JPH08215877A

JPH08215877A - 電子管用銅製円筒部材の製造方法

Info

Publication number: JPH08215877A
Application number: JP7023672A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sato; 佐藤　　淳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電子管用銅製円筒部材の合わせ目
の溶接工程において、シールドボックスを使わず、エア
ー巻き込みの無い接合を可能にすることにより、不活性
ガスの消費量削減と製造時間の短縮を目的とする。【構成】円筒部材１１の合わせ目１２を溶接する際、
センターシールド、サイドシールドの他に新たに円筒部
材１１の内側からインナーシールドを施しながら溶接を
行う。また、複数の円筒部材を間隔Ｇをあけて整列させ
た状態で上記シールドを施しながら溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子管用金属円筒部材
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種電子管その真空容器、またはアノー
ド等の各種電極、あるいは共振空胴、ドリフト管、高周
波導波管部などは、銅製円筒部材で構成される。この銅
製円筒部材の製造方法として平板状素材を丸め成形して
両端部を突き合わせ、レーザビームで合わせ目を溶接し
て円筒状に成形する方法がある。

【０００３】このレーザビームによる溶接はエアーの巻
き込みを防止するため、不活性ガス雰囲気の中で行われ
なければならない。従来は、特開平３−２０７５８９号
公報に示されるように、不活性ガス雰囲気を維持するた
めのシールドボックスを設けその中で溶接を行ってい
た。

【０００４】しかしながらこの方法では、シールドボッ
クスを不活性ガス雰囲気にするために多量の不活性ガス
と長い時間を要し、経済性及び生産性の面からも問題が
あった。

【０００５】また、溶接の工程では複数の銅製円筒部材
の合わせ目を一直線上に並べて連続して溶接を行う。従
来は、このとき隣合う円筒部材を隙間無く並べて溶接を
行っていたが、この方法では隣の円筒部材どうしが溶接
されてしまい、溶接後に個々の円筒部材を切り放す工程
が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子管用銅製円筒部材
の合わせ目の溶接を従来は不活性ガス雰囲気に還元され
たシールドボックス内で行っており、シールドボックス
を不活性ガス雰囲気にするまでに多量の不活性ガスと長
い時間を消費していた。

【０００７】また、単にシールドボックスを使わず大気
中で溶接を行うと溶融部に多量のエアーを巻き込んでし
まい信頼性の高い電子管用銅製円筒部材を得ることがで
きなかった。

【０００８】本発明は、シールドボックスを使わずに溶
接を行うことで溶接時間と不活性ガスの消費量を削減
し、かつ溶融部にエアーを巻き込まないで信頼性の高い
溶接部を得る電子管用銅製円筒部材の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】また、本発明は、複数の銅製円筒部材の切
り放し工程を不要にし且つ溶接ビード末端部にエアーを
巻き込まないで信頼性の高い溶接部を得る電子管用銅製
円筒部材の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、平板状の銅ま
たは銅合金を円筒状に丸め成形し、丸め成形した複数の
銅製円筒部材の各合わせ目を一直線上に整列し、これら
合わせ目に不活性ガスを噴射しながらレーザビームを一
端側から多端側へ連続的走査により照射して溶接する電
子管用銅製円筒部材の製造方法において、溶接工程は、
レーザビームと略同方向から合わせ目に向けて不活性ガ
スを噴射するセンターシールド及び銅製円筒部材の内側
から合わせ目に向けて不活性ガスを噴射するインナーシ
ールドを同時に施すことを特徴とする電子管用銅製円筒
部材の製造方法である。

【００１１】また、本発明は、隣合う銅製円筒部材を相
互に間隔をあけて整列し、溶接工程で、レーザビームと
略同方向から合わせ目に向けて不活性ガスをセンターシ
ールド及び銅製円筒部材の内側から合わせ目に向けて不
活性ガスを噴射するインナーシールドを同時に施すこと
を特徴とする電子管用銅製円筒部材の製造方法である。

【００１２】

【作用】本発明によれば、銅製円筒部材の内側から新た
にインナーシールドをして溶接を行うことによって溶接
ビード末端部へのエアーの巻き込みを防止し、シールド
ボックスを使わずに信頼性の高い接合が可能になる。

