JPH04111980A - 電鋳鋼とステンレス鋼との接合体 - 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） 本発明は電鋳銅とステンレス鋼との接合体に関し、より
詳しくは、Ｓ　ＯＲ（Ｓ　ｙｎｃｒｏｔｏｒｏｎ　Ｏｒ
ｂｉｔ；Ｒａｄｉａｔｊｏｎ）の心臓部である超伝導加
速空洞に用いられる電鋳銅をステンレス鋼に電子ビーム
溶接により接合する技術に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）ＳＯＲにおい
ては、電子を光速にまで加速するための加速空洞とよば
れる装置がある。ここは極低温において超伝導状態にす
るため、従来は加速空洞もフランジもニオブ（Ｎｂ）を
用いて製作され、組立は電子ビーム溶接によって組立ら
れていたため、接合に関しては問題なかった。

しかし、加速空洞をＮｂで製作することは、加工上とコ
ストの点で問題があった。すなわち、Ｎｂは加工がしに
くい上、コス１〜の面から高くつくので、これに代わり
得る材料が求められていた。

そこで開発されたのが、加工上からもコス１−の面から
も有利である銅を基板としてＮｂ蒸着欣を形成する方式
が考えられた。しかし、銅の板材又はブロックから複雑
な形状に加工するのはかなり難しいため、電Ｈ＠によっ
て加速空洞の本体の形状を製造する技術が開発された。

この技術は、適当な材料の素管を用いて加速空洞本体の
形状に成形加工し、これに銅電鋳を行い、素管を除去し
て、加速空洞を得る方法である。

具体的には、第１図に示すように、先ずアルミニウムで
雄型を製作し、その表面を研磨する。その後、これを電
極としてアルミニウムの雄型の表面に銅をメツキ（電鋳
）シていく手法であり、その厚みが均一に約３〜５ｍｍ
程度になるまで積層する。

その後、雄型材のアルミニウムを溶解すると所定の形状
が容易に得られるようになる。この方法を用いると、加
速空洞の複雑な形状を得やすい上、超伝導状態にするた
めに必要な内面の表面粗度が得やすい利点がある。

この加速空洞をＳＯＲに組立てていく過程で電鋳銅とス
テンレス鋼の接合が必要であるが、電鋳銅の接合を電子
ビーム溶接で行うと、溶融部にブローホールが発生する
問題点がある上に、電鋳銅とステンレスの接合部におい
て割れが発生するという問題点があった。

本発明は、電鋳銅とステンレス鋼の接合に藺する上記問
題点を解決し、健全な接合状態を得ることができる電鋳
銅とステンレス鋼との接合体を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 前述のように、電鋳銅とステンレス鋼を電子ビーム溶接
すると、カットが大きくハンピンクビードになったり、
溶接金属部にブローホールや割れが発生し易い。

本発明者らは、従来法においてこれらの問題か発生する
原因を分析している過程で、元来、電鋳銅はブローホー
ルが発生し易い材料であるにも拘らず、接合部における
電鋳銅の溶融比率をコントロールすることにより、ブロ
ーホールや割れ等が発生しない健全な接合部が得られる
ことを見い出し、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、電鋳銅とステンレス鋼との接合体
であって、電子ビーム溶接による電鋳銅とステンレス鋼
との接合部における電鋳銅の溶融比率が５０〜８０％で
あることを特徴とする電鋳銅とステンレス鋼との接合体
を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳述する。

（作用） 電鋳銅とステンレスの接合部において、電鋳銅とステン
レス鋼の溶融比率は、以下のようにして測定する。

すなわち、接合部（溶接部）の断面写真がら電鋳銅とス
テンレス鋼のそれぞれの溶融面積を求め、全体の溶融面
積に占める電鋳銅の溶融面積の比率（％）を溶融比率と
する。

第２図は溶融比率の測定法を示しており、電鋳銅の溶融
面積を面積測定装置を用いて測定し、それをＳｌ（図中
、右下り斜線部）とし、同様に、ステンレス鋼の溶融面
積Ｓ２（図中、左下り斜線部）を求めて、電鋳銅の溶融
比率を （（Ｓ　１）／（Ｓ　１　＋８２））　Ｘ　１００で計
算した値を溶融比率として用いる。

