耐磨耗性や平滑度を向上させることを目的とするものであり、金属間化合物を形成する限り信頼性のある高強度かつ高気密性を有する接合部は得られない。

上記においては、Ｆｅ系材料とＡｌ系材料との接合に関してのみ説明したが、Ｆｅ系材料とＴｉ系材料、Ｆｅ系材料とＣｕ系材料の接合等の場合にも脆い金属間化合物を生成しやすいため同様の問題点がある。このため、異種金属管を確実に接合できる信頼性の高い接合技術の開発が切望されていた。
特開２００２−１９５４７４号公報 特開平７−３１０１６１号公報

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、強度および気密性に優れた信頼性の高い異種金属管の接合構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、２本の異種金属管の接合構造であって、これらの異種金属管が、二層金属クラッド板から形成された接続金具を介して接合され、前記二層金属クラッド材を構成する２種類の異種金属の材質が、前記２本の異種金属管とそれぞれ同種の材質であり、前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴フランジ加工を施すことにより、先端が開口した筒状の立ち上げ部を有するフランジ状に形成されたものであり、前記２本の異種金属管を、前記立ち上げ部の外周面側と内周面側とにそれぞれ分けて、前記同種の材質の金属同士が接触するように嵌挿し、これら同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合したものであること、を特徴とする異種金属管の接合構造である。

請求項２に記載の発明は、前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴フランジ加工を施して先端が開口した筒状の立ち上げ部を形成したのち、この立ち上げ部の根元近傍を切断することにより筒状に形成されたものである請求項１に記載の異種金属管の接合構造である。

請求項３に記載の発明は、前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板を深絞り加工した後にその先端部を開口したものである請求項１または２に記載の異種金属管の接合構造である。

請求項４に記載の発明は、前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板を深絞り加工した後にその先端部に下孔を開け、その後にバーリング加工を施すものである請求項１または２に記載の異種金属管の接合構造である。

請求項５に記載の発明は、前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板に予め下孔を開けた後にバーリング加工を施すものである請求項１に記載の異種金属管の接合構造である。

請求項６に記載の発明は、２本の異種金属管の接合構造であって、これらの異種金属管が、二層金属クラッド板から形成された接続金具を介して接合され、前記二層金属クラッド材を構成する２種類の異種金属の材質が、前記２本の異種金属管とそれぞれ同種の材質であり、前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴加工を施すことによりリング状に形成されたものであり、前記２本の異種金属管の端部をそれぞれフランジ加工し、これらのフランジ部を前記接続金具を介して前記同種の材質の金属同士が接触するように突き合わせ、これら同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合したものであること、を特徴とする異種金属管の接合構造。

請求項７に記載の発明は、前記２種類の異種金属の材質の組合せが、Ｆｅ系材料とＡｌ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＴｉ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＣｕ系材料との組合せ、Ａｌ系材料とＣｕ系材料との組合せ、またはＡｌ系材料とＴｉ系材料との組合せである請求項１〜６のいずれか１項に記載の異種金属管の接合構造である。

請求項８に記載の発明は、前記２種類の異種金属の材質の組合せがＦｅ系材料とＡｌ系材料との組合せであって、前記二層金属クラッド板を構成するＦｅ系材料の厚さが当該二層金属クラッド板の全体厚さの１５〜３５％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の異種金属管の接合構造である。

本発明は上記のように構成されているので、接続金具の素材として二層金属クラッド板を用いたことにより異種金属間はクラッドにより物理的に強固に接合されており、かつ同種の金属間のみを溶接またはロウ付けにより溶融接合できるため脆い金属間化合物の生成を抑制しつつ、強度および気密性に優れた信頼性の高い異種金属管の接合構造を提供することが可能となった。また、このような強度および気密性に優れた信頼性の高いステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造の提供によって、自動車用エアコンにＣＯ₂冷媒を用いることができるようになり、地球環境への負荷の低減と、車体の軽量化とを両立させることが可能となった。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施形態１］
図１に、本発明の実施の形態に係る異種金属管の接合構造を示す。図において、符号１および２は異種金属管としてのステンレス鋼管およびアルミニウム合金管をそれぞれ示し、符号３は接続金具を示す。

