JP2023055541A - Manufacturing method for exhaust system component - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気系部品の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method of manufacturing an exhaust system component.
排気ガスの流路を構成する排気系部品は、溶接によって連結された複数の筒体(つまり管材)によって構成されている。連結される筒体の中には、継手のように肉厚部を有する部品が含まれる(特許文献1参照)。 An exhaust system part that forms an exhaust gas flow path is configured by a plurality of cylinders (that is, pipe members) that are connected by welding. The connected cylindrical bodies include parts having thick portions, such as joints (see Patent Document 1).
排気系部品を構成する筒体同士を溶接にて連結する際に、溶接対象に温度のバラツキがあると応力が発生する。このような応力によって、排気系部品に亀裂等の破損が発生するおそれがある。 When connecting cylinders constituting exhaust system parts by welding, stress is generated if there is a temperature variation in the objects to be welded. Such stress may cause damage such as cracks in exhaust system components.
溶接時の温度のバラツキは、部品を加熱して溶接を行うことで抑制できる。しかしながら、上述した継手のような肉厚部は、加熱によって温度が上昇しにくいため、温度のバラツキの低減が困難である。 Temperature variations during welding can be suppressed by heating the parts before welding. However, it is difficult to reduce temperature variations in thick portions such as the joints described above, because the temperature does not easily rise due to heating.
本開示の一局面は、肉厚部を有する排気系部品の溶接時の破損を抑制できる排気系部品の製造方法を提供することを目的としている。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a method for manufacturing an exhaust system component that can suppress breakage during welding of the exhaust system component having a thick portion.
本開示の一態様は、排気ガスの流路を構成する排気系部品の製造方法である。排気系部品の製造方法は、第1筒体と第2筒体とを連結した状態で第1筒体及び第2筒体を加熱する工程と、加熱する工程の後、第1筒体と第2筒体とを溶接する工程と、を備える。加熱する工程では、第1筒体のうち他の部位よりも径方向の厚みが大きい肉厚部を、他の部位よりも優先的に加熱する。 One aspect of the present disclosure is a method of manufacturing an exhaust system component that configures an exhaust gas flow path. A method for manufacturing an exhaust system component includes a step of heating the first cylinder and the second cylinder while the first cylinder and the second cylinder are connected, and after the heating step, the first cylinder and the second cylinder. and welding the two cylinders together. In the heating step, the thick portion of the first cylindrical body, which is thicker in the radial direction than the other portions, is heated preferentially over the other portions.
このような構成によれば、肉厚部と他の部位との温度差を小さくした状態で、第1筒体と第2筒体との溶接が行われるため、第1筒体及び第2筒体において応力の発生が抑制される。その結果、肉厚部を有する排気系部品の溶接時の破損を抑制できる。 According to such a configuration, the first cylinder and the second cylinder are welded in a state in which the temperature difference between the thick part and the other parts is reduced. The generation of stress in the body is suppressed. As a result, it is possible to suppress damage during welding of exhaust system components having thick portions.
本開示の一態様では、第1筒体は、フェライト系ステンレス鋼を主体としてもよい。このような構成によれば、第1筒体の熱膨張係数が小さくなり、高温状態が繰り返されるサイクルにおける酸化特性を高めることができる。 In one aspect of the present disclosure, the first cylindrical body may be mainly made of ferritic stainless steel. With such a configuration, the coefficient of thermal expansion of the first cylindrical body is reduced, and the oxidation characteristics can be improved in cycles in which high temperature conditions are repeated.
本開示の一態様では、第1筒体は、筒状の本体部と、本体部よりも外径が大きく、かつ、本体部のうち第2筒体と溶接される第1端部とは反対側の第2端部に連続して設けられた鍔部と、を有してもよい。鍔部は、肉厚部を構成してもよい。このような構成によれば、締結に用いられる鍔部における応力の発生及びこの応力に起因する継手の破損を抑制できる。 In one aspect of the present disclosure, the first cylindrical body has a cylindrical main body portion and a first end portion having an outer diameter larger than that of the main body portion and being welded to the second cylindrical body of the main body portion. and a brim provided continuously with the second end of the side. The collar portion may constitute the thick portion. According to such a configuration, it is possible to suppress the generation of stress in the collar portion used for fastening and the breakage of the joint due to this stress.
