JPS62275588A - 多重円筒部材の製造方法 - 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】 ３発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多重円筒部材の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

円筒状部材を二重管の状態に接合する方法として、次の
様な方法が知られている。

ｆｉｌ　　押出しまたは引抜きによる方法。

（２）　　焼ばめ、冷しばめ方法。

（３）　　外筒と内筒の端面をシール溶接して、熱間静
水圧プレス装置（ＨＩＰ）に入れ、加熱加圧する方法。

〔発明が解決しようとする問題点〕

押出しや引抜きＫよる方法では、外筒、内筒の肉厚全滅
らす方向に大きく変形させるので、薄肉品しかできない
。また、焼ばめや冷しばめＫよる方法では、機械的な摩
擦力のみによる結合なので、接合強度が弱く、気密、水
密が保持できない。さらに、ＨＩＰ法では、小物には適
するが、大型構造物を接合する場合には、装置が莫大な
物になυ、高価である。

この様に、従来の方法では、大型の円筒状部材を二重管
またはそれ以上の多重管の状態に接合する場合に、信頼
性の高い接合を行うことができなかった。

本発明の目的は、多重円筒状部材を強固に拡散溶接する
方法を提供することであシ本発明により、犬がかりな設
備を用いなくとも、簡便に施工することができる。

〔問題点を解決する之めの手段〕

本発明は、２ヶ以上の円筒状の部材全互いにはめ合い、
多重管の状態に接合するにあた夛、外筒から順次内筒を
はめ合せた後、各円筒部材の何れよりも小さな熱膨張係
数を有する材質の円筒状治具全最外筒の外側に最外筒に
密着させて配置し、次いで、前記治具と最外筒との初期
間隙と各隣接する円筒部材間の初期間隙との合計量が、
加熱によって縮まる内筒の熱膨張量と治具の熱膨張量差
よりも小さい条件下で、前記治具と円筒部材を加熱する
ことにより拡散接合全行うことｆｊｒ：％徴とする多重
円筒部材の製造方法に関する。

〔作用〕

本発明方法は、熱膨張差を利用して接合面に加圧力全発
生させ、拡散溶接を行なうもので、治具を含む部材全体
が拡散溶接温度まで上昇した時Ｋ、各円筒状部材の直径
が熱膨張して大きくなろうとするところを、熱膨張の小
さな治具で拘束して、接合面に加圧力を作用させること
を特徴とする。

以下に、本発明を図面に基づき説明する。

第１図は、本発明の一実施例の説明図で、２重管の接合
に適用した例を示す。

被接合材である外筒１と内筒２を互いにはめ合い、さら
に外側に治具３１ｒ：外筒１に密着させて配置する。こ
の際、治具３の内面もしくは外筒１の外面には、あらか
じめボロンナイトライド（ＢＮ）、アルミナ（Ａｊ２０
３）などの接合防止剤４を塗布しておく。この様な状態
のものを真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で加熱する
と、外筒１と内筒２が拡散溶接される。一方、外筒１と
治具３の界面には、接合防止剤４が塗布されているので
、接合されることはない。なお、図において、５はヒー
ターなどの加熱源、６はチャンバー、７は排気系を示す
。

この際、最も重要なのは、各部材の熱膨張係数であシ、
α、〈αφ、α、くα工であることが必須条件である。

ここで、 α、：治具３の熱膨張係数、 αゆ　：外筒１の熱膨張係数、 σ、二内筒２の熱膨張係数である。

また、各部材上はめ込んだ際の間隙も重要な因子であシ
、次の式を満足していなければならない。

（Ｄ、　、　２−　Ｄφ、　、）　＋（Ｄφ、２−Ｄ□
２．）〈（Ｄ□１．×αニーＤ、、Ｘα、）ｘ丁ここで
、 Ｄ、２：治具の内径、 Ｄφ２．：外筒の外径、 Ｄφ、２　：外筒の内径、 Ｄ□、　二円筒の外径、 Ｔ　　：接合温度である。

