JPS605391B2 - 金属チユーブと鋼穴を爆発圧着する方法および爆薬ケース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば熱交換器における管と管板の如くチュ
ーブと鋼穴とを爆発圧着する方法およびかかる方法に使
用する爆薬ケースに関する。

従来、異種または同種の複数枚の金属板を爆発圧着する
方法には、二通りの基本方式がある。その一つは特公昭
４２一１１２３１号に代表されるごとき複数枚の金属板
の間に平行な間隙を設けて爆発圧着する方法で、一般に
は平行法と呼ばれているものであり、他の一つは、特公
昭４２一１７４２７号に代表されるごとき、金属板の間
にテーパー状の間隙を設けて爆発圧着するいわゆる角度
法と呼ばれているものである。これらの二つの方法を応
用して、熱交換器を横成する管板と管の爆発圧着に代表
されるような、鋼穴と金属チューブの爆発圧着方法が多
数提案されている。

（例えば特公昭４４一６４６３号、同５０一３７６２７
号、同５１−１４４７１号、特開昭４９一９６９５ぴ号
の各公報参照）本発明は、これらの発明と同様に爆発圧
着の寒本方法である前述の平行法と角度法とを応用して
、鋼穴と金属チューブとを高品質の下に爆発圧着するこ
とを目的とするものである。

鋼穴と金属チューブとを爆発圧着により完全に冶金的に
爆発圧着する場合、爆薬の爆発力を有効に利用するため
に、爆薬を金属チューブに近接した状態で、かつ金属チ
ューブに均一に爆発力が働くように、金属チューブ内に
均一に装填する必要がある。

この最も簡単な方法として、特関昭４９一９６９５び号
公報に示されている如く、圧着させる部分の金属チュー
ブ内に、完全に爆薬を充填してしまう方法がある。しか
し、この方法では金属チューブの肉厚または直径に応じ
た爆発力の調整が困難である。そこでこの対策として袴
公昭５０−３７６２７号公報に示されるように、爆薬を
円筒状に成形して用いることが提案されているが、この
方法では爆薬自体を金属チューブの直径、肉厚に応じて
種々の形態の円筒状に成形しなければならないので、成
形加工のために使用可能な爆薬の種類が限られ、また実
際に確度良く圧着させるには間題がある。また特公昭５
１−１４４７１号公報に示されるように、中央に棒状の
込物を挿入することにより爆薬を円筒状にして爆薬量を
調整することも考えられるが、この方法でも、薬厚調整
のための挿入物を正確に中心に配置することは難かしく
、挿入物の軸芯酢畳がずれると薬厚は偏肉し、爆鎚が不
均一となって鋼穴と金属チューブの圧着が不完全となる
ことがあった。この他に、爆着時に発生する金属ジェッ
トと呼ばれる金属溶融物を排出するため、一般には金属
チューブの奥の方から開口部に向って起爆するが、この
起爆装置が電気雷管の場合は脚線が金属チューブと爆薬
ケースとの間を通るので、金属チューブと爆薬ケースと
の間には余分な隙間が必要となる。

そのため、この脚線と隙間とが、鋼穴と金属チューブと
を全周にわたって確度よくシール圧着することを不可能
にしていた。本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであって、以下図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は平行法によって金属チューブーを鋼穴２に庄着
する場合の説明図である。

鋼穴２は右側は大口隆部とし、左側は小口蚤部として、
金属チューブーと冶金的に結合する部分と拡警固着する
部分とに分けて形作られている。かかる鋼穴２の中に金
属チューブーを挿入し、さらに金属チューブーの中には
、爆薬３を爆薬ケース４に装填して挿入するが、この際
爆薬ケース４には、底部中心から頭部に向けて突出部５
を形成してある。そして、爆薬ケース４の頭部に挿暦し
た電気雷管６を、脚線７，７を利用して起爆し、爆薬３
の爆発力によって、金属チューブーを鋼穴２内に爆発圧
着するのである。第２図ないし第４図は、本発明に係る
爆薬ケース４の変形例を示すもので、イは正面断面図、
口は側面断面図をそれぞれ示す。

図中、第１図における爆薬ケースと同一名称部分は同一
符号をもって表示した。そして、各例とも外側に脚線７
を通すための溝８を設けてある。第２図および第４図の
場合溝８は２本形成してあり、第３図の場合は１本形成
してある。また、第２図における突出部５は第１図の場
合と殆んど同じであるが、第３図の突出部５は、底部中
心との固着部付近に傾斜が設けてあり第４図の場合の突
出部５は中空体である。爆薬ケース４の外側に、脚線７
を通すための溝８を設けた理由は、金属チューブが長く
、例えば第１図に示すように、雷管６の設置側から脚線
７を引き出すことができないような場合、つまり第１図
における右側から脚線７を引き出さなければならないよ
うな場合に、脚線７をこの溝８上に通して外側に引き出
すことによって、金属チューブーの内径と爆薬ケース４
の外径との差を僅少に設計することができる。

