JPH0732194A

JPH0732194A - 金属の管、棒の突合せ接合方法および装置

Info

Publication number: JPH0732194A
Application number: JP5201284A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Horii; 行彦堀井; Kunio Koyama; 邦夫小山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】金属の管、棒の突合せ接合時の接合面の突合
せ精度を向上させ、優れた品質を得る接合方法および装
置を提供する。【構成】３点以上の支点を押し付ける装置を有する保
持固定装置（２）を使用し、接合材（１Ａ，１Ｂ）を互
いに突合せ保持した後、接合部後方の一部分を加熱装置
（４Ａ，４Ｂ）により４００〜１２５０℃に加熱する。【効果】加熱で接合材の変形を容易にし、接合面の突
合せ接触精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属、特に鉄および鉄を
含む合金の管、棒の加熱圧接、あるいはロウ付け接合、
液相拡散接合等の突合せ接合において、接合面の突合せ
寸法精度の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管あるいは鉄筋の突合せ接合は溶接や
ネジで行われている。しかし、品質や能率向上、また溶
接技能者不足等を背景に、加熱圧接、ロウ付けあるいは
液相拡散接合等が提案されている。例えば、液相拡散接
合は「住友金属」Ｖｏｌ．４３（１９９１）、Ｎｏ．７
に報告されているように、接合面の間にロウ材を挟み、
これを加熱し、押付け接合する方法で、熟練技術が不要
であり、短時間に高品質の接合ができるとされている。
また、接合面をガスで加熱して、押付け接合するガス圧
接（例えば丸善発行溶接便覧改訂３版（１９８２）６
０９頁）も短時間接合が可能である。

【０００３】しかし、これらの方法は溶接やネジによる
接合に比較し、接合面が精度良く接している必要があ
る。例えば、図２（ａ）に示す目違い８と呼ばれる接合
面のずれがあると、接合面積が減少し、強度不足等で品
質が低下する。また、図２（ｂ）に示すギャップ７と呼
ばれる接合面の隙間が大きいと、液相拡散接合の場合は
ロウ材が十分満たされない、ガス圧接の場合は加熱が不
均一で過剰に加熱された部分が溶け落ちる等の問題点が
ある。このため、管、あるいは棒の突合せ接合用に各種
の保持具が工夫、使用されている。

【０００４】一般的におこなわれているロウ付け接合の
接合材の保持、押付け治具は図３の斜視図に示すように
接合材１Ａ、１Ｂを複数のガイド軸１０Ａ、１０Ｂを通
して接合材を固定保持する治具９を設け、これで接合材
を保持する。さらにガイド軸１０Ｂに沿って移動させる
押付け装置３を設け、これで接合材同士の押付けをす
る。この押付け装置３は空圧、あるいは油圧を利用した
ものが多い。また接合部加熱装置１１と連動した機能を
有し、接合部を所定温度に加熱後、自動的に押付けする
等ができるものもある。接合部の加熱は液相拡散接合等
には高（中）周波加熱等も使用され、ガス圧接の場合は
当然ガス加熱である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような現状の接合
材の保持押付け装置は短く軽量な接合材の接合の場合は
スムーズにかなり精度の高い押付けができる。しかし、
管あるいは棒は通常長いものが多く、反りあるいは曲が
りがある、あるいは、重心位置が後方にある等で、圧接
あるいは液相拡散接合等に適用できる充分な接合面の接
触精度が確保できない。特に管、棒が太くなるほど高い
接触精度の確保が難しく、液相拡散接合やガス圧接の新
技術の実用拡大の障害になっている。

【０００６】管、棒の突合せ接合を簡便に高品質で実施
するには、高い接触精度の接合面を準備する必要があ
る。そこで、本発明は突合せ接合面の高い接触精度を簡
便に得る方法を提供することを目的にしたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、金属の管または棒の突合せ接合にお
いて、３点以上の支点で接合材同士を押付けながら接合
材を互いに突合せ保持した後、片方または両方の接合材
の接合部後方の一部分を４００℃以上１２５０℃以下に
加熱することにより、接合材の突合せ接触精度を向上さ
せつつ突合せ接合を行なうことを特徴とする金属の管、
棒の突合せ接合方法であり、これを実現するための、３
点以上の支点において、空圧、液圧、電動シリンダ、ス
プリング、ボルト・ナットのいずれか１種以上によりそ
れぞれ独立に接合材同士を押付ける装置を有する接合材
の保持固定装置と、片方または両方の接合材に対する接
合部後方の加熱装置と、加熱圧接、ロウ付け接合、液相
拡散接合のいずれか１種以上の接合部加熱装置とを有す
ることを特徴とする金属の管、棒の突合せ接合装置であ
る。