接続金具３を形成する穴フランジ加工として、まずバーリング加工を用いた例を説明する。接続金具３は例えば以下のように形成する。ステンレス鋼とアルミニウム合金からなる二層金属クラッド板（以下、単に「クラッド板」ともいう。）を適当な大きさに切り出した切り板、またはスリッタコイルとし、この切り板またはスリッタコイルに予め下孔を開け、その後にバーリング加工を施して先端が開口した筒状の立ち上げ部４を形成する。そして、外周部をブランキング等により円形状に打ち抜くことにより、立ち上げ部４を有し、外周部が円環状のフランジ部５からなるフランジ状の接続金具３が形成できる。本例は、立ち上げ部４の外周面側４ａがステンレス鋼で内周面側４ｂがアルミニウム合金となるようにバーリング加工したものである。

そして、異種金属管であるステンレス鋼管１およびアルミニウム合金管２を、接続金具３の立ち上げ部４の外周面側４ａと内周面側４ｂとにそれぞれ分けて、同種の材質の金属同士が接触するように嵌挿する。具体的には、先ずステンレス鋼管１内に接続金具３の立ち上げ部４をフランジ５のない側から奥まで差し込み、次いでこの接続金具３の立ち上げ部４内にそのフランジ部５側からアルミニウム合金管２を差し込む。これにより、ステンレス鋼管１の内面は立ち上げ部４の外周面側４ａのステンレス鋼と接触し、アルミニウム合金管２の外面は立ち上げ部４の内周面側４ｂのアルミニウム合金と接触することとなる。

その後、上記同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合する。

例えば、ステンレス鋼管１の内面と立ち上げ部４の外周面側４ａとの接合は、ステンレス鋼管１の外面側からその周全体をレーザ溶接することにより行うことができる。レーザ溶接は、ステンレス鋼管１の外表面からその溶接部９のステンレス鋼管１の肉厚全部を溶かした上、さらに内部の立ち上げ部４の外周面側４ａのステンレス鋼の一部をも溶かすような条件で瞬時かつ局部的に行うことが望ましい。これにより、ステンレス鋼管１と立ち上げ部４の外周面側４ａのステンレス鋼とを、金属間化合物の生成を抑制しつつ溶融接合できるため強固な接合が得られる。また、ステンレス鋼管１の周全体をレーザ溶接することにより、ステンレス鋼管１内面と立ち上げ部４の外周面側４ａとの間に隙間がなくなりシール性（気密性）を確保できる。なお、レーザ溶接熱は、瞬時かつ局部的に入熱できる上に、立ち上げ部４内周面側４ｂの熱伝導性に優れたアルミニウム合金を通して速やかに放散されるためステンレス鋼４ａとアルミニウム合金４ｂとの接触面で金属間化合物が形成されるおそれはない。ただし、レーザ溶接の深さをあまりにも深くしすぎるとこのアルミニウム合金が熱影響を受けて材質が劣化するおそれがあるため、ステンレス鋼同士の接合強度が十分得られる範囲で適宜調節することが望ましい。

また、アルミニウム合金管２の外面と立ち上げ部４の内周面側４ｂのアルミニウム合金との接合は、例えばフランジ部５の付け根部５ａの周全体をレーザ溶接で短時間に高温で隅肉溶接をすること、または比較的低温でロウ付けすることにより行えばよい。これにより、アルミニウム合金管２の外面と立ち上げ部４の内周面側４ｂのアルミニウム合金とを、金属間化合物の生成を抑制して、シール性を確保しつつ強固に接合できる。

上記例では、接続金具３を構成する二層金属クラッド板は異種金属管の材質と同じステンレス鋼とアルミニウム合金からなるものとしたが、必ずしも異種金属管と同一の材質のものに限られず、同種の材質のものでよい。ここで異種金属管と同種の材質とは、ベースとなる金属成分が異種金属管と同じであり、異種金属管と溶接またはロウ付けしても脆い金属間化合物を形成しない乃至は形成しても微量であり実質的に影響のないものをいう。ここにベースとなる金属成分とは、ステンレス鋼の場合はＦｅであり、アルミニウム合金の場合はＡｌである。

したがって、上記例においてはクラッド板を構成するステンレス鋼はステンレス鋼管と異なる材質（鋼種）としてもよく（例えば、ステンレス鋼管がＳＵＳ３０４のとき、クラッド板のステンレス鋼をＳＵＳ４３０とする）、場合によってはステンレス鋼に代えて普通鋼を用いることもでき、バーリング加工による加工性、溶接性（ロウ付け性）、強度等を考慮して適宜選択しうるものである。

