JPH10227301A - Pressure vessel and its manufacture - Google Patents

Pressure vessel and its manufacture

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Publication number
JPH10227301A
JPH10227301A JP9033434A JP3343497A JPH10227301A JP H10227301 A JPH10227301 A JP H10227301A JP 9033434 A JP9033434 A JP 9033434A JP 3343497 A JP3343497 A JP 3343497A JP H10227301 A JPH10227301 A JP H10227301A
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JP
Japan
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pressure vessel
alloy
electron beam
welding
strength
Prior art date
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Application number
JP9033434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Uchino
広治 内野
Yasuhiko Mihara
康彦 三原
Hidetoshi Uchida
秀俊 内田
Shinichi Komazawa
真一 駒澤
Masaki Kumagai
正樹 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Riko Co Ltd
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Riko Co Ltd
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Riko Co Ltd, Sumitomo Light Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Riko Co Ltd
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Publication of JPH10227301A publication Critical patent/JPH10227301A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the high strength of a pressure vessel while preventing occurrence of defects such as cracks and blow holes in a welded part, when the objective pressure vessel is manufactured by jointing together a plurality of divided bodies consisting of an Al alloy material by electron beam welding. SOLUTION: An upper divided body 12 and a lower divided body 14 are prepared by using an Al alloy having a composition which contains Si: 0.8-1.2%, Cu: 3.0-7.0%, Mn: 0.5-1.0%, Mg: 0.4-0.8%, and Ti: 0.1-0.2%, respectively in weight reference, and also has less than 0.8 of a content ratio (Mg/Si) of Mg and Si, and consists of the residue Al and an obligatory impurity. Then, these divided bodies 12, 14 are jointed together by electron beam welding, thereby a pressure vessel main body 10 can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、電子ビーム溶接を利用した接合
方式にて完成されるアルミニウム(Al)合金製の圧力
容器と、そのような圧力容器を製造する方法に関するも
のであり、特に、電子ビーム溶接性を損なうことなく、
高い強度を有するAl合金製の圧力容器を得る技術に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure vessel made of an aluminum (Al) alloy completed by a joining method using electron beam welding, and a method of manufacturing such a pressure vessel. Without impairing weldability
The present invention relates to a technique for obtaining a pressure vessel made of an Al alloy having high strength.

【0002】[0002]

【背景技術】電子ビーム溶接は、真空中で加速させた電
子を被溶接物たる母材に照射し、その衝突によるエネル
ギー変換によって、かかる母材そのものを高温に加熱し
て、溶融溶接する手法であることから、一般的なアーク
溶接手法とは異なり、溶加材を必要としないという大き
な特徴を有している。そして、かかる電子ビーム溶接を
採用することによって、(1) 深い溶け込みが得られる、
(2) 熱影響が少ない、(3) 熱による歪みが少ない、(4)
ガスによる汚染がない、といった利点を享受することが
出来るのである。そのため、この電子ビーム溶接手法
は、他の溶接法に比べて、溶接部の品質が優れているこ
とから、原子力機器や航空機、自動車等の輸送機器とい
った、高い溶接信頼性が要求される分野において、アキ
ュムレータ等の圧力容器を製造する際の溶接に多く利用
されてきている。特に、ダイヤフラムを内部に収容する
アキュムレータの製造に際しては、そのような電子ビー
ム溶接手法を採用することによって、ダイヤフラムへの
熱影響を軽減乃至は回避することが可能となるのであ
り、よって、そのような電子ビーム溶接は極めて有利な
溶接手法であると言うことが出来る。
2. Description of the Related Art Electron beam welding is a method in which electrons accelerated in a vacuum are applied to a base material, which is an object to be welded, and the base material itself is heated to a high temperature by energy conversion due to the collision to perform fusion welding. Therefore, unlike a general arc welding method, it has a great feature that no filler metal is required. And, by adopting such electron beam welding, (1) deep penetration can be obtained,
(2) Less heat influence, (3) Less heat distortion, (4)
The advantage that there is no gas pollution can be enjoyed. Therefore, this electron beam welding method is superior in the quality of the welded parts compared to other welding methods, and is used in fields where high welding reliability is required, such as nuclear equipment, aircraft, automobiles and other transport equipment. It has been widely used for welding when manufacturing pressure vessels such as accumulators. In particular, when manufacturing an accumulator accommodating the diaphragm inside, by employing such an electron beam welding method, it is possible to reduce or avoid the thermal effect on the diaphragm, and thus, such Electron beam welding is a very advantageous welding technique.

