JPH03234347A - Ａｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法 - Google Patents
Ａｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法Info
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- JPH03234347A JPH03234347A JP3028390A JP3028390A JPH03234347A JP H03234347 A JPH03234347 A JP H03234347A JP 3028390 A JP3028390 A JP 3028390A JP 3028390 A JP3028390 A JP 3028390A JP H03234347 A JPH03234347 A JP H03234347A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ステンレス鋼とＡｌ合金の拡散接合による接
合技術に係り、より詳しくは、ステンレス鋼パイプにＡ
ｌ合金を拡散接合によりパイプ状に接合させたステンレ
ス鋼とＡｌ合金の接合パイプの製造法に関する。
合技術に係り、より詳しくは、ステンレス鋼パイプにＡ
ｌ合金を拡散接合によりパイプ状に接合させたステンレ
ス鋼とＡｌ合金の接合パイプの製造法に関する。
（従来の技術及び解決しようとする課題）科学技術の進
歩発達に伴って、極高真空機器や極低温機器の利用活用
が多くなってきている。そして、このような特殊機器の
継手には、Ａｌ合金とステンレス鋼の接合継手が必要と
されている。
歩発達に伴って、極高真空機器や極低温機器の利用活用
が多くなってきている。そして、このような特殊機器の
継手には、Ａｌ合金とステンレス鋼の接合継手が必要と
されている。
従来、このようなＡｌ合金とステンレス鋼の接合継手は
、実用的には、爆着法によって製造されているのが一般
的である。
、実用的には、爆着法によって製造されているのが一般
的である。
すなわち、Ａ１合金の原板材とステンレス鋼の原板材と
を板材同士の状態で爆着接合し、その後、接合されたク
ラツド材から所定の継手を削り出すという方法である。
を板材同士の状態で爆着接合し、その後、接合されたク
ラツド材から所定の継手を削り出すという方法である。
したがって、この爆着法により接合パイプを製造する場
合は、その接合原理及びプロセスから考えられるように
、極めてコスト高であり、素材の材料費からは考えられ
ないほど高額な接合パイプとなる。しかも、設備の規模
にもよるが、現状では最大径６００！１１１１．最長で
も２５０ｍｍの接合体が限度とされている。したがって
、パイプ径が７００ｍｍとか、パイプ長さが１０００＋
ｗｍとかのような大型の接合パイプは殆ど製造が不可能
とされている。更に、量産することは殆ど不可能である
。
合は、その接合原理及びプロセスから考えられるように
、極めてコスト高であり、素材の材料費からは考えられ
ないほど高額な接合パイプとなる。しかも、設備の規模
にもよるが、現状では最大径６００！１１１１．最長で
も２５０ｍｍの接合体が限度とされている。したがって
、パイプ径が７００ｍｍとか、パイプ長さが１０００＋
ｗｍとかのような大型の接合パイプは殆ど製造が不可能
とされている。更に、量産することは殆ど不可能である
。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、Ａｌ合金とス
テンレス鋼の高品質な接合パイプを極めて低コストで、
しかも大きさが限定されず、小型のものから大型のもの
まで製造できる新規な方法を提供するを目的とするもの
である。
テンレス鋼の高品質な接合パイプを極めて低コストで、
しかも大きさが限定されず、小型のものから大型のもの
まで製造できる新規な方法を提供するを目的とするもの
である。
（課題を解決するための手段）
本発明者は、ステンレス鋼とＡｌ合金という異種金属同
士を接合する手段としては種々の接合法があるが、接合
パイプのサイズを適宜変えても高品質な接合部が確保で
きる接合方法について鋭意研究を重ねた結果、ここに本
発明をなしたものである。
士を接合する手段としては種々の接合法があるが、接合
