JPH0647178B2 - 金属管の冷間圧接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、異種（または同種）金属管の接合方法にかゝ
り、特に銅−アルミニウムの接合に適した金属管の冷間
圧接方法に関する。

（従来の技術） 金属を接合する方法には、従来から溶接が広く用いられ
ているが、一般に使用されている溶接は融接であり、融
接ではできない形状のものや異種材料の溶接には固相溶
接，ろう付けが用いられている。

固相溶接法は、固相のまゝで圧接する方法で、加圧方法
により種々の名称があり、例えば冷間圧接法をはじめと
して超音波溶接，摩擦溶接，爆発溶接，ガス溶接，およ
び拡散溶接等がある。

このうち冷間圧接法は、被圧接材料の表面を清浄にした
のち、常温で機械的圧力により変形を与えて圧接する方
法であり、異種金属の接合に有害な金属間化合物の生成
が問題になるものに対しては有効な接合法である。

冷間圧接の可能な金属には、アルミニウム，銅，黄銅，
チタンなどがあり、このうちアルミニウムと銅との圧接
に多く用いられている。

また摩擦溶接は、材料を突合せて回転運動による加圧で
回転中にその接触面に発生する摩擦熱を利用して圧接す
る方法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかして上記のような従来技術を利用した異種または同
種金属管の接合には、フラッシュバット溶接，超音波溶
接などが実用されているが、これらの方法の欠点は、接
合部にばりを生じることであり、このばりを取り除くた
めに後加工を要することである。

また冷間圧接による方法も論文（大橋他：溶接学会誌，
４７−５〔１９７８〕，２９８）に見られるが、この方
法は管の外側のみを簡単な治具で拘束するもので、接合
部に十分に高い圧力が生じないため、不完全な冷間圧接
状態しか得られない。

さらに具体的な例として銅−アルミニウムの接合の場
合、融接では接合面に合金層が生成されてしまい、この
ため接合部が強度劣化し、脆弱となる欠点があり、この
ほか管の接合の場合には内周にばりが出てしまい、管の
内径が小さいとこのばり取りができない等の欠点を伴な
うものであった。

本発明はこれに鑑み、接合部の内外周にばりの発生がな
く、しかも強度劣化の伴なうことのない異種（または同
種）金属管の冷間圧接方法を提供して従来技術の有する
欠点の解消を図ることを目的としてなされたものであ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明においては、銅−アルミ
ニウム等の異種金属管、または同種金属管の端部を衝合
せて両管に芯金を通して内周を密に拘束し、これら金属
管を衝合せ部を含んでダイスにより外周を拘束して置
き、この金属管を軸方向に強圧して衝合せ部を冷間圧接
するようにした方法を特徴とする。

（実施例） 以下、本発明を第１図乃至第４図に示す実施例を参照し
て説明する。

第１図（Ａ），（Ｂ）は、接合しようとする２つの異種
（または同種）金属管を示し、その管１，２は同厚，同
径に設定されている。こゝで管１，２が互いに異種金属
であれば、１を銅製、２をアルミニウム製とする。

まず管１の端部の外周を内径と一致する端面から０゜＜
α＜９０゜の範囲内にあるαの角度でテーパー加工して
テーパー面を形成し、この部分を管１側の衝合せ部１ａ
とする。

また同様に管２を外周の端面から内径に向って内径と一
致させるように０゜＜β＜９０゜の範囲内にあるβの角
度でテーパー加工してテーパー内面を形成し、この部分
を管２側の衝合せ部２ａとする。

前記衝合せ部１ａおよび２ａは共に接合により圧接面と
なるところであり、衝合せ部１ａ，２ａの酸化皮膜や清
浄等が接合に影響を及ぼすのでアセトンで油脂類を除去
し、管１は外面をワイアブラシ処理し、管２は回転させ
て内面をやすりがけする。

つぎに本発明にかゝる異種（または同種）金属管の冷間
圧接方法に使用される冷間圧接装置の一例を第２図に縦
断面図として示す。この装置は、ダイス３，ポンチガイ
ド４，受圧板５などからなる外側拘束部材と、ポンチ６
および芯金７などから構成されている。

ダイス３には、一方の管２と、他方の管１との接合部と
なる部分を外側から拘束するために大径，小径の孔８，
９が同一軸線上に同心に穿設されており、小径の孔９は
一方の管２を、大径の孔８は接合部となる部分をそれぞ
れ内嵌するように形成されている。

またダイス３には、第２図に示しているように上下面に
凹部１０，１１が前記孔８，９と同心に設けられてい
る。

ポンチガイド４には、他方の管１を外側から拘束するた
めの孔１２が穿設されており、この孔１２に前記他方の
管１が内嵌されるようになっている。そしてこの孔１２
はポンチ６の挿入孔ともなっている。

