JP2015061954A - パイプの製造 - Google Patents
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Abstract
Description
1.種々の等級及び組成のパイプを、溶融することなしに、粉末から直接製造することができる。
2.製造するパイプの直径が、用いた支持部材の大きさのみによって限定される。
3.本方法は、通常、製造するパイプの肉厚に限定をかけない。
4.パイプを製造するのに広く用いられている高価なダイ(dies)、あるいは鍛造、ロール成形、溶接又は押し出し装置を必要としない。
5.本方法は、いろいろなパイプの材料(例えば、金属、セラミック、ポリマー、複合材料及びそれらの混合物)に適用可能であり、種々の用途に適合するよう勾配微細構造(graded microstructure)の製造に適用可能である。
6.コールドスプレーの間、雰囲気制御が不要である。
以下の非限定的な実施例は、本発明の特定の実施の形態を説明するものである。
実施例1
本発明の方法は、添付図面(図1)に示す特別に設計された現場圧延試験装置(in situ rolling test rig)及び旋盤を用いて実施することができる。特に、直径(内径)が最大125mmまで長さが最大450mmまでのチタンのパイプを、その試験装置で製造することができる(製造するパイプの直径、肉厚及び/又は長さに対する限定なし)。
・装置:CGT Kinetic 3000又は4000型
・超音速ノズルの数:1以上
・マンドレルの材料:ステンレス鋼
・マンドレルの速度:最高600RPM(回転/分)まで
・スタンドオフ:20〜100mm
・スプレー材料:純チタン(CP Titanium)及び/又はチタン合金粉末
・粒径:10〜30ミクロン
・ガス圧:10〜40バール
・ガス:ヘリウム、窒素、アルゴン又は空気
・搬送ガス:ヘリウム、窒素、アルゴン又は空気、あるいはそれらの混合物
・粉末供給速度:10〜200グラム/分
・移動速度:10〜100mm/分
チタン/軟鋼の二重(duplex)パイプを、腐蝕性の流体を搬送する目的で製造した。ステンレス鋼製マンドレル(外径50mm、長さ300mm)を、市販の純チタンの5mmの厚さの層でコールドスプレーした。追加の5mm厚の軟鋼の層を、チタン層上に付着させて10mm厚の二重パイプを製造した。チタンとステンレス鋼の熱膨張係数の間の違いを利用することにより、ステンレス鋼製マンドレルを取り除いた。
・装置:CGT Kinetic 4000型
・MOC超音速ノズル
・マンドレルの材料:ステンレス鋼
・マンドレルの速度:最高600RPM(回転/分)まで
・スタンドオフ:30mm
・スプレー材料:市販の純チタン及び軟鋼
・粒径:チタン及び軟鋼が10〜30ミクロン
・チタン用のガス圧は38バール、軟鋼用のガス圧は35バール
・ガス:どちらの粉末に関しても99.999%純粋な窒素
・搬送ガス:どちらの粉末に関しても99.999%純粋な窒素
・粉末供給速度:どちらの粉末に関しても30g/分
・移動速度:どちらの粉末に関しても20mm/分
コールドスプレーを用いて、複雑な内側形状を有するチタン及びチタン合金のシームレスパイプを製造した。アルミニウム合金のマンドレルの外側表面を機械加工してスプライン形状のマンドレルを製造し、このマンドレルは、その結果として、コールドスプレーしたチタンパイプの内側表面積を増加させた。スプラインは、外周のまわりに10個の歯車形状の歯を備えており、各々の歯は、幅が3mm、深さが3mmであった。そのほか、スプラインの形状は、示された例に限定されず、スプラインの歯の深さ及び幅は、要求される熱伝達の量に応じて変えることができる。アルミニウムスプラインを、マンドレルを所要の速度で回転させる目的で旋盤機械に配置した。チタン又はチタン合金を、マンドレルの表面上にコールドスプレーし、熱交換用パイプの肉厚を6mmの厚さまで構築した。コールドスプレーの後、水酸化ナトリウム溶液中で溶解させることにより、マンドレルを取り除き、チタン製熱交換用パイプを出現させた。チタン製熱交換用パイプを、図2に示す。
・装置:CGT Kinetic 4000型
・MOC超音速ノズル
・マンドレルの材料:アルミニウム合金
・マンドレルの速度:最高600RPM(回転/分)まで
・スタンドオフ:30mm
・スプレー材料:市販の純チタン
・粒径:10〜30ミクロン
・ガス圧:38バール
・ガス:99.999%純粋な窒素
・搬送ガス:99.999%純粋な窒素
・粉末供給速度:30g/分
・移動速度:20mm/分
本明細書及びこれに続く請求の範囲を通じ、文脈が他の意味を要求している場合を除き、「含む(comprise:三人称単数以外の現在形)」の語、並びに「含む(comprises:三人称単数現在形)」及び「含む(comprising:現在分詞)」等の変化形は、述べた整数又は工程、あるいは一群の整数又は工程を含むが、如何なる他の整数又は工程、あるいは一群の整数又は工程をも排除しないことを意味することが理解されよう。
Claims (14)
- 適当な支持部材上に粒子をコールドガスダイナミックスプレーし、それによりパイプを作成することと、パイプを支持部材から分離することを含むパイプの製造方法。
- 支持部材が、マンドレルの形をとり、マンドレルの外側表面が、パイプの内側表面を画定する請求項1に記載の方法。
- 支持部材が、モールドの形をとり、モールドの内側表面が、パイプの外側表面を画定する請求項1に記載の方法。
- 支持部材の表面が、滑らかで欠陥がない請求項1に記載の方法。
- パイプの組成が、パイプの長さに沿って及び/又は厚さを横切って変化する請求項1に記載の方法。
- パイプが、異なる材料の2以上の別個の長さ及び/又は層を備えている請求項5に記載の方法。
- パイプの組成が、パイプの長さに沿って及び/又は厚さを横切って徐々に変化する請求項5に記載の方法。
- パイプが、パイプの表面に耐蝕性及び/又は耐摩耗性を付与する材料を含んでいる請求項1に記載の方法。
- 支持部材が、対応するパイプの表面に大きな表面積を付与する表面特徴を有する請求項1に記載の方法。
- パイプの支持部材からの分離が、パイプ及び/又は支持部材を加熱又は冷却することによりなされる請求項1に記載の方法。
- パイプの支持部材からの分離が、支持部材を溶解、溶融又は蒸発させることにより、あるいは壊すことによりなされる請求項1に記載の方法。
- パイプが、チタン及び/又はチタン合金を含んでいる請求項1に記載の方法。
- 請求項1乃至12の何れか一つに記載の方法によって製造されたパイプ。
- 熱交換器に用いる請求項9に記載の方法によって製造されたパイプ。
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