JPH04187388A - 異種金属管の摩擦圧接方法 - 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〕 本発明は信頼性の高い接合を得ることのできる異種金属
管の摩擦圧接方法に関するものである。

〔従来の技術〕

管状部材の端面を摩擦圧接によって接合する場合、接合
される管状部材の材質が同種類のものであれば十分な接
合強度が得られるが、異種類のものの場合には接合強度
が低下する。

この問題を解決するための一つの手段として。

時開昭和６３−１０４７９０号公報に記載された提案が
知られている。この提案は、アルミニウムのパイプに鋼
のパイプを摩擦圧接するに際し、アルミニウムパイプの
内径を鋼パイプの外径よりも小さくし、鋼パイプの先端
に形成されたテーパ部を固定されたアルミニウムパイプ
の内径内に圧入し、鋼パイプを回転させて摩擦圧接する
ようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報に記載された方法によると、ア
ルミニウムパイプ内に鋼パイプを圧入した圧接材を使用
するときに、温度が上昇するとアルミニウムの熱膨張係
数が鋼より大きいため、接合強度が低下するおそれがあ
った。

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、異種金
属からなる管状部材を接合強度が低下することなく摩擦
圧接により接合することかで゛きる異種金属管の摩擦圧
接方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、異種金属からなる
２個の管状部材の端面を摩擦圧接によって接合する異種
金属管の摩擦圧接方法において、前記２個の管状部材の
それぞれと同種類の金属管を内外周に形成されたテーパ
面を介して、同心上に嵌合接合してインサート材を形成
し、該インサート材の端面と前記２個の管状部材の端面
とを同種金属を対向させて摩擦圧接によって接合するこ
とを特徴としている。

また、インサート材を形成する２個の金属管をスポット
溶接によって接合する。

〔作用〕

上記本発明の方法によると、インサート材を形成する２
種の金属管はテーパ面を介して嵌合され。

スポット溶接などの手段によって一体に接合さ九ている
ので、接合面の面積力Σ大きく十分な接合強度が得られ
、また、異種金属からなる２個の管状部材とインサート
材とは、同種の金属端面を対向させて摩擦圧接すること
により強力な金属結合が得られる。

（実施例〕 以下５本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第４図に本発明の一実施例を示す。

本実施例では第１図に示すように、アルミニウムバイブ
１と鋼パイプ２とをインサート材３を介して同心上に摩
擦圧接して接合する。インサート材３は第２図に示すよ
うに外周にテーパ面４ａが形成されたアルミニウム管４
と、内周にテーパ面５ａが形成された８４５Ｃを用いた
鋼管５とをそれぞれのテーパ面４ａ、５ａを介して嵌合
し、第４図に示すように重なった部分の周壁をスポット
溶接６により一体に接合して形成したものである。

このようにして形成されたインサート材３のアルミニウ
ム管４側の端面とアルミニウムバイブ１の端面とを突合
せて摩擦圧接により接合し、同様にインサート材３の鋼
管５側の端面と鋼パイプ２の端面とを突合せて摩擦圧接
により接合する。

なお、テーパ面４ａ、５ａのテーパ角は１５度以下とす
る。

上記の方法によれば、従来例において示した圧入の方法
によるときの問題点であった熱膨張による接合強度の低
下は、熱膨張係数の小さいインサート材３の鋼管５が外
側にあるため防止できる。

またインサート材３とアルミニウムバイブ１及び鋼バイ
ブ２との圧接面が同材質であるので、摩擦圧接時の接合
強度が向上する。

次に本実施例による摩擦圧接方法による実験結果を説明
する。

インサート材３を外径３８ｍ５＋、肉圧４ＩＩＩ１１の
アルミニウム管４及び鋼管５を接合して構成し、そのテ
ーパ角を下記の第１表に示すように変化させて作成した
。

第　　１　　表 インサート材３を構成するアルミニウム管４及び鋼管５
のテーパでない部分の長さ、すなわち第２図及び第３図
にそれぞれ示すｊ２．及び１１．を１０鵬とし、テーパ
面４ａ、５ａにおける管の肉厚が第４図に示すようにそ
れぞれ３ｍｍ、　ｌａｍとなる位置において、円周方向
に６個所スポット溶接６を行なった。このときの溶加材
はＡ３３５６であり、溶接電流は１２０Ａである。

次にインサート材３のアルミニウム管４側の端面とアル
ミニウムパイプ１の端面、及び鋼管５側の端面と鋼バイ
ブ２の端面とを摩擦圧接した。

なお、アルミニウムパイプ１及び鋼バイブ２の外径及び
肉厚はそれぞれアルミニウム管４及び鋼管５のそれに等
しくなっている。また摩擦圧接はブレーキ式であり、主
要圧接条件はアルミニウムパイプ１側で摩擦圧力Ｐ□＝
　２　、５　ｋｇｆ／ａｍ”　、アプセット圧力Ｐ　２
＝　５　ｋｇｆ／１ＩＩ１１”　、摩擦寄りしろμ、＝
２１である。同様に鋼パイプ２側でＰ　、　＝　４　ｋ
ｇｆ／＋ｍ”　。