このことによって、爆薬ケース４のあそびをなくし、爆
着時における金属チューブーへの圧力伝達を均一にする
ことができ、さらに脚線７が介挿することによる圧力伝
達の不均一を最少限に押え、鋼穴２と金属チューブーと
の圧着を確度良いものとすることができる。溝８は一条
でも良いが圧着し難い金属の組合せの場合または金属チ
ューブーの肉厚が厚い場合には二条とし、２本の脚線７
，７をそれぞれに分けて配置し、脚線の影響を最少にす
ることが望ましい。また溝８の位置はいずれでも良いが
、二条の場合作業性から対向位置に設けるのが一般的で
ある。爆薬ケース４内に突出部５を設ける理由は、棒状
の爆薬を用いた時よりも爆薬３の爆発速度を低下させる
ことができ、しかも突出部５の径を変化させることによ
って、爆力を自由に調整することができる点にある。突
出部５は爆薬ケース４の底部に固設してあるから、爆薬
３の真円度を正確に保つことができる。また、突出部５
の長さは爆薬ケース４の全長にわたって設ける必要はな
く、爆薬３の種類によって異なるものの、爆薬３の爆発
速度が特に不安定な爆発スタート部約２仇奴までの範囲
には設けない方が良い。金属チューブ１の先端が切断し
て飛散し易い金属の場合とが、鋼穴２と金属チューブ１
との間隙または角度が大きい場合には、突出部５の形態
を第３図に示したように形成することが効果的である。
爆薬ケース４はプラスチックで製作するのが簡便であり
、単一体でも良いが、本体と蓋部との二つの部分から粗
立てたものその他種々の変形がある。

爆薬３を起爆するためには、通常電気雷管方式が簡便で
多用される。

これには第１図並びに第４図のように電気雷管６を爆薬
ケース４の頭部に挿入して使用する形式のものと、第３
図に示すように、爆薬ケース４自体に起爆装置６′を組
み込んだ形式のものとがあり任意に使いわければ良い。
爆薬３は種々の成分、形態のものが考えられる．が、嫁
速の遅いものが望まれるので、一般には粉状または粒状
爆薬を用いることが多い。第５図から第７図までは本発
明の他の変形法の説明図である。

第５図は鋼穴２の右半分が、金属チューブーとの間に角
度を有する場合の例である。なおこの例では電気雷管６
の脚線７は、爆薬ケース４側面に設けた二本の簿８，８
を通して外部に出すようにした例である。さらに突出部
５は中空でかつ爆薬底部との接合部付近に傾斜をもたせ
てある。第６図は爆着と拡管とを同時に行なう例を示す
もので、電気雷管６の先端を鋼穴２内に設けられた拡管
固着用グループ９，９・・…・・・・・・・…と角度間
隙の始点との間に設置し、角度間隙内の空気は図中右方
に排出させるとともに、グループ９，９・・・・・・・
・・・・・・・・内の空気は左方に順次排出させるよう
にしたもので、圧着確度にすぐれ、拡警固着も優れた製
品を得ることができる。

第７図はメクラチューブ１０を鋼穴２の爆発拡管にて固
着した金属チューブ１に爆着する例を示すもので、メク
ラチューブ１０の右端の金属チューブー側を切削して間
隙を設けておいて爆着するものである。

以上、本発明の変形方法のいくつかを説明したが本発明
がこれらのみに限定されるものでないことはいうまでも
ない。

つぎに実施例について比較試験例とともに記述する。

実施例 １ 欧鋼板（５比肋厚×２０仇肋中×２０仇助長さ）の板厚
方向に３８．１肌径の穴をあげ、さらに板厚の約半分ま
での厚さを、第１図に示すように４０．５柳径になるよ
うに穿孔し、その後穴に平行な内面を１０仏の荒さに研
磨した。

このように形成した穴に板厚１．４側、外径３８肌の黄
銅製チューブを敏鋼板面より約５伽程度はみだすように
挿入し、ついで底部中央からの中実突出部（外径１１柳
×長さ３肋仰）を有する有底円筒状ケース（外径３５肋
、平行部壁厚１．２側、平行部長さ３５側、ブーパ一部
長さ１仇肋）の中に、ペンスリット１０％、低比重硝安
８０％、木粉１０％からなる爆着用爆薬を約５Ｍ装填し
たポリスチレン製爆薬ケースの先端に電気雷管を取り付
けたものを前記黄銅製チューブの中に電気雷警部が穴の
奥の３８．１肋径の部位に位置するように挿入し、これ
を起爆させて鋼穴と黄鋼チューブとを爆着させた。