パイプのサイズを適宜変えても高品質な接合部が確保で
きる接合方法について鋭意研究を重ねた結果、ここに本
発明をなしたものである。
すなわち、本発明は、ステンレス鋼パイプの一端の接合
部表面にステンレス鋼及びＡｌ合金に固溶性のある金属
を予めメッキしておき、パイプ状の鋳型空間に該ステン
レス鋼パイプの一端が突出するように配置し、該鋳型空
間内に溶融状態のＡ悲合金を鋳込むことにより、パイプ
状のＡｌ合全中にステンレス鋼パイプの一端が浸漬され
るような形態で鋳込まれたステンレス鋼とＡｌ合金との
仮接合パイプを製造し、更にこれをＨＩＰ処理すること
を特徴とするＡｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製
造法を要旨とするものである。
部表面にステンレス鋼及びＡｌ合金に固溶性のある金属
を予めメッキしておき、パイプ状の鋳型空間に該ステン
レス鋼パイプの一端が突出するように配置し、該鋳型空
間内に溶融状態のＡ悲合金を鋳込むことにより、パイプ
状のＡｌ合全中にステンレス鋼パイプの一端が浸漬され
るような形態で鋳込まれたステンレス鋼とＡｌ合金との
仮接合パイプを製造し、更にこれをＨＩＰ処理すること
を特徴とするＡｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製
造法を要旨とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明では、Ａｆｉ合金とステンレス鋼の接合パイプを
製造するに当り、まず、予め所要のステンレス鋼パイプ
を用意する。予め用いるステンレス鋼パイプの形状を変
えることにより、巨大な接合パイプから極小の接合パイ
プに至るまで、大きさや長さに限定されない任意の接合
パイプが製造可能である。
製造するに当り、まず、予め所要のステンレス鋼パイプ
を用意する。予め用いるステンレス鋼パイプの形状を変
えることにより、巨大な接合パイプから極小の接合パイ
プに至るまで、大きさや長さに限定されない任意の接合
パイプが製造可能である。
そして、これにＡｆｉ合金及びステンレス鋼に固溶性の
ある金属、例えば、Ａｇ、Ｎｉなどのメッキを施す。こ
れは、Ａｌ合金の溶湯鋳込みに際して、ステンレス鋼母
材表面の酸化を防止すると共に、Ａｌ合金とステンレス
鋼との間の拡散接合作用を容易にし、更に母材間に生成
されやすい脆弱な金属間化合物の成長を阻止するためで
ある。このメッキの厚さは、例えば、Ｎｉの場合は５〜
３０μｍ。
ある金属、例えば、Ａｇ、Ｎｉなどのメッキを施す。こ
れは、Ａｌ合金の溶湯鋳込みに際して、ステンレス鋼母
材表面の酸化を防止すると共に、Ａｌ合金とステンレス
鋼との間の拡散接合作用を容易にし、更に母材間に生成
されやすい脆弱な金属間化合物の成長を阻止するためで
ある。このメッキの厚さは、例えば、Ｎｉの場合は５〜
３０μｍ。
Ａｇの場合は５〜５０μｍ程度が適当である。勿論、こ
れらのメッキに限定されないことは云うまでもない。
れらのメッキに限定されないことは云うまでもない。
表面にメッキされたステンレス鋼パイプは、第１図に示
すような形状の鋳型に設置する。すなわち、鋳型上は砂
型などで作製して押湯部２と空間部（鋳込み空間）３を
形成するが、その際、鋳型空間部がパイプ状になるよう
に設計すると共に、ステンレス鋼パイプ４の一端４□が
突出するように設置する。図中、５は基台、６は鋳枠で
ある。
すような形状の鋳型に設置する。すなわち、鋳型上は砂
型などで作製して押湯部２と空間部（鋳込み空間）３を
形成するが、その際、鋳型空間部がパイプ状になるよう
に設計すると共に、ステンレス鋼パイプ４の一端４□が
突出するように設置する。図中、５は基台、６は鋳枠で
ある。
これにより、第２図に示すように、ステンレス鋼パイプ
４の一端の内面側と外面側に適当な間隔を持ったリング
状空間３１．３□が形成される。なお、ステンレス鋼の
先端部を段状にするのが望ましい。
４の一端の内面側と外面側に適当な間隔を持ったリング
状空間３１．３□が形成される。なお、ステンレス鋼の
先端部を段状にするのが望ましい。
次いで、鋳型空間内に溶融Ａｌ金合金注湯し、鋳型から
取り出す。これにより、第３図に示すように、Ａｌ合金
がパイプ状に鋳込まれて、ステンレス鋼の接合部におい