【0003】ところで、かかる電子ビーム溶接にて製造
される圧力容器の素材としては、従来から、鉄鋼材料が
用いられているが、近年、圧力容器の軽量化を図るため
に、その素材として、Al合金材料を用いることが検討
されている。しかしながら、一般に、Al合金材料に対
して電子ビーム溶接を適用する場合には、その材質や溶
接条件に起因して、溶接部に、割れやブローホール等の
溶接欠陥が生じ易くなるといった問題が惹起せしめられ
ることがある。即ち、Al合金材料に対して電子ビーム
溶接を適用すると、急熱急冷作用にて局部的な歪みが発
生することによって、割れが生ずることがあったり、ま
た、溶融時に発生した蒸気が残留することによって、ブ
ローホールが生ずることがあるのであり、従って、電子
ビーム溶接を採用した場合にあっても、他の溶接手法と
同様の溶接欠陥が生じる恐れがあるのである。このよう
に、Al合金材料に対して電子ビーム溶接手法を採用す
るにあたっては、未だ、多くの問題が残されており、圧
力容器のAl合金化を実現することは困難であった。
[0003] As a material of the pressure vessel manufactured by the electron beam welding, a steel material has been conventionally used. In recent years, in order to reduce the weight of the pressure vessel, an Al material has been used. The use of alloy materials is being considered. However, in general, when electron beam welding is applied to an Al alloy material, there arises a problem that welding defects such as cracks and blowholes are easily generated in a welded portion due to the material and welding conditions. You may be hurried. In other words, when electron beam welding is applied to an Al alloy material, local distortion occurs due to rapid heating and quenching, which may cause cracking, or that steam generated during melting remains. Therefore, a blow hole may occur, and therefore, even when electron beam welding is employed, there is a possibility that welding defects similar to those of other welding methods may occur. As described above, when the electron beam welding method is applied to the Al alloy material, many problems still remain, and it has been difficult to realize Al alloying of the pressure vessel.

【0004】そこで、本願出願人は、先に、特願平5−
173362号(特開平7−24583号)において、
溶接部に割れやブローホール等の欠陥が生じない、電子
ビーム溶接性に優れた圧力容器の製造方法、及びそのよ
うな圧力容器を与える圧力容器製造用Al合金材料を明
らかにした。これによれば、電子ビーム溶接を用いた溶
接信頼性の高いAl合金製の圧力容器の製造が可能とな
り、圧力容器に対する軽量化のニーズに対応することが
可能となったのである。
Therefore, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No.
No. 173362 (JP-A-7-24585)
A method of manufacturing a pressure vessel excellent in electron beam weldability, in which defects such as cracks and blowholes do not occur in a welded portion, and an Al alloy material for manufacturing a pressure vessel that provides such a pressure vessel have been clarified. According to this, it is possible to manufacture a pressure vessel made of an Al alloy with high welding reliability using electron beam welding, and it is possible to respond to the need for reducing the weight of the pressure vessel.

【0005】しかしながら、そのような優れた特徴を有
する圧力容器製造用Al合金材料について、本発明者ら
が更なる検討を進めたところ、かかる圧力容器製造用A
l合金材料にあっては、電子ビーム溶接性に優れたAl
合金材料と為されてはいるものの、その強度が低いこと
に起因する問題が、依然として、内在することが明らか
となった。
[0005] However, the present inventors have further studied the Al alloy material for manufacturing a pressure vessel having such excellent characteristics.
For alloy materials, Al with excellent electron beam weldability
It has been clarified that, despite being made of an alloy material, the problem due to its low strength is still inherent.

【0006】すなわち、そのようなAl合金材料を用い
て製造される圧力容器は、その耐用範囲が、5MPaク
ラスの低圧範囲となるものであり、実際の使用に際して
耐用し得るものではなかったのである。けだし、実際の
使用に耐え得るには、その耐用範囲が、少なくとも10
MPaクラスの中圧タイプ以上であることが、必要とさ
れるからである。
That is, the pressure vessel manufactured using such an Al alloy material has a durable range of a low pressure range of 5 MPa class, and cannot be durable in actual use. . However, to be able to withstand actual use, its useful range must be at least 10
This is because it is required that the pressure is higher than the medium pressure type of the MPa class.

【0007】これに対し、その対策として、得られる圧
力容器の強度を高めるために、かかる圧力容器を厚肉化
することが考えられる。しかしながら、そのように厚肉
化された部材を用いて、目的とする圧力容器を形成する
場合には、厚肉化されることによって溶接が困難となる
ばかりでなく、その溶接品質についても、低下する傾向
にあるという問題を内在しているのである。更にまた、
圧力容器を厚肉化することにより、部材の重量が増加す
ることが免れず、従って、Al合金材料を用いることに
よる圧力容器の軽量化効果が低減されることとなるので
あり、これらの理由により、部材の厚肉化による圧力容
器の高強度化は、好ましい手法とは決して言えないもの
であった。
On the other hand, as a countermeasure, it is conceivable to increase the thickness of the pressure vessel in order to increase the strength of the obtained pressure vessel. However, when a target pressure vessel is formed by using such a thickened member, not only welding becomes difficult due to thickening, but also the welding quality is reduced. The problem is that there is a tendency to do so. Furthermore,
Increasing the thickness of the pressure vessel inevitably increases the weight of the member, and therefore, the effect of using the Al alloy material to reduce the weight of the pressure vessel is reduced. For these reasons, However, increasing the strength of the pressure vessel by increasing the thickness of the member has never been a preferable method.

