JPH01293813A - アルミ伝熱底を有する鍋の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミ伝熱底を有する鍋とその製造法、より
詳しくは、容易に剥離することのない強固なアルミ伝熱
底を有する鍋、およびそのような鍋を効率的に製造する
ことができる新方法に関するものであり、鍋製造業界に
おいて大いに利用されることが期待できる。

〔従来の技術、および解決すべき技術的課題〕鋼板製あ
るいはステンレス製の鍋の底部にアルミ材料を接合して
伝熱性を改善したアルミ伝熱庭付の鍋は従来周知であり
、熱効率が良好であるところから愛用者が徐々に増えて
くる傾向にある。

ところで、従来、上記のようなアルミ伝熱底付鍋を製造
する方法としては、 １　鍋の底面にアルミ板をロウ付けして製造する方法（
以下、ロウ付法と称す）、 １１、鍋の底面にアルミ板をスボント爆接して製造する
方法（以下、スポント熔接法と称す）、１１１、鍋の底
面にアルミ材料を鋳込むことによってアルミ層を形成し
て製造する方法（以下、鋳込法と称す）、 といった技術が汎用されている。

だが、伝熱底付鍋を上記Ｉのロウ付法によって製造する
方法には、高価なロウ材および大損がりなロウ付設備が
必要になるところから、ランニングコストも固定費用も
共に上昇して製品価格が高価にならざるを得ないうえに
、ロウ材を介してアルミ板材を鍋底に接合する関係上、
使用中に、もし空焚きでもすると、ロウ材が熔出して伝
熱底を形成するアルミ板が剥離してしまうという欠点が
あり、 また、伝熱底付鍋を上記１１のスポット熔接法にょって
製造する方法には、鉄系金属材料に対してアルミという
非鉄金属系材料をスポット爆接しようとすると、非常に
難度の高い熟練技術を必要とすることから加工費が頗る
高くなるうえに、アルミ板が散点状にステンレス鍋底に
接合されているに過ぎないためにスポット的に接合され
ていない部分の熱伝導が阻害されて熱効率が上がらぬと
いう欠点があり、 さらに、伝熱庇付テンレス鍋を上記ｉｉ１の鋳込法によ
って製造する方法にも、作業工程の複雑化（前処理とし
ての溶射加工、多様な鋳型の準備、鋳込接合されたアル
ミ層の整形補正など）をもたらすと共に、高温下で作業
しなければならぬため労働環境的にも問題があり、更に
高温の熱履歴を経るためアルミ層と鋼板との間に金属間
化合物が生し易く接合力を弱体化せしめるうえに、また
使用する鋳型も変電なる高熱履歴によって劣化されてし
まうところから、品質、製造コスト、および生産性の面
において難点が多かったのである。

本発明は、伝熱底付鍋を製造する従来技術に前述のごと
き問題があったことに鑑みて為されたもので、その目的
とするところは、従来のアルミ伝熱底付鍋に比較してア
ルミ層の接合強度が格段に強固で耐久性に秀れた高品質
のアルミ伝熱底イ」鍋を提供するにある。

また、本発明の他の目的は、従来方法に比較して安価に
、かつ、高能率に製造することができる新方法を提供す
るにある。

また、本発明の他の目的は、鋼板のサイズとアルミブロ
ックのサイズとを選択するだけで、所望する形状・底厚
・サイズのアルミ伝熱底付鍋を自由に製造することがで
きる融通性の高い方法を提供するにある。

