JP2011104632A - リングろう及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リングろうに必要量だけ充填されたフラックスを効率よくろう付部へ均一に供給し、安定したろう付を行うことができるリングろう及びその製造方法を得ることを目的とする。
【解決手段】所定の幅を有する板状のろう材を丸め、幅方向の端部同士を突き合わせた板材突合せ部２ｂを有する管状のろう材部２と、ろう材部２内に充填された粉末フラックス３とを備えたパイプからなり、パイプの両端を突き合わせたリング突合せ部２ｃを有する環に成形されたリングろう１において、板材突合せ部２ｂのろう材部２の板厚は、板材突合せ部２ｂ以外のろう材部２の板厚より薄くなっているものとする。
【選択図】図２

Description

この発明は、リングろう及びその製造方法に関するものである。

アルミニウム等のように母材表面に強固な酸化膜を有する材料のろう付に際しては、ろう材の母材表面に対する濡れ性を確保するために十分な量のフラックスを母材表面に供給し、ろう材が溶融する前に酸化膜を除去する必要がある。

ろう付時にフラックスを供給する方法には様々な方法があるが、フラックスを含有するワイヤ状ろう材であるフラックスコアードワイヤを用いたろう材が有用である。

このフラックスコアードワイヤは、例えば、特許文献１に示されている断面図のように、円筒状のろう材部の円筒部内にフラックスが包み込まれた形状を有するものが普通であり、このフラックスコアードワイヤの製造方法は、例えば、特許文献２に開示されているように、断面形状が平板状またはＵ字状の長尺の板材からなるろう材部の上に粉末状のフラックスを供給しつつ板材を丸め加工して板材の端面同士を突き合わせる（以下、この部分を板材突合せ部という）という方法が多く用いられる。

このフラックスコアードワイヤを用いて、アルミニウム円管同士をろう付する際は、所定の長さに切断したフラックスコアードワイヤをリング状に巻いて切断部を突き合わせ（以下、この部分をリング突合せ部という）、リングの内径がアルミニウム円管の外径とほぼ等しくなるように加工したリングろうを用い、そのリングろうをアルミニウム円管の外周のろう付部近傍に差し込んでおき、バーナーや高周波加熱装置等で差し込んだリングろうを加熱してろう付を行う。リングろうの形状は、円環に限られるものではなく、ろう付する管の形状に合わせたもの、例えば、断面形状が扁平な管に対しては扁平な形状に巻かれたリングろうが用いられ、また、一重に巻かれたもの以外に複数回巻かれたものも用いられる。

特開昭６１−２１２５００号公報（第１図） 特開平１１−３４７７８３号公報（第４頁、図４）

上記のようなフラックスコアードワイヤを用いたリングろうで、例えば、アルミニウム管のフレア加工部に他のアルミニウム管を突合せてろう付する場合、ろう材部より融点が低いフラックスがリングろうのリング突合せ部及び板材突合せ部から液状となって排出される。この時、フレア加工部が溶融したフラックスの受け皿となるが、バーナーの火炎強度や加熱場所等の加熱条件によっては、ろう材部の溶融前に大量のフラックスがリングろうのリング突合せ部より一気に噴出し、受け皿であるフレア加工部の外へ少なからず流出することがある。このフラックスの流出が顕著な場合、ろう付部へのフラックスの供給量は本来供給しようとしていたリングろうに充填されていた分量よりも大幅に少なくなる。

その結果、ろう付部へのフラックスの供給量が減少し、ろう付部全体への供給が不均一になり、ろう付部とろう材との濡れ性が一部または全体で確保されず、ろう付不良が発生するという問題がある。

また、ろう付部の外へのフラックスの流出を想定して必要量よりも大幅にフラックスを増量しておく方法も考えられるが、この場合、ろう材部の溶融時にもろう付部に大量のフラックスが残存することによりろう付不良が発生する可能性があるという問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、リングろうに必要量だけ充填されたフラックスを効率よくろう付部へ均一に供給し、安定したろう付を行うことができるリングろう及びその製造方法を得ることを目的とするものである。

