JPH0246983A - クラッド材の製造方法 - 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】 〈産業上の利用公費〉 本発明はクラッド材の製造方法に関し、クラツド材を溶
融・損傷させることなく製造できろようにしたものであ
る。

〈従来の技術〉 クラッド材は、２つの金属の境界面を冶金的に接合した
複合材である。このクラッド材の製造方法としては、材
料を炉内で均一に加熱し圧延する方法や、爆接による方
法等がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来の炉中で均一加熱後、圧延によって製造
する方法では、加熱温度に制限がある。また、加熱と圧
延とに時間差があるため、接合温度よりも高い温度に加
熱しておく必要があり、高融点材料の適用には不向きで
ある。また、爆接では、延性に富む材料以外の適用は困
難である。

本発明は、上記従来技術に鑑み、エネルギービームを用
いて加熱するクラッドの製造方法を提供するものである
。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決する本発明は、エネルギービームを熱源
とし、しかもクラッド材を溶融・損傷させることのない
照射条件を選択したものである。

く作　　　用〉 高エネルギー密度のビームを熱源とすることにより、通
常の炉中での加熱では得られない高温に加熱することが
できる。また、ビーム源を圧延部の直前に設置して加熱
することにより接合温度より高い温度に加熱する必要が
ない。ビームは高速で走査することにより空間的に−様
な熱流束を得ることができ、更に、照射条件を適切に設
定することによりクラッド材表面を溶融・損傷させるこ
となく加熱させることができる。

く実　施　例〉 第１図は本発明の詳細な説明した図であり、第２図は、
第１図を圧延方向と直角方向から見た図である。両図に
示すように、エネルギービーム源１から出射したエネル
ギービーム２は、クラッド材５を加熱する。エネルギー
ビーム源３から出射したエネルギービーム４ハ、クラッ
ド材６を加熱する。２つのエネルギービーム２，４は直
交する２方向に高速で走査されており、クラッド材５，
６の表面には空間的に均一な熱流束が与えられている。

クラッド材５についてのエネルギービーム１の照射条件
は以下のような手順で決定する。

エネルギービーム１の出力をＥｌ［Ｗ］　、ビーム径を
ｒ［ｃｍ］、走査周波数をＦ、［Ｈ，］、Ｆ、［Ｈ２］
、走査幅を−［ａｍ］　、　Ｗ、　［（ｍｌ、クラッド
材５の熱伝導率をＪＡ［Ｊｌｏｎ−８・℃］、熱拡散率
をａＡ［ａ／／　ｓ　］　、比熱ヲｃＡ［Ｊ／ｇ・℃］
、密度をρＡ　［ｇ／ｃｌｒ］　、融点をＴＭＡ［℃］
、板厚をｔＡ［ｃＩ１１］とする。また圧延速度をＶ［
ａｎ／ｓ］とすると、クラッド材５の表面での熱流束は
、 ｑ＝Ｅ　／　　（Ｗ　　・Ｗｙ　）　　［Ｊ／ｃｄ−ｓ
］　　−（１）となる。

圧延方向（クラッド材の送り方向）をｙ方向とすると温
度上昇ΔＴは ΔＴ＝ｚ７ｔＡ−ｒξ７７・ｑ【フ■［’Ｃ］・・・（
２）となる。従って初期温度をＴ、［”ｅｌ　とすると
、クラッド材５を溶融させない条件は、 △Ｔ＝Ｔ−Ａ−Ｔ０＞　２／Ａ　Ａ−ｒζ７丁・ｑ凸）
■ｑＪ店（）富／＜　　（Ｔ、、、−７０）Ａ　、／２
　ｆｌ−；７；−・・・（３）となる。またビーム径ｒ
のビームが照射されている部分には ｑ、＝４　Ｅ、／　ｘ　ｒ”　［Ｗ／ｃｄｌ　−（４）
なる熱流束が瞬間的に与えられる。クラッド材５の表面
上でのビームの速度Ｖ、　［ｃｍ／ｓｅｅ］は、走査速
度が圧延速度に比べて十分に大きいとすると、 ｖ、＝２　　（Ｗ、−Ｆ、）”＋（Ｗ、−Ｆ、）’［（
ｃｎｖ’５ｅｅ）］＝（５）となるビーム径ｒ中のエネ
ルギー分布が均一であると仮定すると走査しているビー
ムスポットによる温度上昇は、 ΔＴ＝２／４．・凸フ７・ｑ５τ ＝２ｔａ、−５ノｘ・４Ｅ、／ｘｒ２ｒ／２−７（Ｗ、
Ｆ、）”＋（Ｗ、Ｆ、）”ｃｎａ、（ｆｆｒ）”（（ｗ
、Ｆ、）　２＋（ｗ、Ｆ、）”１′４〕となる。接合に
際しては、クラッド材５の平均温度は接合温度Ｔ“［℃
］以上になっていると考えられる。従ってビームスポッ
トによってクラッド材５が局部的に溶融しないためには
、 の条件を満たすだけのビーム径と走査速度で照射する必
要がある。