さらに、本発明の付随的に要望する事項は、伝熱性の良
好な電磁鍋やホットプレート鍋でも簡単に製造できる技
術を確立することである。

〔目的達成のために採用した手段〕

本発明者が上記目的を達成するために採用した技術的手
段を、添附図面を参照して説明すれば、次のとおりであ
る。

即ち、本発明は、鋼板１を深絞成形して成る従来周知の
鍋Ｐを技術的前提として、その鍋Ｐのボトム側に、アル
ミブロック２を円板状にプレス潰延して接合せしめると
いう手段を採用したことによって接合強度が非常に秀れ
たアルミ伝熱底Ｈを有する鍋を実現するに成功したので
あり、か＼るアルミ伝熱底を有する鍋は、鋼板１および
アルミフロック２を２００〜５００℃に加熱すると共に
、この温度条件下にあるアルミブロック２を前記鋼板１
面に高速度でプレスすることによって当該ブロック２の
みを放射方向へ円板状に急速潰延セしめ、その潰延の際
に生ずる粘着性に富んだアルミ潰裂面にて前記両金属１
・２を接合して鋼板１面にアルミ層れを形成し、このア
ルミ層れをボトム側にして当該鋼板１を鍋の形状に深絞
成形するという加工手段を採用することによって効率的
に安価に製造することが可能である。

また、本発明に係るアルミ伝熱底を有する鍋は、予しめ
鍋形状に成形された鋼板１″およびアルミフロック２を
２００〜５００℃に加熱すると共に、この温度条件下に
あるアルミブロック２を前記鋼板１′のボトム側に高速
度でプレスすることによって当該ブロック２のみを放射
方向へ円板状に急速潰延せしめ、その潰延の際に生ずる
粘着性に富んだアルミ潰裂面にて前記両金属１゛・２を
接合してアルミ層れを形成するという加工手段を採用す
ることによっても同様に効率的に製造することができる
。この方法によれば、鋼板１゛を鍋形に深絞成形した際
に当該鋼板に生ずる残留応ノｊをアルミ圧潰の際に同時
に除去することができる。云い換えると、鋼板１′を深
絞成形して鍋を作製する場合には、作製された鍋が事後
的に変形したり、時期割れ（ｓｅａｓｏｎ　ｃｒａｃｋ
）を起したりすることがあるけれども、その原因は塑性
加工の際の不可避的な残留応力に起因しているのである
が、予しめ鍋形状に鋼板１″を深絞成形しておいて後で
アルミブロック２をプレス潰延すれば、そのとき受ける
熱間のプレス圧力が前記残留応力を消去してしまうので
、形態安定性の良好な鍋を高能率に製造することが可能
になるのである。

なお、上記のアルミ伝熱底鍋を製造する場合において、
アルミブロック２を鋼板１または鍋形鋼板１′に上記の
ように潰延接合せしめる際に押し型Ｃとアルミブロック
２との間に、カバー鋼板３を介在させ、前記アルミブロ
ック２を鋼板１・３に挟んでプレス潰延して三者１・２
・３を一体に接合せしめるという手段を採用することも
可能であって、この方法によれば、柔らかいアルミ層り
から成る伝熱層Ｈのスクラッチ傷が防止され、またカバ
ー鋼板３として磁性ステンレス材料（ＪＩＳ規格：　Ｓ
ＵＳ　４１０、ＳＵＳ　４３０）を採択しておけば電磁
鍋としての機能を存するアルミ伝熱底鍋を製造すること
も可能である。

また、アルミブロック２をプレス潰延する際、ないしは
アルミ層れが形成された鋼板１を鍋形に深絞成形する際
に、押圧面に波形凹凸（例えば、螺旋状あるいは同心円
状）を刻設したものを用いれば、ボトム面に波形凹凸の
ある伝熱底鍋を得ることができ、それによって受熱面積
が大きくなり、熱効率が向上する。

〔実施例、および作用試験］ 以下、本発明を添附図面に示す実施例に基いて説明すれ
ば、次のとおりである。なお、第１図〜第３図は本発明
の第１実施例方法を工程的に表わした説明図、第４図〜
第６図は本発明の第２実施例方法を工程的に表わした説
明図、第７図および第８図は本発明の第３実施例方法を
工程的に表わす説明図、第９図〜第１２図は試験データ
を得るため試作したアルミ伝熱底鍋の製造工程を表わす
工程説明図、第１３図は試験片を取り出した箇所を示す
同試作鍋の底面図、第１４図は同試作鍋のアルミ層の接
合強度を丁字形試験法によって剥離試験を行っている状
態を表わす説明図である。