【００１３】また、複数の銅製円筒部材を間隔をあけて
整列させ、センターシールド及びインナーシールドをし
た状態でレーザ溶接を行うことによって、個々の銅製円
筒部材の合わせ目の末端部の外側も内側も常に不活性ガ
ス雰囲気になり、溶接後の冷却過程において溶接ビード
末端部へのエアー巻き込みを防止できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明における一実施
例を説明する。なお、同一部分は同一符号で表す。本実
施例は電子管用銅製円筒部材の製造方法の一例としてマ
グネトロンアノード構体の製造方法を説明する。

【００１５】まず、この発明によって完成する電子管用
銅製円筒部材、即ちマグネトロンアノード構体は、図７
に示すように構成され、アノード円筒１１の内周壁側に
放射状に複数枚のアノードベイン３５が接合固着されて
いる。この場合、アノード円筒１１は銅即ち無酸素銅、
あるいは銅を主成分とする銅合金（単に銅と記す）から
なり、軸に沿って平行に延びる素材両端面合わせ目がレ
ーザー溶接で真空気密に接合されている。このレーザ溶
接部を符号Ｂで表している。

【００１６】この発明によるマグネトロンアノードの製
造方法は、図１に示すように構成され、各工程を順次説
明する。即ち、同図（ａ）に示すように、まず、銅から
なる長尺の平板条を所定の長さＬに切断して、板厚ｔの
平板素材１０を得る。

【００１７】次に、同図（ｂ）に示すように平板素材１
０を丸め成形する工程により、円筒１１を得る。この段
階では、平板素材１０の両端面１２ａは完全に密着せ
ず、Ｖ字状の隙間Ｓ１が残る。次に、同図（ｃ）に示す
ように、しごき成形工程を経た後、常温まで冷却する。
このしごき成形により、合わせ目１２の隙間Ｓ２が所定
範囲になるようにする。

【００１８】その後、同図（ｄ）に示すように、脱脂、
洗浄を行い、円筒１１の全体に付着している加工油や異
物を除去する。このとき合わせ目１２には隙間Ｓ２があ
るため、この合わせ目１２の内部も同時に脱脂、洗浄す
る。

【００１９】次に、同図（ｅ）に示すように、隙間Ｓ２
をなくするために押圧力Ｗ１を加え、合わせ目１２を密
着した状態でレーザビームを照射し、局部的に銅を溶融
させて接合した後、冷却する。それにより合わせ目が気
密接合されたアノード円筒１１が得られる。

【００２０】このとき、図２に示すように、レーザビー
ム照射口２０は不活性ガスであるアルゴンガスを噴出す
るノズル（以下、センターシールドノズルとする）を兼
ね、このセンターシールドノズル２０からセンターシー
ルドとしてアルゴンガスを被溶接部に向けて噴出する。
センターシールドガス流量はおよそ４０リットル／分と
し、溶接部に直接当てる。

【００２１】また、図２及び図３に示すように、センタ
ーシールドノズル２０の外周に設けた６本のノズル（以
下、サイドシールドノズルとする）２１からサイドシー
ルドとしてアルゴンガスを被溶接部及びその周辺に向け
て噴出する。サイドシールドは被溶接部及びその近傍を
アルゴンガス雰囲気にし、被溶接部に対しさらに充分に
エアーを遮断し、溶接状態を良くするためのものであ
る。サイドシールドのガス流量はおよそ２０〜３０リッ
トル／分とする。

【００２２】そして、溶接すべき複数個の円筒１１を互
いにおよそ１ｍｍ弱の間隔をあけて縦列に配置し、押さ
え治具３０により押圧力Ｗ１を加えて合わせ目１２を密
着させる。次に、各円筒１１の合わせ目１２を、一直線
上に並べる。なお、円筒１１の内側には溶接時に円筒素
材の溶融物が円筒内面に不所望に付着しないように、受
け皿２３が設置されている。そしてこれら円筒１１を矢
印Ｙ方向に連続的に移動しながらレーザ照射する。

【００２３】さらに、図４及び図５に示すように、円筒
１１の内側に設けられた受け皿２３に乗せるように、一
端が塞がれ多端にガス供給ホース２２ａを接続したパイ
プに多数のガス噴出穴４０をあけたインナーシールドノ
ズル２２を設置し、円筒１１の内側から被溶接部及びそ
の周辺に向けてアルゴンガスを噴出してインナーシール
ドを行う。本実施例においてインナーシルドノズル２２
は、全長３２５ｍｍの銅管を用い、ガス噴出穴４０は直
径約１．５ｍｍで１０ｍｍの間隔で３０個設けられてい
る。