【0008】このように、先に提案の圧力容器におい
て、その製造に用いられるAl合金材料の強度は、従来
の材料である鉄鋼材料のそれと比較した場合、低いもの
であった。特に、溶接部の強度が母材よりも低くなるこ
とは免れず、また、溶接性においても、一般に鉄鋼材料
と比較して劣るものでもあることから、溶接性が良く、
なお且つ高強度とされたAl合金材料の開発が、望まれ
ているのである。
[0008] As described above, in the pressure vessel proposed above, the strength of the Al alloy material used for its production was lower than that of the conventional steel material. In particular, the strength of the weld is inevitable to be lower than the base material, and also in terms of weldability, since it is generally inferior to steel materials, weldability is good,
It is desired to develop an Al alloy material having high strength.

【0009】[0009]

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景として為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、Al合金材料よりなる複数の分割体を、電子ビ
ーム溶接にて接合して、目的とする圧力容器を製造する
に際して、溶接部における割れやブローホール等の欠陥
の発生を防止しつつ、なお且つ該圧力容器の高強度化を
実現することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to join a plurality of divided bodies made of an Al alloy material by electron beam welding. Accordingly, in manufacturing a target pressure vessel, it is an object to prevent the occurrence of defects such as cracks and blowholes at a welded portion and to realize a high strength of the pressure vessel.

【0010】[0010]

【解決手段】要するに、本発明者らは、上記の課題を解
決するために、電子ビーム溶接性に優れ、なお且つ高強
度化されたAl材料を開発すべく、先に提案のAl合金
における合金成分について詳細な検討を行なった結果、
従来にあっては不純物として考えられていたCuについ
て、下記の如き知見を得たのである。即ち、Cuを或る
程度多く含有せしめることにより、溶接部の欠陥率は、
実用上問題のないレベルにまで低下するのであり、また
Cuの添加量と共に、母材強度も上昇するが、或る程度
のCu量を添加した時点で、Al合金材料の強度は飽和
するようになるのである。
In short, the present inventors have developed an Al alloy in the previously proposed Al alloy in order to develop an Al material having excellent electron beam weldability and high strength in order to solve the above problems. After a detailed study of the ingredients,
The following knowledge was obtained for Cu, which was conventionally considered as an impurity. That is, by containing a certain amount of Cu, the defect rate of the welded portion,
It decreases to a level where there is no problem in practical use, and with the addition amount of Cu, the base metal strength also increases, but when a certain amount of Cu is added, the strength of the Al alloy material is saturated. It becomes.

【0011】そして、それらの知見に基づいて更なる検
討を加えた結果、本発明が完成されたのであって、その
要旨とするところは、複数の分割体を電子ビーム溶接に
て接合せしめて得られる圧力容器にして、それら複数の
分割体を、重量基準で、Si:0.8〜1.2%、C
u:3.0〜7.0%、Mn:0.5〜1.0%、M
g:0.4〜0.8%、並びにTi:0.1〜0.2%
を含むと共に、MgとSiの含量比(Mg/Si)が
0.8以下であり、且つ残部がAl及び不可避的不純物
からなる組成のAl合金にて構成したことを特徴とする
圧力容器にある。
As a result of further studies based on those findings, the present invention has been completed. The gist of the present invention is that a plurality of divided bodies are joined by electron beam welding. Pressure vessel, and the plurality of divided bodies are divided by weight into Si: 0.8 to 1.2%, C
u: 3.0 to 7.0%, Mn: 0.5 to 1.0%, M
g: 0.4-0.8%, and Ti: 0.1-0.2%
And a content ratio of Mg to Si (Mg / Si) is 0.8 or less, and the balance is made of an Al alloy having a composition of Al and unavoidable impurities. .

【0012】すなわち、このような本発明に従う圧力容
器においては、その素材たるAl合金材料に対して、強
化元素として、適量のCuを添加したことにより、溶接
部における割れやブローホール等の欠陥の発生を防止し
つつ、高い強度をもった圧力容器と為され得るのであ
る。
That is, in the pressure vessel according to the present invention, by adding an appropriate amount of Cu as a strengthening element to the Al alloy material, which is a material of the pressure vessel, defects such as cracks and blow holes in a welded portion can be prevented. It can be made a pressure vessel with high strength while preventing generation.

