JP2009252702A - Magnetic shield flange - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気遮蔽特性を有する配管あるいは容器に設けられたフランジを相互に接続する磁気遮蔽フランジに関するものである。 The present invention relates to a magnetic shielding flange for mutually connecting flanges provided on pipes or containers having magnetic shielding properties.
フランジには、国際的に規格化されている寸法を有する、超高真空(UHV)関連装置に用いる真空継ぎ手フランジ、例えば国際標準コンフラットフランジ(ICF:International Conflat Flange)がある。本発明は、特に、ICFにおいて互いのフランジを複数のネジで真空シール接続するところのPC製(磁気遮蔽特性の優れたパーマロイC製)のフランジ部と固定時にガスケットを介して真空シールするところのSUSエッジ(繰り返し締め付けに強いステンレスエッジ)を有すことにより、PCによる磁気シールド機能を有し、かつICF内側の真空内に外部磁場が及ばないことを特徴とする磁気遮蔽フランジに関するものである。 As the flange, there is a vacuum joint flange, for example, an international standard flat flange (ICF), which is used for an ultra high vacuum (UHV) related apparatus having internationally standardized dimensions. In particular, the present invention provides a vacuum seal through a gasket at the time of fixing with a flange portion made of PC (manufactured by Permalloy C having excellent magnetic shielding properties) in which the flanges of the ICF are vacuum-seal-connected with a plurality of screws. The present invention relates to a magnetic shielding flange characterized by having a SUS edge (a stainless steel edge resistant to repeated tightening) and having a magnetic shielding function by a PC, and an external magnetic field does not reach the vacuum inside the ICF.
本発明に係る磁気遮蔽フランジは、低速電子線装置(低加速SEM)、低速電子回折装置、低速電子線エネルギー分析器等の真空パーツとして用いる。これらは、表面解析、材料解析、複合材料開発、機能材料解析等の物理や化学の研究分野で必需である。工業分野では、微小複合材料や微小機能材料、微小パ−ツ等の製造及び品質管理では必携である。特に半導体分野、機能粉体を扱う医療分野、エネルギ−(燃料電池材料)分野にも及ぶものである。 The magnetic shielding flange according to the present invention is used as a vacuum part for a low-speed electron beam apparatus (low acceleration SEM), a low-speed electron diffraction apparatus, a low-speed electron beam energy analyzer, and the like. These are essential in physical and chemical research fields such as surface analysis, material analysis, composite material development, and functional material analysis. In the industrial field, it is indispensable for manufacturing and quality control of minute composite materials, minute functional materials, minute parts and the like. In particular, it extends to the semiconductor field, the medical field that handles functional powders, and the energy (fuel cell material) field.
従来、超高真空の配管や超高真空装置の真空シールを確実に行う要件は、アウトガスが極めて小さいこと、真空シールが確実であること、真空接続時に位置の再現性があることである。これを満たす真空継ぎ手として、世界共通規格のICFがある。ICFは一般的にSUS製であり上記要件を満足する。即ち、SUSはアウトガスが極めて小さくかつ表面の酸化等による変化も少なく、変形しにくい特徴がある。 Conventionally, the requirements for reliable vacuum sealing of ultra-high vacuum piping and ultra-high vacuum equipment are that the outgas is extremely small, the vacuum seal is reliable, and the position is reproducible during vacuum connection. As a vacuum joint that satisfies this requirement, there is an international standard ICF. ICF is generally made of SUS and satisfies the above requirements. That is, SUS has a feature that outgas is extremely small and changes due to oxidation of the surface are small and deformation is difficult.
(1)SUS製ICFについて:世界規格であるICFを図1に示す。材質はSUS304(ステンレスのなかの1種:JIS名称、以下SUSと称す)である。この図1で、1は回転対称軸仮想線である。互いに向き合うICF3とICF4について、銅製ガスケット10を介して所定(複数)のフランジ周囲に展開せるネジ1とナット2又はネジの締め付けによって結合すると、ガスケット10にICFのエッジ7が食い込んで、真空シールを得ることができる。ガスケット10は嵌め合い部9で嵌め合うので、エッジ7とエッジ傾斜部8と嵌め合い部9に囲まれる部分がガスケット10に高い圧力をかけ、エッジ7とガスケット10間は真空シールされる。エッジ7に食い込んだガスケット10はエッジ7及びエッジ傾斜部8で高い真空シール性を得る。このとき、嵌め合ったガスケット10は嵌め合い部9で両フランジの位置の再現性を保証している。かくして真空配管又は真空機器外筒は真空シールをされて結合を成す。以下ICFに接続する配管又は真空機器外筒を図から省略して、ICFのみの図で説明する。
(1) Regarding SUS ICF: FIG. 1 shows an ICF that is a global standard. The material is SUS304 (one kind of stainless steel: JIS name, hereinafter referred to as SUS). In FIG. 1,
また、エッジを真空シールに利用せずに、ICFのエッジの傾斜部8で真空シールする別種ガスケット11を使用する事例も多い(図1の(d))。
In addition, there are many cases in which a different kind of gasket 11 that performs vacuum sealing at the
いずれの場合も、ガスケットは変形するので消耗品であるが、ICF自体はSUS製であり、エッジ及びエッジの傾斜部の変形はなく、永続的に使用できる。 In either case, the gasket is deformed because it is deformed, but the ICF itself is made of SUS, and there is no deformation of the edge and the inclined portion of the edge, and it can be used permanently.
しかし、SUSの初期透磁率μiは極めて小さく(μi=約1)、浮遊磁場はICFを通過して真空内部に及んでしまう。真空系内で動作する低速電子線等の装置では、浮遊磁場の影響を受ける。即ち、電磁気学によれば下式のごとく電子にかかる力はその速度と磁束密度とのベクトル積で表され、これに従って電子線は曲げられる。 However, the initial permeability μ i of SUS is extremely small (μ i = about 1), and the stray magnetic field passes through the ICF and reaches the inside of the vacuum. Devices such as low-speed electron beams that operate in a vacuum system are affected by stray magnetic fields. That is, according to electromagnetism, the force applied to the electrons is expressed by the vector product of the velocity and the magnetic flux density as shown in the following equation, and the electron beam is bent according to this.
mα = -e・v×B
但し、m:電子の質量(9.1×10-31 kg)
α:電子の加速度ベクトル(m/sec2)
e :電子電荷量(1.6×10-19 Coul)
v :電子の速度ベクトル(m/sec)
B:磁束密度ベクトル(Teslar)
即ち、電子線の進行方向に垂直な方向を持つ磁束密度Bによる電子線は、両者に垂直な面上で半径ρの円軌道を成す。
mα = -e ・ v × B
Where m is the mass of the electron (9.1 x 10 -31 kg)
α: Acceleration vector of electrons (m / sec 2 )
e: Electronic charge (1.6 × 10 -19 Coul)
v: electron velocity vector (m / sec)
B: Magnetic flux density vector (Teslar)
That is, an electron beam with a magnetic flux density B having a direction perpendicular to the traveling direction of the electron beam forms a circular orbit with a radius ρ on a plane perpendicular to both.
ρ=(m*v)/( e*B) (式1)
但し、ρ:軌道の回転半径(m)
(式1)により、例えば電子線エネルギーを2桁小さくすると、その速度は1桁小さくなるので、ρは1桁小さくなる。
ρ = (m * v) / (e * B) (Formula 1)
Where ρ: orbital radius of rotation (m)
According to (Equation 1), for example, when the electron beam energy is reduced by two orders of magnitude, the speed is reduced by one order of magnitude, so ρ is reduced by one order of magnitude.