て、Ａｌ合金とステンレス鋼とが拡散接合し、ステンレ
ス鋼パイプ４とＡＩ２合金パイプ鋳物７からなる仮接合
パイプが製造される。
取り出す。これにより、第３図に示すように、Ａｌ合金
がパイプ状に鋳込まれて、ステンレス鋼の接合部におい
て、Ａｌ合金とステンレス鋼とが拡散接合し、ステンレ
ス鋼パイプ４とＡＩ２合金パイプ鋳物７からなる仮接合
パイプが製造される。
更に、この仮接合パイプをＨＩＰ処理する。これにより
、母材間の拡散は完全な状態になると共に、Ａｌ合金鋳
物パイプの欠陥除去が施される。
、母材間の拡散は完全な状態になると共に、Ａｌ合金鋳
物パイプの欠陥除去が施される。
このＨＩＰ処理は６００〜１２００気圧、４５０〜５５
０℃、０．５〜２．ＯｈｒといったＨＩＰ条件が適当で
ある。
０℃、０．５〜２．ＯｈｒといったＨＩＰ条件が適当で
ある。
そして、最終工程として、所定の寸法に機械加工を行う
ことによって、第３図に示すようなＡ２合金パイプ７□
とステンレス鋼パイプ４とからなる接合パイプを完成す
る。この完成された接合パイプは、所定の試験を経て製
品とされる。
ことによって、第３図に示すようなＡ２合金パイプ７□
とステンレス鋼パイプ４とからなる接合パイプを完成す
る。この完成された接合パイプは、所定の試験を経て製
品とされる。
以上のような工程で製造されるＡｌ合金とステンレス鋼
の接合パイプは、鋳込みとＨＩＰ処理によって母材同士
が強固に拡散接合されており、且つ母材はＨＩ Ｐ処理
によって無欠陥状態に調整されているので、極高真空機
器や極低温機器の部品として、極めて信頼性に富んだ品
質が保証されるものである。
の接合パイプは、鋳込みとＨＩＰ処理によって母材同士
が強固に拡散接合されており、且つ母材はＨＩ Ｐ処理
によって無欠陥状態に調整されているので、極高真空機
器や極低温機器の部品として、極めて信頼性に富んだ品
質が保証されるものである。
なお、本発明で得られる接合パイプのサイズは、製造設
備の容量によって左右されるものの、最大１０１００Ｏ
＋φＸ１８００ｓ＋ｍＱという大きさまで容易に製造可
能である。
備の容量によって左右されるものの、最大１０１００Ｏ
＋φＸ１８００ｓ＋ｍＱという大きさまで容易に製造可
能である。
また、本発明は、メッキ、鋳造、ＨＩＰといった工程に
よる接合パイプ製造法であるため、量産効果が充分であ
り、爆着法に比べて非常に安価な接合パイプを提供する
ことができる。
よる接合パイプ製造法であるため、量産効果が充分であ
り、爆着法に比べて非常に安価な接合パイプを提供する
ことができる。
なお、ステンレス鋼及びＡｌ合金の材質は特に制限され
ないことは云うまでもない。
ないことは云うまでもない。
（実施例）
次に本発明の実施例を示す。
ス遣」１−
まず、外径１５４ｍｍ、肉厚４．５■で、長さ６０ｎ＋
ｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）パイプを用意した
。
ｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）パイプを用意した
。
このステンレス鋼パイプの接合部を覆うように、長さ４
０ｍｍに亘って５０μｍ厚さのＡｇメッキを施した。
０ｍｍに亘って５０μｍ厚さのＡｇメッキを施した。
次いで、ステンレス鋼パイプを、そのＡｇメッキ部が接
合部になるように鋳型にセットした（第１図参照）。
合部になるように鋳型にセットした（第１図参照）。
そして、Ａｌ合金（６０６Ｓ）を溶解し、７２０℃で鋳
型に鋳込んだ。
型に鋳込んだ。
鋳造後、常温に冷却してから、ステンレス鋼パイプとＡ
ｆ１合金鋳物との仮接合パイプを鋳型から取り出した（
第３図参照）。この時の仮接合部は長さ３２ｍｍであっ
た。
ｆ１合金鋳物との仮接合パイプを鋳型から取り出した（
第３図参照）。この時の仮接合部は長さ３２ｍｍであっ
た。
そして、この仮接合パイプをＨＩＰ処理した。
ＨＩＰ条件は１０００気圧、５５０℃、１．Ｏｈｒとし
た。
た。
ＨＩＰ処理後、機械加工を行って外径１５４ｍｍ、肉厚
４．５ｍｍ、長さ１３０ｍｍで、接合部の長さが３２間
のＡｌ合金とステンレス鋼との拡散接合による接合パイ
プを得た（第４図参照）。
４．５ｍｍ、長さ１３０ｍｍで、接合部の長さが３２間
のＡｌ合金とステンレス鋼との拡散接合による接合パイ