【０００８】

【作用】本発明は突合せ接合を行なうに当って、接合材
の一部に変形のしやすいところを設け、そこで歪を吸収
させるというメカニズムを利用し、接合面の高い接触精
度を得るものであって、図１は本発明の方法および装置
の例を示す斜視図である。管あるいは棒の突合せ接合は
接合材１Ａ、１Ｂの接合面を精度よく突き合わせる必要
があるが、管あるいは棒は通常長く、それ自身が曲がっ
ている、あるいは設置場所が曲がっている等で目違いや
ギャップのない突き合わせは難しい。そこで、管あるい
は棒の円周上に３点以上の支点を空圧、油圧等で押し付
ける押付け装置（図１では３Ａ、３Ｂ、３Ｃの３個）を
有する保持固定装置２で接合材を保持固定した後、接合
部の一方または両方の後方のある位置に接合部後方の加
熱装置（図１では４Ａ、４Ｂの両方）を設け、４００℃
以上１２５０℃以下に加熱し、保持固定装置２の押付け
装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃで接合材を押し付ける。この後、
または接合部後方位置の加熱と同時に、接合部を金属の
種類、溶接方法に応じた温度に接合部加熱装置５で加熱
して、圧接あるいは液相拡散接合することで優れた接合
ができる。

【０００９】押付け装置の支点はバランスよく押し付け
るには最小３点の押し付けを独立で制御できる必要があ
る。図１では３Ａ、３Ｂ、３Ｃの３個であるが、接合材
のサイズによってはその数を多くすることが好ましい。
なお、押付け装置は、加圧したままで加熱すれば自動的
に押付けできる機能が容易に付加できる等の理由から空
圧、液圧（油圧）あるいは電動シリンダ等を利用したも
のが好ましい。また、スプリング等でもよいが、スプリ
ングのサイズ、変形能等で適用できる接合材のサイズに
限りがある。また、人手が必要等があるが、ボルト・ナ
ットによる締め付けでも可能である。

【００１０】また、接合部後方の加熱装置４Ａ、４Ｂで
あるが、その位置は接合材のサイズにもよるが接合部よ
り２０〜２００ｃｍの位置が作業が容易、この加熱装置
が保持固定装置２と一体化できる等で好ましい。またそ
の加熱方法はガス加熱あるいは高周波（中周波）加熱が
容易である（図１では４Ａはガス加熱、４Ｂは高周波加
熱の装置を示してある）。その加熱温度は接合材の材質
が劣化しない範囲の高温が好ましく、４００℃以上１２
５０℃以下である。４００℃より低い温度ではまだ充分
な変形がしにくい。また１２５０℃を越えると接合材の
変質が大きい、あるいは酸化が大きい等で好ましくな
い。また、全周加熱することが好ましいが最も変形を必
要とする一部の位置の加熱でもよい。すなわち、図２
（ｂ）に示したようにギャップがある場合、図の上辺を
加熱し、伸び変形しやすくすることで、接合材の全体を
動かすことなく、精度よく突き合わせることが可能にな
る。また、目違いの場合も加熱することでその部分が柔
らかくなり、歪をそこで吸収して、突合せ精度を高める
ことができる。

【００１１】なお先にも述べたように接合部後方の加熱
は一方の管または棒のみの加熱も可能である。片方固定
でも、他方が充分変形しやすければ接合面の突合せ接触
精度は高めることができる。また、加熱方法が両方同一
である必要はなく、一方は高周波加熱、他方はガス加熱
等の組合せも可能である。

