JPH03204183A - 金属パイプの接合方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 給水、排水用に用いられる金属パイプや、油圧制御によ
って稼動する機器に使用される金属パイプ等の接合を行
なうすべての工業分野。

〔従来の技術〕

一般住宅、集合住宅、オフィスビル、工場等の給水、排
水用に金属パイプが敷設される際、パイプ接合は不可欠
である。接合は、パイプの両端部に予めフランジを溶接
しておき、フランジ同志をボルト、ナツトによって接合
する方法、両端にネジ溝を形成し、ネジ部をコネクタに
よって接合する方法、カラーによりかしめる方法、また
はＴＩＧ溶接によってパイプ端部を接合する方法等によ
って行なわれている。また、圧力油循環用のパイプにつ
いても同様な工法によりパイプ接合が行なわれている。

〔解決しようとする問題点〕

現在行わているパイプ接合法の内、パイプに７ランジを
形成してから、７ランジ同士をボルトとナツトを用いて
接合する方法は、長期にわたる実績があり、信頼性の高
い施工法とされてはいるが、接合のための準備工程を含
め接合工期が長期にわたり、短時間で効率良くパイプを
接合する方法が求められている。

最近、実用化されたＴＩＧ法を用いた相互のパイプを、
直接溶接する方法は、施工現場で、直接実施できるが、
電極の倣い機構が、大形で且つ複雑なうえに、不活性ガ
スを必然的に使用するので、作業性の点で難がある。ま
た、異種金属パイプの接合は困難である場合が多い。

〔問題点を解決する為の手段〕

金属パイプの被接合部を、接合を阻害しない様に整えて
から、相互の被接合面間に５０μｍ以下の厚さの溶加材
を介装し、接合面に軸方向に平行な圧力を加えつつ、被
接合部および近傍を全域にわたりｌｏＫＨｚ以上の高周
波で誘導加熱を行い、当接面の溶加材を溶融させること
により、パイプ同士の接合を、効率良くしかも確実に行
う事ができる。

また、高周波発振機の出力を制御することにより、被接
合材の接合端部の状態を■固体状態■半溶融状態■溶融
状態に保持できるので、ろう付けから溶融接合までの幅
広い接合を、目的に応じて。

行なう事ができる。

特に、機能上材質的な変質を嫌う用途、例えば腐食性の
強い溶液を送給するパイプの配管の際には、前記■のろ
う付は条件での接合を行なうのが好ましい。

次ぎに、溶加材が具備すべき機能に付いて説明したい。

溶加材は、 ■高周波加熱の際に、被接合材よりも先に溶融すること
、言い換えると、実質的に被接合材よりも低い融点とな
るよう、 ■被接合材に拡散、固溶し、被接合材の融点を低下させ
る機能を有する金属元素を少なくとも１種以上を含有す
るよう、 ■被接合材へ拡散する元素の拡散を助長する元素元素を
含有するよう、 構成されている事が好ましい。

被接合材であるＦｅまたはＦｅ合金の融点低下元素とし
て、　Ｎｉ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、等の元素が知られている
０本発明に使用される溶加材には、これらの金属元素が
含有されている事が必要である。

さらに溶加材自身の融点を低下させる元素として、Ｐ、
Ｂ等を接合部の品質を阻害しない範囲の添加量で添加す
る事も出来る。

溶加材の形態は、被接合材の材質および形状によって、
薄箔、鍍金、溶射、ペースト状にされた粉末のいずれか
から選ぶ事ができる。

以上に述べた基本的概念を基に、本発明の接合に最適な
溶加材を選定する事ができる。

〔作用〕

高周波加熱によって、発生する被接合面の極最表面の抵
抗熱を利用して、箔状溶加材を瞬時に溶融状態とする事
により、被接合部を接合する。このため、接合部および
近傍の化学成分変化と熱的変質が皆無に近く、被接合部
および近傍の材料機能が変化しないうえに、異種金属が
接合できるので、従来のろう付けに替わる方法とし、輻
広い利用分野が期待できる。

また、普通の溶接では困難である異種金属の接合に最適
であり、誘導加熱できる材料であれば、全ての材料に適
用できる。

ファジィ型コンピュータを用いて制御する小型軽量な高
周波発振機を用いて、本発明の方法を。

高層ビルの給、排水用管の配管の現地施工に適用すると
、施工現場における接合作業性が格段に改善できる。

なお、本発明は、金属パイプと、流体送給用金属パイプ
配管の要所に介装する各種の継手および、流量調整用バ
ルブの継手部との接合にも適用できるとともに、軟鋼、
構造用鋼、各種のステンレス鋼、耐熱鋼、耐熱合金およ
び銅等誘導加熱できるすべての材料に適用できる。

〔実施例〕

実施例では、金属パイプ１及び金属パイプ２として、外
径２０ｍｍ、内径１７ｍ−の５ＵＳ３０４．５ＬＩＳ４
１０および軟鋼製パイプを用いた。接合面及び接合面近
傍の表面を接合に対して　好ましい状態にする為の処理
を表面処理工程として実施する０表面を清浄にしたパイ
プ１および２の接合面に、厚さ２０μｍの箔で、パイプ
の断面と同一形状とした溶加材４を介装してから、パイ
プ１．２を把持器５，６に保持する。

