JP2533131B2 - 金属中空ｏリング用金属外被の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、例えば超高真空機器用ないし原子力機器用
の管継手部などのシール用として用いられる金属中空Ｏ
リングの金属外被を製造する方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 金属中空Ｏリングには、中空リング状に成形された金
属外被自身のみから成るタイプと、第５図に示すよう
に、中空リング状に成形された金属外被２内にリング状
の金属コイルスプリング１等を内在させたタイプとがあ
る。いずれのタイプの金属中空Ｏリングにあっても、金
属外被２が必須となるが、この金属外被２としては、従
来では、１枚の金属板から成る単一外被と、２枚または
それ以上の金属板を重ねた多層外被とがある。単一外被
の金属外被２にあっては、構造的には簡単であるが、シ
ール面のなじみを向上させるべく軟質の金属板を金属外
被２として用い、しかもその内部にコイルスプリング１
を内在させた場合、コイルスプリングでの接続方法によ
っては、シール面上の応力分布が不均一となり、シール
性能に悪影響を及ぼすおそれがあった。例えば、コイル
スプリングを突き合せ溶接したものではコイル溶接部で
応力的連続性を欠くこととなるし、コイル両端に小径コ
イルをねじ込んだ場合、その部分の応力は極めて高くな
ることが知られている。このためコイル両端の端面にの
み溶接部を限定することが必要となるが、こうした方法
は高度な精度を要求されるため高度な技術的熟練が要求
される。

一方、多層外被の金属外被２を有する金属中空Ｏリン
グについては、上記単一外被の欠点を補うべく考案され
たもので、裏面層を硬質金属板としてコイルスプリング
１のくい込みを防ぎ、もってコイルピッチ間の応力低下
を抑制し、表面層を軟質金属板としてシール面のなじみ
性を付与している。しかし、多層外被としたとき、各層
間において滑りが生じて各層がずれてシール性に悪影響
を及ぼすことがあった。また多層外被の成形は、煩雑で
あり高コストになる虞があった。

さらに、金属中空Ｏリングにあっては、多層外被の金
属外被２として、表面層側にメッキを施して表面層とな
すことも考えられるが、大径品に適用するには、メッキ
浴槽の大きさに制約を受ける問題点がある。また、金属
コイルスプリングを内在させたタイプでは、スプリング
部へのメッキ液の浸入による腐食が問題となることも考
えられ、その為のマスキング及び洗浄工程を加える必要
があり、コスト高となる。

このような問題点を解消するため、実開昭61−57267
号公報（実願昭59−142,684号）に示すように、金属外
被として、異種金属材を積層してなるクラッド材を用い
た金属中空Ｏリングが開発されている。このような金属
中空Ｏリングにあっては、従来の単一外被ないし多層外
被の金属中空Ｏリングが有する諸問題点を一挙に解決し
ている。

しかしながら、このように、金属外被としてクラッド
材を用いた金属中空Ｏリングにあっては、クラッド原材
料の大きさに制約を受け、原材料の巾より大きな製品を
作る場合は溶接により任意の大きさにする必要がある。
その為に金属外被を製造する際に、クラッド材の端部を
溶接しなければならないが、その際に、従来の製造方法
によって金属外被を製造しようとすると、種々の不都合
を生じていた。

すなわち、クラッド材にあっては、表面層側金属材と
裏面層側金属材とで材質が異なり、溶解温度が異なるこ
とから、両金属材を同時に溶接することができず、それ
ぞれ別個に行うことになるが、第６図に示すように、ク
ラッド材を構成する表面層側金属材４端部同士及び裏面
層側金属材５端部同士を同一周方向位置でそれぞれ別個
に溶接した場合に、一方の金属材相互の溶接が他方の金
属材相互の溶接に悪影響を及ぼし、接合度の強度が低下
する虞があった。たとえば、クラッド材における裏面層
側金属材５としてステンレス（融点約1400℃）が用いら
れ、表面層側金属材４としてアルニウム（融点約660
℃）が用いられ、まずアルミニウム側から溶接を行った
場合には、裏側に隙間があるために、酸化物が生成し、
次に裏側からステンレスの溶接を行う際に、当該酸化物
を巻き込んだ状態でステンレスが溶接され、不純物を含
んだ状態となり、その接合部の強度が低下する虞があっ
た。また逆に、ステンレス側から溶接を行った場合に
は、裏側に隙間があるために、アルミニウムの方が先に
溶解し、アルミニウムを巻き込んだステンレスの溶接と
なり、その接合部の強度が低下する虞があった。

