JP6807930B2 - パイプ本体、パイプ及びパイプの加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、さらに、パイプの加工方法に関する。
しかしながら、銅製材料は高価であり、銅製材料を大量に使用すると、製品のコストが大幅に上昇し、業界の競争で利点を失う。
銅の代わりに、通常の炭素鋼を使用すると、炭素鋼が容易に腐食され、高い清浄度を要求する冷凍システムに適さない。
パイプ本体の両端の溶接面1’aはともに斜めであり、曲げられた後、両端の溶接面1’aの内端は一定の距離を有している。
このようにすれば、溶接後、パイプ1’の溶接シーム2’は、図1bに示すセクタ構造をなす。
このようにすれば、溶接後、パンプ1’の溶接シーム2’は、図2bに示す逆三角形をなす。
したがって、多様複雑で、一定の圧力を受ける必要がある冷凍システムの要求を満たせないことを見出した。
本発明の他の目的は、上記パイプの加工方法を提供することである。
このようにすれば、パイプ本体は、曲げられた後、両端の溶接部において溶接を行ってパイプを形成し、溶接部位が略X状をなすので、既存のセクタ構造又は逆三角形構造と比べると、溶接部位の接合面は著しく大きくなる。
さらに、溶接部の外端が、パイプ本体の厚さの中央部に位置するので、溶接後、当該部位の母材が、溶接部位の全体において支持の役割を果たし、溶接部位の抗張力が大幅に向上する。
また、当該X状の溶接部位は、母材及びはんだをパイプ肉厚中心に対して略対称になるので、力を受ける方向性を改善し、ある程度歪み方向及び応力効果を緩和し、大きな横引張力を受ける際に、パイプの内壁から割れにくくなり、当該溶接構造を採用するパイプは、高いリワーク性を有する。
パイプ1’、溶接面1’a、溶接シーム2’
である。
パイプ100、パイプ本体10、第1の層体10a、第2の層体10b、
溶接部11、溶接シーム20、第1の直線セグメント111、
第2の直線セグメント112、第3の直線セグメント113、
第1のアークセグメント114、第2のアークセグメント115、
遷移アークセグメント116
である。
これにより、フレアリングや、曲げなどの再加工を行う場合に、内壁と外壁との受ける力や歪みが異なり、内壁から亀裂が発生し易くなり、この亀裂が接合面線に沿って外壁へ急速に伸び、パイプが破れ、使用できなくなる。
このために、本文は、解決案を提出し、具体的な紹介は以下である。
パイプ本体の長さは、成形後のパイプの長さである。
パイプ本体の幅は、概ね成形後のパイプの周方向のサイズである。
パイプ本体の厚さは、成形後のパイプの管壁の厚さである。
つまり、パイプ本体は、幅方向に沿って曲げられた後、その幅方向の両端部を溶接してパイプが形成される。
以下の方位用語などについては、このパイプ本体の長さ、幅及び厚さを参照する。
溶接部の厚さが、パイプ本体の幅方向に沿って内側から外側に向かって徐々に薄くなっている。
溶接部の外端が、パイプ本体の厚さ方向の中央部に位置している。
さらに、溶接部の外端がパイプ本体の厚さの中央部に位置するので、溶接後、当該部位の母材が溶接部位の全体において支持の役割を果たし、溶接部位の抗張力が大幅に向上する。
また、当該X状構造の溶接部位が、母材及びはんだをパイプ肉厚中心に対して略対称になるので、力の方向性を改善し、ある程度歪み方向及び応力効果を緩和し、大きな横引張力を受けた際に、パイプの内壁から割れにくくなり、当該溶接構造を採用するパイプは、高いリワーク性を有する。
第2の直線セグメント112が、溶接部11の外端面を形成している。
第1の直線セグメント111と第3の直線セグメント113とは、第2の直線セグメント112に対して対称である。
つまり、第1の直線セグメント111の長さL1と、第3の直線セグメント113の長さL3とは、等しくなっている。
図5からみて、溶接部11の外端は、溶接シーム20の中央部に位置し、支持の作用を果たし、溶接部位の抗張力が向上する。
第1の直線セグメント111の長さL1と、第3の直線セグメント113の長さL3とは、パイプ本体10の厚さの1〜3倍に設定できる。
当該所定の距離dは、一般に、パイプ本体10の厚さの1〜3倍である。
このように設置すれば、溶接の際のはんだの流動性を確保でき、はんだと母材とが良好に融着し、溶接シーム20の強度が向上する。
パイプ100の溶接部位については、図7に示す。
パイプの溶接部位については、図9に示す。