【0013】また、本発明は、(a)重量基準で、S
i:0.8〜1.2%、Cu:3.0〜7.0%、M
n:0.5〜1.0%、Mg:0.4〜0.8%、並び
にTi:0.1〜0.2%を含むと共に、MgとSiの
含量比(Mg/Si)が0.8以下であり、且つ残部が
Al及び不可避的不純物からなる組成のAl合金を用い
て、目的とする圧力容器を与える複数の分割体を準備す
る工程と、(b)それら複数の分割体を電子ビーム溶接
により接合せしめて、該目的とする圧力容器を形成する
工程とを含むことを特徴とする圧力容器の製造方法を
も、その要旨とするものであって、これにより、高い強
度を備えた圧力容器が、良好な溶接性をもって製造され
得ることとなるのである。
Further, the present invention provides (a) S
i: 0.8 to 1.2%, Cu: 3.0 to 7.0%, M
n: 0.5 to 1.0%, Mg: 0.4 to 0.8%, and Ti: 0.1 to 0.2%, and the content ratio of Mg to Si (Mg / Si) is 0 Preparing a plurality of divided bodies for providing a target pressure vessel by using an Al alloy having a composition of 0.8 or less and a balance of Al and unavoidable impurities; and (b) dividing the plurality of divided bodies. A method of manufacturing the pressure vessel, characterized by including a step of forming the target pressure vessel by joining by electron beam welding, the method having a high strength. Pressure vessel can be manufactured with good weldability.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】ところで、かかる本発明におい
て、電子ビーム溶接による接合にて圧力容器を与える分
割体の構成素材として用いられるAl合金材料には、S
i、Mn、Mg、Tiが、合金成分として、それぞれ所
定の割合で含有せしめられている。それらの合金成分の
中で、Siは、強度確保および耐割れ性の向上に有効な
元素であり、0.8%(重量基準。以下、同じ)以上の
割合で含有せしめる必要があるが、多くなると、靱性を
低下させるところから、1.2%を上限として、含有せ
しめられなければならない。また、Mnは、機械的性質
を高める元素であり、0.5%以上必要であるが、1.
0%を越えると、効果が上がらなくなるうえ、コスト上
昇を招くため、1.0%を上限として、含有せしめられ
る。更に、Mgは、強度および溶接溶け込み深さを確保
するために、0.4%以上含有せしめることが必要であ
るが、溶接時に蒸発し、内部にブローホールとして残り
易いため、0.8%を上限として、含有せしめられる。
更にまた、Tiは、結晶粒を微細化する効果があり、
0.1%以上添加すれば、割れ防止に有効であるが、多
過ぎると、分散性に問題が生じ、均一な品質とならない
ため、製造品質の面から0.2%を上限として、含有せ
しめられることとなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the Al alloy material used as a constituent material of a divided body for providing a pressure vessel by joining by electron beam welding includes S alloy.
i, Mn, Mg, and Ti are respectively contained at predetermined ratios as alloy components. Among these alloy components, Si is an effective element for securing strength and improving crack resistance, and it is necessary to contain Si at a ratio of 0.8% (weight basis; the same applies hereinafter) or more. In this case, the content must be increased up to 1.2% in order to reduce toughness. Mn is an element that enhances mechanical properties, and is required to be 0.5% or more.
If it exceeds 0%, the effect will not be improved and the cost will be increased. Further, it is necessary to contain Mg in an amount of 0.4% or more in order to secure the strength and the penetration depth of the weld. As an upper limit, it is contained.
Furthermore, Ti has an effect of refining crystal grains,
Addition of 0.1% or more is effective in preventing cracking. However, if it is too much, there is a problem in dispersibility and uniform quality is not obtained. Will be done.

【0015】また、このようなAl合金材料では、Si
とMgが主成分となって、Mg2 Siを形成し、強度が
確保されるのであるが、そのMg、Siのバランス組成
は、Mg:Si=1.73:1であること、そして更
に、そのMgとSiの含量比(Mg/Si)について
は、上記のバランス組成に対して過剰のSiを添加する
ことによって、溶接欠陥がなくなることが知られてお
り、そのため、本発明では、MgとSiの含量比(Mg
/Si)が0.8以下とされるのである。
In such an Al alloy material, Si
And Mg as main components to form Mg 2 Si, and the strength is ensured. The balanced composition of Mg and Si is Mg: Si = 1.73: 1, and further, Regarding the content ratio of Mg and Si (Mg / Si), it is known that the addition of excess Si to the above-mentioned balance composition eliminates welding defects. Si content ratio (Mg
/ Si) is set to 0.8 or less.

【0016】そして、本発明では、上述の如き合金成分
と共に、更に、所定量のCuが添加、含有せしめられ、
以て所期の優れた特徴を発揮しているのである。即ち、
このCuは、溶接欠陥率を低下させ、更に母材強度を高
める元素であり、それを3.0%以上含有せしめること
により、溶接部の欠陥率を、実用上問題のないレベルに
まで低下させることが出来るのである。また、かかるC
uの含有量がある程度にまで達すると、母材の強度の上
昇は飽和し、一方多過ぎると、逆に、耐食性、応力腐食
割れ性が低下する等といった問題を生じることとなると
ころから、7.0%を上限として、含有せしめなければ
ならない。
In the present invention, a predetermined amount of Cu is further added and contained together with the alloy components as described above,
As a result, it has exhibited the desired excellent characteristics. That is,
This Cu is an element that lowers the weld defect rate and further increases the strength of the base material. By containing it in an amount of 3.0% or more, the defect rate of the welded portion is reduced to a level at which there is no practical problem. You can do it. Also, such C
When the content of u reaches a certain level, the increase in the strength of the base material saturates. On the other hand, when the content is too high, problems such as a decrease in corrosion resistance and stress corrosion cracking are caused. It must be contained up to 0.0%.