黄鋼チューブが氏着した開放面を深さ約５側程度削り込
み、鋼穴と黄鋼チューブの圧着界面をカラーチェックに
より検査した結果、チューブの全周にわたって圧着され
ていることが確認できた。

なお、圧着部以外のところも鋼穴と金属チューフとはか
なりよく密着舷管されていた。比較のため、ペンスリッ
ト１８％、鉛彰子５６％、バィンダ２６％からなる１物
肋厚さのシート状爆薬で特公昭５０−３７６２７号に示
されるように円筒状爆薬をつくり、上記実施例における
爆薬ケースに代えて該円筒状爆薬を使用し、実施例と同
要領で爆着したが、鋼穴と黄鋼チューブの圧着部は、円
周の約１′５塁度が不圧着部であった。

また、ペンスリツト１８％、鉛丹５６％、バインダ２６
％からなる爆薬を外径１５柳、長さ４５肋の棒状となし
、外周にガムテープを巻きつけて外径３５側とし、前記
実施例における爆薬ケースの代りに用いて電気電管によ
り起爆して、鋼穴に黄銅チューフを圧着したが、鋼穴と
黄鋼チューブの圧着部は円周の約３／９屋度が不圧着と
なり、圧着されたところでも圧着界面に多くの不良合金
層が認められた。

この原因は棒状爆薬の方が円筒状爆薬より爆遠が速くな
るためではないかと推察される。

なおシート状爆薬を筒状に加工して金属チューブ内に入
れることは極めて困難で、しかも爆発する限界厚さが厚
いために、薬量を減ずることがむずかしく、一旦爆発す
ると必要以上の力を出し、藤着にとって好ましくないこ
とが確認できた。実施例 ２ 実施例１と同一寸法の欧鋼板に２８．３肋径の穴をあげ
、さらに第５図に示すように軟鋼板表面から２仇舷深さ
の位置までテーパー加工をし、このテーパーの関口端部
における厚さが３柳になるように仕上げた。

このテーパー面を１０Ａ荒さに研磨し、この穴に板厚１
．８肋、外径２８物のチタンパイプを数鋼板面より１仇
吻程度はみ出させて挿入した。爆薬ケースとして、ポリ
スチレンからなる外径２４．２柵、外壁厚１柵、突出部
径２側、突出部長さ３仇帆、ケースの平行部の長さ４仇
肋からなる爆薬ケースの中に、ペンスリツト１５％、低
比重硝安８０％、でん粉５％からなる爆薬を約５０タ装
填し、しかるのちに爆薬ケースの先端に電気雷管を取り
つけた。ここで使用した爆薬ケースには、第４図で示し
たような半径０．３肋、深さ０．６肋のＵ字型の溝８が
設けてあり、この溝８に電気雷管用脚線をはめ込み、こ
の状態でチタンパイプ中に、電気雷管部が奥の２８．３
柳径の部位になるように挿入し、これを起爆することに
よって鋼穴とチタンチューブとを爆着した。

嫁着後、チューブの長手方向に真二っに切断し、チタン
を夕ガネではつり取り、チタンと軟鋼との圧着界面を調
査した結果、テーパーのスター卜部から８柳程度が不圧
着であるのみで、他は全周全面圧着されていた。

なお、圧着が極めてむずかしいチタンと鋼との組合せで
も脚線の影響は全く認められず、爆薬ケースの溝に脚線
を埋め込む方式の効果が顕著に認められた。一方、ポリ
スチレンからなる外径２２．８柳で、外面に脚線埋込み
用溝がなく、他は上記実施例と同一寸法の爆薬ケースを
用い「脚線を爆薬ケースとチタンチューブとの間を通し
て引き出し、この状態で嫁着した。

そして、チタンチューブをはつり取り、チタンと欧鋼と
の圧着界面を調査した結果、チタン面には脚線を押しつ
けた跡が残っており、圧着界面にはチタンチュ−ブの長
手方向に脚線の跡に沿って線状の不圧着部および弱着部
が認められた。実施例 ３ 軟鋼板（７０柳厚）とチタン板（３側厚）を爆着したク
ラツド板（２００肋中×２０仇助長さ）にし ２５．３
径の穴をあげ、さらに第６図に示すごとく、チタン表面
から２仇肋の位置までテーパー加工し、テーパーの開□
端の厚さを２．５柳に仕上げた。

チタン表面から４仇松の位置（テーパーの女台点から１
肋肋奥の位置）と、チタン表面から４６肋の位置（テー
パーの始点から１６脚奥の位置）の鋼穴内面に深さ０．
４肋、中３柳のグループを円周方向に設けた。（この際
グループのエッジはＣ＝０．２とした。）このクラッド
鋼の穴に板厚０．８柳、外径２５柵のチタンチューブを
チタン板面より１仇肋程度はみ出させて挿入した。爆薬
ケースとして、ポリスチレンからなる外径２３．２肋、
外壁厚１側、突出部径２肋、突出部長ご３仇舷、爆薬ケ
ースの長さ６５側からなる爆薬ケースの中に、ペンスリ
ツト１５％、低比重硝安８０％、でん粉５％からなる爆
薬を４５タ装填した。