低速電子線照射装置の場合、外部磁場には(式1)によって敏感に反応し、その分解能を害したり、電子線が着地点で振動したり、電子線自体が反れて着地点に到着しない等の問題を起こす。また電子線のエネルギーアナライザ等の計測装置に於いても、同様の問題を起こす。その程度は電子線エネルギーの1/2乗に反比例し、外乱磁場に比例するので、低加速になればなるほど影響は大きい。 In the case of a low-speed electron beam irradiation device, it reacts sensitively to the external magnetic field by (Equation 1), impairing its resolution, the electron beam vibrates at the landing point, the electron beam itself does not warp and arrives at the landing point, etc. Cause problems. The same problem occurs in measuring devices such as an electron beam energy analyzer. The degree is inversely proportional to the 1/2 power of the electron beam energy and proportional to the disturbance magnetic field. Therefore, the lower the acceleration, the greater the effect.
例えば、直進していた100eVの電子線がその進行方向に対して垂直な方向の磁束密度400Gauss(凡そ地磁気の大きさ)を被ると、電子ビームに回転半径約0.84mの運動軌道を与え、その直進性を著しく妨げる。結果、電子ビームに揺乱を与え、電子レンズでの所定の軌道を得られず、電子線自体の消失等々の問題を発生する。 For example, if a 100 eV electron beam traveling straight is subjected to a magnetic flux density of 400 Gauss (approximately the magnitude of geomagnetism) in a direction perpendicular to the traveling direction, a motion trajectory having a rotational radius of about 0.84 m is given to the electron beam, Its straightness is significantly hindered. As a result, the electron beam is disturbed, a predetermined trajectory with the electron lens cannot be obtained, and problems such as disappearance of the electron beam itself occur.
特に、低加速電子ビームを扱う装置に於いては、装置の周りを磁気シールドで覆う方法をとるが、複雑な形状を成す装置外周に磁気シールド材を配置するのは一般的に大変な労力を要する。また配管穴や配線や装置形状による制約によって、これを施せない部分もあり、継ぎ目の無い万全な磁気シールドを施すのは困難であるという問題があった。 In particular, in devices that handle low-acceleration electron beams, a method of covering the periphery of the device with a magnetic shield is used, but it is generally a great effort to place a magnetic shield material on the outer periphery of a complicated shape. Cost. In addition, there are portions where this cannot be performed due to restrictions due to piping holes, wiring, and the shape of the apparatus, and there is a problem that it is difficult to provide a perfect magnetic shield without any joints.
(2)PC製ICFについて:一方、高磁気シールド材、例えばμi=30,000以上を有するPC(Permalloy C:JIS規格呼称)を用いてICF3,4等を作成すると、ICF形成後に、磁気シールド特性を最適化する為に不可避的にメーカーで定める磁気焼鈍(最大約1,050℃)を行う結果、その硬度は129HVと相当柔らかく、銅ガスケット10で真空シールする部分、即ちPC製ICFのエッジ7及びエッジの傾斜部8の変形が発生し、真空シールの機能を失うという問題が発生する。
(2) About PC ICF: On the other hand, if ICF3, 4 etc. are made using a high magnetic shield material, for example, PC (Permalloy C: JIS standard name) having μ i = 30,000 or more, the magnetic shield characteristics after ICF formation As a result of magnetic annealing (maximum of about 1,050 ° C.) determined by the manufacturer in order to optimize the hardness, the hardness is considerably soft as 129 HV, and the portion to be vacuum sealed with the
また、低い850℃の磁気焼鈍とすると、硬度は159HV〜165HVとなって十分硬く、変形等は発生せずに真空シール機能は達成できるが、この焼鈍温度での初期透磁率μi=30,000以上は全く保証されず、充分は磁気遮蔽が得られないという問題が発生する。 Further, when the magnetic annealing is performed at a low temperature of 850 ° C., the hardness is sufficiently high from 159 HV to 165 HV, and a vacuum sealing function can be achieved without causing deformation, but the initial permeability μ i at this annealing temperature is 30,000 or more. Is not guaranteed at all, and there is a problem that sufficient magnetic shielding cannot be obtained.
本発明は、これらの問題を解決するため、磁気遮蔽特性を有する配管あるいは容器に設けられたフランジを相互に接続する磁気遮蔽フランジにおいて、磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールするための、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、エッジ部と磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、溶接するロウを置く第1の隙間を設けたロウ置き部と、ロウ置き部に置いたロウが溶解したときに表面張力で引き込んで溜める、第1の隙間よりも内側に設けかつ隙間が小さい第2の隙間を有するロウ溜め部とを備えるようにしている。 In order to solve these problems, the present invention is a magnetic shielding flange for connecting flanges provided on pipes or containers having magnetic shielding properties to each other, and is formed of a first material having magnetic shielding properties, and a fixture. The second material that does not have sufficient magnetic shielding properties but is capable of repeated sufficient pressure welding, which is welded to the magnetic shielding flange portion and welded to the magnetic shielding flange portion and vacuum-sealed by pressing the gasket. And a brazing part provided with a first gap for placing a brazing to be welded, and a brazing part placed on the brazing part. And a wax reservoir having a second gap provided inside the first gap and having a smaller gap, which is drawn in and collected by surface tension when melted.
また、磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールする、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、エッジ部と磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、所定幅で所定高さのほぼ同じ形状にした第1の溶接部と第2の溶接部とを備え、第1の溶接部と第2の溶接部との両者の先端部分に、第2の材質と同じ材質、あるいは充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な圧接を繰り返し可能な材質を溶解して盛り上げて溶接するようにしている。 In addition, the magnetic shielding flange is formed of a first material having magnetic shielding properties, welded to the magnetic shielding flange portion and welded to the magnetic shielding flange portion with a fixture, and has a sufficient magnetic shielding property for vacuum-sealing by pressing the gasket. The edge part made of the second material that does not have sufficient but can be repeatedly welded, and the inner part of both the edge part and the magnetic shielding flange part are in contact with each other. The first welded portion and the second welded portion are provided, and the same material as the second material or sufficient magnetic shielding properties are provided at the tip portions of both the first welded portion and the second welded portion. However, a material that can be repeatedly welded sufficiently is melted and raised to be welded.
また、磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールする、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、エッジ部と磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、エッジ部に繋がる部分に所定幅で所定高さに形成した第1の溶接部、および磁気遮蔽フランジ部に繋がる部分に前記所定幅で前記所定高さよりも若干高く形成した第2の溶接部とを備え、第2の溶接部の若干高い部分を溶解して第1の溶接部に溶接するようにしている。 In addition, the magnetic shielding flange is formed of a first material having magnetic shielding properties, welded to the magnetic shielding flange portion and welded to the magnetic shielding flange portion with a fixture, and has a sufficient magnetic shielding property for vacuum-sealing by pressing the gasket. The edge part made of the second material that does not have a sufficient pressure but can be repeatedly repeated, and the inner part where the edge part and the magnetic shielding flange part are in contact with each other, the part connected to the edge part with a predetermined width A first welded portion formed at a height and a second welded portion formed at the predetermined width and slightly higher than the predetermined height at a portion connected to the magnetic shielding flange portion, and slightly higher than the second welded portion. The part is melted and welded to the first weld.
これらの際に、第2の隙間を、第1の隙間の幅から徐々に小さくするようにしている。 In these cases, the second gap is gradually reduced from the width of the first gap.
また、第1の溶接部の所定の高さを、所定幅の1倍から3倍の範囲とし、第2の溶接部の所定の高さを、第1の溶接部の所定の高さに、更に、所定幅の1倍から2倍の範囲を加えるようにしている。 Further, the predetermined height of the first welded portion is set to a range of 1 to 3 times the predetermined width, and the predetermined height of the second welded portion is set to the predetermined height of the first welded portion, Furthermore, a range of 1 to 2 times the predetermined width is added.