また、クラッド板を構成するアルミニウム合金はアルミニウム合金管と異なる材質としてもよく（例えば、アルミニウム合金管がＡ５０５２のとき、クラッド板のアルミニウム合金をＡ１１００とする）、場合によってはアルミニウム合金に代えて純アルミニウムを用いることもでき、バーリング加工による加工性、溶接性（ロウ付け性）、強度等を考慮して適宜選択しうるものである。

クラッド板の全体厚さは、接合部を過度に大きくしないために薄い方が好ましいが、バーリング加工による加工性、溶接性（ロウ付け性）、強度等を考慮して適宜調整することが望ましい。

また、クラッド板を構成する各異種金属の厚さの比率も、バーリング加工による加工性、溶接性（ロウ付け性）、強度等を考慮して適宜調整し得るものである。なお上記実施形態１のように、異種金属の材質の組合せがＦｅ系材料とＡｌ系材料との組合せである場合は、二層金属クラッド板を構成するＦｅ系材料の厚さが当該二層金属クラッド板の全体厚さの１５〜３５％とすることが好ましい。３５％を超えると、加工性に優れるＡｌ系材料の割合が少なすぎてバーリング加工（または後述の深絞り加工）の際に立ち上げ部４の立ち上げ高さを十分に確保できない可能性があり、一方１５％未満ではＦｅ系材料の割合が少なすぎてバーリング加工（または後述の深絞り加工）の際に立ち上げ部４のＦｅ系材料が薄くなり切断されるおそれがあるためである。

バーリング加工により形成される立ち上げ部４の内径は、アルミニウム合金管２を容易に差し込めるが、隙間が開きすぎない程度にアルミニウム合金管２の外径より少しだけ大きくしておく。なお、後記実施形態３のインサート材７を間に挿入する場合は、もう少し隙間を開けておく。

また、立ち上げ部４の立ち上げ高さは、溶接またはロウ付け時の入熱を放散させて金属間化合物の発生を抑制するとともに、ステンレス鋼管１およびアルミニウム合金管２を差し込んだときに各管１，２と十分に接触面積が保て、溶接（またはロウ付け）作業が容易となる程度の高さとするのが望ましい。すなわち、接続する各管１，２の管径にもよるが、例えば自動車用エアコンのＣＯ₂冷媒回路に用いる場合には各管１，２の管径が数ｍｍ〜１０ｍｍ程度と小さいので立ち上げ部４の立ち上げ高さは立ち上げ部４内径の１．０倍以上が好ましく、２．０倍以上とするのがより好ましい。

バーリング加工は一般には、板材に立ち上げ部を設けてそこにネジ切りして止めビスとして使用したり、主配管の側壁に立ち上げ部を設けてそこに枝管をロウ付けし分岐管として使用する等の目的で利用される。このため、立ち上げ部の立ち上げ高さはそれほど高くする必要がなく、バーリング加工は通常常温（冷間）で行われる。しかし、上記のように、立ち上げ部４の立ち上げ高さを立ち上げ部４内径の１．０倍以上に高くする必要がある場合で材質によっては冷間では加工が困難なときがあり、そのような場合はクラッド板を予熱してからバーリング加工してもよい。

上記例（図１）においては、クラッド板のバーリング加工は、立ち上げ部４の外周面側４ａがステンレス鋼で内周面側４ｂがアルミニウム合金となるように行ったが、これとは逆に、立ち上げ部４の外周面側４ａがアルミニウム合金で内周面側４ｂがステンレス鋼となるようにしてもよい。なお、上記例（図１）のようにアルミニウム合金を内周側４ｂとする方が、バーリング加工による塑性変形の際にアルミニウム合金が潤滑機能を発揮するため成形性が向上し、立ち上げ部４に加工皺が発生する等の問題がなく円滑な加工表面が得られ、かつ立ち上げ部４の立ち上げ高さも高くできるのでより好ましい。

（変形例）
なお、上記実施形態１においては、接続金具３をフランジ状としたが、立ち上げ部４の根元近傍を切断することにより、筒状に形成してもよい（図２参照）。接続金具３をフランジ状とした場合は、接続金具３と金属管１または２との溶接またはロウ付け時においてフランジ部２ａによる放熱効果によって金属間化合物の形成がより確実に防止できる。これに対し、接続金具３を筒状とした場合は、放熱効果は劣るものの、フランジ部２ａの出っ張りがないため、例えば自動車用エアコンのＣＯ₂冷媒回路に用いる場合、エンジンルームなどの限られた空間内における配管レイアウトの自由度が増加する利点がある。