本開示の一態様では、第2筒体は、触媒を格納する触媒ケースであってもよい。このような構成によれば、熱膨張係数の小さい材料で構成される触媒ケースの破損を抑制することができる。 In one aspect of the present disclosure, the second cylindrical body may be a catalyst case that stores a catalyst. With such a configuration, damage to the catalyst case made of a material with a small thermal expansion coefficient can be suppressed.
本開示の一態様では、加熱する工程では、第1筒体及び第2筒体の内部に熱風を送る熱源と、肉厚部に熱風を誘導する案内器具とを用いてもよい。このような構成によれば、比較的容易に肉厚部を優先的に加熱することができる。 In one aspect of the present disclosure, in the heating step, a heat source that sends hot air to the inside of the first cylinder and the second cylinder, and a guide device that guides the hot air to the thick portion may be used. According to such a configuration, it is possible to preferentially heat the thick portion relatively easily.
本開示の一態様では、加熱する工程では、熱風を案内器具に衝突させることで熱風を肉厚部に誘導してもよい。このような構成によれば、熱風を誘導する位置の変更及び調整が比較的容易に行えるため、排気系部品の生産効率を高められる。 In one aspect of the present disclosure, in the heating step, the hot air may be guided to the thick portion by making the hot air collide with a guiding device. According to such a configuration, it is relatively easy to change and adjust the position for guiding the hot air, so that the production efficiency of the exhaust system parts can be improved.
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
<排気系部品>
図1に示す排気系部品10は、内燃機関の排気ガス流路内に設けられる。具体的には、排気系部品10は、排気ガスの浄化を行う排気ガス浄化装置の一部を構成する。排気系部品10は、第1筒体20と、第2筒体30とを備える。
Embodiments to which the present disclosure is applied will be described below with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
[1-1. composition]
<Exhaust system parts>
An
(第1筒体)
第1筒体20は、例えば図2に示すVバンドクランプVのような締結部品によって、他の管体Pと締結される継手である。
(First cylindrical body)
The first
第1筒体20は、フェライト系ステンレス鋼を主体とする。具体的には、第1筒体20は、フェライト系ステンレス鋼の鋳造によって形成されている。図1に示すように、第1筒体20は、本体部21と、鍔部22とを有する。
The first
本体部21は、内部を排気ガスが流れる筒状の部材である。本体部21の厚みは軸方向において実質的に一定である。本体部21の第1端部21Aは、第2筒体30と溶接部位Wにて溶接されている。本体部21の第1端部21Aとは反対側の第2端部21Bの軸方向外側には、鍔部22が設けられている。
The
鍔部22は、本体部21よりも外径が大きいリング状の部位である。鍔部22は、本体部21の第2端部21Bよりも径方向外側に突出している。鍔部22は、第1筒体20の他の部位(つまり、鍔部22以外の部位)よりも径方向の厚みが大きい肉厚部を構成している。
The
つまり、第1筒体20の第2筒体30とは反対側の端部は、第1筒体20の他の部位よりも径方向の厚みが大きい肉厚部である。なお、図2に示すように、鍔部22には、ガスケットを配置するための溝22Aが設けられている。
That is, the end portion of the first
(第2筒体)
図1に示す第2筒体30は、触媒を格納する触媒ケースである。第2筒体30が格納する触媒は、排気ガスとの接触によって排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集し、排気ガスを浄化する。
(Second cylindrical body)
A second
第2筒体30は、第1筒体20と同様に、フェライト系ステンレス鋼を主体とする。具体的には、第2筒体30は、フェライト系ステンレス鋼板によって形成されている。第1筒体20及び第2筒体30を共にフェライト系ステンレス鋼とすることで、同材溶接による耐久性向上を図ることができる。また、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さく(つまり熱膨張し難く)、かつ高温での酸化特性に優れる(つまり酸化し難い)。
Like the
第2筒体30の厚みは、軸方向において実質的に一定である。第2筒体30の一方の端部は、第1筒体20に挿入され、溶接により第1筒体20に連結されている。
The thickness of the second
<排気系部品の製造方法>
図3に示す排気系部品の製造方法は、配置工程S10と、加熱工程S20と、移動工程S30と、溶接工程S40とを備える。
<Manufacturing method of exhaust system parts>
The method for manufacturing an exhaust system component shown in FIG. 3 includes an arrangement step S10, a heating step S20, a moving step S30, and a welding step S40.