【0017】なお、上記の各合金成分を除いた残部は、
Al及び不可避的不純物にて構成されることとなるが、
Al中に必然的に混入することとなる公知の各種の不純
物の中で、Feは、多くなる程、延性や衝撃値を低下さ
せるため、0.4%以下とすることが望ましい。また、
Crは、耐応力腐食割れ性の改善に効果があるが、その
含有量が多くなると、焼入れ性を害するために、0.2
5%以下とすることが望ましく、更に、Znは、溶接時
に蒸発し、ブローホールとして残り易いため、0.2%
以下とすることが望ましい。
The balance excluding the above alloy components is as follows:
Although it will be composed of Al and unavoidable impurities,
Among various known impurities inevitably mixed into Al, as Fe increases, the ductility and impact value decrease, so that it is desirable to make it 0.4% or less. Also,
Cr is effective in improving stress corrosion cracking resistance, but when its content is large, quenching properties are impaired.
5% or less is desirable, and Zn evaporates during welding and tends to remain as blowholes.
It is desirable to make the following.

【0018】従って、このような組成を有するAl合金
材料にあっては、電子ビーム溶接性に優れる成分設計と
して従来より公知の成分組成に対して、更に、Cuが所
定の含有量において含有せしめられることによって、電
子ビーム溶接性が損なわれることなく、溶接強度並びに
Al合金材料の強度が向上せしめられることとなる。そ
れ故に、かかるAl合金材料が電子ビーム溶接される際
には、溶接部における割れやブローホール等の欠陥の発
生が効果的に防止され、なお且つ高い溶接強度が確保さ
れることとなるのである。
Therefore, in an Al alloy material having such a composition, Cu is added at a predetermined content to a conventionally known component composition as a component design having excellent electron beam weldability. As a result, the welding strength and the strength of the Al alloy material can be improved without impairing the electron beam weldability. Therefore, when such an Al alloy material is subjected to electron beam welding, generation of defects such as cracks and blowholes in a welded portion is effectively prevented, and high welding strength is ensured. .

【0019】ところで、本発明に従う圧力容器の製造方
法にあっては、先ず、上述した如き組成を有するAl合
金材料を用いて、目的とする圧力容器を与える複数の分
割体が、従来と同様にして準備されるのであり、そし
て、その後、かかる複数の分割体を電子ビーム溶接によ
り接合せしめることによって、目的とする圧力容器が得
られるのである。
In the method for manufacturing a pressure vessel according to the present invention, first, a plurality of divided bodies for providing a target pressure vessel using an Al alloy material having the above-described composition are formed in the same manner as in the prior art. Then, the target pressure vessel is obtained by joining the plurality of divided bodies by electron beam welding.

【0020】ここにおいて、圧力容器の一例である車両
用のアキュムレータを例にとって、具体的に説明するな
らば、先ず、図1に示される車両用アキュムレータにお
いて、10は略球形を呈する圧力容器本体であり、それ
は、上部分割体12と下部分割体14とから構成されて
いる。そして、それら上、下部分割体12,14は、何
れも、前述した如き電子ビーム溶接性に優れたAl合金
材料を用いて、例えばプレス成形加工する等の手段によ
り形成され、準備されるものである。また、下部分割体
14の開口部内周面には、円環状の取付金具16がかし
め固定されており、それによって、該取付金具16と下
部分割体14との間で周縁部を挟持された状態で、膜状
のダイヤフラム18が取り付けられ、該ダイヤフラム1
8と下部分割体14の壁部との間に油室20が形成され
ている。
Here, taking a vehicle accumulator as an example of the pressure vessel as an example, specifically, first, in the vehicle accumulator shown in FIG. 1, reference numeral 10 denotes a pressure vessel body having a substantially spherical shape. Yes, it consists of an upper split 12 and a lower split 14. Further, the lower divided bodies 12 and 14 are formed and prepared by means such as press forming using an Al alloy material having excellent electron beam weldability as described above. is there. An annular mounting bracket 16 is fixed by caulking to the inner peripheral surface of the opening of the lower divided body 14, whereby the peripheral edge is sandwiched between the mounting bracket 16 and the lower divided body 14. The diaphragm 18 in the form of a film is attached to the diaphragm 1.
An oil chamber 20 is formed between the lower part 8 and the wall of the lower divided body 14.