ところで、電鋳銅は元来ブローホールが発生し易い材料
であるため、単独で溶接するとブローホールの発生を防
止することはできない。しかし、本発明者らの研究によ
り、ステンレス鋼と異材接合すると、溶融比率の制御に
よってブローホールを防止できることが明らかになった
。

すなわち、接合部において電鋳銅の溶融比率が８０％を
超えるとブローホールが発生するが、溶融比率を８０％
以下にすればブローホールの発生を抑えることができる
。特に、電鋳銅の溶融比率が８０〜５０％の範囲におい
ては、ビートは赤みをおび、第４図（溶融比率５５％）
に示すようにビート形状も良好で、溶接が可能である。

しかし、電鋳銅の溶融比率か５０％未満になると、第５
図（溶融比率４０％）に示すようなハンピングが発生す
るようになり、３０％以下になるとビードの色は白っぽ
くなると共に、ビード形状は著しく改善されるものの、
第６図（溶融比率１２％）に示すように接合部に割れが
発生することが明らかになった。

電鋳銅の溶融比率を制御する方法は、電子ビームの狙い
位置（入射位置）と目違い量により行うことができる。

例えば、第３図（ｂ）のように目違い景かない場合には
電子ビームの入射位置を電鋳銅よりにシフトさせたり、
或いは第３図（ｂ）のように目違い量がある場合は電子
ビームの入射位置を■開先直上にする。勿論、電子ビー
ム溶接条件は適宜調整することは云うまでもない。

なお、電鋳銅とステンレス鋼との溶接施工における開先
は■開先が好ましい（第３図（、）参照）。

ステンレス鋼の材質も特に制限はない。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 供試材として電鋳銅（５ｍｍ厚）と５ＵＳ３０４鋼（５
ｍｍ厚）を用い、第３図（ａ）に示すように工開先を形
成して、電子ビーム溶接を実施した。その際、目違い利
用に応じて電子ビームの入射位置を変化させて電鋳銅の
溶融比率を制御した。電子ビー１１溶接条件を第１表に
示す。

得られた接合部について、割れ及びブローホルの発生状
況並びにビー１へ外観を調へた結果を第１表に併記する
。

第１表より、接合部における電鋳銅の溶融比率が５０〜
８０％の範囲にある本発明例は、いずれも割れやブロー
ホールの発生がなく、ビー１く外観も良好であることが
わかる。

第４図は電鋳銅の溶融比率が５５％の場合における本発
明例の接合部のビー１〜形状を示したもので、ビー１〜
形状が良好である。

一方、電鋳銅の溶融比率が４０％の場合は第５図に示す
ようにハンピングが発生し、１２％の場合は第６図に示
すように割れが発生している。

ｒ以下余白】 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、接合部にブロー
ホールや割れのない健全な構造物を製作することができ
る。また、電子ビーム溶接で施工するため、構造物は溶
接による変形が少なく、熱による組織変化を受けにくく
、更には構造物の酸化が防止できる。したがって、ＳＯ
Ｒの加速空洞の如く電鋳銅とステンレスの構造物を安価
に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は電鋳銅による加速空洞の製作要
領を示す説明図、 第２図は電鋳銅とステンレス鋼の接合部における電鋳銅
の溶融比率の割算法を説明する図、第３図は電子ビーム
溶接の施工要領を説明する図で、（ａ）は開先形状、（
ｂ）はビーム狙い位置、（ｃ）はビーム狙い位置と目違
いを示し、 第４図〜第６図は接合部の金属組織（ビート形状を含む
）を示す写真である。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電鋳銅とステンレス鋼との接合体であって、電子ビーム
   溶接による電鋳銅とステンレス鋼との接合部における電
   鋳銅の溶融比率が５０〜８０％であることを特徴とする
   電鋳銅とステンレス鋼との接合体。