(配置工程)
配置工程S10では、図4に示すように、溶接されていない第1筒体20と第2筒体30とを加熱装置100に配置する。
(Placement process)
In the arranging step S10, the first
加熱装置100は、熱源110と、導風路120と、案内器具130とを有する。熱源110は、例えば電熱線及び送風機によって熱風Hを生成し、導風路120を介して第1筒体20及び第2筒体30の内部に熱風を送る。
The
案内器具130は、第1筒体20の肉厚部に熱風Hを誘導する。案内器具130は、衝突部131と、軸部132と、支持材133とを有する。
The
衝突部131は、熱源110から第1筒体20の内部に向かって拡径する円錐形状の部材である。衝突部131の最大外径は、第1筒体20内径よりも小さい。衝突部131の一部は、導風路120の内部に配置される。
The
軸部132は、衝突部131の中心部に取り付けられている。軸部132は、導風路120の軸方向に延伸している。支持材133は、軸部132を支持する。支持材133は、導風路120の内部に取り付けられている。軸部132及び支持材133の位置調整により、衝突部131の位置が調節できる。
The
なお、衝突部131及び軸部132の内部空間は、導風路120の内部と連通していてもよい。つまり、衝突部131及び軸部132それぞれの内部に熱風Hが供給されてもよい。
The internal spaces of the
配置工程S10では、案内器具130の衝突部131が、第1筒体20の径方向において肉厚部(つまり鍔部22)と重なるように、案内器具130が第1筒体20に挿入される。具体的には、第1筒体20の径方向において衝突部131の側面が肉厚部と対向するように衝突部131が配置される。
In the placement step S10, the guiding
また、配置工程S10では、第1筒体20の第2端部21Bが導風路120に連結されるように第1筒体20が配置される。第2筒体30は、第1筒体20の第1端部21Aに連結されるように配置される。
Further, in the arranging step S<b>10 , the
(加熱工程)
加熱工程S20では、第1筒体20と第2筒体30とを連結した状態で、加熱装置100を用いて第1筒体20及び第2筒体30を内部から加熱する。
(Heating process)
In the heating step S<b>20 , the
導風路120から第1筒体20内に供給された熱風Hは、第1筒体20及び第2筒体30の内部を通過して、第2筒体30から外部に排出される。また、加熱工程S20では、熱風Hを案内器具130の衝突部131に衝突させることで、熱風Hを第1筒体20の肉厚部に誘導する。
The hot air H supplied into the
つまり、衝突部131の側面に沿うように熱風Hの進路を変えることで、熱風Hを肉厚部の内周面に衝突させる。これにより、肉厚部を中心に第1筒体20が加熱され、肉厚部である鍔部22が他の部位である本体部21よりも優先的に加熱される。つまり、肉厚部が受け取る熱量が、第1筒体20の他の部位及び第2筒体30が受け取る熱量よりも大きくなる。
That is, by changing the course of the hot air H so as to follow the side surface of the
(移動工程)
移動工程S30では、図5に示すように、加熱工程S20後に、熱源110を導風路120から取り外し、第1筒体20及び第2筒体30から離れた位置に移動させる。
(moving process)
In the moving step S30, after the heating step S20, the
これにより、第1筒体20と第2筒体30との溶接時に発生する溶接ヒューム、スパッタ等から熱源110を保護できる。また、熱源110から発生する熱風によって溶接時に溶接ガスの流れが乱れることによる溶接性の低下を抑制できる。
As a result, the
熱源110の具体的な移動方法としては、導風路120に連結された使用位置から、保護カバー140によって保護される格納位置まで、熱源110をスイングさせる方法が例示できる。これにより、第1筒体20と第2筒体30との溶接時には、溶接個所と熱源110との間に保護カバー140が位置する。その結果、保護カバー140が遮蔽部材として機能し、上述の溶接ヒューム、スパッタ等が熱源110に当たり難くなる。
As a specific method of moving
(溶接工程)
溶接工程S40では、移動工程S30後に、第1筒体20及び第2筒体30を溶接する。具体的には、第1筒体20の本体部21の第1端部21Aと第2筒体30とが重なっている溶接部位Wを周方向全体にわたって溶接する。
