JPS5997389A - 蓋、仕切り板あるいはリング等の部材を接合した中空体 - 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、特殊な手段で形成されたパイプの端部や中途
に、蓋、仕切シ板あるいはリング等の部材を接合した中
空体に関する。

パイプに代表される円筒体の端部を蓋、あるいは中央部
を仕切シ板で閉塞する作業は様様な分野で頻繁に行われ
ている。

従来、一般にパイプに蓋を被せたり、中央部に仕切り板
を固設するには、溶接、ろう接及びハンダ付け、各種接
着剤忙よる接着等の方法が広く採用されている。しかし
、溶接は接合部分に熱を生ぜしめ、その部分を溶融、融
合した後に冷却固化することによシ一体化をはかるもの
である。この場合、高い熱エネルギーが必要であり、そ
のために局部的な材質劣化や熱歪による寸法精度の不良
を生起し易く、しかも大型且つ高価な設備をも必要とし
、作業も熟練を要する。

また、ろう接、ハンダ付け、各種接着剤を用いる接合法
は溶接と比較してそれ程難しいものとはいえない。しか
し、これらの方法は接合しようとする２種の部材以外に
、通常、易融性の物質を介在させる必要があるため、そ
の取扱いも慎重にしなければならず手間がかかる。しか
も、近年大きな進歩を遂げつつあるとはいえ、まだ接合
部の強度や接合面における物質の均一性についてはそれ
程の信頼性も期待できず、更に接着の場合、経時的に材
質劣化をおこす場合もあシ、その点問題が残る。

従って、現状で考えられる最良の方法としては、第３の
材料を使用せずに接合するのが望ましいとされている。

溶接や、第６の材料を用いない接合法としては、従来か
ら採用されている焼ばめ、あるいは弾性ばめによる嵌合
方法がある。この方法は、例えば１、を 蓋を閉じ込めたパイプの内径よシも僅か、例えば０．１
％程度大きい寸法に仕上げた蓋を用い、焼ばめの場合に
は、パイプを加熱膨張させて蓋を入れ込み、また、弾性
ばめの場合には、機械力を利用して蓋を押込むことによ
シ、ノミイブを弾性変形分だけ拡張させて蓋を入れ込む
。従って、前者においては、パイプの冷却に伴う収縮力
が、後者においては、ノミイブの弾性回復力が蓋の全側
面に作用して蓋を固定するのである。これらの方法を模
式的に図示すると第１図体）、（７）のようになる。第
」図（ａ）は、まだ蓋とパイプとが固定されていない状
態を示し、第１図＜ｈ＞は、焼ばめまたは弾性ばめで、
蓋とパイプとが固定された状態を示したものである。第
１図（ａ）において、蓋Ｂの外径はパイプＡの内径ｄよ
り僅かΔｄだけ大きく（ｄ、＋Δｄ）である。

この状態でパイプＡを熱膨張させであるいは機械力を利
用して拡張させて蓋ＢをパイプＡ内に押込むと第１図（
ｂ）のような状態になる。厳密には、弾性分だけ蓋Ｂは
縮み１．ｏイブＡは広がって両者は固定されるのである
。

これらの物理的機械的方法は、それなわに材料の物理的
性質を生かした優れたものではあるが、本質的に、物体
同志を融合して接合するという冶金学的意味は含まれて
いない点において完全接合という意味に幾分欠けるもの
である。

以上述べたように、溶接においては、設備コストがかか
シ、生産性、作業性もよくないほか、パイプと異なる性
質の物体を結合させることはできない。

一方、ろう接やハンダ付けにおいては、小物で強度上問
題とならない場合しか使用され得ない。

また、各種接着剤を使用する接着においては、その耐熱
性や物質の経時的変化等に不安がある。従って、工業部
品を量産するという点においては、現在のところ機械的
嵌合法がそれ程問題もなく、最も優れているといえよう
。

しかし、接合界面において、パイプと蓋が完全に融合す
るような形で一体化した方が強度的にも、気密性を保持
するためにも、また電気的特性及びその他の物理的性質
の連続性を保持するためにも、よシ一層望ましい仁とは
いうまでもない。

本発明は、斯かる点に鑑み、従来から存在する各種の接
合法の欠点を克服するために、単に機械的嵌合を図るた
めだけでなく、冶金学的にも一体化を図る強力な接合法
を用いて、蓋、仕切シ板あるいはリング等の部材をパイ
プに接合することによシ、接合界面の局部的な材質劣化
や経時的な材質劣化等を防止した新規な中空体を提供す
ることを目的とするものである。ここで中空体とは、蓋
、仕切シ板あるいはリング等の部材を、特殊な手段でパ
イプに接合した組立体のことをいう。