また、第1の材質と第2の材質とを溶接後に、第1の材質を焼鈍するための所定温度に昇温した後に降温し、第1の材質を高磁気遮蔽材にするようにしている。 Further, after welding the first material and the second material, the temperature is lowered to a predetermined temperature for annealing the first material, and then the temperature is lowered to make the first material a high magnetic shielding material. .
また、磁気遮蔽フランジ部の材質をパーマロイCとし、エッジ部の材質をSUSとするようにしている。 Further, the material of the magnetic shielding flange portion is Permalloy C, and the material of the edge portion is SUS.
本発明は、PC製のフランジ部にSUS製のエッジ部を溶接又は銀ロー付けを成しまたはエッジ部と同材質のSUSを溶接材として両者を溶接して磁気シールドを持つICFとすることにより、ICFの真空シールを保全したままで浮遊磁場を究極迄遮蔽すること
ができる。その結果、表面解析等に有用な低速電子線の軌道を保全できることにつながる。
The present invention provides an ICF having a magnetic shield by welding a SUS edge portion to a flange portion made of PC or silver brazing, or welding SUS made of the same material as the edge portion and welding them together. The stray magnetic field can be shielded to the extreme while maintaining the ICF vacuum seal. As a result, the trajectory of the low-speed electron beam useful for surface analysis and the like can be maintained.
本発明は、PC製のフランジ部にSUS製のエッジ部を溶接又は銀ロー付けを成しまたはエッジ部と同材質のSUSを溶接材として両者を溶接して磁気シールドを持つICFとすることにより、ICFの真空シールを保全したままで浮遊磁場を究極迄遮蔽することを実現した。 The present invention provides an ICF having a magnetic shield by welding a SUS edge portion to a flange portion made of PC or silver brazing, or welding SUS made of the same material as the edge portion and welding them together. , It was possible to shield the stray magnetic field to the ultimate while maintaining the ICF vacuum seal.
図1は、フランジの説明図を示す。 FIG. 1 is an explanatory view of a flange.
図1の(a)は、フランジの概略説明図を示す。図示のフランジは、1回転対称軸仮想線を中心にして上側の断面を模式的に示したものである。 (A) of FIG. 1 shows the schematic explanatory drawing of a flange. The illustrated flange schematically shows the upper cross section around a virtual axis of one rotation symmetry.
図1の(a)において、ネジ1およびナット2は、対になって当該ネジ1を当該ナット2に結合して両者を回転させて絞め合わせることで、ICF(International Conflat Flange、国際標準コンフラットフランジ、ICFという)3,4を相互に密着した状態で固定するためのものである。
In FIG. 1 (a), a
ICF3,4は、フランジであって、当該フランジを構成するエッジ7でガスケット10を圧接して超高真空を保持するためのものである。ここで、エッジ傾斜部8なる形状はガスケット10とエッジ7による気密保持をより確実にする役割を担うものである。
The
真空配管又は真空機器外筒5は、ICF3,4に接続された配管、容器である。
The vacuum pipe or vacuum equipment
エッジ7は、ガスケット10を相互に圧接して超高真空を保持するためのものである。
The edge 7 is for holding the ultrahigh vacuum by pressing the
エッジ傾斜部8は、エッジ7を形成するための傾斜部である。
The edge inclined
嵌め合い部9は、相対するICF3,4がガスケット10を圧接する態様で相互に嵌め合うように構成された部分である。
The fitting portion 9 is a portion configured such that the
図1の(b)は、図1の(a)の構造のフランジをネジ1とナット2の複数の組で相互に圧接する態様で固定した状態を示す。この状態では、ガスケット10がICF3,4のエッジ7でそれぞれ相対した位置を圧接し、超高真空を保持する状態に固定されている。ガスケット10は、純銅などを用い、繰り返し使用できるものである。
FIG. 1B shows a state in which the flange having the structure shown in FIG. 1A is fixed in such a manner that a plurality of sets of
図1の(c)は、別種ガスケット11を用いて固定した状態を示す。図示の状態の別種ガスケット11は、図1の(b)のガスケット10がエッジ7の先端で圧接して超高真空を保持できる状態に固定したのに対し、当該図1の(c)はエッジ7のエッジ傾斜部8で圧接して超高真空を保持できる状態に固定したものである。いずれにしても、ガスケット10,11のいずれかの一部の相対した場所を局部的に圧接して超高真空を保持できる状態にすればよい。
(C) of FIG. 1 shows the state fixed using the different kind of gasket 11. FIG. The different type gasket 11 in the state shown in FIG. 1 is fixed in a state in which the
以上の構成を持つICF3,4を用い、当該ICF3,4を構成するエッジ7あるいはエッジ傾斜部8などでガスケット10,11の相対する場所を相互に圧接して超高真空(超高圧)を保持、即ち、リークが極めて小さい状態に保持するように固定している。この際、ICF3,4を磁気遮蔽の高い材質(「第1の材質」という、例えばパーマロイC)で構成した場合、当該磁気遮蔽の高い材質はエッジ7、エッジ傾斜部8として形成すると、材質の固さが充分でなく、エッジ7およびエッジ傾斜部8にへたりが生じて充分は気密が保持できず、更に、繰り返し使用が不可となる問題があった。
Using the
それを解決するために本願発明では、図2以降に説明する構造および処理方法などを採用し、当該問題を解決したものである。以下順次詳細に説明する。 In order to solve this problem, the present invention adopts the structure and processing method described in FIG. Details will be sequentially described below.
図2は、本発明の説明図(その1)を示す。図2は、銀ロー付けの例を示す。 FIG. 2 is an explanatory diagram (part 1) of the present invention. FIG. 2 shows an example of silver brazing.
図2の(a)は、本発明の概略説明図を示す。 (A) of FIG. 2 shows the schematic explanatory drawing of this invention.