一方、接合に必要な加熱条件は以下の要領で決定する。

クラッド材５を接合温度以上に加熱するのに必要な熱量
は、 Ｑ之Ｔ１・ＣＡ・ρ６・Ｗ　・Ｗｙ−ｔＡ・・（８）接
合に必要な熱流束ｑ［Ｗ／ｄ］は ｑ　・Ｗｙ／ｖ〉Ｔ１ＣＡ／）Ａ・Ｗｙ　・Ｗｙ　−ｔ
Ａ／Ｗ８・Ｗ　　　［Ｊコヨッテｑ・Ｗｙ、／ＶｋＴ’
ＣＡｐＡｔＡ［Ｊ］−（９１以上のようにクラッド材５
を溶融・損傷させろことなく接合を行うには、（３）式
、（７）式および（９）式を満足しなければならない。

クラッド材６についても同様である。

また、クラッド材５，６両方に各々エネルギービーム源
を設置して個別に加熱することにより、それぞれの温度
を任意にコントロールすることができる。

クラッド材５，６をガイドロール８でガイドして送り、
上述した照射条件でクラッド材５．６にエネルギービー
ム２，４を照射して加熱し、その後、圧延ロール７．７
で加圧することにより、クラッド材５，６が接合する。

〈発明の効果〉 本発明によれば高エネルギー密度のビームを熱源とする
ことにより、通常の炉中での加熱では得られない高温に
加熱することができろ。また、ビーム源を圧延の直前に
設置して加熱することにより、接合温度より高い温度に
加熱する必要がない。ビームは高速で走査することによ
り空間的に−様な熱流束を得ることができ、更に照射条
件を適切に設定することにより、クラッド材表面を溶融
・損傷させろことなく加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す斜視図、第２図は原理を示
す正面図である。 図　面　中、 １はエネルギービーム源、 ２はエネルギービーム、 ３はエネルギービーム源、 ４はエネルギービーム、 ５はクラッド材、 ６はクラッド材、 ７は圧延四−ル、 ８はガイドロールである◎

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エネルギービームを熱源とし、ビームを高速で走査する
   ことによって空間的な熱流束を得てクラッド材を製造す
   る方法において、 下式の条件、すなわち、 （ａ）クラッド材表面を溶融・損傷させない条件ｑ√Ｗ
   ＿ｙ／ｖ＜（Ｔ＿ｍ−Ｔ＿ｏ）ｋ／２√ａ／π（ｂ）ク
   ラッド材を接合温度以上に加熱する条件ｑ・Ｗ＿ｙ／ｖ
   ≧Ｔ＾＊ｃρｔ （ｃ）ビームスポットによってクラッド材表面を局部的
   に溶融・損傷させない条件 Ｔ＿ｍ−Ｔ＾＊＞８Ｅ√４／〔√２ｋ（πｒ）＾３＾／
   ＾２・｛（Ｗ＿ｘＦ＿ｘ）＾２＋（Ｗ＿ｙＦ＿ｙ）＾２
   ｝＾１＾／＾４〔但し ｑ［ｗ／ｃｍ＾２］・・・熱流束 ｔ［ｓｅｃ］・・・加熱時間 Ｔ＿ｍ［℃］・・・ビームで加熱される クラッド材の融点 Ｔ＿ｏ［℃］・・・ビームで加熱される クラッド材の初期温度 ｋ［Ｊ／ｃｍ・ｓ・℃］・・・熱伝導率 ａ［ｃｍ＾２／ｓ］・・・熱拡散率 Ｔ＾＊［℃］・・・接合温度 Ｃ［Ｊ／ｇ・℃］・・・比熱 ρ［ｇ／ｃｍ＾２］・・・密度 ｔ［ｃｍ］・・・板厚 Ｗ＿ｙ［ｃｍ］・・・クラッド材の送り方向と平行な方
   向へのビームの走査幅 Ｗ＿ｘ［ｃｍ］・・・クラッド材の送り方向と直交する
   方向へのビームの走査幅 Ｖ［ｃｍ／ｍｉｎ］・・・ビームの送り速度を満足する
   照射条件を選定することによりクラッド材を加熱し圧延
   により接合させること特徴とするクラッド材の製造方法
   。