以下、本発明を具体化した実施例を図面に基づいて説明
する。

第２図（Ｑ）　、　（ｂ）は蓋あるいは仕切シ板Ｂをパ
イプＡに接合させた本発明の中空体の一実施例を示した
ものであシ、第２図（ａ）は蓋あるいは仕切り板Ｂをノ
ミイブＡに挿入前の状態、第２図＜ｈ＞は挿入後の状態
を示したものである。

まず、パイプＡの端部において、パイプＡの内壁を軽く
切削（シェービング加工）しつつ蓋あるいは仕切シ板Ｂ
を抑圧挿入する。第１図（ｂ）と比べると判るように、
本発明の一実施例で会る第２図（ｂ）の中空体において
は、原則として蓋あるいは仕切シ板Ｂの寸法は元のまま
の値（ｄ＋Δｄ）を保持している。削）屑は大抵の場合
、パイプＡ内壁に付着して盛上り部Ｃを形成すると同時
に切削時、ノイズ入面に段部りが形成されるため、Ｍあ
るいは仕切シ板Ｂと７でイブＡの接合面積は増大して接
合強度の向上に寄与する。

切削（シェービング加工）での削シ代Δｄは小さすぎる
と蓋Ｂの固着効果は小さく、一方、大きすぎると蓋Ｂを
押込む際、削る作用よシもパイプＡの圧縮にのみ押圧力
が使用されることになる。

従って、蓋ＢとノソイプＡそれぞれの材質及びその組合
せにより、最良の接合効果を生せしめるΔｄの値を選定
すべきである。蓋あるいは仕切シ板Ｂの板厚については
、接触面積を増大させる結果、接合強度の向上に寄与す
るので大きい方が有利である。また、本発明においては
、パイプＡの材質や種類について何ら限定する必要はな
い。鋼、アルミニウム、銅等をはじめとする金属とその
合金のほか、プラスチックやゴム、場合によっては木材
、セラミックス等のあらゆる工業材料が対象となる。

蓋あるいは仕切シ板Ｂも同様に材質や種類について何ら
限定する必要はない。ただ、接合作業時点においてのみ
、パイプのその時点の材質よりも硬質であればよい。

次に、本発明の中空体の好適な実施例を幾つか列挙する
。

実施例　１ 市販の軟鋼管（内径２２朋、外径２７朋）をダイス穴に
固く嵌め込み、該軟鋼管を切削（シェービング加工）し
ながら、油圧プレスで蓋を軟鋼管に押込接合した。差厚
を２闘と５闘の２種、切削代（片側）　０．２ｍｍ、　
　０．６ｍも　１．０−の６種で試験した。接合するだ
めの荷重と、材料試験機で蓋の耐荷重能、即ち接合部の
静的剥離荷重を求めた結果を次表に示す。接合荷重は面
圧の影響で単純シェービング荷重より大きな値になって
いるようである。

実施例　２ 切削（シェービング加工）の発熱を太きくし、接合部の
融着を高めるため、毎分約２００ストロークのクランク
プレスで実施例１と同様の試験をしたところ、約４０チ
の接合強度（蓋除去荷重の場合）の改善がみられた。

実施例　６ 融着効率を更に高めるため、９００Ｃの高過炉で両部材
を加熱し、クランクプレスで接合し空冷しだ。断面の観
察からほぼ完全に両者は融着していることが確認された
。この蓋押込荷重は実施例１とほぼ同じ値を示したが、
蓋除去荷重は次表の値を示し、大幅に接合強度が向上し
た。この値は、この種の鋼の剪断抵抗Ｋｆ中３０　ｋｇ
ｆＡｎＩ１２　　で計算したときの約８０チもの強度に
匹敵する。