図2の(a−1)は全体構成図を示し、図2の(a−2)はSUS製エッジ22とその近傍の拡大図を示す。
(A-1) in FIG. 2 shows the overall configuration, and (a-2) in FIG. 2 shows an enlarged view of the
図2の(a−1)および(a−2)において、PC製フランジ21は、磁気遮蔽が充分に高い材質であるパーマロイCで作成したフランジである。
In FIGS. 2A-1 and 2A-2, the
SUS製エッジ22は、エッジとして磁気遮蔽が充分に高くはなくが、硬度が充分に高い材質であるSUSで作成したフランジである。
The
嵌め合い部23は、SUS製エッジ22をPC製フランジ21に、半径方向に位置きめしてはめ合わせる部分である。
The
合わせ面24は、SUS製エッジ22をPC製フランジ21に、軸方向に合わせするための面である。
The
銀ロウ溜め部25は、銀ロウ置き部26に置いた銀ロウが溶け、表面張力で引き込んで当該銀ロウを溜める部分である。溶けた銀ロウは、SUS製エッジ22とPC製フランジ21との接触した部分に表面張力の力で引き込まれて行き渡り、残った銀ロウが当該銀ロウ溜め部25あるいは銀ロウ置き部26に残留することとなる。銀ロウ溜め部25の隙間は、溶けた銀ロウが表面張力で引き込むに充分な隙間でよく、例えば0.1〜0.5mm程度にする。
The
銀ロウ置き部26は、銀ロウを置く場所である。銀ロウを当該銀ロウ置き部26においた状態で、PC製フランジ21,SUS製エッジ22を重力あるいは治具で固定した状態で、全体を当該銀ロウが溶ける温度に加熱し、溶けた銀ロウは表面張力の力で銀ロウ溜め部25を介してSUS製エッジ22とPC製フランジ21との接触部分に同様に表面張力の力で引き込まれて行き渡る。そして、冷却することでSUS製エッジ22がPC製フランジ21に銀ロウ付けされ、超高真空に耐えうる接続が行われることとなる(詳細は図5フローチャートを用いて後述する)。
The silver
図2の(b)は、図2の(a−2)のSUS製エッジ22の近傍の拡大図を示す。
FIG. 2B shows an enlarged view of the vicinity of the
図2の(b−1)は銀ロウ27を銀ロウ置き部26に置いた状態を示し、図2の(b−2)は銀ロウが溶けて銀ロウ溜め部25および銀ロウ置き部26に溜まった状態を示す。
2B-1 shows a state where the silver solder 27 is placed on the
図2の(b−1)において、銀ロウ27は、図2の(a−2)の銀ロウ置き部26に平たいリング状の銀ロウを置いた状態を示す。
2 (b-1), the silver solder 27 shows a state in which a flat ring-shaped silver solder is placed on the
図2の(b−2)において、溶けた銀ロウ28は、図2の(b−1)の状態で加熱して銀ロウ27を溶かし、当該溶けた銀ロウが表面張力の力で銀ロウ溜め部25、更に、SUS製エッジ22がPC製フランジ21とに接触する部分に引き込まれて銀ロウ付けし、残った銀ロウが当該銀ロウ置き部26に残って固まった状態を示す。
In (b-2) of FIG. 2, the melted silver solder 28 is heated in the state of (b-1) of FIG. 2 to melt the silver solder 27. The
以上説明した図2の(a)および(b)に示すように、銀ロウ置き部26に銀ロウを置いた状態で、全体を加熱して当該銀ロウを溶かして表面張力の力でSUS製エッジ22をPC製フランジ21の接触している部分に銀ロウ付けすることが可能となると共に、残った銀ロウを銀ロウ溜め部25、更に銀ロウ置き部26に滞留させ、充分な銀ロウをSUS製エッジ22とPC製フランジ21との接合面に供給し、完全に銀ロウ付けすることが可能となる。
As shown in FIGS. 2A and 2B described above, in the state where the silver solder is placed in the silver
図2の(c)は、他の例を示す。 FIG. 2C shows another example.
図2の(c−1)は、銀ロウ溜め部25の幅を銀ロウ置き部26の幅から徐々に狭くした構造例を示す。図示の構造を持たせることにより、銀ロウ置き部26に置いた銀ロウが溶けたときに表面張力の力で当該溶けた銀ロウが全て銀ロウ溜め部25の方向に誘引され易くなり、外部の不要な場所に銀ロウ付けされないようにすることが可能となる。
FIG. 2 (c-1) shows a structural example in which the width of the
図2の(c−2)は、銀ロウ置き部26の外側に邪魔板28,29を配置して溶けた銀ロウが外部に蒸発したりなどしないようにした構造例を示す。図示の構造にすることにより、銀ロウ置き部26に置いた銀ロウが溶けた場合に、外部に蒸発して不要な場所に付着したり、表面を伝わって外部に誘導されたりする事態を防止し、銀ロウが不要な外部の場所に付着し、銀ロウ付け後に、不要な場所に付着した銀ロウを除去する作業を軽減することが可能となる。
(C-2) of FIG. 2 shows a structural example in which baffle plates 28 and 29 are arranged outside the
図3は、本発明の説明図(その2)を示す。図3は、SUS製エッジ32とPC製フランジ31との溶接部35に、SUS製溶接棒を溶かして両者を溶接する例を示す。 FIG. 3 is an explanatory diagram (part 2) of the present invention. FIG. 3 shows an example in which a SUS welding rod is melted in the welded portion 35 between the SUS edge 32 and the PC flange 31 to weld them together.
図3の(a)は、溶接前の概略説明図を示す。 (A) of FIG. 3 shows the schematic explanatory drawing before welding.
図3の(a)において、PC製フランジ31は、磁気遮蔽の高いパーマロイCで作成したフランジである。 In FIG. 3A, a PC flange 31 is a flange made of Permalloy C having high magnetic shielding.
SUS製エッジ32は、硬度の高いSUSで作成したエッジである。 The SUS edge 32 is an edge made of SUS having high hardness.
嵌め合い部33は、SUS製エッジ32をPC製フランジ31に、半径方向に位置きめしてはめ合わせる部分である。
The
合わせ面34は、SUS製エッジ32をPC製フランジ31に、軸方向に合わせるための面である。 The mating surface 34 is a surface for aligning the SUS edge 32 with the PC flange 31 in the axial direction.
溶接部35は、SUS製エッジ32およびPC製フランジ31の両者にほぼ同じ形状で作成した凸形状の溶接部であって、幅aおよび高さb(PC製フランジ31側),高さc(SUS製エッジ32側)を持つ部分であり、これらの関係は下記の関係を有するものである。 The welded portion 35 is a convex welded portion formed in substantially the same shape on both the SUS edge 32 and the PC flange 31, and has a width a, a height b (PC flange 31 side), and a height c ( SUS edge 32 side), and these relations have the following relations.
b,c=a×(1〜3)・・・・・・(式2)
ここで、b,cはPC製フランジ31側、SUS製エッジ32側の高さであり、aは両者の幅である。即ち、PC製フランジ31側およびSUS製エッジ32側の高さb,cは、幅の1倍から3倍の範囲で作成することが望ましい。この範囲内で作成した溶接部35では、別のSUS製溶接棒を溶かして当該溶接部35に盛り上げる溶接を行った場合に、良好な溶接が行われる範囲である。尚、幅を両者で同一としたが、異ならせた場合には、両者の溶接部35の先端に、SUSを溶かして盛り上げるときにほぼ同じ温度に加熱されれるように、当該幅を広くすれば高さを高く、逆に幅を狭くすれば高さを低くするように調整してもよい。この幅は溶接後の接合の強度を与えるものであり、例えば直径70mmのICFであれば、1〜1.5mm程度で十分である。
b, c = a × (1-3) (Equation 2)
Here, b and c are the heights of the PC flange 31 side and the SUS edge 32 side, and a is the width of both. That is, it is desirable that the heights b and c on the PC flange 31 side and the SUS edge 32 side be created within a range of 1 to 3 times the width. The welded portion 35 created within this range is a range in which good welding is performed when another SUS welding rod is melted and welded to the welded portion 35. Although the width is the same in both cases, if the width is made different, the width should be widened so that when the SUS is melted and raised at the tip of the welded portion 35, it is heated to substantially the same temperature. You may adjust so that height may be made low if height is high and conversely narrowing width. This width gives the strength of the joint after welding. For example, if the ICF has a diameter of 70 mm, about 1 to 1.5 mm is sufficient.
ストレス抜き部36は、嵌め合い部33と合わせ面34とが接合する部分に設けた隙間であって、溶接部35が溶接された後に室温に戻ったときにかかる力(ストレス)により、合わせ面34、嵌め合い部33が相互に離れたりずれたりなどする事態を許容するためのものである。
The
図3の(b)は、図3の(a)の構造のもとでSUSを溶かして溶接した後の状態を
模式的に示す。
FIG. 3B schematically shows a state after SUS is melted and welded under the structure of FIG.
図3の(b)において、接合部37は、SUSを溶かしつつほぼ半円形状になるように、ある点から初めて一周に渡り溶接した後の1つの断面を示す。ここでは、SUS製溶接棒を溶かしつつほぼ半円形状に図3の(a)の溶接部35に盛り上げることを、ある点から初めて一周に渡り溶接し、ある点の断面図を図示の溶接部36として示したものである(詳細には後述する図6で説明する)。 In FIG. 3 (b), the joint portion 37 shows one cross section after being welded for one round for the first time from a certain point so as to have a substantially semicircular shape while melting SUS. Here, swelling the SUS welding rod into a substantially semicircular shape in the welded portion 35 of FIG. 3A is welded over one turn for the first time from a certain point, and a cross-sectional view of the point is shown in the illustrated welded portion. 36 (details will be described later with reference to FIG. 6).