【0021】そして、それら上部分割体12及び下部分
割体14を、互いの開口部を突き合わせた状態に組み付
けて、該組付部を、通常の電子ビーム溶接手法にて一体
的に接合することにより、前記圧力容器本体10が形成
されているのである。それ故に、かかる圧力容器本体1
0の製造においては、電子ビーム溶接の特長であるとこ
ろの、(1) 深い溶け込みが得られる、(2) 熱影響が少な
い、(3) 熱による歪みが少ない、(4) ガスによる汚染が
ない、といった利点が享受出来ることとなる。加えて、
上、下部分割体12,14が、材質的に、優れた電子ビ
ーム溶接性を有し、更に、溶接欠陥率を低下させる元素
として、Cuが適量含有せしめられていることから、溶
接部30において、割れやブローホール等の発生が良好
に防止され得るのであり、以て高い溶接品質と優れた信
頼性とが確保され得ているのである。
Then, the upper divided body 12 and the lower divided body 14 are assembled in a state where the openings thereof abut each other, and the assembled parts are integrally joined by a normal electron beam welding technique. The pressure vessel main body 10 is formed. Therefore, the pressure vessel body 1
In the manufacture of No. 0, the characteristics of electron beam welding are: (1) deep penetration can be obtained, (2) little heat effect, (3) little distortion due to heat, (4) no contamination by gas And so on. in addition,
The upper and lower divided bodies 12 and 14 have excellent electron beam weldability in terms of material, and furthermore, contain an appropriate amount of Cu as an element for reducing the welding defect rate. Thus, the occurrence of cracks, blowholes, and the like can be prevented well, so that high welding quality and excellent reliability can be ensured.

【0022】また、かかる圧力容器本体10内部におい
ては、ダイヤフラム18と上部分割体12の壁部との間
に、ガス室22が形成されるようになっている。そし
て、該ガス室22に連通するように、上部分割体12の
壁部に、ガスプラグ24が取り付けられると共に、前記
油室20に連通するように、下部分割体14の壁部に、
油ポート26を備えたプラグ28が取り付けられること
によって、目的とするアキュムレータ(圧力容器)が形
成されるのである。
A gas chamber 22 is formed inside the pressure vessel body 10 between the diaphragm 18 and the wall of the upper divided body 12. A gas plug 24 is attached to the wall of the upper split body 12 so as to communicate with the gas chamber 22, and a wall of the lower split body 14 is connected to the oil chamber 20 so as to communicate with the oil chamber 20.
By attaching the plug 28 having the oil port 26, an intended accumulator (pressure vessel) is formed.

【0023】このように、本発明手法によれば、電子ビ
ーム溶接により、実用的なAl合金製の圧力容器の製造
が可能となり、なお且つ母材強度を高める元素として、
Cuが適量含有せしめられていることから、圧力容器の
壁部を厚肉化することなく、Al合金製の圧力容器の高
強度化が有利に図られ得るのであり、その結果として、
溶接信頼性が高く、軽量で、なお且つ高い強度を持った
圧力容器を得ることが出来るのである。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture a practical pressure vessel made of an Al alloy by electron beam welding.
Since an appropriate amount of Cu is contained, the strength of the Al alloy pressure vessel can be advantageously increased without increasing the wall thickness of the pressure vessel. As a result,
A pressure vessel having high welding reliability, light weight and high strength can be obtained.

【0024】[0024]

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。
Hereinafter, typical examples of the present invention will be described to clarify the present invention more specifically. However, the present invention imposes no restrictions on the description of such examples. It goes without saying that you don't receive anything. In addition, the present invention, in addition to the following examples, in addition to the above specific description, various modifications based on the knowledge of those skilled in the art, unless departing from the spirit of the present invention,
It should be understood that modifications, improvements and the like can be made.

【0025】先ず、下記表1に示す割合でSi、Cu、
Mn、Mg、Zn、Tiを含有する各種Al合金材料
(合金No.1〜10)を準備して、各々の材料から溶
接評価用サンプルを作製し、そのサンプルを、電子ビー
ム溶接にて溶接した。その時の主な溶接条件は、加速電
圧:60kV、ビーム電流:43mA、溶接速度:14
mm/sec であり、得られた溶込み深さは約8mmであっ
た。そして、その溶接の後、各サンプルの溶接部を切断
して、溶接部の断面における欠陥を観察し、板厚方向の
欠陥長さを測定することにより、欠陥率:〔欠陥長さ/
溶け込み深さ〕×100(%)を求め、その結果を、下
記表1に併せて示した。
First, at the ratios shown in Table 1 below, Si, Cu,
Various Al alloy materials containing Mn, Mg, Zn, and Ti (alloy Nos. 1 to 10) were prepared, welding evaluation samples were prepared from each material, and the samples were welded by electron beam welding. . The main welding conditions at that time were: acceleration voltage: 60 kV, beam current: 43 mA, welding speed: 14
mm / sec and the resulting penetration depth was about 8 mm. Then, after the welding, the welded portion of each sample is cut, a defect in a cross section of the welded portion is observed, and a defect length in a sheet thickness direction is measured to obtain a defect rate: [defect length /
Penetration depth] × 100 (%) was determined, and the results are shown in Table 1 below.