この爆薬ケースには実施例２の場合と同様に脚線埋込用
溝が設けてある。この爆薬ケースの突出部先端にほぼ達
するように電気雷管を差し込み、爆薬ケースの底面とチ
タンチューブの端部を揃えて、チタンチューブの中に挿
入し、これを起爆することによって、チタンチューブを
鋼穴テーパ一部に爆着する部分の爆叢方向と、グループ
にカシメを行なう部分の爆銭方向を逆向さとした。

爆着後、チューブの長手方向に切断して、圧着部とカシ
メ部とを調査した結果、カシメ部の空隙中の空気は圧着
部には全く影響を与えておらず、完全な圧着がなされて
いた。

一方、爆薬ケースの突出部の長さが５劫略で爆薬ケース
の平行部長さが７仇ゆである以外は、上記実施例と同一
の爆薬ケースの先端に電気雷管を差し込み、突出部先端
との距離を約１５柳に保持して爆発圧着を行なった。

圧着後、上記と同様に切断して、カシメ状況と圧着状況
とを調査した結果、カシメは完全になされていたが、カ
シメ部から排出された空気が圧着部に影響を与え、圧着
部にチタンと軟鋼からなる脆い金属間化合物が線状に残
留しており、この部分をカラーチェックした結果、圧着
していないことが確認された。

実施例 ４ 軟鋼板（７０側厚×２００肌中×２００助長さ）に、５
０．２肌径の穴をあげ、これに板厚３柵、外径５０肋の
ＳＵＳ３０４チューブを挿入し「爆発拡管にて固着した
。

これに第７図のように板厚３伽のＳＵＳ３０狸製メクラ
チューブを、その先端外周部を長さ３仇帆でＳＵＳ３０
４チューブとの間隙が１．５肋となるように切削加工し
た上で、拡管されたＳＵＳ３０４チューブ中に挿入した
。

一方、外径３８側「外壁厚１．２肋、突出部径１１柳、
突出部長さ３比肋、爆薬ケースの平行部の長さ５仇咳で
「深さ０．６脚の脚線埋め込み用溝２本を有したポリス
チレン製爆薬ケース中に、ペンスリット２０％、低比重
硝安７５％、木粉５％からなる爆薬を装填した。

しかるのちに、爆薬ケースの先端に電気雷管を取り付け
、脚線を溝に埋め込み、爆薬ケースの底部をチューブの
開放端側にして、メクラチューブの中に挿入し、起爆し
てＳＵＳ３０４チューブとＳＵＳ３０４メクラチューブ
の爆着を行った。

爆着後、開口端より５側深さの位置までＳＵＳ３０４チ
ューブおよびメクラチューブを全周にわたり切削除去し
てカラーチェックを行なった結果、全周にわたり圧着さ
れていることが確認された。

一方、外径３８肌、内径３３．５側のポリスチレンパィ
プに、上記爆薬をほぼ同量装填した爆薬ケースを競い、
同一要領で鋼穴内に爆発拡管されたＳＵＳ３０４チュー
ブの内側にメクラチューブを爆発圧着した。

穣着後、前記と同機に、閉口端面より５伽深さの位置ま
でＳＵＳ３０４チューブおよびメクラチューブを削り取
り、カラーチェックした結果、円周の約１′６が圧着不
良部であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施の一例を示す説明図で鋼穴と
金属チューブとの間隙が平行な例を示す。 第２図ないし第４図は本発明爆薬ケースの各変形例を示
し、各イは正面断面図、口は側面断面図である。第５図
ないし第７図は、本発明方法の他の実施例の説明図であ
る。１・・…・金属チューブ、２……鋼穴、３…・・・
爆薬、４・・・・・・爆薬ケース、５・・・・・・突出
部、６・・・・・・電気雪管、６′・・・・・・起爆装
置、７・・・・・・脚線、８・・・・・・溝、９……グ
ループ、１０……メクラチューブ。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼穴に挿置した金属チユーブの内側に、底部中心か
   ら頭部に向けて突出部を形成した爆薬ケースに爆薬を装
   填して挿入し、ついで該爆薬を起爆することを特徴とす
   る金属チユーブと鋼穴を爆発圧着する方法。 ２ 底部中心から頭部に向けて突出部を形成してなるこ
   とを特徴とする金属チユーブと鋼穴の爆発圧着用爆薬ケ
   ース。 ３ 外面に脚線を埋め込むための溝を設けた特許請求の
   範囲第２項記載の金属チユーブと鋼穴の爆発圧着用爆薬
   ケース。