ポンチガイド４の外周の下端部は、前記ダイス３の上側
の凹部１０に嵌合できるように前記孔１２と同心に設け
られている。

したがってダイス３の凹部１０に、ポンチガイド４の外
周を嵌合させたとき、ダイス３の大径の孔８側が、ポン
チガイド４の下面に当接するようになり、ポンチガイド
４の孔１２とダイス３の孔８，９とは同一軸線上に位置
することになる。

受圧板５は、上部が凸部１３に形成され、前記ダイス３
の下側の凹部１１に嵌合するように取付けられるもの
で、その軸心にはダイス３の軸心と一致して芯金７を保
持する孔１４が穿設されている。芯金７は、前記管１，
２内に挿入されるものであり、できる限り密にして圧接
の際に管１，２の隙間より発生するばりを極力防止する
ようにしている。

また受圧板５は、ダイス３内に挿入された管２の抜止め
ともなっている。

つぎに上記の装置を使った本発明の冷間圧接方法につい
て説明する。

まず、ダイス３と受圧板５とを第２図に示すように組立
てたのち、管２の衝合せ部２ａのある方を上向きにして
ダイス３に挿入する。このとき衝合せ部２ａはダイス３
の上部にある大径の孔８の部分に位置するようにする。

このようにしたのち、ポンチガイド４をダイス３に載
せ、芯金７を通した管１をその衝合せ部１ａが下向きに
なるようにしてポンチガイド４の孔１２に挿入する。

このときダイス３、およびポンチガイド４に挿入された
管１，２は、第３図に示すように管１と２の衝合せ部１
ａと２ａはテーパー面で重なった状態となっている。

この状態からポンチ６をポンチガイド４の孔１２に挿入
し、図示しないプレス（３０tonfプレス）または急速高
速プレスなどを用いてポンチ６を介して加圧すると管１
と２の衝合せ部１ａ，２ａは芯金７とダイス３とによっ
て内外から強く拘束されるとともに、冷間圧接により第
４図に示すように接合部分が段部１５に形成された製品
が得られる。

このとき圧接部以外の管と、装置部分との接触面に対し
て適切な潤滑を行なう。

また上記の方法を実施するに当って、銅管の衝合せ部
を、アルミニウムと略同等の延性をもたせるため焼なま
ししておくことは本発明の効果をより高めることができ
るので推奨される。

なお、上記実施例では、アルミニウム管である管２が比
較的短い場合の例を示したが、より長い場合は管２の突
出した周面をチャックすることが望ましい。またダイス
３、ポンチガイド４、および受圧板５等の構成は図示以
外のものであってもよく、管の径や材質に応じた適宜選
択することができる。さらに以上の説明では管１と２が
異種の金属の場合で行なったが、同種の場合についても
全く同様な方法で冷間圧接を行なうことができ、また異
種の金属の場合、必ずしも銅とアルミニウムに限定され
るものではない。

つぎに本発明による冷間圧接方法によって得られた製品
のテスト結果を表１に示す。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、２つの金属管の内周を芯
金で拘束し、ダイスで外周を拘束して軸方向に強圧する
ことにより冷間圧接するので、冷間圧接が強固になさ
れ、かつばりが内外周に生じることがない状態の良好な
冷間圧接状態が得られ、極めて高い気密性と大きい機械
的強度を保持することができる。

したがってばりの発生や不完全な圧接状態しか得られな
い従来技術による欠点は本発明によってすべて解消する
ことができるほか、機械プレス力を利用するためその量
産化も容易となるなどの種々優れた効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は接合前の２つの金属管の端部形
状例を示す側面図、第２図は本発明の冷間圧接方法を実
施するに用いる装置の一例を示す縦断面図、第３図は第
１図の２つの管を衝合せて芯金を通した状態を示す側面
図、第４図は第３図の２つの管が冷間圧接された状態を
示す側面図である。 １，２……金属管、１ａ，２ａ……衝合せ部、３……ダ
イス、４……ポンチガイド、５……受圧板、６……ポン
チ、７……芯金。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−44955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125386（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−39410（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅−アルミニウム等の異種金属管、または
   同種金属管の端部を衝合せて両管にわたり内部に芯金を
   可及的密に挿通し、これら金属管の衝合せ部を含む各金
   属管をダイス内に拘束して置き、この金属管を軸方向に
   強圧して前記衝合せ部を冷間圧接することを特徴とする
   金属管の冷間圧接方法。
2. 【請求項２】前記衝合せ部は、一方の金属管の管端外周
   を先端にゆくにしたがって外径を次第に減少するテーパ
   ー面とし、他方の金属管の管端内周を先端にゆくにした
   がって内径を次第に拡大するテーパー面としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属管の冷間圧接
   方法。
3. 【請求項３】前記金属管は、一方を銅、他方をアルミニ
   ウムとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の金属管の冷間圧接方法。
4. 【請求項４】前記鋼管はその接合部をアルミニウムと略
   同等の延性を有するように焼なましすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の金属管の冷間圧接方法。