図面上、符号１で指示されるものは鋼板であり、符号２
で指示されるものは円柱状に成形したアルミブロックで
あり、また第４図〜第６図に符号３で指示されるものは
カバー鋼板、符号Ｃは油圧プレス装置の上型、符号りは
同下型である。そして、第１図、第４図、および第７図
は、何れも鋼板１（７″）上でアルミブロック２を熱間
潰延して前記鋼板１（１″）に層着せしめる状態を表わ
している。なお、第２実施例方法では、潰延されたアル
ミプロ・ツク２がカバーＳ＋板３とも接合することにな
る。

しかして、上記アルミブロック２を熱間潰延するにあた
っては、当該アルミブロック２および鋼板ｌを２００〜
５００℃の加熱条件下で行うことを必要とするが、アル
ミニューム（アルミプロ・ツク２）界面の降伏応力とア
ルミの酸化速度の兼合いから、第１〜第３実施例方法に
おいては、４５０〜５００℃の温度範囲内で平均変形抵
抗２４ｋｇ／ｍｍ２、平均下降加圧速度１０００ｍｍ／
ｍｉｎで油圧装置によりプレス加工することにした。

アルミブロック２は高温化するほど軟化し粘性が増すの
であるが、余り高温度まで昇温させると、表面における
酸化皮膜の形成速度が速くなり、折角、粘性アルミニュ
ームが塑性流動しても瞬時酸化して酸化皮膜を形成し鋼
板への接合を阻害する一方、上記のように４５０〜５０
０　℃の温度範囲を選択してプレス手段でアルミブロッ
ク２を急速度にプレス潰延せしめれば、軟化した粘性ア
ルミニュームが酸化被膜を形成するよりも速く流動摩擦
を起しながら鋼板面上を展延流動し当該界面に粘着接合
することになるからである。尚、上記熱間潰延処理に先
立って、ステンレス鋼板１　（７’）、アルミブロック
２、およびカバー鋼板３の各接合面をワイヤーハフ研摩
や洗浄によって清浄にしておくといった前処理が施され
ることは云うまでもない。

ついで、第１実施例方法および第２実施例方法にあって
は、上記熱間潰延処理によりアルミ層れが設けられたス
テンレス鋼板１を空冷して常温に冷却した後、アルミ層
れがボトム側に位置するように深絞加工して鍋形状に成
形する（第３図および第６図参照）。この場合、第２実
施例方法によって得られる成形品は、鍋底のアルミ層れ
がカバー・ステンレス鋼板３で被覆された構造になるの
で、アルミ層りのスクラッチ傷を防止できると共に、カ
バー・ステンレス鋼板３として磁性ステンレス材料（Ｊ
ＩＳ規格：　ＳＵＳ　４１０　、ＳＵＳ　４３０）を採
択しておけば電磁鍋にもなる。

＝１１− 第３図および第６図のようにして鍋形状に深絞成形され
た第１・第２実施例方法に係る成形物、並びに第８図に
示される第３実施例方法に係る成形物は、研摩・納付な
どの最終加工が施されてアルミ伝熱底を有するステンレ
ス鍋として完成される。