以上のように、図3の(a)に示す溶接部35を設け、当該溶接部35の上に半円形状にSUS製溶接棒を溶かしつつある点から初めて一周に渡り溶接することにより、図3の(b)に示す溶接部36をPC製フランジ31とSUS製エッジ32との接触した溶接部35に盛り上げて溶接(SUSリッチの溶接)することが可能となる。ここでは、SUS製溶接棒を溶かして溶接部35に半円形状に盛り上げて接合部36(SUSリッチの接合部36)を形成して両者を溶接して超高真空に耐えうる良好な結果が得られるが、逆にPC(パーマロイC)を溶かして溶接部35に半円形状に盛り上げて接合部36(PCリッチの接合部36)を形成して両者を溶接した場合には、冷却後にひび割れしたりなどし、超高真空に耐えうる良好な結果が得られなかった。ここで、SUSリッチな接合部36を形成した場合には、溶接後に磁気焼鈍(約1050℃)を施した後に接合部36にクラックが入ることも無い。
As described above, the welding portion 35 shown in FIG. 3 (a) is provided, and welding is performed over the entire circle for the first time from the point that the SUS welding rod is being melted in a semicircular shape on the welding portion 35. 3 (b) can be raised and welded (SUS rich welding) to the welded portion 35 in which the PC flange 31 and the SUS edge 32 are in contact with each other. Here, a SUS welding rod is melted and raised to a semicircular shape in the welded portion 35 to form a joint 36 (SUS rich joint 36). On the contrary, when PC (Permalloy C) is melted and the welded portion 35 is raised in a semicircular shape to form a joint 36 (PC-rich joint 36) and welded together, the cracks are caused after cooling. As a result, good results that can withstand ultra-high vacuum could not be obtained. Here, when the SUS rich
尚、溶接部を溶接盛り上げで接合部37を形成する場合、溶接盛り上げ材としてSUSは上述したように相性が極めて良好であるが、PC材、PB材を溶接盛り上げて接合部37を形成して溶接した場合には、良好な溶接結果は得られない。これは、接合部37のSUS製エッジ32側はSUSリッチであり、PC製フランジ31側に至るにつれて穏やかにSUS成分が薄れてPCリッチとなり、更にPC母材であるPC製フランジ31に繋がることにあると考えられる。 In addition, when forming the joint part 37 by welding up a welded part, SUS is very good compatibility as described above, but the PC part and the PB material are welded up to form the joint part 37. In the case of welding, good welding results cannot be obtained. This is because the SUS edge 32 side of the joint 37 is SUS rich, and as it reaches the PC flange 31 side, the SUS component gently fades to become PC rich, and further connected to the PC flange 31 which is the PC base material. It is thought that there is.
また、溶接部35の幅aは、当該溶接部35の厚みを決定するものであって、厚ければ強度の強い接合となり、薄ければ弱い接合となる。溶接部35の高さ(溶接代)b,cは、溶接時および磁気焼鈍時の熱ストレスを緩和することで、接合部36や溶接部35のクラック等の発生確率を極めて低くする役目がある。実使用では、超高真空装置として使用され、超高真空を得るためには、ベイクアウト(目的によって異なるが、150℃〜250℃)にしながら真空を引くので、当該接合部36、溶接部35は繰り返し熱ストレスを受けるが、上述したSUSリッチの接合部36の場合には、真空漏れや変形などの問題が発生しない。
Further, the width a of the welded portion 35 determines the thickness of the welded portion 35, and if the thickness is thick, the strength is strong, and if the thickness is thin, the strength is weak. The heights (welding allowances) b and c of the welded portion 35 serve to extremely reduce the probability of occurrence of cracks and the like in the
また、溶接部35の高さ(溶接代)b,cを余り短くすると、溶接部35から周辺への熱伝導が大きくなり、限られた熱量で当該溶接部35を充分昇温することが難しくなり、充分な接合強度を得ることが困難となる。 Further, if the height (welding allowance) b, c of the welded portion 35 is made too short, heat conduction from the welded portion 35 to the periphery increases, and it is difficult to sufficiently raise the temperature of the welded portion 35 with a limited amount of heat. Therefore, it becomes difficult to obtain sufficient bonding strength.
図4は、本発明の説明図(その3)を示す。図4は、SUS製エッジ42とPC製フランジ41との溶接部45の高さを異ならせて、高い方のSUSを溶かして両者を溶接する例を示す。これは、特に、狭い空間内で溶接する場合、図3の例では盛り上げるSUS棒を溶接部55に押付けながら一定量を溶かして半円形状に盛り上げることを、ある点から初めて一周に渡り連続して行う必要があるが、図4の盛り上げるSUS棒を使用しない場合には溶接をより簡単にすることが可能となる。以下詳細に説明する。
FIG. 4 shows an explanatory diagram (part 3) of the present invention. FIG. 4 shows an example in which the height of the welded portion 45 between the SUS edge 42 and the PC flange 41 is made different to melt the higher SUS and weld them together. In particular, in the case of welding in a narrow space, in the example of FIG. 3, a certain amount is melted and raised to a semicircular shape while pressing the raised SUS rod against the welded
図4の(a)は、溶接前の概略説明図を示す。 (A) of FIG. 4 shows the schematic explanatory drawing before welding.
図4の(a−1)は全体の断面図を示し、図4の(a−2)はSUS製エッジ42の部分の拡大図を示す。 4A-1 is an overall cross-sectional view, and FIG. 4A-2 is an enlarged view of the SUS edge 42 portion.
図4の(a−1)および(a−2)において、PC製フランジ41は、磁気遮蔽の高いパーマロイCで作成したフランジである。 In (a-1) and (a-2) of FIG. 4, the PC flange 41 is a flange made of Permalloy C having high magnetic shielding.
SUS製エッジ42は、硬度の高いSUSで作成したエッジである。 The SUS edge 42 is an edge made of SUS having high hardness.
嵌め合い部43は、SUS製エッジ42をPC製フランジ41に、半径方向に位置きめしてはめ合わせる部分である(いずれか一方でもよい)。 The fitting portion 43 is a portion that fits by fitting the SUS edge 42 to the PC flange 41 in the radial direction (any one may be used).
合わせ面44は、SUS製エッジ42をPC製フランジ41に、軸方向に合わせるための面である。 The mating surface 44 is a surface for aligning the SUS edge 42 with the PC flange 41 in the axial direction.