本発明に係るリングろうは、所定の幅を有する板状のろう材を丸め、幅方向の端部同士を突き合わせた板材突合せ部を有する管状のろう材部と、上記ろう材部内に充填された粉末フラックスとを備えたパイプからなり、上記パイプの両端を突き合わせたリング突合せ部を有する環に成形されたリングろうにおいて、
上記板材突合せ部の上記ろう材部の板厚は、上記板材突合せ部以外の上記ろう材部の板厚より薄くなっているものである。

本発明に係るリングろうの製造方法は、所定の幅を有する長尺の板状のろう材からなるろう材原料板材を供給する第１の工程、
上記第１の工程で供給されたろう材原料板材をＵ字形状に成形する第２の工程、
上記第２の工程でＵ字形状に成形されたろう材原料板材のＵ字形状の内部に粉末フラックスを供給する第３の工程、
上記第３の工程でＵ字形状の内部に粉末フラックスが供給されたろう材原料板材を円形に丸めて上記ろう材原料板材の幅方向両端を突き合わせ、中空のろう材原料板材の内部に粉末フラックスが包含されたフラックスコアードワイヤを得る第４の工程、
上記第４の工程で得られたフラックスコアードワイヤを所定の長さに切断し、上記切断したフラックスコアードワイヤを環に成形し、上記切断したフラックスコアードワイヤの両端を突き合わせる第５の工程を備えたリングろうの製造方法において、
上記第１の工程で供給するろう材原料板材の幅方向両端の板厚を、上記両端近傍以外の部分の板厚より薄くするものである。

本発明に係るリングろうによれば、所定の幅を有する板状のろう材を丸め、幅方向の端部同士を突き合わせた板材突合せ部を有する管状のろう材部と、上記ろう材部内に充填された粉末フラックスとを備えたパイプからなり、上記パイプの両端を突き合わせたリング突合せ部を有する環に成形されたリングろうにおいて、
上記板材突合せ部の上記ろう材部の板厚は、上記板材突合せ部以外の上記ろう材部の板厚より薄くなっているものであるので、粉末フラックスの溶融液がリング突合せ部から集中して噴出しないようにすることができ、溶融液がろう付部外へ流出するのを抑制し、安定したろう付ができるようになる。

本発明に係るリングろうの製造方法によれば、所定の幅を有する長尺の板状のろう材からなるろう材原料板材を供給する第１の工程、
上記第１の工程で供給されたろう材原料板材をＵ字形状に成形する第２の工程、
上記第２の工程でＵ字形状に成形されたろう材原料板材のＵ字形状の内部に粉末フラックスを供給する第３の工程、
上記第３の工程でＵ字形状の内部に粉末フラックスが供給されたろう材原料板材を円形に丸めて上記ろう材原料板材の幅方向両端を突き合わせ、中空のろう材原料板材の内部に粉末フラックスが包含されたフラックスコアードワイヤを得る第４の工程、
上記第４の工程で得られたフラックスコアードワイヤを所定の長さに切断し、上記切断したフラックスコアードワイヤを環に成形し、上記切断したフラックスコアードワイヤの両端を突き合わせる第５の工程を備えたリングろうの製造方法において、
上記第１の工程で供給するろう材原料板材の幅方向両端の板厚を、上記両端近傍以外の部分の板厚より薄くするものであるので、上記第４の工程で幅方向の両端を突き合わせた板材突合せ部からも粉末フラックスの溶融液が排出され、上記第５の工程において両端を突き合わせてできるリング突合せ部から溶融液が集中して噴出しないようにすることができ、溶融液がろう付部外へ流出するのを抑制し、安定したろう付ができるようになる。

