JPS62501693A - 接合金属要素の加熱方法 - 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】 本発明は、とくに鍛接による接合金属要素の加熱方法に関するものであり、要素 の表面を溶接できるよう準備し、該・表面間のギＶツブを狭くして位置を決め、 かつ交流電源から供給される高周波電流によって加熱を行う方法に係わる。

従来の技術 たとえばノルウェー国特許出願Ｎα８３．３７２９から、鍛接によって金属部品 を接合する方法は公知であり、この方法では鍛接に先立って誘導コイルによって 部品を加熱している。

該部品を効率よく接合するには、加熱を接合の区域にできるだ（）多く集中させ ることがきわめて重要である。加熱を接合部に部品の曲げ力が減少し、都合のよ い３軸応力状態が悪化し、さらに溶接完了後に熱処理をする必要性が増加する。

該部品の接合に先立って誘導加熱によりパイプ部品を加熱する方法が示唆され、 多くの人々によって試験されてきたが、加熱帯域があまりにも長くなる傾向があ って、実際的な応用はきわめて限られたものであった。コイルからの熱をコイル にできるだけ近接した金属部品に移し、そこから接合表面に広げなければならな いが、このことは、金属の不適切な帯域を加熱することになる。

鍛造作業中に３軸張力を高くしようとして接合区域内で材料の断面積を縮退する と、加熱を接合区域内でのみ行うように、誘、導コイルを接合部に近接して位置 決めすることが困難である。

″　西独公告公報１５６５３６０から半面縁部品の連続式電気溶接の装置が公知 である。この装置は、同じ高周波電源によって半面縁部品が縦方向に、同時に連 続的に溶接される２つあるいはそれ以上のＶ字形ギャップの接続を行うものであ る。しかしこれには、加熱プロセスの量大質的に一定に保持される狭いギャップ 区域に関連する加熱プロセスについてはなんらの指示も与えられていない。

西独公開公、報３０．０７１５３から高周波溶接によってパイプを連続的に継目 溶接する方法が公知である。この方法では、第一次の高周波電流を調節するのに もう一つのコイルを用いることによって電流をよりうまく利用している。しかし この方法は縦に伸びている継目を連続溶接するのに滑り接触方式を採用しており 、本発明がそうであるようなパイプヤボル１〜の突合せ溶接にこの技術を移し替 えることはできない。

米国特許明細書２８９２９１４から誘導加熱に基づく突合せ溶接の方法と装置が 公知である。しかしこの公知の技術は、接合区域内に集中加熱帯域を得ることが できないという事実により、実際には応用されていない。さらに米国特許明細書 ２８９２９１４では、接合する２個の金属部品の間のギャップについてはなん− らの示唆もなく、公知の技術はギャップと境を接する傾斜またはこう配のついた 区域を示唆しているだけである。接合する部品間のギャップがないために、この 先行技術は接合する端面の表面をフラッシングすることができない。

及肌少且贋 本発明の目的は接合する金属要素を加熱する方法を提供することであり、この方 法によれば、溶接する要素のギャップ表面を描成する区域内に、より迅速に効率 的に集中加熱帯域を確立することができる。

驚くべきことに、高周波電源は誘導加熱によるよりもより速やかでより集中した 加熱帯域を与えるように利用できることが分った。

上述の目的は前文で述べた方法に関連して）ｑられるもので、その方法は、電源 の２本の電極をギャップ表面に近接してそれぞれの要素に直流電気的に接続し、 かつ該要素は、好ましくは電源接続の側とは反対側で、上記の狭いギャップを横 切って直流電気的に接続し、該要素を加熱するための上記ギャップ表面の区域内 で、上記ギャップ表面を含む狭い帯域に高周波抵抗路を確立するようにしたこと を特徴とするものである。

このようにして該要素を加熱する高周波抵抗が率直にギャップ表面に確立される 。電流がギャップ表面をたどる理由は、高周波電流がオーム抵抗のより少ない路 を選ばず、全インピーダンスが最低となる路を選ぶという事実に関係すると思わ れる。

したがってギャップ表面を互に近接して位置決めはするが、相互に物理的な接触 をしないことが重要である。

肉厚２．５順またはそれ以上の厚さのパイプを溶接する場合、本発明の方法は、 高周波誘導溶接に基づく方法よりも４〜５倍有効である。非常に大きなパイプで も、標準化せずにほぼ１分以内で溶接を完了することでかできると推定される。

ざらに本発明の方法はすべての種類の金属に応用できるという初点がある。

本発明の望ましい実ＦＭ態様によれば、２種の接触部を取付ける。その一つはギ ャップならびに相互に近接して要素の各々に取付けるものであり、またこの２個 の要素を要素の反対の側でもう一つの接触部と導体によって接続し、そのあとで 第１に述べた２つの接触部に交流を供給する。

接触部は各要素上にクランプでとめるのが望ましいが、伯の適当な方法で取付け ることも可能である。接触部およびできれば導体は好ましくは水で適当に冷却す るのがよい。

本発明をよりにり理解するために、別紙図面に図式で示した実施態様を参照して 、さらに説明を加える。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によって接合する２個のパイプ要素の断面図である。第２図は本 発明によって接合する２個のボルト要素の断面図である。

詳細な説明 第１図は２個のパイプ部品１，２の断面図を描いたもので、これらの部品は相互 の位置に関し、それらの間にギャップ３が確立されるように位置を定められてい る。ギャップは個々のパイプ部品１，２上のギャップ表面４．５とそれぞれ境界 を画している。ギャップ表面には互にきわめて近接して位置決めされているが、 物理的に接触してはいない。