プを得た（第４図参照）。
得られた接合パイプに対して、真空リーク試験を行った
。すなわち、接合パイプ内をｌＸｌ０−’Ｔ ｏｒｒの
高真空にして、ヘリームディテクターで測定した結果、
真空洩れは認められなかった。
。すなわち、接合パイプ内をｌＸｌ０−’Ｔ ｏｒｒの
高真空にして、ヘリームディテクターで測定した結果、
真空洩れは認められなかった。
また、この接合パイプに対して熱衝撃試験を行った。す
なわち、接合パイプを乾燥炉に挿入し、６０分かけて３
００℃に加熱し、３００℃で３０分保持した後、直ちに
一８０℃のサブゼロ装置に゛挿入して急冷した。２０分
で接合パイプは一８０℃に冷却され、更に１５分保持し
た後、直ちに再び乾燥炉に挿入し、６０分かけて３００
℃に加熱した。このような３００℃と一８０℃との加熱
、冷却サイクルを５回繰返した結果、接合パイプに異常
は認められなかった。
なわち、接合パイプを乾燥炉に挿入し、６０分かけて３
００℃に加熱し、３００℃で３０分保持した後、直ちに
一８０℃のサブゼロ装置に゛挿入して急冷した。２０分
で接合パイプは一８０℃に冷却され、更に１５分保持し
た後、直ちに再び乾燥炉に挿入し、６０分かけて３００
℃に加熱した。このような３００℃と一８０℃との加熱
、冷却サイクルを５回繰返した結果、接合パイプに異常
は認められなかった。
再び、この熱衝撃試験後の接合パイプの内部をＩ Ｘ
１０ ’Ｔｏｒｒの高真空とし、ヘリームリークディテ
クターで測定した結果、真空洩れは認められなかった。
１０ ’Ｔｏｒｒの高真空とし、ヘリームリークディテ
クターで測定した結果、真空洩れは認められなかった。
失凰舊茎
実施例１において、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）パ
イプ材の接合部にＮｉメッキ（３０μｍ）を施した以外
は、実施例１と同様の手法によってステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ３０４Ｌ）とＡｌ合金（６０６３）との拡散接合によ
る接合パイプを得た。この接合パイプに対して、真空リ
ーク試験及び熱衝撃試験を行ったが、実施例１の場合と
同様に好成績を確認した。
イプ材の接合部にＮｉメッキ（３０μｍ）を施した以外
は、実施例１と同様の手法によってステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ３０４Ｌ）とＡｌ合金（６０６３）との拡散接合によ
る接合パイプを得た。この接合パイプに対して、真空リ
ーク試験及び熱衝撃試験を行ったが、実施例１の場合と
同様に好成績を確認した。
星艶員
実施例１において得られた仮接合パイプについて、ＨＩ
Ｐ処理を施すことなく、前記接合パイプのときと同一の
滋養権で真空リーク試験及び熱衝撃試験を行った結果、
真空リーク試験では真空洩れが発生し、熱衝撃試験では
加熱、冷却２回サイクルで仮接合パイプに異常が発生し
た。
Ｐ処理を施すことなく、前記接合パイプのときと同一の
滋養権で真空リーク試験及び熱衝撃試験を行った結果、
真空リーク試験では真空洩れが発生し、熱衝撃試験では
加熱、冷却２回サイクルで仮接合パイプに異常が発生し
た。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明によれば、ステンレス鋼パ
イプに対するＡｌ合金のパイプ状鋳込みによる拡散接合
と、その後のＨＩＰ処理による拡散接合の促進及びＡ１
合金鋳物パイプの欠陥除去を図るので、高品質の接合パ
イプが安価に得られる。しかも、素材であるステンレス
鋼パイプのサイズを適宜大きさのものを採用することに
よって小型から大型の接合パイプ製品を製造でき、また
量産も可能である。
イプに対するＡｌ合金のパイプ状鋳込みによる拡散接合
と、その後のＨＩＰ処理による拡散接合の促進及びＡ１
合金鋳物パイプの欠陥除去を図るので、高品質の接合パ
イプが安価に得られる。しかも、素材であるステンレス
鋼パイプのサイズを適宜大きさのものを採用することに
よって小型から大型の接合パイプ製品を製造でき、また
量産も可能である。
第１図は鋳型の形状及びステンレス鋼パイプをセットし
た状況並びにＡｌ金合金注湯の要領を示す断面図、 第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、 第３図は鋳造後の仮接合パイプを示す断面図、第４図は