次に、第９図〜第１４図に示す試作試験例を引用して、
本発明方法によって得られるアルミ伝熱底ステンレス鍋
の作用を検証する。

まず、４５０〜５００℃に加熱されたＪＩＳ規格ＳＵＳ
　３０４　（サイズ：厚さ０．８ｍｍ、幅３３５ｍｍ、
奥行、？、？５ｓ＋ｍ）のステンレス鋼板１を保温装置
を備えた油圧プレス装置の下型り上に載置し、その上へ
同しく４５０〜５００℃に加熱されたＪＩＳ規格ｌ０５
０（サイズ：径４０φ、高さ８７ｍｍ）円柱形アルミブ
ロック２を載置して（第９図参照）、平均変形抵抗２４
ｋｇ／ｍｍ２、平均下降加圧速度１０００ｍｍ／ｍｉｎ
　（総圧上荷重：　４５０　ｔ）　　で上型Ｃを押下げ
た。すると、前記アルミブロック２は潰延されて前記ス
テンレス鋼板１に粘着接合し、４ｔｒｔｒｎ厚のアルミ
層れが形成された（第１０図参照）。そこで、前記ステ
ンレス鋼板１に層着されたアルミ層りの外形を旋削加工
して整形しく第１１Ｖ）、ついでアルミ層れがボトム側
の中央に位置するように位置決めして常法により深絞し
、直径１９０φ、高さ１００ｍｍのアルミ伝熱底ステン
レス鍋を得た（第１２図参照）。

本試験では、上記のようにして作製したアルミ伝熱底ス
テンレス鍋Ｐを３５０℃〜１０℃の温度範囲で象、速加
熱Ｑ急速冷却を５０回繰り返してみたのであるが、何処
にも剥離・捩れなどの障害を起こさなかった。そこで、
第１３図に示すように、当該鍋底のＡ部分およびＢ部分
を試験片（幅１０ｍｍ、長さ５０　ｍｍ　）を切り取っ
て、オートグラフ万能試験機（引張速度：　５　ｍｍ／
ｍ１ｎ）により丁字形接着強度試験をしてみたところ、
Ａ部分から切り取った試験片については３１．０ｋｇ／
１０幅ｍｍ、　Ｂ部分から切り取った試験片については
３２．４ｋｇ／１０幅ｍｍという結果が得られた。しか
して、この結果から見れば、この試作アルミ伝熱底ステ
ンレス鋼の性能は、一般家庭における調理用鍋として十
分であることはもとよりのこと、業務用の鍋としても十
分使用に耐えるものである。

なお、本発明者は潰延時での加熱条件とアルミ・鋼板の
接着強度との関係を検証すべく　ｔｓｏｃ、２ｏｏ°ｃ
、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃，５００℃
，５５０℃，６００℃の加熱潰延温度に対応するアルミ
の接着強度を上記オートグラフ万能試験機を用いて前述
の第１３図に準じた試験片によって丁字形接着強度試験
を行ったところ、次表のような結果が得られた。

以上の試験結果から、２００〜５００℃における接着強
度が約１９〜３０ｋｇ強となる事実が明らかとなり、ア
ルミ伝熱底鍋として十分満足できる値であることを確認
できた。換言すると、２００℃以下の加熱温度ではアル
ミの変形抵抗が大きいところから満足な潰延接合加工を
行えず、また５５０℃にまで加熱した場合には潰延圧力
は少なくて済むけれども、アルミと鋼板との境界面に金
属間化合物が生成して接合強度が低下することになるの
であって、このようなことから本発明では２００〜５０
０℃の温度範囲を選択した次第である。そして、か−る
温度範囲内において、対象とするアルミブロックの材質
・寸法や、製作目的とするクラッド構成比・アルミ層厚
などに応じ適宜選択すれば、合理的な生産が行なえるの
である。

本発明の実施例および試験例は概ね上記のとおりである
が、本発明は前述の実施例に限定されるものでは決して
なく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変形
が可能であって、例えば上記アルミブロック２の素材と
してアルミニュームまたはアルミ合金の球形体を用いた
りすることは当然可能しており、また鋼板１面のアルミ
層れをボトム側にして当該鋼板１を鍋の形状に深絞成形
する際に鍋外側面にまでアルミ層を形成することも、さ
らに受熱効率を高めるためにアルミ層り面やカバー鋼板
３面に波形凹凸を刻設したり、またさらにその波形凹凸
をスパイラル状の埋込溝形を形成して其処にシースヒー
タを内蔵させるといった事項は本発明が具体的設計に当
って当然に採択する予定事項であって、本発明の技術的
範囲に当然属するものというべきである。