【００２４】インナーシールドのガス流量はおよそ１０
〜２０リットル／分とする。このときインナーシールド
ノズル２２の配置は、溶接される合わせ目１２の垂直下
方となる中心部を避け、図５のように２本のインナーシ
ールドノズル２２を中心部から両側にずらせた位置に配
置する。このようにすれば、溶接部から垂れた溶接溶融
物がインナーシールドノズル２２を劣化させたり、ガス
噴出穴４０を塞いだりすることが抑制される。

【００２５】また、センターシールド、サイドシール
ド、インナーシールドの流速または流量の関係はセンタ
ーシールドはサイドシールドより多く、サイドシールド
はインナーシールドより多くなっている。このようにす
ることにより溶接部にエアーを巻き込むこと無く、ま
た、センターシールドの圧力で溶融した銅材が円筒部材
１１の内側まで浸透し、溶接部の内部に気泡のない好ま
しい溶接状態になる。

【００２６】また、図６に示すように、溶接すべき複数
個の円筒１１を互いに間隔Ｇをあけて縦列に配置し、イ
ンナーシールドをすることにより、隣合う円筒１１の間
からインナーシールドがもれるように流れ、各円筒１１
の溶接ビード末端部１１ｃを常にアルゴンガス雰囲気に
している。このため、従来の溶接のように溶接後の冷却
過程において溶接ビード末端部１１ｃに多量のエアーを
巻き込んでしまうことが防止できる。

【００２７】また、隣合う円筒１１の間隔Ｇは、広げす
ぎるとレーザビーム５０がインナーシールドノズル２２
及び受け皿２３等の円筒内部の装置に直接当たってしま
い好ましくない。従ってこの間隔Ｇは、レーザビーム５
０と円筒１１の中心軸方向とのなす相対的な角度と、円
筒１１の肉厚とを考慮して決定される。本実施例では、
この間隔は１ｍｍ弱とする。

【００２８】そして、溶接される複数の円筒１１を乗せ
る台２５は水平面に対して約２０度の角度となってお
り、レーザビーム５０は円筒１１の合わせ目１２の長手
方向の面に対して斜めに照射される。それによって、円
筒１１の表面で反射したレーザビームがレーザ発振器に
戻ってしまうことを防止でき、レーザ発振器の正確なモ
ードが保証できる。なお、レーザビーム５０は、波長が
比較的長い炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザが銅素材の場合に
特に好適である。

【００２９】なお、一例として、銅素材の肉厚が約２ｍ
ｍ、直径が３８ｍｍ、軸方向の長さが２８ｍｍの円筒の
場合で、ＣＯ₂レーザのビーム焦点Ｐの直径の大きさは
約０．２ｍｍないし０．４ｍｍの範囲、ビーム出力は５
ｋＷの範囲、さらに、円筒１１の移動速度は毎秒５〜１
０ｃｍの範囲の速度が適当である。それにより、レーザ
ビーム５０は複数の円筒１１に対して、相対的に上部の
円筒から照射し始め下部の円筒へ連続的に走査していく
下進照射が行われる。

【００３０】次に、図１に示すように、しごき成形を兼
ねた圧縮成形工程において、円筒１１に軸方向圧縮力を
加えて塑性変形を生じさせ、開口端に必要な段差１１
ａ、１１ｂを形成する。これによって肉厚及び真円度が
均等化される。次に、同図（ｇ）に示すように、円筒１
１の開口端部や内外周面を所定の形状、寸法に切削加工
する工程に移る。同図（ｇ）における符号１３は切削バ
イトを表している。その後、同図（ｈ）に示すように、
円筒１１の全体を洗浄する。最後に、同図（ｉ）に示す
ように検査工程に移る。