その他の実施例 ０　内径２０朋の硬質塩ビ管（肉厚５朋）に室温でアル
ミニウム及び軟鋼の蓋（それぞれ厚さ５７＋１７１　）
を切削代０．５藺で接合するのに成功した。

０　前記実施例の鋼管に室温でコンクリート蓋（厚さ５
＊ｉａ）を切削代０．５　ｒｎｍで接合するのに成功し
た。

Ｏ市販のアルミニウムと６−４黄銅のノぞイブ（内径２
０闘）に５４５ｃの炭素鋼板（厚さ２朋）を切削代０．
８藺で接合した。

Ｏ鋼管の端部を約９００ｔ、ｊで高周波誘導加熱し膨張
させると共に切削抵抗を減らして切削代０．５朋アルミ
ニウム及び銅の蓋を嵌め込むのに成功した。

以上のようなやυ方で製作した本発明の中空体の幾つか
の実施例を第６図（ａ）〜（Ａ）に模式的に図示する。

第６図（ａ）は、２イブＡ端部に単純蓋Ｂを押込んだ中
空体、第６図（ｂ）は、ｅイブＡＫｅ純仕切シ板Ｂを押
込んだ中空体、第６図（Ｃ）はよシ一層大きな荷重に耐
えられるようにした丁字形蓋ＢをパイプＡ端部に押込ん
だ中空体、第３図（ｄ）はノミイブＡの内外周面を切削
（シェービング加工）してＭＢを押込んだ中空体、第３
図（−）　、　（ｆ）はパイプＡ端部にリンダＢを押込
んで被せた中空体、第６図（！１）はパイプＡの両端部
に蓋Ｂを押込んで閉塞した中空体、第６図（Ａ）は中仕
切シ板Ｂの両側を切削（シェービング加工）して盛土シ
部ｃ、ａｆ：梶成し、固定効果を高めた中空体である。

そのほか、本発明の精神を逸脱しない範囲において、様
様な変更、利用が可能であることはいうまでもないこと
である。例えば、蓋や中仕切り板を持った中空体は遮蔽
用として、まだリングを嵌め込んだ中空体は補強または
ネジ切シなどの二次加工用として有用である。更に、本
発明の技術で組立てたパイプ同志の接合も本発明の範囲
に入ることはいうまでもないことである。

以上述べたように、本発明はパイプの内面または外面あ
るいは両面を局部的に切削（シェービング加工）しなが
ら、該切削部に蓋、仕切シ板あるいはリング等の部材を
接合した従来にない新規な中空体であるので、以下に示
すような種々の効果を有する。

（１）、鉄鋼をはじめとする金属などの材料は、切削（
シェービング加工）するに伴って高熱が発生するので、
冷間加工をしても接合面が融着して結合強度は大きい。

特にプレス速度が速ければ速い程その効果は増大する。

（２）。切削すること（シェービング加工）が同時に接
合であるので、切削による新生表面同志が接触して接触
面積が大きい。１だ、内面の削り屑の盛上り部が接触面
積を更に増大さぜるので結合強度を向上させることがで
きる。

（３）、切削すること（シェービング加工）により・ｇ
イブ面に段差がつくと同時に削り屑の盛上り部も形成さ
れるので、蓋や中仕切υ板の支持はよシ強固になる。

（４）、蓋あるいは仕切シ板とパイプとの材質的組合せ
は自由であるため、あらゆる工業分野に応用可能である
。パイプは安価な材料を用い、機能部として高価な硬質
材を使用し、該硬質材をパイプ忙嵌め込むこと忙より、
性能とコストの両方の要請にも応えることができる。例
えば、タペットなどのように耐摩耗且つ高寿命の底部が
必要なカップ状のものは、本発明の中空体技術番用いる
ことによって、従来に比べて材料及び製造コストを大幅
に軽減できる。また、冶金学的接合を期待しなければ、
どのような組合せも可能である。例えば、セラミックの
鋼管への嵌め込み、アルミニウムの塩ビ管への嵌め込み
等が可能である。

（５）、従来用いられてきた弾性嵌合における効果、即
ち、パイプの弾性回復力で蓋等を支える効果は本発明に
おいても十分活用されている。

（６１，加熱して熱膨張させ、パイプ表面を切削（シェ
ービング加工）して蓋を嵌め込むと、焼ばめと同様に熱
応力が生じて蓋の締付力が増大する。

以上の如く、本発明の中空体は極めて新規な技術的思想
に基づくものであシ、積極の顕著な効果を有しているの
で実施せられての実利は極めて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は従来の焼ばめあるいは弾性
ばめによる蓋あるいは仕切シ板を嵌合する状態を模式的
に示した断面図であシ、第１図（ａ）はまだ、蓋あるい
は仕切り板とパイプとが固定されていない状態の断面図
、第１図（ｂ）は蓋あるいは仕切シ板とパイプとが固定
された状態の断面図であり、第２図（α）　、　（ｂ）
は、本発明の中空体の一実施例を接合する状態を模式的
に示す断面図であり、第２図（ａ）は、まだ蓋あるいは
仕切９板とパイプとが接合されていない状態の断面図、
第２図（ｂ）は蓋あるいは仕切シ板とパイプとが接合さ
れた状態の断面図であり、 第６図（、）〜（Ａ）は、本発明の中空体の幾つかの実
施例の模式的断面図である。 図において、 Ａ・・・パイプ、Ｂ・・・蓋、仕切り板あるいはリング
（ほか３名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノくイブの内面または外面あるいは両面を局部的に切削
   （シェービング加工）しつつ、該切削部に接合した蓋、
   仕切シ板あるいはリング等の部材を持つ中空体。