JPS60203818A - 電磁流量計の製造方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は電磁流量計の製造方法に係り、特に測定管と外
筺との接合方法に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 第１図は従来の電磁流量計の構造を示した断面図である
。

流体を通す非磁性体の測定管１はこれを収納する外筐２
の内壁面で接合されており、接合部３を形成している。

また、測定管１の内面には１対の電極４が管軸に対して
直交する方向に相対向して配設されている。これら１対
の電極４を結ぶ線（Ｎ極軸線）と、これに直交する測定
管１の管軸との両者に直交する直径軸線上に相対向して
配置されて外筺２の一部を兼ねる磁極５および５′が設
けられている。この磁極５．５′にはコイル６．６′が
巻回されている。外筺２はコイル６．６′の外筐をも兼
ねている。また測定管１を流体から絶縁し且つ腐蝕を防
止するために四ふっ化エチレン樹脂等からなる絶縁ライ
ナ７が測定管１の内面に設けられている。

上述したように測定管１と外筐２とは接合部３において
外筐２の内壁面で接合されている。流体を通す測定管１
は非磁性体すなわちオーステナイト系ステンレス鋼で形
成されており、外筐２は電極４、磁極５．５−、コイル
６．６′等を収納し、且つこの外筺２には電極４から出
てくる流量に比例した信号を取出すために図示していな
い端子箱を一体的に設けている。

このように、従来の電磁流量計は複雑な構成を有してお
り、この複雑な構成を有する電磁流量計を安価に製作す
る方法の一つとして、外筐５を鋳造品として製作するこ
とが多かった。

そのような場合、外筐２の鋳造材料としては強度の点か
らダクタイル鋳鉄を用いるのが一般的で、測定管１と外
筐２との接合部３は通常アーク溶接によって接合されて
いる。

しかしながら、一般にオーステナイトステンレス鋼とダ
クタイル鋳鉄とを直接アーク溶接により接合すると溶接
金属部やダクタイル鋳鉄側の溶接熱影響部に溶接割れが
生じるという問題があった。

また電磁流量計の容量により測定管１のサイズは小口径
の直径１５ｍｍ程度のものから直径数ｍの大口径のもの
まである。これらの中で中程度の口径である直径５Ｑｍ
ｍ〜３００ｍｍ位の機種においてオーステナイトステン
レス鋼からなる測定管１を製作する場合に、棒材より施
削しようとすると、難削材であるオーステナイトステン
レス鋼を測定管１の所要寸法に加工するには多大の機械
加工時間を要してしまうことになる。このため測定管１
にはオーステナイトステンレス鋼のパイプ材を安価な方
法として用いることが多い。ところが、このようにパイ
プ材を用いて測定管１を製作する場合、パイプ材は肉厚
が不均一で寸法精度が低く測定管１の寸法を精度よく加
工することが難しくなる。この結果、測定管１の外周と
外筐２の内周との間にギャップが生じる。このギャップ
が生じたままアーク溶接でフィラーワイヤを供給しなが
ら溶接する場合においても、人手による溶接では入熱量
を一定にするのが容易ではなく、特にこの場合のオース
テナイトステンレス鋼とダクタイル鋳鉄のような異種金
属溶接の場合には溶接割れが生じやすいという問題があ
る。

さらに、溶接作業は狭隘部で円周方向の溶接のため熟練
した作業者に頼らなければならない。

また、アーク溶接では入熱量が大きくなり、溶接を連続
的に行なえず、途中で冷却時間を必要とする等、溶接に
長時間を要するという問題もあった。

［発明の目的］ 本発明の目的とするところは電磁流量計の測定管と外筺
との気密接合を形成するに当り、溶接割れの発生がなく
、安価でしかも高い信頼性の得られる電磁流量計の製造
方法を提供することにある。

［発明の概！］ 本発明では上記目的を達成するために、オーステナイト
系ステンレス鋼よりなる非磁性体の測定管と、この測定
管を収納するダクタイル鋳鉄よりなる円筒状の外筺とを
上記外筺の内壁面上で接合するに際し、上記外筺の接合
個所にニッケルまたはニッケル合金のフィラーワイヤを
連続的に供給し、高エネルギ密度熱源を照射して上記フ
ィラーワイヤを溶融させ、上記測定管と上記外筐とを接
合することを特徴としている。

［発明の実施例］ 第２図は本発明の一実施例による電磁流量計の製造方法
を説明するための図である。

なお第１図と同一の部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。

本実施例では測定管１と外筺２との接合に際してニッケ
ルまたは高ニッケル合金のフィラーワイヤ３０を用いる
。このフィラーワイヤ３０を溶融するにあたり、レーザ
発振器２０により発生したレーザ光２１を反射鏡２２お
よび集光レンズ２３を用いて接合部１０に導き、同時に
フィラーワイヤ３０を同接合部１０に導いて、測定管１
と外筺２の内壁面とを接合させる。

なおレーザ溶接時の溶接部保護のために保護カバー２４
が設けられており、レーザ溶接時に溶接部をシールドす
るためのシールドガス２５が保護カバー２４内に導かれ
るようになっている。

フィラーワイヤ３０はワイヤ送給装置３１からガイドロ
ーラ３２．コンタクトデツプ３３を介して供給される。

供給時のフィラーワイヤ３０の送り速度はワイヤ供給装
置用コントローラ３４により制御される。

次に測定管１と外筐２との接合についてさらに詳細に説
明する。

第３図および第４図は測定管１と外筺２との接合部分を
示した拡大断面図である。外筐２と測定管１との接合個
所にはギャップＧが存在する。レーザ光２１は外筐２の
端部に照射する。このとき、ニッケルまたは高ニツケル
合金製のフィラーワイヤ３０をし・−ザ光２１に当たる
ように連続的に供給し溶融させて接合部１０を形成する
。□ここで用いられるレーザ溶接は周知のごとく電子ビ
ーム溶接と同様にエネルギー密度が高く高速溶接ができ
るという特徴を有している。