【0026】そして更に、従来の電子ビーム溶接用Al
合金材料の代表例として、No.1の合金を用いる一
方、本発明に従う電子ビーム溶接用Al合金材料の代表
例として、No.7の合金を用いて、それぞれの、母材
及び溶接部における、引張強度、疲労強度、耐力及び伸
びの各々を測定し、その結果を、下記表2に示した。
Further, a conventional Al for electron beam welding is used.
As a typical example of the alloy material, No. No. 1 is used as a typical example of the Al alloy material for electron beam welding according to the present invention. Using the alloy No. 7, the tensile strength, the fatigue strength, the proof stress, and the elongation of each of the base metal and the welded portion were measured, and the results are shown in Table 2 below.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】 *1:T6処理を行なったもの *2:溶接したままの状態(後熱処理なし)[0028] * 1: T6 treated * 2: As welded (no post heat treatment)

【0029】上記表1の結果より明らかなように、S
i、Cu、Mn、Mg、Tiの含有量が、何れも、本発
明にて規定される範囲内にあり、且つMg/Si成分比
が0.8以下である合金(合金No.6〜8)では、溶
接部における欠陥長さが可及的に小さく為され得るもの
であり、その欠陥率も低く抑えられているのである。ま
た、充分な引張強さも併せ持つものであることから、優
れた溶接性と、高い強度を有し、信頼性が高いものとな
っていることが分かる。
As is clear from the results shown in Table 1 above, S
i, Cu, Mn, Mg, and Ti are all within the range specified in the present invention, and the Mg / Si component ratio is 0.8 or less (alloys Nos. 6 to 8). In (2), the defect length in the welded portion can be made as small as possible, and the defect rate is also kept low. In addition, since it also has sufficient tensile strength, it can be seen that it has excellent weldability, high strength, and high reliability.

【0030】これに対して、Cuの含有量が本発明の規
定領域から外れた合金では、溶接部において、大きな欠
陥が生じ、許容値以上の欠陥率となってしまったり(合
金No.2〜5)、引張強さが低く、充分な強度が得ら
れない等の不都合が生じたり(合金No.1)すること
となり、信頼性の低いものとなることが分かる。
On the other hand, in the case of the alloy whose Cu content is out of the specified range of the present invention, a large defect occurs in the welded portion, resulting in a defect rate exceeding an allowable value (Alloy No. 2 to No. 2). 5) Inconveniences such as low tensile strength and inability to obtain sufficient strength occur (alloy No. 1), indicating that the reliability is low.

【0031】具体的には、表2において示されているよ
うに、Cuを適量含有せしめることにより、合金No.
7においては、合金No.1と比較して、溶接部の品質
を確保しつつ、溶接部において、引張強さでは35%、
疲労強度では46%の強度の向上が見られるのである。
Specifically, as shown in Table 2, by adding an appropriate amount of Cu, the alloy No.
In alloy No. 7, Compared to 1, while maintaining the quality of the weld, the tensile strength at the weld was 35%,
In the fatigue strength, an improvement in strength of 46% can be seen.

【0032】また、比較のために、Al−Zn−Mg系
の合金として、合金No.9及び合金No.10を用意
し、それぞれ同様な溶接試験を行った結果、それらの合
金においては、蒸気圧の高いZn及びMg成分の含有量
が高いために、電子ビーム溶接の際に、溶接部において
ブローホール欠陥が発生し易くなり、従って、欠陥長さ
及び欠陥率が高くなっており、このことからして、その
ような合金を用いた場合には、溶接品質の確保が困難と
なることが分かる。
For comparison, alloy No. 1 was used as an Al-Zn-Mg alloy. 9 and alloy no. 10 were prepared and subjected to similar welding tests. As a result, in these alloys, since the content of Zn and Mg components having high vapor pressure is high, blowhole defects were found in the welded portions during electron beam welding. Are likely to occur, and therefore the defect length and defect rate are high, which indicates that when such an alloy is used, it is difficult to ensure welding quality.

【0033】なお、図2は、合金No.1〜8の各合金
のCuの含有量と引張強さとの関係をグラフ化したもの
であり、同様に、図3は、Cuの含有量と欠陥率との関
係をグラフ化したものである。かかる図2からも明らか
なように、Al合金材料の引張強さは、Cuの含有量と
共に、上昇するが、その含有量が7%を越えると、引張
強さの上昇は、飽和状態となる。また、図3からも明ら
かなように、溶接部における欠陥率は、Cuの含有量が
2%未満の範囲では、含有量の上昇と共に欠陥率も上昇
するが、含有量が3%を越えるようになると、欠陥率は
目標値以下の、低いレベルに落ち着くこととなるのであ
る。
FIG. 2 shows alloy No. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Cu content and the tensile strength of each of the alloys Nos. 1 to 8, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Cu content and the defect rate. As is apparent from FIG. 2, the tensile strength of the Al alloy material increases with the Cu content, but when the content exceeds 7%, the increase in the tensile strength becomes a saturated state. . Further, as is clear from FIG. 3, the defect rate in the welded portion is such that when the Cu content is less than 2%, the defect rate increases as the content increases, but the content exceeds 3%. Then, the defect rate is settled at a low level below the target value.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にあっては、所定合金組成のAl合金材料を用いて複数
の分割体が準備され、そしてそれら分割体が電子ビーム
溶接手法にて接合されることによって、電子ビーム溶接
性を損なうことなく、高強度化が実現された、目的とす
る圧力容器が製造され得ることとなるのである。従っ
て、かかるAl合金材料の特性に基づいて、電子ビーム
溶接による溶接欠陥の発生を良好に防止し、溶接品質の
低下を阻止しつつ、母材の強度を有利に高めることが出
来、以て目的とする10MPaクラスの中圧タイプ以上
の耐用範囲を有する圧力容器を、部材の厚肉化を必要と
することなく、得ることが出来るのであり、それ故に、
軽量化のニーズに応え得る、溶接信頼性の高い、Al合
金製の圧力容器の製造が可能となるのである。
As is apparent from the above description, in the present invention, a plurality of divided bodies are prepared using an Al alloy material having a predetermined alloy composition, and these divided bodies are formed by an electron beam welding technique. By joining, an intended pressure vessel with high strength realized without impairing the electron beam weldability can be manufactured. Therefore, based on the characteristics of the Al alloy material, it is possible to satisfactorily increase the strength of the base material while effectively preventing the occurrence of welding defects due to electron beam welding and preventing a decrease in welding quality. It is possible to obtain a pressure vessel having a durable range of 10 MPa class medium pressure type or higher without requiring a thicker member, and therefore,
This makes it possible to manufacture a pressure vessel made of an Al alloy with high welding reliability that can meet the need for weight reduction.