溶接部45は、SUS製エッジ42の高さを高くし、PC製フランジ41の高さを低くして作成した凸形状の溶接部であって、幅aおよび高さb(PC製フランジ41側),高さc(SUS製エッジ42側)を持つ部分であり、これらの関係は下記の関係を有するものである。 The welded portion 45 is a convex welded portion formed by increasing the height of the SUS edge 42 and decreasing the height of the PC flange 41, and has a width a and a height b (on the PC flange 41 side). ), A portion having a height c (SUS edge 42 side), and these relations have the following relations.
b=a×(1〜3)
c=b+a×(1〜2)・・・・・・(式3)
ここで、b,cはPC製フランジ41側、SUS製エッジ42側の高さであり、aは両者の幅である。即ち、PC製フランジ41側の高さbは、幅aの1倍から3倍の範囲で作成することが望ましい。SUS製エッジ42側の高さcはPC製フランジ41側の高さbに、更に、幅の1倍から2倍を加算した高さの範囲で作成することが望ましい。この範囲内で作成した溶接部45では、後述する高いSUS製エッジ42の母材のSUSを溶かして当該溶接部45に半円形状に盛り上げる溶接を行った場合に、良好な溶接が行われる範囲である。尚、幅を両者で同一としたが、異ならせた場合には、両者の溶接部45の先端に、高いSUS製エッジ42の母材のSUSを溶かして盛り上げるときにほぼ同じ温度に加熱されれるように、当該幅を広くすれば高さを高く、逆に幅を狭くすれば高さを低くするように調整してもよい。
b = a × (1-3)
c = b + a × (1-2) (Equation 3)
Here, b and c are the heights of the PC flange 41 side and the SUS edge 42 side, and a is the width of both. That is, the height b on the PC flange 41 side is desirably created in the range of 1 to 3 times the width a. It is desirable that the height c on the SUS edge 42 side is created within a range of height obtained by adding 1 to 2 times the width to the height b on the PC flange 41 side. In the welded portion 45 created within this range, a range in which satisfactory welding is performed when SUS of the base material of the high SUS edge 42 described later is melted and the welded portion 45 is welded to a semicircular shape. It is. Although the widths are the same in both cases, if they are different, the SUS of the base material of the high SUS edge 42 is melted and raised at the tips of the welded portions 45 of both, and heated to substantially the same temperature. Thus, the height may be adjusted to be higher if the width is increased, and the height may be decreased if the width is decreased.
尚、(式3)のa×(1〜2)の高さ(cがbよりの高い部分)である過長部の高さは、当該過長部を溶かして丁度、半円形状に溶接できるように当該高さを実験により求めて決める。 It should be noted that the height of the overlength portion (a portion where c is higher than b) of (Equation 3) (the portion where c is higher than b) is just welded in a semicircular shape by melting the overlength portion. The height is determined by experiment so that it can be done.
図4の(b)は、図4の(a)の溶接部45の向きを、半径方向の溶接部55にした例を示す。他は、同じであるので、説明を省略する。
FIG. 4B shows an example in which the direction of the welded portion 45 in FIG. 4A is changed to a radial welded
図5は、本発明の溶接説明フローチャート(その1)を示す。これは、図2の溶接を説明するフローチャートである。 FIG. 5 shows a flowchart (part 1) for explaining welding according to the present invention. This is a flowchart illustrating the welding of FIG.
図5において、S1は、フランジ部、エッジ部を加工する。これは、図2のPC製フランジ21およびSUS製エッジ22を加工する。
In FIG. 5, S1 processes a flange part and an edge part. This processes the
S2は、ホウ砂を塗布する。これは、S1で加工した図2のPC製フランジ21およびSUS製エッジ22の、溶接する部分にホウ砂を塗布する。例えば、ホウ砂を水に溶いたもの(実際はホウ砂に溶接を良好にする材料を混ぜた溶接補助材)を、銀ロウ付けする対象の図2の嵌め合い部23、合わせ面24、銀ロウ溜め部25、銀ロウ置き部26、および銀ロウ27に塗布する。
In S2, borax is applied. This applies borax to the welded portions of the
S3は、嵌め合わせる、および銀ロウを入れる。これは、図2の(b−1)に示すように、PC製フランジ21に、SUS製エッジ22を重力あるいは治具で相互が密着する方向に力が印加されるようにした状態で、銀ロウ27(例えばリング状)を銀ロウ置き部26に入れる。尚、銀ロウの量は、予め実験により、外部に流れて不要な個所に銀ロウが付着しない量を求めておく。
S3 fits and puts silver wax. This is because, as shown in FIG. 2 (b-1), silver is applied to the
S4は、炉中で600℃オーダに加熱する。これは、S1からS3で、PC製フランジ21にSUS製エッジ22を取り付け、銀ロウ27を銀ロウ置き部26に入れた状態で、全体を約600℃に加熱する。
S4 is heated to 600 ° C. order in a furnace. In S1 to S3, the
S5は、銀ロウが溶けたことを確認し、降温する。これは、S4で全体を加熱して図2の(b−1)の銀ロウ27を溶かし、図2の(b−2)に示すように、溶けた銀ロウを、銀ロウ置き部26、銀ロウ溜め部25、嵌め合い部23、合わせ面24に表面張力で行き渡らしたことを確認した後、降温する。
In S5, it is confirmed that the silver wax has melted, and the temperature is lowered. This is because the whole is heated in S4 to melt the silver wax 27 of (b-1) of FIG. 2, and the melted silver wax is replaced with the silver
S6は、溶接完了する。S5の降温して室温になったときに溶接完了する。PC製フランジ41は予め焼鈍しておく。 S6 completes welding. The welding is completed when the temperature of S5 drops to room temperature. The PC flange 41 is previously annealed.
以上によって、図2のPC製フランジ21およびSUS製エッジ22を加工し、銀ロウ27を図2の(b−1)に示すように銀ロウ置き部26に入れた後に、全体を加熱して銀ロウを溶かすことにより、PC製フランジ21およびSUS製エッジ22を銀ロウ付け溶接することが可能となる。
After processing the
図6は、本発明の溶接説明フローチャート(その2)を示す。これは、図3の溶接を説明する説明図である。 FIG. 6 shows a welding explanation flowchart (No. 2) of the present invention. This is an explanatory view for explaining the welding in FIG. 3.
図6において、S11は、フランジ部、エッジ部を加工する。これは、図3のPC製フランジ31およびSUS製エッジ32を加工する。 In FIG. 6, S11 processes a flange part and an edge part. This processes the PC flange 31 and the SUS edge 32 of FIG.
S12は、重力又は治具で両者を固定する。これは、S11で加工した図3のPC製フランジ31およびSUS製エッジ32の溶接する部分を重力あるいは治具で相互が密着する方向に力が印加されるように固定する。 S12 fixes both with gravity or a jig. This fixes the portion to be welded of the PC flange 31 and the SUS edge 32 of FIG. 3 processed in S11 so that force is applied in the direction in which they are brought into close contact with each other by gravity or a jig.
S13は、盛り用のSUS材を当てながら1点から初めて1周溶接する。これは、不活性ガス(例えばアルゴン)を図3の溶接部35に吹きつけながら電気溶接でアークを発生させ、当該アークで加熱された溶接部35の上に、SUS製エッジ32と同じ材質のSUS棒を近づけて溶かして半円形状に盛り上げて溶接する。この際、溶接部35の一点からSUS材を溶かして半円形状に盛り上げつつ一周に渡り連続して行い、最初の一点に戻って溶接を終了する。 In S13, one round welding is performed for the first time from one point while applying a SUS material for prime. This is because an arc is generated by electric welding while blowing an inert gas (for example, argon) on the welded portion 35 in FIG. 3, and the same material as the SUS edge 32 is formed on the welded portion 35 heated by the arc. A SUS rod is brought close and melted, raised to a semicircular shape and welded. At this time, the SUS material is melted from one point of the welded portion 35 and continuously formed over one round while being raised in a semicircular shape, and the welding is finished after returning to the first point.
S14は、磁気焼鈍する。これは、PC製エッジ32について公知の磁気焼鈍を行い、PC本来の磁気特性を発揮させるようにする(図9参照)。 S14 is magnetically annealed. This performs known magnetic annealing on the PC edge 32 so that the original magnetic characteristics of the PC are exhibited (see FIG. 9).
S15は、溶接完了する。 S15 completes welding.
以上によって、図3のPC製フランジ31およびSUS製エッジ32を加工し、溶接部35にSUSを溶かして半円形状に盛り上げることを一点から初めて一周に渡り溶接することにより、PC製フランジ31およびSUS製エッジ32をSUSで溶接することが可能となる。 By processing the PC flange 31 and the SUS edge 32 in FIG. 3 and melting the SUS in the welded portion 35 and raising it into a semicircular shape, the PC flange 31 and the It becomes possible to weld the SUS edge 32 with SUS.