また、ステンレス鋼管１の内面と立ち上げ部４の外周面側４ａとの接合は、ステンレス鋼管１の外面側からその周全体をレーザ溶接により行うこと（図１参照）に代えて、図２に示すように、ステンレス鋼管１の端部をレーザ溶接で隅肉溶接することにより行ってもよい。

［実施形態２］
ステンレス鋼管１の内面と立ち上げ部４の外周面側４ａとの接合方法として、上記実施形態１（図１）ではステンレス鋼管１の外面側からその周全体をレーザ溶接する方法を採用したが、これに代えて、図３に示すように、ステンレス鋼管１の内面と立ち上げ部４の外周面側４ａとの間にインサート材６を挿入し、高周波加熱等によりインサート材６を溶融してロウ付けを行ってもよい。

また、アルミニウム合金管２の外面と立ち上げ部４の内周面側４ｂのアルミニウム合金との接合方法としては、上記実施形態１（図１）ではフランジ部５の付け根部５ａの周全体をロウ付けする方法を採用したが、これに代えて図３に示すように、上記ステンレス鋼と同様、アルミニウム合金管２の外面と立ち上げ部４の内周面側４ｂとの間にインサート材７を挿入し、高周波加熱によりインサート材７を溶融してロウ付けを行ってもよい。

［実施形態３］
あるいは、図４に示すように、フランジ部５の上面側すなわちアルミニウム合金側５ｂにアルミニウム合金リング８を挿入し、アルミニウム合金（２，５ｂ，８）同士をロウ付けしてもよい。もちろんリング８は、アルミニウム合金管２や接続金具３の内周面側４ｂの材質と必ずしも同じ材質のものを用いる必要はなく、同種のものや純Ａｌのものを用いてもよい。

[実施形態４]
上記実施形態１〜３では、二層金属クラッド板の穴フランジ加工としてバーリング加工を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、バーリング加工に代えて例えば深絞り加工を用いてもよい。バーリング加工では１回の塑性変形によって立ち上げ部４を形成するため、クラッド板が難加工性の材質である場合には立ち上げ部４の立ち上げ高さを所要の高さにすることが困難な場合がある。これに対し、深絞り加工で立ち上げ部４を形成する場合は、複数回に分けて少しずつ塑性変形を与えることができるため、難加工性の材質であっても容易に所望の立ち上げ高さを得ることができる。もちろん深絞り加工においてもクラッド板を予熱してから加工してもよい。なお、深絞り加工では予め下孔を開けずに加工を行うため、加工後にその先端部を開口する。

[実施形態５]
あるいは、穴フランジ加工として、深絞り加工とバーリング加工を組み合わせた加工方法を用いることも好ましい。例えば二層金属クラッド板を深絞り加工した後にその先端部に下孔を開け、その後にバーリング加工を施すことにより、立ち上げ部４の立ち上げ高さを確保するとともに、開口部の先端形状を円滑に仕上げることができる。

[実施形態６]
また、図５に示すように、ステンレス鋼管１の内面のうち接続金具３を差し込む部分に段差を設けておき、アルミニウム合金管２をステンレス鋼管１の内面と直接接するように差し込む構造とすることも好ましい。これにより、アルミニウム合金管２の外面と立ち上げ部４の内周面側４ｂのアルミニウム合金との接合に用いるロウ材やインサート材が管内に侵入して冷媒等を汚染することをより確実に防止できる。

[実施形態７]
接続金具３として、上記実施形態１〜６ではクラッド板に穴フランジ加工を施すことによって形成したものを用いる方法について説明したが、これに代わり、図６示すように、クラッド板に単に打ち抜き等により穴加工を施してリング状に形成したものを用いてもよい。ただし、異種金属管１および２の接続する側の端部をそれぞれフランジ加工する必要がある。そして、これらのフランジ部１ａおよび１ｂをリング状の接続金具３を介して同種の材質の金属同士が接触するように突き合わせる。すなわち、ステンレス鋼管１のフランジ部１ａと接続金具３のステンレス鋼側３ａとを面接触させ、アルミニウム合金管２のフランジ部２ａと接続金具３のアルミニウム合金側３ｂとを面接触させる。その後、同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合する。例えば図６に示すように、フランジ部２ａおよび２ｂの外径より接続金具３の外径を少し大きくしておき、フランジ部１ａおよび２ａのそれぞれの外周部１ｂおよび２ｂの周全体をロウ付けすればよい。これにより、異種金属管１および２を、金属間化合物を生成することなく、シール性を確保しつつ強固に接合できる。

