JP2007262565A - クラッド材用側材およびクラッド材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯材26が鋳造組織を有し、芯材26とその片面または両面に重ね合わされた1層以上の側材35とからなるクラッド材に使用される側材35であって、側材35の各層35a、35bが、芯材26とは成分組成が異なる金属からなり、芯材26の片面または両面に側材35を重ね合わせる際に、側材35の少なくとも1層35aが、鋳造組織を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)側材として熱間圧延板を使用するため、クラッド材の製造工程が多く、また、熱間圧延の回数が多くなり、生産性が低下するという問題があった。
このような構成によれば、平坦度を所定値以下に制御することで、平坦性が向上し、芯材との密着性がより向上する。また、圧着性がより向上し、圧着パス数が減少する。
このような構成によれば、芯材と側材を重ね合わせる際に、芯材と側材、または側材と側材との間に隙間が形成されにくく、密着性および圧着性がさらに向上する。
このように構成すれば、側材の加工性が向上し、芯材と側材を重ね合わせる際に、密着性がさらに向上すると共に、クラッド材のクラッド率が適切に調整される。
このような構成によれば、鋳造組織を有する側材の厚さを特定の範囲に規定することにより、クラッド材のクラッド率が適切に調整される。
このようなクラッド材によれば、重ね合わせる際に、芯材と各側材との密着性および圧着性が向上し、また、芯材や各側材との間に隙間が形成されにくいため、耐食性が向上する。
本発明に係る側材は、芯材とその片面または両面に重ね合わされた1層以上の側材とからなるクラッド材に使用されるものであり、側材の層数は何ら限定されることはない。また、クラッド材が熱交換器用クラッド材の場合には、側材の各層は、その機能によって、ろう材3、犠牲材4、中間材5に区別される。まず、熱交換器用クラッド材の代表的な構成について、以下に説明する。
しかしながら、図示しないが、さらに側材(ろう材、犠牲材、中間材)の層数を増やした6層以上のクラッド材でもよいことはいうまでもない。
前記した側材用金属の成分組成の調整は、用いるクラッド材の用途等に応じて適宜決めることができる。
≪側材の製造方法(側材製造工程)≫
側材の製造方法は、図1(a)に示すように、熱交換器用クラッド材に使用される芯材の片面または両面に重ね合わされた1層以上の側材を製造するための側材製造工程S1aである。
この側材製造工程S1aは、まず、鋳造組織を有する層(側材35a、図1(c)参照)が、芯材とは成分組成の異なる側材用金属を溶解する溶解工程と、この溶解工程で溶解された側材用金属を、鋳造して側材用鋳塊にする鋳造工程と、この側材用鋳塊を所定厚さにスライスして、側材の少なくとも1層とするスライス工程とを備えるものである。
なお、必要に応じて、鋳造工程の後に、後述する均質化熱処理工程により均質化熱処理を行ってもよく、また、スライス工程の後に、後述する表面平滑化処理工程により表面平滑化処理(図1(a)、(b)において面削と記載する)を行ってもよい。
溶解工程では、芯材とは成分組成の異なる側材用金属を溶解する。側材用金属については前記したとおりであるので、説明を省略する。
鋳造方法としては、半連続鋳造法を用いることができる。
半連続鋳造法は、図3に示すような鋳造装置10が用いられ、底部が開放された金属製の水冷鋳型11に、上方より金属(ここでは側材用金属)の溶湯Mを注入し、水冷鋳型11の底部より凝固した金属を連続的に取り出し、所定厚さT1の側材用鋳塊17を得るものである。このとき、溶湯Mは、桶12から、ノズル13、フロート14およびグラススクリーン15を介して、水冷鋳型11に供給される。水冷鋳型11に供給された溶湯Mは、冷却水Wで冷却された水冷鋳型11の内壁面に接することにより凝固し凝固殻16となる。さらに、水冷鋳型11の下部から冷却水Wが、直接、凝固殻16の表面に噴射され、連続的に側材用鋳塊17が製造される。
ここで、側材用鋳塊17の厚さT1は、200〜700mmが好ましい。また、側材用鋳塊17の幅、長さは特に限定されるものではないが、生産性を考慮すると、幅1000〜2500mm、長さは3000〜10000mmが好ましい。