(Welding process)
In the welding step S40, the
[1-2.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)肉厚部と他の部位との温度差を小さくした状態で、第1筒体20と第2筒体30との溶接が行われるため、第1筒体20及び第2筒体30において応力の発生が抑制される。その結果、肉厚部を有する排気系部品10の溶接時の破損を抑制できる。
[1-2. effect]
According to the embodiment detailed above, the following effects are obtained.
(1a) Since the
(1b)第1筒体20がフェライト系ステンレス鋼を主体とすることで、第1筒体20の熱膨張係数が小さくなり、高温状態が繰り返されるサイクルにおける酸化特性を高めることができる。
(1b) Since the first
(1c)第1筒体20及び第2筒体30がいずれもフェライト系ステンレス鋼を主体とすることで、同材溶接となり、第1筒体20及び第2筒体30との熱膨張差を低減できる。さらに、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さいため、第1筒体20及び第2筒体30が熱膨張及び熱収縮する際の寸法差が低減される。その結果、第1筒体20及び第2筒体30の破損が抑制される。
(1c) Since both the first
(1d)第1筒体20が鍔部22を有する継手であることで、締結に用いられる鍔部22における応力の発生及びこの応力に起因する継手の破損を抑制できる。
(1e)第2筒体30が触媒ケースであることで、熱膨張係数の小さい材料で構成される触媒ケースの破損を抑制することができる。
(1d) Since the first
(1e) Since the second
(1f)熱風を送る熱源110と、肉厚部に熱風を誘導する案内器具130とを用いることで、比較的容易に肉厚部を優先的に加熱することができる。
(1g)熱風を案内器具130に衝突させることで、熱風を誘導する位置の変更及び調整が比較的容易に行えるため、排気系部品10の生産効率を高められる。
(1f) By using the
(1g) Making the hot air collide with the guiding
[2.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
[2. Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it is needless to say that the present disclosure is not limited to the above embodiments and can take various forms.
(2a)上記実施形態の排気系部品の製造方法において、第1筒体及び第2筒体の材質は、フェライト系ステンレス鋼に限定されない。 (2a) In the method of manufacturing an exhaust system component according to the above embodiment, the material of the first cylinder and the second cylinder is not limited to ferritic stainless steel.
(2b)上記実施形態の排気系部品の製造方法において、第1筒体は鍔部を有する継手に限定されない。また、第2筒体は触媒ケースに限定されない。さらに、第1筒体及び第2筒体の双方に肉厚部が設けられてもよい。また、肉厚部は、第1筒体の鍔部以外の部位を含んでもよい。 (2b) In the method of manufacturing an exhaust system component according to the above embodiment, the first cylindrical body is not limited to a joint having a flange. Also, the second cylinder is not limited to the catalyst case. Furthermore, the thick portion may be provided on both the first cylinder and the second cylinder. Also, the thick portion may include a portion other than the collar portion of the first cylindrical body.