なお、ステンレス鋼とアルミニウム合金のような異種金属からなるクラッド板を用いた場合、雨水等の存在により異種金属間で電気腐食が起こることが懸念される。したがって必要により、異種金属の界面が露出しているクラッド板の端面を例えば樹脂等で被覆するなどすればよい。

上記例では、異種金属管としてステンレス鋼管およびアルミニウム合金管の組合せについてのみ説明したが、本発明はこの材質の組合せに限られるものではなく、脆い金属間化合物が生成しやすい材質の組合せであれば、いずれの組合せに対しても適用できる。例えば、Ｆｅ系材料とＡｌ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＴｉ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＣｕ系材料との組合せ、Ａｌ系材料とＣｕ系材料との組合せ、またはＡｌ系材料とＴｉ系材料との組合せに対しても適用できる。Ｆｅ系材料としては上記実施形態１〜５のステンレス鋼のほか普通鋼でもよい。また、Ａｌ系材料としては上記実施形態１〜５のアルミニウム合金のほか純アルミニウムでもよい。Ｔｉ系材料およびＣｕ系材料の場合でもＡｌ系材料と同様、純金属または合金のいずれでもよい。

（接続金具の成形）
接続金具の材料として、厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０系）と厚さ１．２ｍｍのアルミニウム合金（Ａ１１００）からなる全厚さ１．７ｍｍの二層金属クラッド板を用いた。この二層金属クラッド板の切板に対して、内面側がアルミニウム合金となるように、６回に分けて深絞り加工を施した後、その先端部をポンチで打ち抜き、内径７ｍｍ、立ち上げ高さ１５ｍｍの立ち上げ部を形成した。そして、この立ち上げ部の外周部をブランキングにより円形状に打ち抜いて、フランジ状の接続金具を形成した。図７に、この接続金具の(ａ)縦断面、（ｂ）長さ中央近傍の横断面、および（ｃ）この横断面における異種金属間の界面近傍の詳細を示す。複数回の深絞り加工によりクラッド板の肉厚は約１．５ｍｍに減少していたが、図７に示すように、クラッド板を構成するステンレス鋼とアルミニウム合金との界面に剥離は認められなかった（なお、図７（ａ）のステンレス鋼とアルミニウム合金との境界の黒い線は、サンプルの研磨時に境界面にできた段差である）。

（接続金具とステンレス鋼管との接合）
上記接続金具の外周面側にステンレス鋼管（ＳＵＳ３０４、肉厚１．０ｍｍ）を嵌挿したのち（なお、内周面側にはアルミニウム合金管を嵌挿せず）、管軸を中心として回転させつつ、炭酸ガスレーザ溶接機（定格：１ｋＷ）によりステンレス鋼管の外表面からレーザを照射することによって、その周全体をレーザ溶接した（図１参照）。図８は、レーザ溶接後のクラッド材を構成するステンレス鋼とアルミニウム合金との界面近傍の様子を示す断面図であり、（ａ）はフランジ部の根元部、（ｂ）は溶接部、（ｃ）は溶接部からフランジ部と反対方向に５ｍｍの位置における界面近傍の組織をそれぞれ示す。（ｂ）および（ｃ）に示すように、界面に厚さ数μｍ程度とごく微量の金属間化合物（黒色部）が生成しているのが見られた。一方、（ａ）に示すように、フランジ部近傍では、その放熱効果により、金属間化合物の生成は見られなかった。このように、金属間化合物が微量に生成している部位が一部に存在しても、金属間化合物が発生しない部位で、部品の要求強度を維持すればよい。なお、本実施例では、接続金具の内周面側にアルミニウム合金管を嵌挿せずにレーザ溶接を行ったため上記のように溶接部において少量ではあるが金属間化合物が生成したが、先に下記の接続金具の内周面側へのアルミニウム合金管の嵌合ないしロウ付けを行ってから上記レーザ溶接を行えば、そのアルミニウム合金管による放熱効果により、さらに金属間化合物の生成量は低減されるものと考えられる。

