JPS6129833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は互いに異種金属材料により構成され
るビレツトと口金の接合方法に関するものであ
る。

第１図〜第４図は従来のこの種の接合方法を示
すものである。第１図は異種金属材料、たとえば
銅製円筒のビレツトとステンレス鋼製の口金の組
立状態を示す外観斜視図、第２図は第１図のＡ−
Ａ線による拡大断面図である。第１図，第２図に
おいて、１は銅製のビレツト、２は前記ビレツト
１の端面に組み込まれたステンレス鋼製の口金、
３は前記ビレツト１と口金２の接合線である。

第３図は第１図の組立状態のビレツト１と口金
２とを電子ビーム溶接法により接合する例を示す
図であり、電子ビーム４を接合線３に沿つて矢印
方向に移動することにより、ビレツト１と口金２
は接合線３に沿つて第４図に示すように溶接され
る。５はその溶接部である。

一般に異種金属材料を溶融接合する場合、２種
の金属材料の溶融温度や熱伝導率などの物理的性
質の違いにより、溶接部のビート形状が大きく影
響される。たとえば、銅とステンレス鋼を突合せ
溶接する場合、銅の熱伝導率はステンレス鋼の熱
伝導率よりはるかに大きく、一般の熱伝導による
加熱溶接方法では銅とステンレス鋼を同時に加熱
しても銅母材への熱拡散が著しいため銅部分の溶
融は不可能であつた。

特に第１図，第２図に示すような熱伝導率が相
対的に低く、熱容量の小さなステンレス鋼製の口
金２と、熱伝導率が大きく、熱容量の大きな銅製
のビレツト１の組合せにおいては、電子ビームの
ような高エネルギー密度熱源を用いて穿孔現象を
伴う急速加熱溶接を適用することが必要となる。

そこで第３図に示すように、細く集束した電子
ビーム４を接合線３よりやや銅側にずらして照射
し、ビレツト１を回転させることによりビレツト
１と口金２を溶接する方法がある。

しかし一般に溶接部の溶込み深さが深くなるほ
どビード形状が不安定になり、特に表面ビード中
央部に窪みが形成される。すなわち第４図に示す
ように接合線に対して非対称で不連続な溶接部５
が形成される。

異種金属材料から構成されるビレツト１と口金
２の従来の突合せ接合は以上のような欠点を有し
ているため、溶融接合により深い溶込みで良質の
溶接部５を得ることは非常に困難であつた。

また第３図のようにしてビレツト１と口金２の
突合せ部、すなわち接合線３に電子ビーム４を照
射して溶融接合した結果によれば、溶込み深さが
４mm程度では一応接合線３に対して対称で良好な
ビード形状が得られる。しかるに溶込み深さが４
mm以上になると、接合線３に対して非対称で余盛
中央部が大きく窪む溶接結果となる。このような
溶接ビードでは、実用上窪み部に応力集中が起
り、機械的接合強度が大きく低下し、また密閉性
も不充分であつた。

以上のことから従来の異種金属材料により構成
されるビレツト１と口金２はろう付により接合さ
れていたが、ろう付方法では自動化が困難であ
り、また作業時間も長く、さらに接合部品質の信
頼性が低いという欠点があり、組立工程上の大き
な隘路となつていた。

この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、被溶接物の物理的性質を溶接熱
源軸、すなわち高エネルギー密度熱源、たとえば
電子ビーム軸に対して対称にすべく、異種金属材
料の突合せ接合を重ね接合もしくは一部を重ね接
合に変更し、これらの接合に対して深い溶込み特
性を有する電子ビーム溶接を施すことにより、機
械的接合強度と密閉性を満足せしめる信頼性の高
い接合方法を提供することを目的とするものであ
る。以下この発明について説明する。

第５図，第６図はこの発明の一実施例を示すも
ので、第５図は溶融接合前のビレツトと口金の突
合せ接合部を示す拡大断面図であり、第６図は溶
融接合された状態を示す拡大断面図である。

第５図において、１ａは銅製のビレツト、２ａ
はステンレス鋼製の口金であり、６は前記ビレツ
ト１ａと同質金属材料からなる環状のスペーサで
あり、このスペーサ６はビレツト１ａと口金２ａ
の突合せ接合部３ｃ上に重ねられ、表面はビレツ
ト１ａと口金２ａと同一面になるように設置され
る。また３ａは前記スペーサ６とビレツト１ａと
の突合せ接合部、３ｂは前記スペーサ６と口金２
ａとの突合せ接合部である。

次に溶接方法を第６図によつて説明する。第５
図におけるビレツト１ａと口金２ａの突合せ接合
部３ａに高エネルギー密度熱源、たとえば電子ビ
ーム４を照射することにより、溶接部５ａが形成
され、また突合せ接合部３ｂと３ｃとの中間部に
同じく電子ビーム４を照射することにより溶接部
５ｂが形成される。

この場合スペーサ６とビレツト１ａとの突合せ
接合部３ａは、同種金属材料の突合せ溶接である
から溶込み深さには無関係に良質の溶接部５ａが
得られる。

また突合せ接合部３ｂと３ｃの中間部を電子ビ
ーム４により溶接する場合、その部分は異種金属
材料の重ね接合となり、原理的には溶込み深さに
ほぼ無関係に良好な溶接が得られる。したがつて
第６図のような溶接構造を施すことにより、ビレ
ツト１ａと口金２ａとの接合強度は主として溶接
部５ａにより維持され、また密閉性は主として溶
接部５ｂにより保持されるため、各溶接部５ａ，
５ｂに対する要求を充分満足する結果が得られ
る。