完成された接合パイプを示す断面図である。 １・・・鋳型、２・・・押湯部、３・・・鋳型空間部（
鋳込み空間部）、４・・ステンレス鋼パイプ、７・・・
Ａｌ合金パイプ鋳物、７□・・・Ａｌ合金パイプ。
た状況並びにＡｌ金合金注湯の要領を示す断面図、 第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、 第３図は鋳造後の仮接合パイプを示す断面図、第４図は
完成された接合パイプを示す断面図である。 １・・・鋳型、２・・・押湯部、３・・・鋳型空間部（
鋳込み空間部）、４・・ステンレス鋼パイプ、７・・・
Ａｌ合金パイプ鋳物、７□・・・Ａｌ合金パイプ。
Claims (2)
- （１）ステンレス鋼パイプの一端の接合部表面にステン
レス鋼及びＡｌ合金に固溶性のある金属を予めメッキし
ておき、パイプ状の鋳型空間に該ステンレス鋼パイプの
一端が突出するように配置し、該鋳型空間内に溶融状態
のＡｌ合金を鋳込むことにより、パイプ状のＡｌ合金中
にステンレス鋼パイプの一端が浸漬されるような形態で
鋳込まれたステンレス鋼とＡｌ合金との仮接合パイプを
製造し、更にこれをＨＩＰ処理することを特徴とするＡ
ｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法。 - （２）メッキはＡｇメッキ又はＮｉメッキのいずれかで
ある請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028390A JPH03234347A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Ａｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028390A JPH03234347A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Ａｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03234347A true JPH03234347A (ja) | 1991-10-18 |
Family
ID=12299392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028390A Pending JPH03234347A (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Ａｌ合金とステンレス鋼の接合パイプの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03234347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11255170A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-21 | Honda Motor Co Ltd | ２輪車の車体フレームの製造方法 |
| US7284590B2 (en) | 2004-11-24 | 2007-10-23 | Metso Powdermet Oy | Method for manufacturing cast components |
-
1990
- 1990-02-09 JP JP3028390A patent/JPH03234347A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11255170A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-21 | Honda Motor Co Ltd | ２輪車の車体フレームの製造方法 |
| US7284590B2 (en) | 2004-11-24 | 2007-10-23 | Metso Powdermet Oy | Method for manufacturing cast components |
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