つまり、第2の直線セグメントを省略すれば、第1の直線セグメントと第3の直線セグメントとの接続箇所が、尖端を形成するので、溶接中、はんだが流れにくくなってしまうため、前記の三つの実施例が好ましい実施例となる。
また、溶接部11の周面は、より多い直線セグメントから形成することもでき、重複して説明しない。
なお、第1のアークセグメント114と第2のアークセグメント115との接続箇所が、溶接部11の外端面を形成している。
当該所定の距離dは、パイプ本体10の厚さの1〜3倍であり、溶接中のはんだの流動性が向上する。
両者の接続箇所の中心が、パイプ本体10の厚さの中心に位置すれば、パイプの成形後、その溶接シームの構造が、完全に対称となり、溶接部位の受ける力がより均一となる。
このように設置すれば、加工しやすくなる。
当該半楕円形の短半径rは、パイプ本体10の厚さの0.25〜0.75倍である。
実際の設置では、両者を逆、つまり、長軸がパイプ本体10の厚さ方向に沿い、短軸がパイプ本体10の幅方向に沿ってもよい。
なお、第1の層体10aと第2の層体10bとは、材質が異なっている。
第2の層体10bは、銅製材料である。
予め製作されたパイプのサイズに従って相応するパイプ本体のサイズを用意する。
予め製作されたパイプが両種の材質の複合管である場合、材質が異なる第1の層体と第2の層体とを用意し、前記第1の層体の内側及び/又は外側に第2の層体を固定し、圧延法で前記第1の層体と第2の層体と一体に圧延し、平坦化後にアニール処理を行って、高温環境下で2つの材料の分子運動を加速化させ、分子結合層の形成を促進することにより、パイプ本体を形成する。
前記溶接部の構成は、以上の各実施例のようであり、重複しない。
予め製作されたパイプによって達成する性能に従って溶接部の相関サイズを設計する。
当該ステップにおいて、パイプ本体を成型機に送って曲げて円管状に押出してもよい。
当該ステップにおいて、具体的に、低応力溶接方式で溶接を行い、はんだと母材とを融着させて溶接シームを形成しする。
溶接シームの余盛りは、機械加工で除去してもよく、溶接シームと母材との円滑な遷移を確保する。
一定の内径の金型を使用してパイプを校正することで、精度と真円度とを確保する。
具体的には、パイプを800〜1000℃の真空炉に送って二次アニール処理を行ってもよい。
本文において具体的な例を応用して本発明の原理及び実施形態について記述し、以上の実施例の説明は、ただ本発明の実施例の方法及び趣旨を理解させるためのものである。
当業者にとって、本発明の原理から逸脱しない限り、本発明について他の改良及び修正を行ってもよく、これらの改良及び修正も本発明の請求項の保護範囲に属する。
Claims (18)
- 長手方向に溶接してパイプとするためのパイプ本体(10)であって、
前記パイプ本体(10)が、その幅方向の両端に溶接用の溶接部(11)を有し、
前記溶接部(11)の厚さが、前記パイプ本体(10)の幅方向に沿って内側から外側に向かって徐々に薄くなり、
前記溶接部(11)の外端が、前記パイプ本体(10)の厚さ方向の中央部に位置し、
前記パイプ本体(10)は、前記両端の前記溶接部(11)同士が近接するように曲げられており、両端の溶接部(11)の外端面の間に所定の距離(d)を有し、当該所定の距離(d)が、前記パイプ本体(10)の厚さの1〜3倍であることを特徴とするパイプ本体(10)。 - 前記溶接部(11)の周面が、二つ以上の直線セグメント及び/又はアークセグメントを順に接続して形成されていることを特徴とする請求項1に記載のパイプ本体(10)。
- 前記溶接部(11)の周面が、第1の直線セグメント(111)と、第2の直線セグメント(112)と、第3の直線セグメント(113)との三つの直線セグメントを順に含み、
前記第2の直線セグメント(112)が、前記溶接部(11)の外端面を形成していることを特徴とする請求項2に記載のパイプ本体(10)。 - 前記第2の直線セグメント(112)が、前記パイプ本体(10)の厚さ方向と平行であり、
前記第2の直線セグメント(112)の長さが、前記パイプ本体(10)の厚さの0.1〜0.5倍であり、
前記第1の直線セグメント(111)の長さと前記第3の直線セグメント(113)の長さとが、前記パイプ本体(10)の厚さの1〜3倍であることを特徴とする請求項3に記載のパイプ本体(10)。 - 前記第1の直線セグメント(111)と前記パイプ本体(10)の厚さ方向との夾角、及び前記第2の直線セグメント(112)と前記パイプ本体(10)の厚さ方向との夾角が、ともに20°〜80°の範囲内にあることを特徴とする請求項4に記載のパイプ本体(10)。