上式の左辺第一項は、治具３と外筒１の初期間隙であシ
、第二項は、外筒１と内筒２の初期間隙である。右辺は
、内筒２の熱膨張量と治具３の熱膨張量の差であシ、加
熱によって縮まる間隙である。即ち、右辺の量が初期間
隙の合計よりも大きい場合にのみ、接合面に熱応力が発
生し、これが加圧力となって拡散溶接が行なわれる。

以上、二重管の製造について説明してきたが、本発明は
、３重管以上の多重管の製造についても同様に適用でき
る。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を示す。

実施例１ 外筒材にＣｕ　　（外径６００．０φ、内径５８０．０
φ、長さ８００１１１１＋１熱膨張係数１６，８　Ｘ　
１０−’／Ｃ）、内筒材にＥ３ＵＥ３５０４　（外径５
７９．９φ、内径ｓ　ｏ　ｏ、ａφ、長さ８００１１％
熱膨張係数１６．８　Ｘ　１０−’　／Ｃ）、治具に５
Ｓ４１（外径１０００φ、内径６００．５φ、長さａＯ
ＯＩ＋、。

熱膨張係数１２　Ｘ　１０−’／Ｃ）金用い、各部材を
組み合わせた後、５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空中で
９５０Ｃに２時間加熱し、拡散溶接を行なった。

この組合わせにおいては、治具の熱膨張係数が外筒、円
筒よりも小さく、また初期間隙の合計は０．６　ｆｉで
、熱膨張による縮み量は２．４ｎと、熱応力全発生させ
るのく充分な条件が揃っている。

接合完了後、せん断試験で接合強度を測定したところ、
１４ｋｇ／ｍ２が得られ、超音波探傷検査やミクロ組織
観察でも、接合面に欠陥は見られず、良好な接合状態が
得られていることが判明した。

実施例２ 外筒材にＳＳ４１（外径１２００．０φ、内径１１００
．０φ、長さ３００龍、熱膨張係数１２Ｘ　１０−’　
／Ｃ）、内筒材に５Ｏ８５１６ム（外径１０９９．５φ
、内径１００７．０φ、長さ３００扉冨、熱膨張係数１
６，８　Ｘ　１０−’　／Ｃ）、治具に５ＵＳ４１０　
（外径１３００．０φ、内径１１９　？、５φ、長す５
ＱＱｗｘ、熱膨張係数１０．５　Ｘ　Ｉ　Ｑ″″６／Ｃ
）ｋ用い、各部材を組み合わせた後、アルゴンガス中で
１１ｏ０’ｃに１時間加熱し、拡散溶接を行なった。こ
の組合わせにおいては、治具の熱膨張係数が外筒、内筒
よりも小さく、また初期間隙の合計は１．Ｃ１ｊ１１で
、熱膨張による縮み量は６４ＷＮと、熱応力を発生させ
るのに充分な条件が揃っている。

接合完了後、せん断試験で接合強度全測定したところ、
２３ｋＰ／龍２７５ヨ得られ、超音波探傷検査やミクロ
組織観察でも接合面に欠陥は見られず、良好な接合状態
が得られていることが判明した。

〔発明の効果〕

ｆｉｌ　　本発明によシ、大型の円筒状部材を光分な接
合強度を持って、多重管の状態に接合することができる
。

（２）本発明は、ＨＩＰの様な特殊な装置と用いる必要
はなく、簡便になおかつ安価に接合を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例上水し、二重管の製造の説
明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２ケ以上の円筒状の部材を互いにはめ合い、多重管の状
   態に接合するにあたり、外筒から順次内筒をはめ合せた
   後、各円筒部材の何れよりも小さな熱膨張係数を有する
   材質の円筒状治具を最外筒の外側に最外筒に密着させて
   配置し、次いで、前記治具と最外筒との初期間隙と各隣
   接する円筒部材間の初期間隙との合計量が、加熱によつ
   て縮まる内筒の熱膨張量と治具の熱膨張量差よりも小さ
   い条件下で、前記治具と円筒部材を加熱することにより
   拡散接合を行うことを特徴とする多重円筒部材の製造方
   法。