なお、半連続鋳造法は、縦向き、横向きのどちらで行ってもよい。
スライス方法としては、図4(a)に示すように、前記した半連続鋳造法で製造した側材用鋳塊17を、図示しない帯鋸切断機等によってスライスすることによって、所定厚さT2の側材35(図1(c)では側材35a)が製造される。ここで、側材35の厚さT2は、10〜250mmが好ましい。厚さT2が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。また、図4(b)に示すように、側材用鋳塊17を、水平に設置されている当該側材用鋳塊の設置面35cに対し、平行にスライスするのが好ましい。
ここで、設置面35cとは、側材用鋳塊17をスライス装置の設置台に接する面のことである。
このようにすることにより、スライスの際に生じる切断塊(スライス塊)の自重、形状による変位(例えば、切断塊が倒れようとする力等)の影響が極小化され、スライスされた側材35の平坦性がより向上する。
スライスの方法としては、丸鋸切断機により切断してもよく、また、レーザーや水圧等により切断してもよい。
均質化熱処理を行うことにより、側材用鋳塊17の内部応力が除去され、スライスされた側材の平坦性がより向上する。ここで均質化熱処理の温度、時間は特に限定されるものではないが、処理温度は、350〜600℃、処理時間は1〜10時間とするのが好ましい。
表面平滑化処理法としては、エンドミル切削やダイヤモンドバイト切削等の切削法、表面を砥石等で削る研削法、バフ研磨等の研磨法等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
このように、側材用鋳塊17のスライスや表面平滑化処理を施すことにより、所定範囲の表面粗度、平坦度を得ることが可能となる。
<クラッド材の製造工程>
クラッド材の製造方法は、図1(a)に示すように、前記の製造方法で製造された側材と、側材を重ね合わせるための芯材とを準備する準備工程である側材製造工程S1aおよび芯材製造工程S1bと、芯材および側材を所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材とする重ね合わせ工程S2と、重ね合わせ材に均質化熱処理を行う均質化熱処理工程S3と、均質化熱処理工程S3の後に熱間圧延を行う熱間圧延工程S4と、熱間圧延工程S4の後に冷間圧延を行う冷間圧延工程S5とを含むことを特徴とする。
なお、側材および芯材のどちらを先に製造して準備しておいてもよく、また、側材製造工程S1aおよび芯材製造工程S1bは同時に進行して準備してもよい。
側材製造工程S1aは、前記したとおりであるので、説明を省略する。
<芯材製造工程>
図1(a)に示すように、芯材製造工程S1bは、芯材用金属を溶解する溶解工程と、溶解工程で溶解された芯材用金属を鋳造して芯材用鋳塊を製造する鋳造工程とを含むことを特徴とする。
なお、必要に応じて、表面平滑化処理(図1(a)において面削と記載する)および均質化熱処理の少なくとも1つを行ってもよい。
溶解工程では、側材とは成分組成の異なる芯材用金属を溶解する。
芯材用金属としては、例えば、2000系のAl−Cu系アルミニウム合金、3000系のAl−Mn系アルミニウム合金、5000系のAl−Mg系アルミニウム合金等を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、芯材として用いられる合金であれば、全て適用することができる。
前記した芯材用金属の成分組成の調整は、用いるクラッド材の用途等に応じて適宜決めることができる。
鋳造方法としては、前記に説明した半連続鋳造法を用いることができる。
ここで、芯材用鋳塊25の厚さT1(図3参照)は、200〜700mmが好ましい。厚さT1が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。また、芯材用鋳塊25の幅、長さは特に限定されるものではないが、生産性を考慮すると、幅1000〜2500mm、長さは3000〜10000mmが好ましい。
また、前記鋳造方法で鋳造された芯材用鋳塊25に、適宜必要に応じて、前記した側材35と重ね合わせる前に、表面に形成された晶出物や酸化物を除去するための表面平滑化処理および内部応力の除去のための均質化熱処理の少なくとも1つを行ってもよい。