この発明に係るリングろうの実施の形態１を示す平面図である。 図１の一部の断面を示す断面図である。 実施の形態１のリングろうの元になるフラックスコアードワイヤを製造する製造装置の構成を示す模式図である。 板材供給ボビンから供給されるろう材原料板材の断面図である。 Ｕ字加工ローラでＵ字形状に成形されたろう材原料板材の断面形状を示す断面図である。 リングろうを用いてパイプをろう付する状態を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 板材突合せ部が様々な方向を向いた例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２を示す正面図である。 この発明に係るリングろうの実施の形態３を示す斜視図である。 実施の形態３のリングろうを製造するのに用いられる製造装置を示す断面図である。 実施の形態３の切断したフラックスコアードワイヤの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係るリングろうの実施の形態１を示す平面図であり、図1（ａ）は円環に成形したリングろう、図1（ｂ）は扁平環に成形したリングろうを示している。図２は、図１の一部の断面を示す断面図である。

図１及び図２に示したように、この実施の形態１におけるリングろう１は、例えば、Ａｌ−１２ｗｔ％Ｓｉ等のろう材からなるろう材部２と、アルミろう材用フラックスとして一般に用いられるＦ，Ｃｓ，Ａｌ等の元素を含む化合物等の粉末フラックス３とを有する。Ａｌ−１２ｗｔ％Ｓｉの融点は５８０℃から６００℃の範囲にあり、Ｆ，Ｃｓ，Ａｌ等の元素を含む粉末フラックスの融点は、４５０℃から５００℃の範囲にある。

この実施の形態１におけるリングろう１は、所定の幅を有する板状のろう材を丸めて幅方向の端部同士を突き合わせた板材突合せ部２ｂを有する管状のろう材部２と、ろう材部２内に充填された粉末フラックス３とを備えたパイプからなり、パイプの両端を突き合わたリング突合せ部２ｃを有する環に成形されたものであり、また、図２に示したように、ろう材部２の板材突合せ部２ｂの板厚は板材突合せ部２ｂ以外のろう材部２の板厚より薄くなっているものである。板材突合せ部２ｂの板厚をどの程度薄くするかは、リングろう１のろう材の種類、管径、管内のフラックスの量、ろう付温度等のろう付条件等で変わるものである。

図３は、この実施の形態１のリングろうの元になるフラックスコアードワイヤを製造する製造装置の構成を示す模式図である。
図３に示したように、順に、ろう材部となるろう材原料板材２ａを供給する板材供給ボビン４、ろう材原料板材２ａをＵ字に成形するＵ字加工ローラ５、フラックス供給口６、円形加工ローラ７、ワイヤ巻取りボビン８を備えている。

この製造装置において、まず、板材供給ボビン４からろう材部２となるろう材原料板材２ａを供給する（第１の工程）。次に、第１の工程で供給されたろう材原料板材２ａをＵ字加工ローラ５でＵ字形状に成形し（第２の工程）、第２の工程で成形されたろう材原料板材２ａのＵ字形状の内部にフラックス供給口６から粉末フラックス３を供給する（第３の工程）。第３の工程でＵ字形状の内部に粉末フラックス３が供給されたろう材原料板材２ａを円形加工ローラ７で丸め、中空のろう材原料板材２ａの内部に粉末フラックス３が包含されたフラックスコアードワイヤ１ａを得る（第４の工程）。フラックスコアードワイヤ１ａは巻取りボビン８で巻き取られる。図４は、板材供給ボビン４から供給されるろう材原料板材２ａの断面図であり、板材突合せ部２ｂとなる幅方向両端は他の部分の板厚より薄くなっている。図５は、Ｕ字加工ローラ５でＵ字形状に成形されたろう材原料板材２ａの断面形状を示す断面図である。

以上のような第１〜第４の工程を経て製造されたフラックスコアードワイヤ１ａは、次の第５の工程で、リング成形機を用いて所定の長さに切断されるとともに、切断されたフラックスコアードワイヤ１ａの両端が突き合わせられて環に成形されることでリングろう１が得られる。

図６は、リングろうを用いてパイプをろう付する状態を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図６は、バーナー９でろう付する例であり、上下方向にろう付するパイプ１０，１１を配置し、下側のパイプ１０における上側のパイプ１１とのろう付部にフレア加工部１０ａを形成する。フレア加工部１０ａは溶融したフラックスの受け皿となるように成形する。