図7は、本発明の溶接説明フローチャート(その3)を示す。これは、図4の溶接を説明するフローチャートである。 FIG. 7 shows a welding explanation flowchart (part 3) of the present invention. This is a flowchart illustrating the welding of FIG.
図7において、S21は、フランジ部、エッジ部を加工する。これは、図4のPC製フランジ41およびSUS製エッジ42を加工する。 In FIG. 7, S21 processes a flange part and an edge part. This processes the PC flange 41 and the SUS edge 42 of FIG.
S22は、重力又は治具で両者を固定する。これは、S21で加工した図4のPC製フランジ41およびSUS製エッジ42の溶接する部分にホウ砂を塗布した後、両者を重力あるいは治具で相互が密着する方向に力が印加されるように固定する。 S22 fixes both with gravity or a jig. This is because, after applying borax to the welded portions of the PC flange 41 and the SUS edge 42 of FIG. 4 processed in S21, a force is applied in a direction in which the two are brought into close contact with each other by gravity or a jig. Secure to.
S23は、SUSの過長部を盛り代として溶接する。これは、不活性ガス(例えばアルゴン)を図4の(a−2)の溶接部45に吹きつけながらあるいは還元雰囲気中で電気溶接でアークを発生させ、当該アークで加熱された溶接部45の長い過長部(SUS製エッジ42の過長部)を、溶かして半円形状に溶接する。この際、溶接部45の一点から過長部を溶かして半円形状にしつつ一周に渡り連続して行い、最初の一点に戻って溶接を終了する。 In S23, welding is performed using the over-long portion of SUS as a margin. This is because an arc is generated by electric welding in a reducing atmosphere while blowing an inert gas (for example, argon) on the welded portion 45 in FIG. 4A-2, and the welded portion 45 heated by the arc is heated. The long overlong portion (excess portion of the SUS edge 42) is melted and welded into a semicircular shape. At this time, the overlength portion is melted from one point of the welded portion 45 to make a semicircular shape continuously, and the welding is finished after returning to the first point.
S24は、磁気焼鈍する。これは、PC製フランジ41について公知の磁気焼鈍を行い、PC本来の磁気特性を発揮させるようにする(図9参照)。 S24 performs magnetic annealing. This performs a known magnetic annealing on the PC flange 41 so as to exhibit the original magnetic characteristics of the PC (see FIG. 9).
S25は、溶接完了する。 S25 completes welding.
以上によって、図4のPC製フランジ41およびSUS製エッジ42を加工し、溶接部45のSUS製エッジ2の過長部(SUS)を溶かして半円形状にすることを一点から初めて一周に渡り溶接することにより、PC製フランジ41およびSUS製エッジ42を当該SUS製エッジ42の母材であるSUSで溶接することが可能となる。
As described above, the PC flange 41 and the SUS edge 42 in FIG. 4 are processed, and the over-long portion (SUS) of the
図8は、本発明の溶接した断面図を示す。図8の断面図は、既述した図4の構造に加工した試験片について、既述した図7のフローチャートに従い溶接し、溶接後に溶接面をカットした断面の顕微鏡写真を示す。 FIG. 8 shows a welded cross section of the present invention. The cross-sectional view of FIG. 8 shows a micrograph of a cross-section in which the test piece processed into the structure of FIG. 4 described above is welded according to the flowchart of FIG. 7 described above and the welded surface is cut after welding.
図8において、SUSは、ステンレス(SUS304)であって、溶接部の高さは当初(溶接前)、PCの高さよりも、約幅分だけ高く形成したものである((式3)のcの高さの範囲)。 In FIG. 8, SUS is stainless steel (SUS304), and the height of the welded portion is initially (before welding) and is formed to be higher than the height of the PC by about the width (c in (Equation 3)). Height range).
PCは、パーマロイ(パーマロイC)であって、溶接部の高さは当初(溶接前)、SUSの高さよりも、約幅分だけ低く形成したものである((式3)のbの高さの範囲)。 PC is permalloy (permalloy C), and the height of the welded portion is initially (before welding) and is formed to be lower than the height of SUS by about a width (the height of b in (Equation 3)). Range).
溶接部は、SUSの幅分だけ高く形成した部分を溶接で溶かして当該SUSとPCとの接合部に図示のように盛り上げる形状に、ある1点から初めて一周に渡り溶接し、冷却後に断面をカットしたものの顕微鏡写真である(図7のフローチャートとその説明参照)。 The welded part is welded over a circle for the first time from a certain point in a shape where the part formed higher by the width of SUS is melted by welding and raised to the joint part of SUS and PC as shown in the figure. It is the microscope picture of what was cut (refer the flowchart of FIG. 7, and its description).
ストレス抜き部は、溶接した溶接部を冷却したときの各部の熱膨張係数の違いなどによるストレス(歪み)を軽減するための隙間である。 The stress relief portion is a gap for reducing stress (distortion) due to a difference in coefficient of thermal expansion of each portion when the welded welded portion is cooled.
尚、溶接部を構成するSUS,PCの幅はそれぞれ約1mm幅、高さは約2mm,1mm程度である。 Note that the widths of SUS and PC constituting the welded portion are about 1 mm in width and about 2 mm and 1 mm in height, respectively.
溶接部の断面の写真から判明するように、SUSを溶かして当該SUSとPCとの接合部に図示のように盛り上げることにより、良好な溶接が可能であることが当該写真から判明した。逆に、PCを溶かして当該PCとSUSとの接合部に盛り上げた場合には、良好な溶接が不可で、冷却後にクラックが発生したりなどし、超高真空のフランジの溶接には使用不可であった。 As can be seen from the photograph of the cross section of the welded portion, it has been found from the photograph that satisfactory welding is possible by melting SUS and raising the SUS and PC joint as shown in the figure. Conversely, when PC is melted and raised at the joint between PC and SUS, good welding is impossible, cracking occurs after cooling, etc., and it cannot be used for welding ultra-high vacuum flanges. Met.
図9は、本発明の説明図を示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the present invention.
図9の(a)は、パーマロイ、SUSの物理特性の例を示す。 FIG. 9A shows an example of the physical characteristics of permalloy and SUS.
図9の(a)において、パーマロイはPC.PBなどが図示のようにあり、初期透磁率が極めて高く、磁気遮蔽が有効である特性がある。一方、硬度HVは低く、例えば129HV(1050℃焼鈍して初期透磁率を良好にした時のPC)で、上述したICFのエッジに使えない。 In FIG. 9A, permalloy is PC. PB and the like are as shown in the figure, and have characteristics that the initial permeability is extremely high and magnetic shielding is effective. On the other hand, the hardness HV is low, for example, 129 HV (PC when annealed at 1050 ° C. to improve the initial magnetic permeability) and cannot be used for the edge of the ICF described above.
SUSは304,316,310などがあり、通常、初期透磁率はパーマロイに比較して極めて小さく、磁気遮蔽には有効でない特性がある。一方、硬度HVは高く、例えばパーマロイの1050℃焼鈍して初期透磁率を良好にした時でも、156HVあり(SUS304)、上述したICFのエッジに使用可能で、繰り返しに耐えうる物理特性を有しているものである。 SUS includes 304, 316, 310, etc. Usually, the initial magnetic permeability is extremely small compared to permalloy, and there is a characteristic that is not effective for magnetic shielding. On the other hand, the hardness HV is high. For example, even when permalloy is annealed at 1050 ° C. to improve the initial permeability, it is 156 HV (SUS304), and can be used for the ICF edge described above, and has physical characteristics that can withstand repeated operations. It is what.