(2c)上記実施形態の排気系部品の製造方法において、熱風は、案内器具への衝突以外の手段によって肉厚部へ誘導されてもよい。また、第1筒体及び第2筒体は、熱風以外の手段で加熱されてもよい。例えば、肉厚部に直接ヒータを取り付けることで肉厚部を優先的に加熱してもよい。 (2c) In the method of manufacturing an exhaust system component according to the above embodiment, the hot air may be guided to the thick portion by means other than colliding with the guiding device. Also, the first cylinder and the second cylinder may be heated by means other than hot air. For example, the thick portion may be preferentially heated by attaching a heater directly to the thick portion.
(2d)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (2d) The function of one component in the above embodiments may be distributed as multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. Also, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Also, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added, replaced, etc. with respect to the configuration of the other above embodiment. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified by the wording in the claims are embodiments of the present disclosure.
10…排気系部品、20…第1筒体、21…本体部、21A…第1端部、
21B…第2端部、22…鍔部、22A…溝、30…第2筒体、100…加熱装置、
110…熱源、120…導風路、130…案内器具、131…衝突部、132…軸部、
133…支持材、140…保護カバー。
DESCRIPTION OF
21B... second end, 22... flange, 22A... groove, 30... second cylindrical body, 100... heating device,
DESCRIPTION OF
133... Support material, 140... Protective cover.
Claims (6)
第1筒体と第2筒体とを連結した状態で前記第1筒体及び前記第2筒体を加熱する工程と、
前記加熱する工程の後、前記第1筒体と前記第2筒体とを溶接する工程と、
を備え、
前記加熱する工程では、前記第1筒体のうち他の部位よりも径方向の厚みが大きい肉厚部を、他の部位よりも優先的に加熱する、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component that configures an exhaust gas flow path, comprising:
a step of heating the first cylinder and the second cylinder while the first cylinder and the second cylinder are connected;
a step of welding the first cylindrical body and the second cylindrical body after the heating step;
with
The method for manufacturing an exhaust system component, wherein, in the heating step, a thick portion of the first cylindrical body having a larger thickness in a radial direction than other portions is heated preferentially over other portions.
前記第1筒体は、フェライト系ステンレス鋼を主体とする、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component according to claim 1,
The method for manufacturing an exhaust system part, wherein the first cylindrical body is mainly made of ferritic stainless steel.
前記第1筒体は、
筒状の本体部と、
前記本体部よりも外径が大きく、かつ、前記本体部のうち前記第2筒体と溶接される第1端部とは反対側の第2端部に連続して設けられた鍔部と、
を有し、
前記鍔部は、前記肉厚部を構成する、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component according to claim 1 or claim 2,
The first cylindrical body is
a cylindrical main body;
a collar portion having an outer diameter larger than that of the main body portion and provided continuously to a second end portion of the main body portion opposite to a first end portion welded to the second cylindrical body;
has
The method of manufacturing an exhaust system component, wherein the flange portion constitutes the thick portion.
前記第2筒体は、触媒を格納する触媒ケースである、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component according to any one of claims 1 to 3,
The method of manufacturing an exhaust system component, wherein the second cylindrical body is a catalyst case that stores a catalyst.
前記加熱する工程では、前記第1筒体及び前記第2筒体の内部に熱風を送る熱源と、前記肉厚部に前記熱風を誘導する案内器具とを用いる、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component according to any one of claims 1 to 4,
A method of manufacturing an exhaust system part, wherein the heating step uses a heat source for sending hot air to the insides of the first and second cylindrical bodies, and a guide device for guiding the hot air to the thick portion.
前記加熱する工程では、前記熱風を前記案内器具に衝突させることで前記熱風を前記肉厚部に誘導する、排気系部品の製造方法。 A method for manufacturing an exhaust system component according to claim 5,
The method for manufacturing an exhaust system part, wherein in the heating step, the hot air is caused to collide with the guide device to guide the hot air to the thick portion.
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