【００３１】こうして完成したアノード円筒１１にアノ
ードベインを固着すれば、マグネトロンアノード構体が
得られる。図８に各シールドの効果を示すアノード円筒
の溶接部の縦方向の切断面の顕微鏡写真を模写した模式
図を示す。同図の（ａ）はセンターシールドのみ、
（ｂ）はセンターシールドとサイドシールド、（ｃ）は
センターシールドとインナーシールド、（ｄ）はセンタ
ーシールドとサイドシールドとインナーシールドを施し
て溶接した溶接部の切断面の模式図である。なお、溶接
部断面図における黒い斑点は巻き込んだエアーにより生
じた気泡または空孔である。インナーシールドにより特
に溶接ビード末端部のエアーの巻き込みがほぼ無くなっ
ていることが分かる。

【００３２】なお、本実施例は複数の円筒部材を間隔を
あけて整列させ溶接を行ったが、間隔をあけずに整列さ
せて溶接を行っても良い。このように、本発明は上記実
施例のみに限らず、本発明の範囲内で実施例に多くの変
更、修正を加え得るのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、シールドボックスを使
わずにエアーを巻き込まない溶接が可能になることによ
って、信頼性の高い溶接部が得られるとともに、溶接時
間と不活性ガス消費量を大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電子管用銅製円筒部材
の製造工程を示す図である。

【図２】本発明の実施例における電子管用銅製円筒部材
の製造装置を示す図である。

【図３】図２に示した製造装置のレーザビーム溶接装置
を除いた上面図である。

【図４】本発明の実施例におけるインナーシールドノズ
ルを示す図である。

【図５】本発明の実施例における溶接時の製造装置の断
面図である。

【図６】本発明の実施例における銅製円筒部材の配列状
態の拡大図である。

【図７】マグネトロンアノードを示す図である。

【図８】各溶接部の切断面の金属組織を比較して示す顕
微鏡写真の模式図である。

【符号の説明】

１０：平板素材１１：銅製円筒部材１２：合わせ目２０：センターシールドノズル２１：サイドシールドノズル２２：インナーシールドノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 9/24 Ｈ０１Ｊ 9/24 Ａ 23/00 23/00 Ｚ 25/00 25/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の銅または銅合金を円筒状に丸め
成形し、前記丸め成形した複数の銅製円筒部材の各合わ
せ目を一直線上に整列し、これら合わせ目に不活性ガス
を噴射しながらレーザビームを一端側から多端側へ連続
的走査により照射して溶接する電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、前記溶接工程は、前記レーザビーム
と略同方向から前記合わせ目に向けて不活性ガスを噴射
するセンターシールド、及び前記銅製円筒部材の内側か
ら前記合わせ目に向けて不活性ガスを噴射するインナー
シールドを同時に施すことを特徴とする電子管用銅製円
筒部材の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、被溶接部における前記センターシー
ルドの不活性ガスの流速または流量は前記インナーシー
ルドの不活性ガスの流速または流量より大きいことを特
徴とする電子管用銅製円筒部材の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、前記溶接工程は前記センターシール
ドの周りから前記合わせ目の近傍に向けて不活性ガスを
噴射するサイドシールドを同時に行うことを特徴とする
電子管用銅製円筒部材の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、被溶接部における前記センターシー
ルドの不活性ガスの流速または流量は前記サイドシール
ドの不活性ガスの流速または流量より大きく、前記サイ
ドシールドの不活性ガスの流速または流量は前記インナ
ーシールドの不活性ガスの流速または流量より大きいこ
とを特徴とする電子管用銅製円筒部材の製造方法。
【請求項５】平板状の銅または銅合金を円筒状に丸め
成形し、前記丸め成形した複数の銅製円筒部材の各合わ
せ目を一直線上に整列し、これら合わせ目に不活性ガス
を噴射しながらレーザビームを一端側から多端側へ連続
的走査により照射して溶接する電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、前記隣合う銅製円筒部材を相互に間
隔をあけて整列し、前記溶接工程で、前記レーザビーム
と略同方向から前記合わせ目に向けて不活性ガスを噴射
するセンターシールド、及び前記銅製円筒部材の内側か
ら前記合わせ目に向けて不活性ガスを噴射するインナー
シールドを同時に施すことを特徴とする電子管用銅製円
筒部材の製造方法。
【請求項６】請求項５記載の電子管用銅製円筒部材の
製造方法において、前記間隔は前記レーザビームがこの
間隔を直進しては前記銅製円筒部材の内側に達しない寸
法であることを特徴とする電子管用銅製円筒部材の製造
方法。