接触部６は適当な方法でパイプ部品１に取付けられており、接触部７はパイプ部 品２に取付けられている。これらの接触部は、たとえばクランプでパイプ部品に とめてもよい。直径的に接触部６，７の反対側には、接触部８，９が、たとえば はんだづけによって、パイプ部品に取付けられている。接触部８，９は導体１０ によって接続している。また接触部６，７は高周波交流電源１１に接続している 。

電流の路を半サイクルの間たどるとすれば、電流は、たとえば、接触部６を経て パイプ部品１に流れ、ここからギャップ表面４に通り下り、それに沿ってパイプ 部品１の直径的に反対の側へ流れる。電流はそこから接触部８に流れ、導体１０ を抜けて下り、接触部９を経てパイプ部品２に通じる。そこからは上述に対応す る仕方でギャップ表面５に流れ、それに沿って直径的に反対の側へ通じ、そこで 接触部７を経て流れ出て、電源１１に戻る。電流がきわめて正確にギャップ表面 ４．５をたどるという事実は、抵抗による加熱が丁度所望する場所で起るという 結果になる。また加熱は非常に迅速に起るので、接合区域の温度が高くなって鍛 接が行われるようになるまでは、わずかな程度の熱だけにパイプ部品の中で外部 に広がる時間があるに過ぎない。

ギャップ表面４，５は互に接触していないので、ギャップ３には加熱中還元ガス をフラッシングさせることのできることが分る。

本発明が粗大なパイプ溶接の範囲を越えて好都合に応用できることは熟練者には 理解できるはずである。したがって本発明は図示した実施態様に限定されるもの ではなく、別紙特許請求の範囲内で二、三の方法に変化し修正することができる 。たとえば、ギャップ表面は相互に関して内部に向って放射方向にいくぶん逸脱 するように形づくることができる。これはとくにロッドやボルトのような中身の ある部品の溶接に関連して都合がよい。すなわち、もし溶接するロッドやボルト のギャップ表面がいくぶんカーブした形状になっておれば、電流は接触部間のギ ャップ表面を横切って最短路をたどらず、ギャップ表面に広がり出て、該表面を 全体にわたって加熱することになる。交流の周波数が高いほどギャップ表面から の逸脱が少なく、加熱の目的のための電流の十分な分布が確保できるように思わ れる。

第２図には、２個の中身のある接合ボルト要素１ａ、２ａ間のギャップ３ａと境 界を画するギャップ表面４ａ、５ａに、どのようにしていくぶんカーブした傾斜 がつけられているかを図示した。ギャップ表面の曲率は２個の要素に共通の縦軸 Ｃの区域でギャップ表面間の距離を大きくする。これに対し、該表面の周辺区域 に近づくほどギャップ表面間の距離は小さくなる。

表面間の距離のこの変化は２つのギャップ表面を横切る電流の分布を都合のよい ものとし、その均一で集中した加熱を可能とする。表面４ａ、５ａは反対方向に カーブしているので、溶接接合を形成するためにそれらを押付は合うとき、両電 源を都合よく案内することができる。

ここに示した図面は溶接直前の２個の接合部品または接合要素を示し、十分な加 熱と接合部またはギャップ３，３ａの可能なフラッシングの後で、接合部３また は３ａ＠閉じるために両要素を押付は合い、ポケットのない最終の溶接接合を形 成するものであることが分る。

また図面に見られるように、要素１，２は接合区域で断面がＮ退している。これ は、該要素を押付は合う間に、ギャップ表面の集中加熱によって材料が浮動状態 を受けるとき、接合区域の３軸応力状態をより容易に得るために行うものである 。鍛接作業中の材料の浮動状態は、材料が接合区域で、材料の塑性降伏値よりも ２〜３倍大きな荷重を受けることによるものと見なすことができる。

補正用の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和６１年９月２日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．要素の表面を溶接できるよう準備し、該表面が狭いギャップ（３）を構成す るように位置を定め、かつ交流電源（１１）からの高周波電流によって加熱を行 うとくに鍛接による金属要素（１，２）の接合において、電源（１１）の２本の 電極を、ギャップ表面に近接して、それぞれの要素（１，２）に直流電気的に接 続し、該要素は、好ましくは電源接続の側（６，７）の反対側で、直流電気的に 接続（８−１０）して上記の狭いギャップを橋絡し、該要素を加熱するための上 記ギャップ表面の区域内で、上記ギャップ表面を含む狭い帯域に高周波抵抗路を 確立するようにしたことを特徴とする接合金属要素の加熱方法。
2. ２．２個の第１の接触部（６，７）を、ギャップ（３）ならびに相互に近接して 要素（１，２）の各々に取付け、２個の要素（１，２）を、該要素の反対側で、 もう１つの接触部（８，９）および導体（１０）によって接続し、かつ上記第１ の接触部（６，７）に交流を供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記 載の方法。
3. ３．接触部（６−９）と、できれば導体（１０）を、たとえば水によって冷却す ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．ギャップ表面（４ａ，５ａ）を、相互に関して放射状に内部方向にいくぶん 逸脱するように形づくることを特徴とする特許請求の範囲前項各項のうちいずれ か１項記載の方法。
5. ５．ギャップ表面帯域を適当に加熱して押付け合うとき、ギャップ表面が２個の 接合要素を案内することができるように形づくられ、かつ要素間のギャップが、 加熱プロセス中該ギヤップをフラッシングできるものであることを特徴とする特 許請求の範囲前記各項のうちのいずれか１項記載の方法。