【0035】そして、このようにして得られる圧力容器
は、従来の鉄鋼材料を用いて製造された圧力容器と比較
して、溶接性、溶接部の強度及び母材の強度等につい
て、劣るものではなく、従って、充分な強度を有しつ
つ、有利に軽量化が為されているのである。
The pressure vessel obtained in this way is not inferior in the weldability, the strength of the welded portion, the strength of the base material, etc., as compared with a pressure vessel manufactured using a conventional steel material. Therefore, the weight is advantageously reduced while having sufficient strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従って製造される圧力容器の一例とし
ての車両用アキュムレータを示す半截断面説明図であ
る。
FIG. 1 is a half sectional explanatory view showing an accumulator for a vehicle as an example of a pressure vessel manufactured according to the present invention.

【図2】実施例で得られた、各Al合金のCuの含有量
と引張強さとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Cu content and the tensile strength of each Al alloy obtained in the examples.

【図3】実施例で得られた、各Al合金のCuの含有量
と欠陥率との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Cu content of each Al alloy and the defect rate obtained in the examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 圧力容器本体 12 上部分割体 14 下部分割体 16 取付金具 18 ダイヤフラム 20 油室 22 ガス室 30 溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pressure vessel main body 12 Upper divided body 14 Lower divided body 16 Mounting bracket 18 Diaphragm 20 Oil chamber 22 Gas chamber 30 Welded part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 秀俊 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 駒澤 真一 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 熊谷 正樹 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hidetoshi Uchida 5-11-3 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Shinichi Komazawa 5-11-3, Shimbashi, Minato-ku, Tokyo No. Sumitomo Light Metal Industries Co., Ltd. (72) Inventor Masaki Kumagai 5-11-3 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Sumitomo Light Metal Industries Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の分割体を電子ビーム溶接にて接合
せしめて得られる圧力容器にして、 それら複数の分割体を、重量基準で、Si:0.8〜
1.2%、Cu:3.0〜7.0%、Mn:0.5〜
1.0%、Mg:0.4〜0.8%、並びにTi:0.
1〜0.2%を含むと共に、MgとSiの含量比(Mg
/Si)が0.8以下であり、且つ残部がAl及び不可
避的不純物からなる組成のAl合金にて構成したことを
特徴とする圧力容器。
1. A pressure vessel obtained by joining a plurality of divided bodies by electron beam welding, wherein the plurality of divided bodies are based on weight:
1.2%, Cu: 3.0 to 7.0%, Mn: 0.5 to
1.0%, Mg: 0.4-0.8%, and Ti: 0.
1 to 0.2%, and the content ratio of Mg to Si (Mg
/ Si) is 0.8 or less, and the balance is made of an Al alloy having a composition of Al and unavoidable impurities.
【請求項2】 重量基準で、Si:0.8〜1.2%、
Cu:3.0〜7.0%、Mn:0.5〜1.0%、M
g:0.4〜0.8%、並びにTi:0.1〜0.2%
を含むと共に、MgとSiの含量比(Mg/Si)が
0.8以下であり、且つ残部がAl及び不可避的不純物
からなる組成のAl合金を用いて、目的とする圧力容器
を与える複数の分割体を準備する工程と、 それら複数の分割体を電子ビーム溶接により接合せしめ
て、該目的とする圧力容器を形成する工程と、を含むこ
とを特徴とする圧力容器の製造方法。
2. Si: 0.8 to 1.2% by weight,
Cu: 3.0 to 7.0%, Mn: 0.5 to 1.0%, M
g: 0.4-0.8%, and Ti: 0.1-0.2%
And an Al alloy having a composition ratio of Mg and Si (Mg / Si) of 0.8 or less and a balance of Al and unavoidable impurities to provide a target pressure vessel. A method for manufacturing a pressure vessel, comprising: a step of preparing a divided body; and a step of joining the plurality of divided bodies by electron beam welding to form the target pressure vessel.
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