この実施の形態１によれば、環に成形したリングろう１の全周に亘って形成される板材突合せ部２ｂにおけるろう材部２の板厚を板材突合せ部２ｂ以外のろう材部２の板厚より薄くしたので、ろう付時における板材突合せ部２ｂの昇温が他の部分より早くなり、板材突合せ部２ｂのろう材部２が溶融するタイミングが粉末フラックス３の溶融のタイミングに近づき、早いタイミングで溶融した板材突合せ部２ｂからも粉末フラックス３の溶融液が均一に排出されるようになるので、粉末フラックス３の溶融液がリング突合せ部２ｃから集中して噴出しないようにすることができ、溶融液がろう付部外へ流出するのを抑制し、安定したろう付ができるようになる。

また、必要以上の大量の粉末フラックス３をろう部材２に充填する必要がなくなり、必要な量の粉末フラックス３とすることによって、安定したろう付ができるようになる。

図７は、板材突合せ部２ｂが様々な方向を向いた例を示す断面図であるが、板材突合せ部２ｂがどの方向を向いていてもこの発明の効果は得られる。

実施の形態２.
図８は、この発明の実施の形態２を示す正面図であり、リングろうの元になるフラックスコアードワイヤを示している。

この実施の形態２では、上記実施の形態１の構成に加えて、図８に示したように、フラックスコアードワイヤ１ａに粉末フラックス３の溶融液が排出される貫通孔であるフラックス通過孔２ｄが一定の間隔で配置されている。フラックス通過孔２ｄは、直線状のフラックスコアードワイヤ１ａの長さ方向に直線状に配置する、あるいは図８に示したように螺旋状に配置する等種々の配置の形態をとり得る。

この実施の形態２におけるフラックスコアードワイヤ１ａの製造は、上記実施の形態１で説明したろう材原料板材２ａに予め供給方向に一定の間隔でフラックス通過孔２ｄとなる孔を空けておき、上記実施の形態１と同様の工程を経て製造される。フラックス通過孔２ｄの径は、フラックスコアードワイヤ１ａの外径の１／１０程度とする。

この実施の形態２によれば、粉末フラックス３の溶融液は、リング突合せ部２ｃの隙間、板材突合せ部２ｂの溶融によってできた隙間から排出されるのに加えて、一定の間隔で配置したフラックス通過孔２ｄからもろう付部に均一に排出されるので、粉末フラックス３の溶融液がリング突合せ部２ｃから集中して噴出しないようにしてろう付部外へ流出するのを抑制し、安定したろう付ができるようになる。

実施の形態３.
図９は、この発明に係るリングろうの実施の形態３を示す斜視図、図１０は、この実施の形態３のリングろうを製造するのに用いられる製造装置を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図１１は、図１０の製造装置で製造・切断されたフラックスコアードワイヤ１ａを示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

この実施の形態３におけるリングろうは、図９に示したように、上記実施の形態１または２のリングろう１のリング突合せ部２ｃ近辺を押し潰して押し潰し部２ｅを設けたものである。

図１０に示したように、押し潰し部２ｅは、押し潰し金型１２でフラックスコアードワイヤ１ａの一部を所定の長さの間隔で切断すると同時に、切断部の近傍を押し潰して、図１１に示したような、両端に押し潰し部２ｅを有するフラックスコアードワイヤ１ａを得る。両端の押し潰し部２ｅの断面は、フラックスコアードワイヤ１ａの押し潰していない部分の断面より小さくして、リングろう１としたときに、押し潰し部が押し潰していない部分の外にはみ出さないようにしている。このフラックスコアードワイヤ１ａを環に成形し、図９に示したリングろう１を得る。

この実施の形態３によれば、粉末フラックス３の溶融液が排出されるリング突合せ部２ｃを押し潰し部２ｅで閉じたので、粉末フラックス３の溶融液は板材突合せ部２ｂから、または板材突合せ部２ｂとフラックス通過孔２ｄからろう付部に対して均一に排出されるようになり、安定したろう付ができるようになる。