〔本発明の効果〕

以上実施例および試作試験例をもって説明したとおり、
本発明方法によれば、従来アルミ伝熱底ステンレス鍋に
比較して、格段にアルミ層の接着強度の強固で耐久性の
秀れた製品を簡素な生産設備で能率生産することができ
るのに加え、生産すべきアルミ伝熱底鍋の形状・底厚・
サイズなど製品規格に多少の変更があっても、材料とな
る鋼板・アルミブロックのサイズを置換するだけで設備
的変更が殆ど必要でないので、ランニングコストのみな
らず固定費用も安価になり、製品コストの低減化に大い
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例方法を工程的に表
わした説明図、第４図〜第６図は同第２実施例方法を工
程的に表わした説明図、第７図および第８図は本発明の
第３実施例方法を工程的に表わす説明図、第９図〜第１
２図は試験データを得るため試作したアルミ伝熱底ステ
ンレス鍋の製造工程を表わす工程説明図、第１３図は試
験片を取り出した箇所を示す同試作鍋の底面図、第１４
回は同試作鍋のアルミ層の接合強度を丁字形試験法によ
って剥離試験を行っている状態を表わす説明図である。 １−−一鋼板、２−−−アルミブロック、３−−一カバ
ー鋼板。 Ｈ−−−アルミ伝熱底、Ｐ−−一鍋、 ｈ−−−アルミ層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板１を深絞成形して成る鍋Ｐにおいて、当該鍋
   Ｐのボトム側に、アルミブロック２を円板状にプレス潰
   延して接合せしめたアルミ層れによって伝熱底Ｈが構成
   されていることを特徴とするアルミ伝熱底を有する鍋。
2. （２）アルミ層れが当該鍋Ｐのボトム面を含む外面全体
   に形成されてある請求項１記載の、アルミ伝熱底を有す
   る鍋。
3. （３）少なくともボトム部にアルミ伝熱底Ｈを有する鍋
   Ｐを作製するにあたり、 鋼板１およびアルミブロック２を２００〜５００℃に加
   熱すると共に、この温度条件下にあるアルミブロック２
   を前記鋼板１面に高速度でプレスすることによって当該
   ブロック２のみを放射方向へ円板状に急速潰延せしめ、
   その潰延の際に生ずる粘着性に富んだアルミ潰裂面にて
   前記両金属１・２を接合して鋼板１面にアルミ層ｈを形
   成し、放冷後、このアルミ層れをボトム側にして当該鋼
   板１を鍋の形状に深絞成形することを特徴とするアルミ
   伝熱底を有する鍋の製造法。
4. （４）アルミブロック２を鋼板１にプレス潰延して同ス
   テンレス鋼板１にアルミ層れを形成させるときに、前記
   アルミブロック２の押圧側に更にカバー鋼板３を配置し
   、これら鋼板１、アルミブロック２、およびカバー鋼板
   ３を２００〜５００℃に加熱して、アルミブロック２を
   鋼板１・３の間でサンドウィッチ状態にプレス潰延して
   三者一体に接合せしめる請求項３記載の、アルミ伝熱底
   を有する鍋の製造法。
5. （５）少なくともボトム部にアルミ伝熱底Ｈを有する鍋
   Ｐを作製するにあたり、 鍋形状に成形された鋼板１’およびアルミブロック２を
   ２００〜５００℃に加熱すると共に、この温度条件下に
   あるアルミブロック２を前記鋼板１’のボトム側に高速
   度でプレスすることによって当該ブロック２のみを放射
   方向へ円板状に急速潰延せしめ、その潰延の際に生ずる
   粘着性に富んだアルミ潰裂面にて前記両金属１’・２を
   接合してアルミ層ｈを形成した後、放冷して伝熱底Ｈを
   有する鍋Ｐを得ることを特徴とした伝熱底を有する鍋の
   製造法。