【００１２】本発明の適用は鋼管や鉄筋あるいはステン
レス管等の鉄を主成分とする管や棒でその効果が充分発
揮される。また径が４０ｍｍを越えるような太いものに
効果が高い。小さい径の鋼管あるいは銅管等は軽いある
いは容易に変形する等で加熱しなくとも突合せ接触精度
を高めることができるため効果が小さい。

【００１３】また、本発明はロウ付け接合あるいは液相
拡散接合やガス圧接だけでなく、フラッシュバット溶接
等の突合せ接合にも適用できる。フラッシュバット溶接
は接合材同士にアークを発生させ、接合面を溶融し、こ
れを押付け接合する方法であるが、アークを安定に発生
させるためには接合材を一定の間隔で保持し、アークに
よる溶融後は均一に押付ける必要がある。これに本発明
を適用することで、接合材同士を一定間隔で保持し、か
つ均一に押付けることが可能になる。すなわち、一定間
隔を設け接合材を保持し接合部後方を加熱することで、
変形が容易になり、かつ接合材の間隔の均一性確保が容
易になり、押付けする時も接合材の剛性が小さくなり、
容易に押付けられるためである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図１、図３に基づいて詳細に
説明する。図１は鋼管と鋼管の液相拡散接合の本発明例
を示す。３点の支点６Ａ、６Ｂ、６Ｃにそれぞれ油圧の
押付け装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃを有する接合材の保持固定
装置２で接合材１Ａ、１Ｂを突合せ保持する。このと
き、あらかじめＮｉ系のロウ材を接合面の間に設置して
おく。その後、接合部の後方の一部を高周波による接合
部後方の加熱装置４Ｂとガスによる接合部後方の加熱装
置４Ａで７００℃程度まで加熱した。加熱によりこの部
分の変形が容易になり、精度よく接合面の突合せができ
た。その後、接合面を高周波による接合部加熱装置５で
１２５０℃まで加熱して接合した。その後、管そのまま
で引張試験を実施した。接合部より離れた位置で破断
し、接合部は健全であった。

【００１５】図３は比較例の管と管の突合せロウ付け接
合を示す。発明例とは異なる点は、接合部後方の加熱を
せず、また押付けも１箇所で行った。接合材またロウ材
の種類、加熱温度、押付け力等は発明例と同じとした。
接合後、発明例と同様に引張試験を実施した。その結
果、接合部で破断し、破断面を観察するとロウ材が均一
に分散していない箇所が全破断面の１割程度観察され
た。これら実施例の結果を表１にまとめて示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】鋼管あるいは鉄筋のガス圧接あるいは液
相拡散接合等の突合せ接合において、接合面の突合せ接
触精度が接合部の品質向上に重要である。特に径が大き
くなればなるほど突合せ精度は低下し、均一加熱ができ
ない等が加わり品質の低下を起こす。そこで、本発明を
用いることで突合せ接触精度を高めることが容易にで
き、接合部の品質を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突合せ接合方法および装置の例を示す
斜視図

【図２】突合せ接合の目違い、ギャップの概念を示す図
で、（ａ）は目違い、（ｂ）はギャップ

【図３】従来の突合せ接合方法を示す斜視図

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ接合材２保持固定装置３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ押付け装置４Ａ、４Ｂ接合部後方の加熱装置５接合部加熱装置６支点７ギャップ８目違い

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 20/00 ３４０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属の管または棒の突合せ接合におい
て、３点以上の支点で接合材同士を押付けながら接合材
を互いに突合せ保持した後、片方または両方の接合材の
接合部後方の一部分を４００℃以上１２５０℃以下に加
熱することにより、接合材の突合せ接触精度を向上させ
つつ突合せ接合を行なうことを特徴とする金属の管、棒
の突合せ接合方法。
【請求項２】３点以上の支点において、空圧、液圧、
電動シリンダ、スプリング、ボルト・ナットのいずれか
１種以上によりそれぞれ独立に接合材同士を押付ける装
置を有する接合材の保持固定装置と、片方または両方の
接合材に対する接合部後方の加熱装置と、加熱圧接、ロ
ウ付け接合、液相拡散接合のいずれか１種以上の接合部
加熱装置とを有することを特徴とする金属の管、棒の突
合せ接合装置。