JP3158501B2 - 爆轟液圧による圧接方法及び装置 - Google Patents

爆轟液圧による圧接方法及び装置

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/001Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by explosive charges

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は簡便に高圧の衝撃液圧を
得られる爆轟液圧による圧接方法及びそのための装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】合材をその相手部材たる母材に圧接する
手法としては爆圧接が知られている。かかる爆圧接に
は、瞬時ではあるが極めて高い圧力のもとにで合材を母
材に衝突させる必要がある。
【0003】爆圧接の装置としては、従来、定盤等の支
持手段の上に母材を配し、これに圧接されるべき合材を
平行あるいは角度をもって支持する構成となっており、
合材上には全面に緩衝材と火薬を用意し、端の方から爆
発させる。そして爆発力によって合材は端から順に母材
に衝突し、衝突面での酸化膜等を吹き飛ばしつつ、塑性
変形による発熱で溶着すると同時に加圧され圧接がなさ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公知の爆圧接装置は次のごとくの問題を有している。 1. 危険でかつ高価な爆薬を使用すること。 2. 大きな騒音を発生すること。 3. 危険性を伴うため、設置場所の制約があること。 4. 到達圧力の大幅変更が難しいこと。 5. 短時間での繰返し運転に適さないこと。 6. 大規模な設備が必要であること。 7. 固体爆薬収納部品等を消耗品として取り扱う必要が
あること。 8. 圧力の持続時間が比較的長いため、加工物以外の部
品へのダメージが大きいこと。 9. 加工(圧接)室内に固形物等が残留するため、連続
加工が困難であること。 10. 加工物の形状、寸法に関してかなりの制約を受け
ること。
【0005】本発明は、上述の従来の手法による諸問題
を解決し、安全で、短時間で繰返し運転でき、かつ高速
で加工のできる爆轟液圧による圧接方法及びそのための
装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、先ず爆轟液圧による圧接方法に関しては、可燃性
混合気を着火することにより発生するデトネーション波
をその進行と共に収束し、収束部で得られる高圧を液体
に伝達して液圧に変換し、該液圧により膜体を介しもし
くは直接合材を圧して母材に衝突せしめることにより圧
接することにより達成される。
【0007】また、上記方法を実施するための装置に関
しては、一端部から他端部へ向け断面積が小さくなる燃
焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着火室
と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ連通
する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最小断
面積部たる他端部の開口に接続される液圧室と、該液圧
室に連通せる圧接室とを備え、該圧接室には膜体を介し
てもしくは直接液圧を受ける合材と該合材の圧接相手部
材たる母材と支持する支持装置が収容されていることに
より得られる。
【0008】
【作用】かかる本発明において、圧接は次の要領で得ら
れる。 先ず、互いに連通せる燃焼室、誘導路そして着火室
にほぼ理論混合比の可燃性混合ガスを充填する。 次に、着火室にて着火を行う。 着火すると火炎は爆轟(デトネーション)により誘
導路を経て燃焼室内を進行する。その際、各誘導路は等
しい路程となっているので、燃焼室の一端部には各誘導
路火炎が同時に到達する。 燃焼室では、上記火炎は他端部に向け伝播するが、
燃焼室はその断面積が他端部に向け減少するので、火炎
の圧力は上昇し他端部にて最大値になる。該他端部の開
口には液圧室が接続されて液面が該開口に臨んでいるの
で、上記圧力は液圧室内の液体に伝達される。 上記液圧室内の液体の圧力は膜体を介しあるいは直
接に合材を母材へ圧して衝突せしめ、これにより圧接が
なされる。
【0009】
【実施例】以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例
を説明する。
【0010】図1は本発明の第一実施例装置の縦断面図
である。図において、1は燃焼室で、下方に向け円錐状
をなし横断面における断面積は上端部1Aで最大、下端
部1Bで最小となって収束部を形成するようになってい
る。
【0011】上記燃焼室1の上端部1Aの内壁はやや上
方に弯曲形成せられ、ここに複数の孔状の誘導路2が連
通している。該複数の誘導路2は上方にて、円板空間状
の分散室3に集束せられている。該分散室3には上方に
延びる着火室4が連通接続されている。そして、該着火
室4の上部には、着火装置6により作動する点火栓5が
設けられていると共に、流量計7,8を経て燃料供給源
9、酸化剤供給源10がそれぞれ接続されている。な
お、11は着火室4内の圧力を確認するための圧力計で
ある。
【0012】上記燃焼室1の下端部1Bは開口されてお
り、ここに液圧室12が接続され、そしてその直下に液
圧を使用する圧接装置13が設けられている。上記液圧
室12には圧力媒体としての水等の液体が収束されてい
るが、その液面は図のごとく上記燃焼室1の下端部1B
に直接面していても、強靭かつ変形容易な膜体で介面を
形成していてもよい。上記液圧室12には弁を介して空
気抜き用の管14、そして弁を介して液圧用の水等の液
体供給装置15が接続されている。
【0013】上記圧接装置13は、内部に支持装置16
を有している。該支持装置16は母材P1とこれに圧接
されるべき合材P2とを所定間隔をもって、上記液圧室
12の液面に傾いた状態で支持する構成となっている。
【0014】かかる本実施例装置において、高圧液圧の
発生そしてこれを利用した圧接は次のごとくになされ
る。 先ず、圧接を受けるべき母材P1及び合材P2が圧
接装置13の支持装置16にセットされる。 次に、必要に応じ着火室4、分散室3、誘導路2そ
して燃焼室1内が所定の真空度とされる。 しかる後、液圧室12内には水等の液体が充填さ
れ、着火室4、分散室3、誘導路2そして燃焼室1内に
は、ほぼ理論混合比の可燃性ガスが、燃料供給源9、酸
化剤供給源10により充填される。 かかる設定の完了後、着火装置6によって点火栓5
を作動させる。着火室4内では着火により爆轟が起こり