- 前記溶接部(11)の周面が、第1のアークセグメント(114)と、第2のアークセグメント(115)との二つのアークセグメントを含み、
前記第1のアークセグメント(114)と前記第2のアークセグメント(115)との接続箇所が、前記溶接部(11)の外端面を形成していることを特徴とする請求項2に記載のパイプ本体(10)。 - 前記溶接部(11)の周面が、遷移アークセグメント(116)をさらに含み、
前記第1のアークセグメント(114)と前記第2のアークセグメント(115)とが、前記遷移アークセグメント(116)を介して接続されていることを特徴とする請求項6に記載のパイプ本体。 - 前記第1のアークセグメント(114)と前記第2のアークセグメント(115)とは、半径が前記パイプ本体(10)の厚さの0.5〜8倍であることを特徴とする請求項6に記載のパイプ本体(10)。
- 前記溶接部(11)の周面が、前記パイプ本体(10)の厚さ方向の中心に対して対称であることを特徴とする請求項2〜請求項8のいずれか一項に記載のパイプ本体(10)。
- 前記溶接部(11)の周面が、半楕円形になっていることを特徴とする請求項1に記載のパイプ本体(10)。
- 前記半楕円形の長半径が、前記パイプ本体(10)の厚さの0.25〜3倍であり、
前記半楕円形の短半径が、前記パイプ本体(10)の厚さの0.25〜0.75倍であることを特徴とする請求項10に記載のパイプ本体(10)。 - パイプ(100)であって、
前記パイプ(100)が、パイプ本体(10)を溶接して成形されたものであり、
前記パイプ本体(10)が、請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載のパイプ本体であり、
前記パイプ(100)の溶接シーム(20)が、X状になっていることを特徴とするパイプ(100)。 - 前記パイプ(100)が、複合管であり、
前記パイプ本体(10)が、第1の層体(10a)と、前記第1の層体(10a)の内側及び/又は外側に固定されている第2の層体(10b)とを含み、
前記第1の層体(10a)と前記第2の層体(10b)との材質が、異なっていることを特徴とする請求項12に記載のパイプ(100)。 - 前記第1の層体(10a)が、鋼製材料であり、
前記第2の層体(10b)が、銅製材料であることを特徴とする請求項13に記載のパイプ(100)。 - パイプの加工方法であって、
請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載のパイプ本体を製造するための材料を用意するステップaと、
未加工の前記パイプ本体の材料の幅方向の両端に溶接部の加工を行い、前記溶接部の厚さを前記パイプ本体の材料の幅方向に沿って内側から外側に向かって徐々に薄くし、前記溶接部の外端を前記パイプ本体の材料の厚さ方向の中央部に位置させるステップbと、
ステップbによって加工された前記パイプ本体の材料を円管状に押出して前記パイプ本体の材料の両端の前記溶接部の端面を所定の距離に維持することで、前記パイプ本体を形成するステップcと、
両端の前記溶接部に対して溶接を実施して前記パイプを形成するステップdと、を含み、
前記ステップcにおいて、前記所定の距離が、前記パイプ本体の厚さの1〜3倍であることを特徴とする加工方法。 - 前記ステップdの後には、
前記ステップdで形成された前記パイプに対して精確な校正を行うステップeと、
前記ステップeで精確な校正を行った後の前記パイプに対して渦電流探傷試験を行い、
その後、所定の時間だけ二次アニール処理を行うステップfとを含むことを特徴とする請求項15に記載の加工方法。 - 前記ステップfにおいて、前記パイプをプリセット温度の真空炉に送って二次アニール
処理を行うことを特徴とする請求項16に記載の加工方法。 - 前記ステップaにおいて、材質が異なる第1の層体と第2の層体とを用意し、前記第1の層体の内側及び/又は外側に前記第2の層体を固定し、圧延法で前記第1の層体と前記第2の層体とを一体に圧延して前記パイプ本体を形成することを特徴とする請求項15〜請求項17のいずれか一項に記載の加工方法。
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