また仮に、このような溶接がうまく行い得たとして
も、溶接部を両側から仕上げるために、その溶接部であ
る接合部３の肉圧が極端に薄くなり、シール性に悪影響
を与える虞があった。

そこで、クラッド材を構成するいずれか一層の金属材
のみを溶接することも考えられるが、そうすると次のよ
うな不都合を生じる虞があった。すなわち、相手部材と
接触する表面層側金属材を溶接しない場合には、相手部
材との良好ななじみ性が得られずシール性が低下する虞
があり、比較的機械的強度に優れた材質で構成される裏
面層側金属材を溶接しない場合には、得られる金属外被
の強度が低下する虞があった。

発明の目的 本発明は、このような不都合を解消するためになさ
れ、金属中空Ｏリング用金属外被を製造するに際し、ク
ラッド材の溶接による接合が容易かつ強固に行い得て、
シール性及び機械的強度に優れた金属外被を製造するこ
とのできる方法を提供することを目的とする。

発明の概要 本発明は、かかる目的を達成するために、異種金属材
を積層してなるクラッド材を中空リング形状に成形して
なる金属中空Ｏリング用金属外被の製造方法において、
前記クラッド材の一方の端部では、積層された金属材の
うちの少なくとも最表面層側の金属材を突出させ、クラ
ッド材の他方の端部では、積層された金属材のうちの少
なくとも最裏面層側の金属材を突出させた後、当該クラ
ッド材の両端部を同一材質の金属材同士が当接するよう
に突き合せ、当該クラッド材を構成する異種金属材相互
を、相異なる周方向位置で溶接したことを特徴としてい
る。

このような本発明に係る金属外被の製造方法にあって
は、クラッド材を構成する異種金属材相互を、相異なる
周方向位置で溶接するようにしたので、一方の金属材相
互の溶接が他方の金属材相互の溶接に悪影響を与えるこ
とがなくなり、当該溶接による接合が容易かつ強固に行
い得る。しかも、このようにして得られた金属外被にあ
っては、溶接接合部の肉厚が極めて薄くなることはな
く、したがってシール性が低下することもない。さら
に、クラッド材における一方の層の金属材のみを溶接す
るのではないため、得られる金属外被の機械的強度が低
下することもないと共に、相手部材とのなじみ性が低下
することもない。

発明の具体的説明 以下、本発明に係る金属中空Ｏリング用金属外被の製
造方法を、図面に示す実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る製造方法によって得
られる金属外被の要部断面図、第2,3図は同実施例に係
る製造方法の各工程を示す斜視図、第４図は同実施例に
係る製造方法の一工程を示す断面図である。

本発明では、まず第２図に示すように、異種金属材で
ある表面層側金材４と裏面層側金属材５とを積層してな
る金属クラッド材10をリング形状に成形する。このよう
に、クラッド材10をリング形状に成形した後、もしくは
リング形状に成形する前に、クラッド材10の両端部を階
段状に成形し、一方の端部では、積層された金属材4,5
のうちの表面層側の金属材４を突出させると共に、他方
の端部では裏面層側の金属材５を突出させる。もし、ク
ラッド材10として、三層以上の異種金属材を積層したも
のを用いた場合には、両端部では、それぞれ表面層側及
び裏面層側の金属材を少なくとも突出させる。突出させ
るための手段としては、切削工具による切削等の手段が
用いられる。