第７図，第８図はこの発明の他の実施例を示す
もので、ステンレス鋼製の口金２ｂの形状を変形
し、スペーサを用いることなく、良質の接合が得
られるようにしたものである。これらの図におい
て、３ｄは４mm未満の板厚を有する突合せ接合部
であり、３ｅは前記突合せ接合部３ｄと階段状の
形態をとる突合せ接合部である。

この溶接方法によれば、突合せ接合部３ｄは板
厚が４mm未満に形成されているため電子ビーム４
を照射することにより良質の溶接部５ｃが得られ
る。また溶込み深さが４mm以上に増加するに伴い
溶融金属に占めるステンレス鋼の割合が増加する
ため、結果としてより一層良質な溶接部５ｃを得
ることができる。さらに突合せ接合部３ｅより内
径側に電子ビーム４を照射して溶融接合すること
により、ビレツト１ｂと口金２ｂとの接合は重ね
接合となり、溶接熱源軸に対して対称な溶接形態
となり、溶込み深さに無関係に良質の溶接部５ｄ
が得られる。この溶接状態を第８図に示す。

このような溶接接合構造を施すことにより、異
種金属材料の突合せ接合に対して４mm以上の溶込
み深さを得ることが可能となり、従来のような厳
重な溶込み深さ制御は不要となり、機械的接合強
度および密閉性を充分満足するものが得られる。

なお、上記各実施例では、銅製のビレツトとス
テンレス鋼製の口金の場合について説明したが、
この発明は、銅製の口金とステンレス鋼製のビレ
ツトの組合せについても同様の効果が得られ、か
つその他の異種金属材料の組合せにおいても同様
の効果が得られる。さらに上記各実施例では、電
子ビーム熱源を用いて深溶込み溶接により接合す
る場合について説明したが、この発明はこれに限
らずレーザ等の高エネルギー密度熱源による溶接
を施して接合しても同様の効果が得られることは
いうまでもない。

以上説明したようにこの発明は、異種金属材料
からなる接合すべきビレツトと口金との接合にお
いて、ビレツトに嵌合した口金の外周線と内周線
との中間部に高エネルギー密度熱源を照射して重
ね接合部を溶融接合するようにしたので、良質
で、かつ安定した溶接が可能となる。

また口金とビレツトとの突合せ接合部の形状を
階段状にし、かつビレツトとの突合せ接合部を１
mm以下として溶融接合し、さらにこの突合せ接合
部より内径側の重ね接合部を溶融接合したもの
は、溶込み深さに無関係に良質の溶接が可能とな
る。

さらにビレツトと口金の突合せ継手部上に前記
ビレツトと同質材料のスペーサを被せ重ね接合と
突合せ接合とを施したので安定した、かつ密閉性
のよい溶接が得られる。

かようにこの発明によれば、接合構造を主とし
て重ね接合としたので、板厚に制限されることな
く、異種金属材料の接合が可能となる。したがつ
て機械的接合強度、密閉性を共に充分満足するビ
レツトと口金の接合が可能となる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のビレツトと口金の組立状態を示
す外観斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ線による
ビレツトと口金の突合せ接合部の拡大断面図、第
３図は従来のビレツトと口金の電子ビーム溶接方
法を示す外観斜視図、第４図は第３図の溶接方法
により溶接した状態を示す拡大断面図、第５図，
第６図はこの発明の一実施例を示す突合せ接合部
の拡大断面図および溶接状態を示す拡大断面図、
第７図，第８図はこの発明の他の実施例を示す突
合せ接合部の拡大断面図および溶接状態を示す拡
大断面図である。 図中、１ａ，１ｂはビレツト、２ａ，２ｂは口
金、３ａ〜３ｅは突合せ接合部、４は電子ビー
ム、５ａ〜５ｄは溶接部、６はスペーサである。
なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材質が相互に異なり熱伝導率を異にするビレ
   ツトと口金の接合方法において、前記ビレツト中
   に前記口金を嵌合し、前記口金の外周線と内周線
   との中間部に電子ビームを照射し、前記ビレツト
   と口金に重ね継手の溶融接合を施し、さらに前記
   ビレツトと口金の接合線に電子ビームを照射し溶
   融接合を施すことを特徴とするビレツトと口金の
   接合方法。 ２ ビレツトと口金は、どちらか一方が銅で他方
   がステンレス鋼であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のビレツトと口金の接合方法。 ３ 口金の外周線と内周線の中間部に電子ビーム
   を照射して前記口金とビレツトに重ね継手の溶融
   接合を施し、さらに前記ビレツトと口金の突合せ
   継手部に電子ビームを照射して溶込み深さが４mm
   未満の溶融接合を施すことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のビレツトと口金
   の接合方法。 ４ 口金とビレツトとの突合せ継手部を階段状と
   し、表面に最も近い突合せ継手部の深さを４mm未
   満とし、この突合せ継手部に電子ビームを照射し
   て溶融接合を施し、さらに、前記口金の外周線と
   内周線の中間部に電子ビームを照射して前記口金
   とビレツトに重ね継手の溶融接合を施すことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   のビレツトと口金の接合方法。 ５ 材質が相互に異なり熱伝導率を異にするビレ
   ツトと口金の接合方法において、ビレツトと口金
   の突合せ継手部上に前記ビレツトと同質材料のス
   ペーサを被せ、前記スペーサ，口金，およびビレ
   ツトの重ね接合部中に電子ビームを照射して溶融
   接合し、さらに前記スペーサと前記ビレツトとの
   突合せ継手部に電子ビームを照射し溶融接合を施
   すことを特徴とするビレツトと口金の接合方法。