その火炎が分散室3そして誘導路2を経て燃焼室1の上
端部1Aに伝播される。その際、複数の誘導路2の路程
はそれぞれ等しく設定されているので、複数の誘導路2
の火炎は同時に上記上端部1Aに達する。 燃焼室1内では火炎は上端部1Aから下端部1Bへ
と進行するが、燃焼室1の断面積は下方に向け次第に小
さくなっているために、その圧力は上昇し下端部1Bで
はきわめて高圧となる。 上記燃焼室1の下端部1Bの開口部には、液圧室1
2内の液体の液面が臨んでいるため、上記高圧は該液面
から液体中へと伝播され、膜体を介し又は直接に合材P
2を母材P1に対して圧する。その際、合材P2及び母
材P1は傾いて配置されているために、合材P2は左上
端から母材P1に対して衝突を開始し右下端へ進行す
る。かくして、両材は全面的に圧接される。 しかる後、製品としての圧接材をとり出すと共に、
上記〜の工程を繰り返すことによって、次々と圧接
を行うことができる。
【0015】図2に本実施例における爆轟液圧について
数値をもって具体的に説明する。図は燃焼室1の他端部
1Bに臨む液面近傍における圧力測定の結果を示すもの
で、燃焼室中心部でのガス圧を37万気圧としたとこ
ろ、液圧は約15μsec の間生じ、その間に一次波と二
次波が得られた。一次波は3200kgf/cm2 、二次波は
3500kgf/cm2 であった。なお、この圧力は、燃焼室
内に充填するガス圧(量)や混合比を加減することによ
り容易に調整することができる。
【0016】次に、図3にもとづき本発明の第二実施例
装置を説明する。なお、図において図1に示した前実施
例装置と共通部分には同一符号を付してその説明は省略
する。
【0017】本実施例では燃焼室1’は半径方向に拡が
る横型に形成されている。該燃焼室1’は下方にふくら
む略球面の一部の上壁面によって中心に向かってその断
面積が減ずる形になっている。上記上壁面には、中心に
向かう適宜本数の溝1’Cが放射状に形成されていて、
中心部にて燃焼室1’が液圧室12に連通している。
【0018】かかる本実施例装置によれば、装置寸法を
高くできない場合に都合がよい。作用に関しては、前実
施例の場合と同様であり、火炎は誘導路2から燃焼室
1’の一端部たる周囲部1’Aに到達した後、他端部た
る中心部1’Bに向かって進行する。その進行の際、断
面積の減少に伴い圧力はきわめて高くなる。そして、そ
の高圧は液圧室12内の液体に伝播され、圧接装置13
にて合材P2を母材P1へ圧して圧接が行われる。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されるので、
その方法にあっては、従来の方法に比して、安価、かつ
容易に立上りが急峻で特性の優れた衝撃液圧圧接が行え
ると共に衝撃液圧のレベルは、爆轟装置の初期充填ガス
圧に依存しているので、圧力制御性に優れており、圧接
部材の寸法に応じた最適条件の設定が容易に行えるとい
う効果を得る。
【0020】また、本発明装置によれば、従来の弾丸打
込式、爆発方式のように火薬を用いないため、設定上の
制約を受けない装置となり、又、連続的に衝撃液圧を発
生させることができて量産システムへの転用が図れると
いう効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第一実施例装置の縦断面図であ
る。
【図2】図2は図1装置における液圧波形の一例を示す
図である。
【図3】第二実施例装置の断面図である。
【符号の説明】
1 燃焼室 1’ 燃焼室 1A 一端部(上端部) 1’A 一端部(周囲部) 1B 他端部(下端部) 1’B 他端部(中央部) 2 誘導路 4 着火室 5 点火栓 12 液圧室 13 圧接室(圧接装置) 16 支持装置 P1 母材 P2 合材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−37281(JP,A) 特開 昭52−147559(JP,A) 特開 昭53−37969(JP,A) 特開 平3−234398(JP,A) 特公 昭40−16418(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 20/08 B30B 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可燃性混合気を着火することにより発生
    するデトネーション波をその進行と共に収束し、収束部
    で得られる高圧を液体に伝達して液圧に変換し、該液圧
    により膜体を介しもしくは直接合材を圧して母材に衝突
    せしめることにより圧接することとした爆轟液圧による
    圧接方法。
  2. 【請求項2】 一端部から他端部へ向け断面積が小さく
    なる燃焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着
    火室と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ
    連通する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最
    小断面積部たる他端部の開口に接続される液圧室と、該
    液圧室に連通せる圧接室とを備え、該圧接室には膜体を
    介してもしくは直接液圧を受ける合材と該合材の圧接相
    手部材たる母材と支持する支持装置が収容されているこ
    ととした爆轟液圧による圧接装置。
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EP92108940A EP0516080B1 (en) 1991-05-29 1992-05-27 Method for generating a detonation pressure and apparatus therefor
DE69202513T DE69202513T2 (de) 1991-05-29 1992-05-27 Verfahren zum Erzeugen eines Explosionsdruckes und Vorrichtung dafür.
US08/063,160 US5339666A (en) 1991-05-29 1993-05-18 Apparatus for generating a detonation pressure
US08/223,424 US5379621A (en) 1991-05-29 1994-04-05 Apparatus for generating an underliquid shock pressure

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