第２図に示すレーザ発振器２０より発振出力されたレー
ザ光２１は反射鏡２２により偏向され、集光レンズ２３
により集光されて接合個所に照射される。このときレー
ザ光２１の照射位置は外筺２の端部に位置するように調
節される。これは、外筺５がダクタイル鋳鉄製のため内
径は機械加工により仕上げられ寸法も正確であるのに対
し、測定管１はパイプ状の材料より削り出すため寸法精
度が悪く、またはめあいの関係で測定管１の外径が外筐
２の内径を上回ることはないからである。

そして、レーザ光２１の照射位置へフィラーワイヤ３０
の先端部を位置させ外筐２と測定管１とフィラーワイヤ
３０を同時に溶融させて接合部１０を得る。

レーザ溶接中には接合部１０が酸化したり接合部１０に
欠陥が発生したりすることを防止するためと、溶接時の
スパッタによる集光レンズ２３の損傷を防止するために
、ヘリウムガスまたはアルゴンガス等の不活性ガスをシ
ールドガス２５として保護カバー２４内に供給し、接合
部１０を保護する。測定管１と外筐２は図示していない
回転装置に取り付けられ、溶接時には連続回転される。

レーザ光２１はその出力を第５図に示すように制御して
照射する。すなわち所望の溶は込み深さが得られる出力
ＰＯに上昇するまでの時間Ｔ１と、出力ＰＯがＯになる
までの時間Ｔ３をある程度設け、出力の増減をゆるやか
にして良好な溶接部を得るようにしている。

なお、第５図に示したＴ２は溶接時間を示し、被溶接物
が一回転する時間に対応している。また、Ｔ４はフィラ
ーワイヤ３０の連続供給時間とそのタイミングを示し、
被溶接物が一回転する時間に対応している。このように
すれば、出力の急変による溶接欠陥の発生を防止するこ
とができる。

上述のようにフィラーワイヤを添加したレーザ溶接を用
いることにより接合部１０の金属組織はニッケルを含有
した組織となり、溶接金属やダクタイル鋳鉄製の外筺２
側の熱影響部にも溶接割れの発生のない健全な溶接部１
０を得ることができる。

ちなみに本発明者らの実験によれば、接合部１０の直径
が１２０ｍｍ、第４図に示す接合部１０の必要溶は込み
深さＨを３．５＋ｎ＋ｎとした場合、レーザ出力５ｋＷ
、レーザ溶接速度２０００ｎ＋ＩＩｌ／ｍｉｎ、集光レ
ンズ２３の焦点距離２５４ｍｍ、Ｈｅガスのシールド、
被溶接物の連続回転速度５．３ｒｐｍ、フィラーワイヤ
３０の直径１．２１１１１１１．送り速度５ｍ／ｍｔｎ
として溶接を行ない良好な結果を得た。

以上のように、測定管と外筺との接合にニッケルまたは
高ニツケル合金製のフィラーワイヤをレーザ光により同
時に溶融させて接合部を得ることにより電磁流量計を製
造するようにしたので、ダクタイル鋳鉄製の外筺とパイ
プより製作した測定管にギャップがあっても接合が容易
に行なえ、安価で且つ高い信頼性が実現できる。しかも
、本実施例においては、レーザ溶接を採用しているので
、電子ビーム溶接の場合と異なり真空引きを実現するた
めの時間が不要となり、高能率な溶接が可能となる。

さらにまた、上記レーザ溶接は大気中溶接であるため上
述のように形状が複雑で且つ小１］径から大口径を有す
る電磁流量計のいずれの場合においても使用できる。

このように、レーザ溶接時にニッケルまたは高ニツケル
合金フィラーワイヤを用いたレーザ溶接法により電磁流
量計の測定管と外筐とを接合するので高能率で信頼性の
高い電磁流量計を得ることができる。

なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施例にのみ限定
されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施することができる。

たとえば、高エネルギ密度熱源としてレーザビームを用
いるようにしたが、電子ビームを用いることもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、測定管と外筐との接合にニッケルまた
はニッケル合金製のフィラーワイヤをレーザ光により同
時に溶融させて接合部を得るようにすることにより、ダ
クタイル鋳鉄製の外筺とパイプより製作した測定管との
間にたとえギャップがあっても容易に接合でき、安価で
しかも高い信頼性の得・−られる電磁流量計の製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁流量計の一例の構成を示す断面図、
第２図は本発明の一実施例の構成を説明するための模式
的構成図、第３図および第４図は同実施例における接合
部の状態を詳細に示した断面図、第５図は同実施例にお
ける溶接時のレーザ光の出力変化を示した特性図である
。 １・・・測定管、２・・・外筺、１０・・・接合部、２
０・・・レーザ発振器、３０・・・フィラーワイヤ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オーステナイト系ステンレス鋼からなる非磁性体測定管
   と、この測定管を収納するダクタイル鋳鉄からなる円筒
   状の外筺とを上記外筐の内壁面上で接合するに際し、上
   記外筐の接合箇所にニッケルまたはニッケル合金からな
   るフィラーワイヤを連続的に供給するとともに、高エネ
   ルギー密度熱源を照射して、上記ニッケルまたはニッケ
   ル合金からなるフィラーワイヤと上記外筐と上記測定管
   とを同時に溶融させ、上記測定管と上記外筐とを接合す
   ることを特徴とする電磁流量計の製造方法。