（接続金具とアルミニウム合金管との接合）
上記接続金具の内周面側にアルミニウム合金管（Ａ１０７０、肉厚１．５ｍｍ）を嵌挿したのち（なお、外周面側にはステンレス鋼管を嵌挿せず）、接続金具のフランジ部の付け根部の周全体をロウ付けした（図１参照）。ロウ材としてはＡｌ−Ｓｉ系ロウ材（Ａｌｕ １９ＦＣＷ−Ｃｓ５０〔ナイス株式会社製、商品名〕）を用い、ロウ付け用の熱源としては、酸素−アセチレンバーナを用いた。図９は、ロウ付け後の、ロウ付け部近傍におけるクラッド材を構成するステンレス鋼とアルミニウム合金との界面近傍の様子を示す断面図である。同図に示すように、界面には金属間化合物の生成は見られなかった。

実施形態１に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施形態１の変形例に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施形態２に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施形態３に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施形態６に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施形態７に係るステンレス鋼管とアルミニウム合金管との接合構造を示す縦断面図である。 実施例の、成形後の接続金具の様子を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図および（ｃ）部分横断面図である。 実施例の、接続金具とステンレス鋼管との接合後におけるクラッド材界面近傍の様子を示す部分横断面図である。 実施例の、接続金具とアルミニウム合金管との接合後におけるクラッド材界面近傍の様子を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１…ステンレス鋼管
１ａ…フランジ部
１ｂ…外周部
２…アルミニウム合金管
２ａ…フランジ部
２ｂ…外周部
３…接続金具
３ａ…ステンレス鋼側
３ｂ…アルミニウム合金側
４…立ち上げ部
４ａ…外周面側
４ｂ…内周面側
５…フランジ部
５ａ…付け根部
５ｂ…アルミニウム合金側
６，７…インサート材
８…アルミニウム合金リング
９…溶接部

Claims (8)

1. ２本の異種金属管の接合構造であって、
   これらの異種金属管が、二層金属クラッド板から形成された接続金具を介して接合され、
   前記二層金属クラッド材を構成する２種類の異種金属の材質が、前記２本の異種金属管とそれぞれ同種の材質であり、
   前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴フランジ加工を施すことにより、先端が開口した筒状の立ち上げ部を有するフランジ状に形成されたものであり、
   前記２本の異種金属管を、前記立ち上げ部の外周面側と内周面側とにそれぞれ分けて、前記同種の材質の金属同士が接触するように嵌挿し、これら同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合したものであること、
   を特徴とする異種金属管の接合構造。
2. 前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴フランジ加工を施して先端が開口した筒状の立ち上げ部を形成したのち、この立ち上げ部の根元近傍を切断することにより筒状に形成されたものである請求項１に記載の異種金属管の接合構造。
3. 前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板を深絞り加工した後にその先端部を開口するものである請求項１または２に記載の異種金属管の接合構造。
4. 前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板を深絞り加工した後にその先端部に下孔を開け、その後にバーリング加工を施すものである請求項１または２に記載の異種金属管の接合構造。
5. 前記穴フランジ加工が、前記二層金属クラッド板に予め下孔を開けた後にバーリング加工を施すものである請求項１または２に記載の異種金属管の接合構造。
6. ２本の異種金属管の接合構造であって、
   これらの異種金属管が、二層金属クラッド板から形成された接続金具を介して接合され、
   前記二層金属クラッド材を構成する２種類の異種金属の材質が、前記２本の異種金属管とそれぞれ同種の材質であり、
   前記接続金具が、前記二層金属クラッド板に穴加工を施すことによりリング状に形成されたものであり、
   前記２本の異種金属管の接続される側の端部をそれぞれフランジ加工し、これらのフランジ部を前記接続金具を介して前記同種の材質の金属同士が接触するように突き合わせ、これら同種の材質の金属同士が接触する部分のみを溶接またはロウ付けにより接合したものであること、
   を特徴とする異種金属管の接合構造。
7. 前記２種類の異種金属の材質の組合せが、Ｆｅ系材料とＡｌ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＴｉ系材料との組合せ、Ｆｅ系材料とＣｕ系材料との組合せ、Ａｌ系材料とＣｕ系材料との組合せ、またはＡｌ系材料とＴｉ系材料との組合せである請求項１〜６のいずれか１項に記載の異種金属管の接合構造。
8. 前記２種類の異種金属の材質の組合せがＦｅ系材料とＡｌ系材料との組合せであって、前記二層金属クラッド板を構成するＦｅ系材料の厚さが当該二層金属クラッド板の全体厚さの１５〜３５％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の異種金属管の接合構造。
   
   

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