Ｐ　２　＝　８　ｋｇｆ／ｍｍ”　、μｍ＝２！１ｍで
ある。

このようにして作成した継手の引張試験を行ない、テー
パ角の継手強度に及ぼす影響について検討した。

第５図に引張試験結果を示す、縦軸の引張強さσは、継
手が破断するまでの最大荷重をパイプの断面積で割った
値である。

第５図において、テーパ角７．５度以下では破断箇所は
第４図にＡで示す位置の摩擦圧接によるアルミ側熱影響
部であり、アルミニウムパイプ１の母材のａ　（３１、
５ｋ（ｆ／ｍｍ”程度）には及ばないものの、撓なまし
状態のび（１２、５ｋｇｆ／ａｍ”程度）よりは十分に
高く、良好な圧接が行なわれたことを示している。

テーパ角１０度以上では破断箇所は第４図にＢで示す位
置のスポット溶接によるアルミ側熱影響部であった。こ
れはテーパ角に対しＢ部の形状係数αが正の依存性を有
し、従ってＢ部の応力集中によりＢ部の強度がＡ部を下
回ったためと考えられる。αの増大により遂には継手強
度は撓なまし状態よりも低くなる。従ってテーパ角とし
ては１５度以下が適当であることが判る。但し、テーバ
部４ａ、５ａが嵌合するラップ部の軸方向の長さをｙ、
テーパ角Ｘとすると、ｙ　＝　４　ｃｏｔａｎ　Ｘで表
わされるので、例えばＸ＝５度の場合はｙ＝５１ｍｍに
もなる。従ってインサート材３が長くなりすぎないよう
にするためには、テーパ角Ｘをあまり小さく設定できな
い。

本実施例によれば、アルミニウムパイプ１と鋼パイプ２
とを同種金属の接合面を有するインサート材３を介して
摩擦圧接を行なうようにし、インサート材をアルミニウ
ム管４とｌｌ管５とをそれぞれに形成されたテーバ面４
ａ、５ａを介して接合したので、十分な接合強度を得る
ことができる。

また、インサート材３を短い管の組合せによって形成し
たので、インサート材３の支持及びスポットガンのセッ
トが容易となり、生産性よくスポット溶接を行なうこと
ができる。

上記実施例ではインサート材３の鋼管５として８４５Ｃ
を用いたが、鋼管５の材質をステンレス鋼とすることに
より、アルミニウムとの溶接強度を向上し熱膨張差を少
くすることができる。

また、鋼パイプ２及び鋼管５をすべてステンレス鋼とす
ることによるコストの上昇を最小限に抑制することも可
能である。この場合のテーパ角、圧接条件などの望まし
い範囲は３４５Ｃを用いた場合と同様である。

また、上記実施例ではアルミニウムパイプ１と鋼パイプ
２とを摩擦圧接する場合について説明したが、他の異種
金属からなる２個の管状部材を摩擦圧接する場合にも応
用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、異種金属からなる２個の
管状部をそれぞれ同種金属の接合面を有するインサート
材を介して摩擦圧接を行なうようにし、インサート材を
前記２種類の金属で形成された金属管をテーパ面を介し
て接合したので、十分な接合強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は異種金属管の摩擦圧接方法の一実施例を示した
説明図、第２図（ａ）及び第３図（ａ）はインサート材
を示す縦断面図、第２図（ｂ）及び第３図（ｂ）は同じ
く側面図、第４図は同じく接合部を示す断面図、第５図
は同じくテーパ角と引張さとの関係を示す線図である。 １・・・アルミニウムパイプ（管状部材）、２・・・鋼
パイプ（管状部材）、 ３・・・インサート材、 ４・・・アルミニウム管（金属管）、 ５・・・鋼管（金属管）、 ４ａ、５．ａ・・・テーバ面、 °　６・・・スポット溶接。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）異種金属からなる２個の管状部材の端面を摩擦圧
   接によって接合する異種金属管の摩擦圧接方法において
   、前記２個の管状部材のそれぞれと同種類の金属管を内
   外周に形成されたテーパ面を介して、同心上に嵌合接合
   してインサート材を形成し、該インサート材の端面と前
   記２個の管状部材の端面とを同種金属を対向させて摩擦
   圧接によって接合することを特徴とする異種金属管の摩
   擦圧接方法。
2. （２）請求項１のインサート材を形成する２個の金属管
   をスポット溶接により接合したことを特徴とする請求項
   １の異種金属管の摩擦圧接方法。