図9の(b)は、硬度HVと透磁率特性両者が成立する条件の説明図を示す。 FIG. 9B shows an explanatory diagram of conditions under which both the hardness HV and the magnetic permeability characteristics are established.
図9の(b)において、
(1)SUS単独では、磁気的に不成立である。
In FIG. 9B,
(1) SUS alone is not magnetically established.
(2)PC単独では、850℃磁気焼鈍なら磁気特性は落ちるものの使用可である。 (2) With PC alone, magnetic annealing can be used if magnetic annealing is performed at 850 ° C.
(3)PCとSUSの組み合わせで、1050℃焼鈍が成立する。 (3) 1050 ° C. annealing is established by a combination of PC and SUS.
本発明は、(3)のPCとSUSの組み合わせで、PCの初期透磁率を高くする焼鈍温度1050℃で焼鈍しても、充分な初期透磁率をPCに確保して図2から図4のPC製フランジ21,31,41の初期透磁率を極めて高くして磁気遮蔽を高くした状態で、かつ、図2から図4のSUS製エッジ22,32,42の硬度を156を確保し、両者を銀ロウ付け、SUSで溶接部35,45を盛り上げて溶接することにより、磁気遮蔽の良好なICFを作成することが可能となった。
In the present invention, the combination of PC and SUS (3) ensures a sufficient initial permeability in the PC even when annealing is performed at an annealing temperature of 1050 ° C. which increases the initial permeability of the PC. The initial permeability of the
本発明は、PC製のフランジ部にSUS製のエッジ部を溶接又は銀ロー付けしまたはエッジ部と同材質のSUSを溶接材として両者を溶接して磁気シールドを持つICFとし、ICFの真空シールを保全したままで浮遊磁場を究極迄遮蔽する磁気遮蔽フランジに関するものである。 The present invention provides an ICF having a magnetic shield by welding or silver brazing a SUS edge portion to a PC flange portion or welding SUS made of the same material as the edge portion as a welding material. The present invention relates to a magnetic shielding flange that shields stray magnetic fields to the ultimate while preserving them.
1:ネジ
2:ナット
3,4:ICF
5、6:真空配管又は真空機器外筒
7:エッジ
8:エッジ傾斜部
9:嵌め合い部
10:ガスケット
11:別種ガスケット
21、31,41、51:PC製フランジ
22、32,42、52:SUS製エッジ
23、33、43、431、53:嵌め合い部
24、34、44、54、54:合わせ面
25:銀ロウ溜め部
26:銀ロウ置き部
27:銀ロウ
28:溶けた銀ロウ
29:邪魔板
35、45、55:溶接部
36:接合部
1: Screw 2:
5, 6: Vacuum piping or vacuum equipment outer cylinder 7: Edge 8: Edge inclined part 9: Fitting part 10: Gasket 11: Different types of
Claims (8)
磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、
前記磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールするための、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な前記圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、
前記エッジ部と前記磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、溶接するロウを置く第1の隙間を設けたロウ置き部と、
前記ロウ置き部に置いたロウが溶解したときに表面張力で引き込んで溜める、前記第1の隙間よりも内側に設けかつ隙間が小さい第2の隙間を有するロウ溜め部と
を備えたことを特徴とする磁気遮蔽フランジ。 In the magnetic shielding flange that connects the flanges provided in pipes or containers having magnetic shielding properties to each other,
A magnetic shielding flange portion formed of a first material having magnetic shielding properties and pressed against each other by a fixture;
An edge portion made of a second material that does not have sufficient magnetic shielding properties but is sufficient to repeat the above-mentioned pressure welding, for welding to the magnetic shielding flange portion and vacuum-sealing the gasket.
A bracing part provided with a first gap for placing a brazing to be welded on the inner part of both the edge part and the magnetic shielding flange part,
And a wax reservoir having a second gap provided inside the first gap and having a small gap, which is pulled in and collected by surface tension when the wax placed in the wax holder is melted. Magnetic shielding flange.
磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、
前記磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールする、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な前記圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、
前記エッジ部と磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、所定幅で所定高さのほぼ同じ形状にした第1の溶接部と第2の溶接部と
を備え、
前記第1の溶接部と前記第2の溶接部との両者の先端部分に、前記第2の材質と同じ材質、あるいは充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な圧接を繰り返し可能な材質を溶解して盛り上げて溶接したことを特徴とする磁気遮蔽フランジ。 In the magnetic shielding flange that connects the flanges provided in pipes or containers having magnetic shielding properties to each other,
A magnetic shielding flange portion formed of a first material having magnetic shielding properties and press-contacted with each other by a fixture;
An edge portion made of a second material that does not have sufficient magnetic shielding properties but is capable of repeating sufficient pressure welding;
A first welded portion and a second welded portion having a predetermined width and a predetermined height are provided on the inner portions of the edge portion and the magnetic shielding flange portion in contact with each other,
Dissolve the same material as the second material, or a material that does not have sufficient magnetic shielding properties but can be repeatedly welded, at the tip of both the first welded portion and the second welded portion. Magnetic shielding flange characterized by being raised and welded.
磁気遮蔽特性を有する第1の材質で形成し、固定具で相互に圧接させる磁気遮蔽フランジ部と、
前記磁気遮蔽フランジ部に溶接し、ガスケットを圧接して真空シールする、充分な磁気遮蔽特性を有しないが充分な前記圧接を繰り返し可能な第2の材質で作成したエッジ部と、
前記エッジ部と前記磁気遮蔽フランジ部とが接触する両者の内側の部分に、前記エッジ部に繋がる部分に所定幅で所定高さに形成した第1の溶接部、および前記磁気遮蔽フランジ部に繋がる部分に前記所定幅で前記所定高さよりも若干高く形成した第2の溶接部と
を備え、
前記第2の溶接部の若干高い部分を溶解して前記第1の溶接部に溶接したことを特徴とする磁気遮蔽フランジ。 In the magnetic shielding flange that connects the flanges provided in pipes or containers having magnetic shielding properties to each other,
A magnetic shielding flange portion formed of a first material having magnetic shielding properties and press-contacted with each other by a fixture;
An edge portion made of a second material that does not have sufficient magnetic shielding properties but is capable of repeating sufficient pressure welding, welded to the magnetic shielding flange portion and vacuum-sealed with a gasket;
A first welded portion formed at a predetermined width and a predetermined height at a portion connected to the edge portion, and a portion connected to the edge portion and the magnetic shielding flange portion, and the magnetic shielding flange portion. A second weld portion formed in the portion with the predetermined width and slightly higher than the predetermined height,
A magnetic shielding flange, wherein a slightly high portion of the second welded portion is melted and welded to the first welded portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008102893A JP2009252702A (en) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Magnetic shield flange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008102893A JP2009252702A (en) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Magnetic shield flange |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009252702A true JP2009252702A (en) | 2009-10-29 |
Family
ID=41313194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008102893A Pending JP2009252702A (en) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Magnetic shield flange |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009252702A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015196838A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | Dowaメタルテック株式会社 | PRODUCTION METHOD OF Fe-Ni ALLOY MATERIAL, METHOD OF MANUFACTURING SOFT MAGNETIC COMPONENT, Fe-Ni ALLOY AND SOFT MAGNETIC COMPONENT MATERIAL |
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2008
- 2008-04-10 JP JP2008102893A patent/JP2009252702A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015196838A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | Dowaメタルテック株式会社 | PRODUCTION METHOD OF Fe-Ni ALLOY MATERIAL, METHOD OF MANUFACTURING SOFT MAGNETIC COMPONENT, Fe-Ni ALLOY AND SOFT MAGNETIC COMPONENT MATERIAL |
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