また、両端の押し潰し部２ｅが、押し潰していない部分の外にはみ出ないようにしているので、ろう付の際、リングろう１をろう付部に容易に挿入することができる。また、アルミニウム円管等のろう付部材とリングろう１とを密着させた状態に容易にできるので、ろう付部材とリングろう１との伝熱量がろう付部内においてばらつかないようにすることができる。

この発明に係るリングろう及びその製造方法は、アルミニウム等のように母材表面に強固な酸化膜を有する材料のろう付を安定に実施し、ろう付不良を低減するものとして有効に利用することができる。

１ リングろう、１ａ フラックスコアードワイヤ、２ ろう材部、
２ａ ろう材原料板材、２ｂ 板材突合せ部、２ｃ リング突合せ部、
２ｅ 押し潰し部、２ｄ フラックス通過孔、３ 粉末フラックス、
４ 板材供給ボビン、５ Ｕ字加工ローラ、６ フラックス供給口、
７ 円形加工ローラ、８ ワイヤ巻取りボビン、９ バーナー、１０，１１ パイプ、
１０ａ フレア加工部、１２ 押し潰し金型、ワイヤ切断カッター。

Claims (8)

1. 所定の幅を有する板状のろう材を丸め、幅方向の端部同士を突き合わせた板材突合せ部を有する管状のろう材部と、上記ろう材部内に充填された粉末フラックスとを備えたパイプからなり、上記パイプの両端を突き合わせたリング突合せ部を有する環に成形されたリングろうにおいて、
   上記板材突合せ部の上記ろう材部の板厚は、上記板材突合せ部以外の上記ろう材部の板厚より薄くなっていることを特徴とするリングろう。
2. 上記ろう材部に、上記環に沿って一定の間隔で、上記粉末フラックスが溶融した際の溶融液が排出される貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリングろう。
3. 上記リング突合せ部の近傍が押し潰されて、上記管状のろう材部の長さ方向端部が閉じられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリングろう。
4. 上記押し潰されたろう材部の断面が、押し潰されていないろう材部の断面より小さいことを特徴とする請求項３に記載のリングろう。
5. 所定の幅を有する長尺の板状のろう材からなるろう材原料板材を供給する第１の工程、
   上記第１の工程で供給されたろう材原料板材をＵ字形状に成形する第２の工程、
   上記第２の工程でＵ字形状に成形されたろう材原料板材のＵ字形状の内部に粉末フラックスを供給する第３の工程、
   上記第３の工程でＵ字形状の内部に粉末フラックスが供給されたろう材原料板材を円形に丸めて上記ろう材原料板材の幅方向両端を突き合わせ、中空のろう材原料板材の内部に粉末フラックスが包含されたフラックスコアードワイヤを得る第４の工程、
   上記第４の工程で得られたフラックスコアードワイヤを所定の長さに切断し、上記切断したフラックスコアードワイヤを環に成形し、上記切断したフラックスコアードワイヤの両端を突き合わせる第５の工程を備えたリングろうの製造方法において、
   上記第１の工程で供給するろう材原料板材の幅方向両端の板厚を、上記両端近傍以外の部分の板厚より薄くすることを特徴とするリングろうの製造方法。
6. 上記第１の工程で供給するろう材原料板材に、長さ方向に一定の間隔で貫通孔を設けることを特徴とする請求項５に記載のリングろうの製造方法。
7. 上記第５の工程において、上記フラックスコアードワイヤを所定の長さに切断する際に、同時に上記切断する部分の近傍部を押し潰し、上記切断するフラックスコアードワイヤの両端を閉じることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のリングろうの製造方法。
8. 上記押し潰す上記近傍部の断面が、押し潰していない上記フラックスコアードワイヤの断面より小さくなるようにすることを特徴とする請求項７に記載のリングろうの製造方法。

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