パイプ１．２の一方を固定把持器６に、他方を可動把持
器５に保持し、可動把持器５を軸方向へ移動し所定の荷
重を負荷する。負荷力は負荷力制御装置７で制御し、コ
ンプレッサー等の負荷装置８を介して軸方向の負荷を付
与する。接合部およ部近傍を高周波誘導加熱コイル９内
に配し、被接合部周辺をシールドカバー１３で覆い、不
活性ガスを導入管１１から導入して接合部の雰囲気を非
酸化性状態にしておく。

高周波発振用電源ＩＯから１０ＫＨｚ以上の高周波を誘
導加熱用コイル９に付与して接合部を高周波誘導加熱す
る。接合面の抵抗加熱によって、溶加材４が溶融を開始
し、溶加材を構成している金属元素が接合面に拡散し、
被接合材の接合面の極最表面の融点が低下する。この際
、軸方向の負荷が弛緩する。この負荷弛緩量を、予備実
験に依って得た値に基すいて、負加力制御装置７に予め
設定しておき、これによって、接合の完了時期を正確に
求める事ができる。

接合の終了を負荷力制御装置７を介して求め。

高周波発振装置ｌＯからの発振を終了し、接合を完了す
る。

以上の方法を用いて、各種の金属パイプを接合し、接合
部の引張り破断テストを行ない、その結果を第１表に示
した。いずれの組み合わせにおいても、破断位置は接合
部以外であり、良好に接合されたことが認められる。

〔発明の効果〕

本発明により、真空蝋付けと同効果の接合が簡易に且つ
確実に実施できるので、接合部の品質が確実に向上でき
る。更に、接合部にばつが殆ど発生しないので後工程が
簡略化出来、生産を効率化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による接合方法の説明図であ
る。 １：パイプ−１２：パイプ−２４：溶加材５：可動把持
器　６：固定把持器　７：負荷力制御装置　８：負荷装
置　９：誘導加熱用電極ｌＯ：高周波発振用電源　ｌｌ
：不活性ガス導入管１２：ガス排出管　１３：シールド
力バー第１表

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）同種または異種の金属パイプの被接合部を接合を
   阻害しない様、形状を整え、被接合面の表面粗さを接合
   に好ましい粗さに調整すると共に、接合に有害な油成分
   や酸化物等を取除いて手入れを行う第一の工程と、被接
   合面を当接する際に、相互の被接合面との間に５０μｍ
   以下の実質的厚さを有する溶加材を介装する第二の工程
   と、溶加材を介装し当接した接合面に軸方向に平行に圧
   力を加えつつ、当接部および当接部近傍を全域にわたり
   １０ＫＨｚ以上の高周波で誘導加熱を行う第三工程と、
   当接面が加熱され溶加材が溶融し、被接合面が接合可能
   温度に加熱された時に、軸方向に予め与えていた応力を
   増減して、被接合部を接合すると共に、当接面に発生す
   るばりを必要最低限に押さえる第四の工程とを主工程と
   する事を特徴とする同種または異種の金属パイプの接合
   方法。
2. （２）特許請求範囲（１）の第二の工程に於て、溶加材
   は、Ｎｉ等の金属又は該金属を含有する合金で構成し、
   更に該金属又は合金は［１］適当な方法で製造した結晶
   構造若しくは非結晶構造を有する薄膜［２］該金属又は
   合金粉末の非接合面への塗布［３］該金属又は合金の非
   接合面への鍍金又は溶射の何れかの方法で形成する事を
   特徴とする同種または異種の金属パイプの接合方法。
3. （３）特許請求範囲（２）に於いて、溶加材を構成する
   金属又は合金薄帯の少なくとも片面に、被接合部材の接
   合面に容易に接着され、かつ接合を阻害しない特性を有
   する接着剤が塗布されている事を特徴とする同種または
   異種金属パイプの接合方法。
4. （４）特許請求範囲（１）の第三工程をおこなう際に、
   予めＡｒ、Ｎ＿２等の不活性ガス等を用いて被接合部と
   その近傍全域に渡り非酸化性雰囲気を形成ししつつ、ま
   たは形成してから第三の工程を行う事を特徴とする同種
   または異種の金属パイプの接合方法。
5. （５）特許請求範囲（１）の金属パイプがすくなくとも
   給水および排水用ステンレスパイプである事を特徴とす
   る同種まはび異種の金属パイプの接合方法。
6. （６）特許請求範囲（１）の金属パイプがすくなくとも
   、油圧制御機器の油循環用金属パイプである事を特徴と
   する同種または異種の金属パイプの接合方法。
7. （７）特許請求範囲（５）の金属パイプ加熱用高周波電
   流発振機はファジィ型コンピュターで制御される高周波
   発振機である事を特徴とする同種または異種の金属パイ
   プの接合方法。
8. （８）特許請求範囲（１）、（２）、（３）および（４
   ）において、高周波加熱を行なう際に、被接合材接合部
   の温度の測温結果にもとずき、出力制御を行ない、被接
   合材接合部の温度を、予め設定した被接合材の溶融温度
   以下に保持しつつ接合する事を特徴とする同種または異
   種金属パイプの接合方法。