重ね合わせ工程S2は、図5(a)に示すように、前記工程で製造された芯材26の片面または両面(図示せず)に1つの側材35、または、複数の側材(図示せず)を所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材40を製造する。ここで、所定配置とは、製品としての熱交換器用クラッド材、例えば、図2(a)〜(f)に示すようなクラッド材1a〜1fにおける芯材2、ろう材3、犠牲材4、中間材5の配置に対応することを意味する。また、重ね合わせ方法は、従来公知の、例えば、芯材26および側材35の両端部をバンド掛けする方法が用いられる。バンド掛けする方法以外に溶接止めするなどの方法を用いても問題ない。
なお、重ね合わせたときの各隙間は、最大で10mm以内、好ましくは、5mm以内とするのが好ましい。
このようにして製造した重ね合わせ材40は、内部組織を均一化するため、および、熱間圧延を行い易いように柔らかくするために均質化熱処理を施す(S3)。
<熱間圧延工程>
熱間圧延工程S4は、図5(b)に示すように、前記重ね合わせ材40のバンドを切断し、重ね合わせ材40を熱間圧延してクラッド材1aを製造する。ここで、熱間圧延方法は、従来公知の圧延法で行う。そして使用する圧延機は、図5(b)では4段式圧延機50を記載したが、図示しない、2段圧延機または4段以上の圧延機を使用してもよい。また、図5(b)では1列のロールスタンドを備えた4段式圧延機50を記載したが、図示しない、複数列のロールスタンドを備えた圧延機を使用して、所定厚さのクラッド材1aが得られるまで、熱間圧延を繰り返し行ってもよい。
このようにして製造されたクラッド材1aは、その後、冷間圧延処理を行う(S5)。冷間圧延処理としては、一例として、30〜99%の圧下率で行うことができる。
本発明に係るクラッド材は、前記説明したクラッド材用側材を用いて製造されるものである。
また、密着性、圧着性が向上するため、圧着パス数を減らすことができ、歩留まり、生産性を向上させることができる。
さらに、芯材や各側材との間に隙間が形成されにくく、クラッド材の耐食性を向上させることができる。
S1b 芯材製造工程
S2 重ね合わせ工程
S3 均質化熱処理工程
S4 熱間圧延工程
S5 冷間圧延工程
1a、1b、1c、1d、1e、1f クラッド材
2 芯材
3 ろう材
4 犠牲材
5 中間材
17 側材用鋳塊
35、35a、35b 側材
35c 設置面
25 芯材用鋳塊
26 芯材
40 重ね合わせ材
Claims (6)
- 芯材が鋳造組織を有し、前記芯材とその片面または両面に重ね合わされた1層以上の側材とからなるクラッド材に使用される前記側材であって、
前記側材の各層が、前記芯材とは成分組成が異なる金属からなり、
前記芯材の片面または両面に前記側材を重ね合わせる際に、前記側材の少なくとも1層が、鋳造組織を有することを特徴とするクラッド材用側材。 - 前記側材の少なくとも1層が前記鋳造組織を有し、かつ、長手方向1m当たりの平坦度が1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のクラッド材用側材。
- 前記側材の少なくとも1層が前記鋳造組織を有し、かつ、その表面粗度が算術平均粗さ(Ra)で0.05〜1.0μmの範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクラッド材用側材。
- 前記側材がJIS規定の1000系、3000系、4000系または7000系のアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のクラッド材用側材。
- 前記側材の少なくとも1層が前記鋳造組織を有し、かつ、その厚さが10〜250mmであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のクラッド材用側材。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のクラッド材用側材を用いて製造されたことを特徴とするクラッド材。
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