ここで金属クラッド材とは地金の表または裏に被覆金
属板を密着させ、高温圧延して成形される２種以上の金
属複合体である。そしてこの金属複合体の異種金属材料
が金属間結合で一体化している。金属クラッド材は、各
種金属の複合化ができるが、本発明で用いるクラッド材
10にあっては、表面層側金属材４を軟質化し、裏面層側
金属材５を硬質化したものを選択し、しかも好ましくは
表面層側金属材４の厚さを0.05〜1.00mmにする。このよ
うに表面層側金属材４として、軟質金属を配置するの
は、相手金属のシール面に良好ななじみ性を付与し、安
定したシール性を実現するためであり、裏面層側金属材
５として硬質金属を配置するのは、コイルスプリングの
くい込みを抑制し、もってコイルスプリングのピッチ間
における応力低下を防止し、確実にコイルスプリングの
反撥力を表面層に伝えるためである。

具体的には、表面層側金属材４としては、アルミニウ
ム，銅，銀などの比較的軟質の金属材を選択し、また裏
面層側金属材５としては、ステンレス，インコネル，モ
ネル，ニッケル合金など比較的硬質の金属材を選択す
る。

本発明で用いるクラッド材10としては、上述したよう
に、通常２層のクラッド材（シングルオーバーレイ）を
使用するがこの他に３層（ダブルオーバーレイ）または
これ以上の層で複合していてもよい。ただし、この場
合、際表面層側金属材４は、裏面層側金属材の少なくと
も１層より軟質金属であることを条件とする。

次に、第３図に示すように、クラッド材10の両端部
を、同一材質の金属材4,5同士が当接するように突き合
せ、金属材4,5相互を相異なる周方向位置に位置する接
合部12,14で別途溶接する。この場合に、各接合部12,14
間における異種金属材4,5同士に周方向隙間16が形成さ
れるが、この隙間16によってシール性が低下することは
ない。

次に、第４図に示すように、リング状に溶接されたク
ラッド材10における上下端を、それぞれ、その内周側か
ら外周側に折曲加工し、クラッド材10の断面を略半円形
状にする。その後、クラッド材10における裏面側金属材
５側に、第１図に示すコイルスプリング１をリング状に
挿入し、全体をＯリング状に成形すれば、コイルスプリ
ング１を内在させた金属中空Ｏリング20の金属外被22が
完成する。

このような本発明の一実施例に係る金属外被22の製造
方法にあっては、クラッド材10を構成する異種金属材4,
5相互を、相異なる周方向位置で溶接するようにしたの
で、一方の金属材相互の溶接が他方の金属材相互の溶接
に悪影響を与えることがなくなり、当該溶接による接合
が容易かつ強固に行い得る。しかも、このようにして得
られた金属外被22にあっては、溶接接合部12,14を分散
させているので、溶接接合部12,14の肉厚が第６図のよ
うに極めて薄くなることはなく、したがってシール性が
低下することもない。さらに、クラッド材10における一
方の層の金属材のみを溶接するのではないため、得られ
る金属外被の機械的強度が低下することもないと共に、
相手部材とのなじみ性が低下することもない。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内で種々に改変することができ
る。

たとえば、上述した実施例では、コイルスプリング１
を挿入した状態でコイル材10をＯリング状に成形した
が、これに限らず、コイルスプリング１を挿入しないで
成形し、コイルスプリング１等を内在しない金属中空Ｏ
リング用金属外被を成形しても良い。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明によれば、クラッド
材を構成する異種金属材相互を、相異なる周方向位置で
溶接して金属外被を製造するようにしたので、クラッド
材の溶接による接合が容易かつ強固に行い得ることにな
り、シール性、機械的強度、および相手部材とのなじみ
性に優れた金属外被を製造することができるという効果
を奏する。また、クラッド材の溶接による接合が容易か
つ強固に行なうことができるようになったのでクラッド
材の寸法に規制されることなく任意の大きさの時に数ｍ
に及ぶ大径の金属中空Ｏリングでの製作が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る製造方法によって得ら
れる金属外被の要部断面図、第2,3図は同実施例に係る
製造方法の各工程を示す斜視図、第４図は同実施例に係
る製造方法の一工程を示す断面図、第５図は一般的な金
属中空Ｏリングの半部断面正面図、第６図は従来の金属
外被を示す要部断面図である。 １……コイルスプリング、 ４……表面層側金属材、 ５……裏面層側金属材、 10……クラッド材、 12,14……接合部、 20……金属中空Ｏリング、 22……金属外被。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異種金属材を積層してなるクラッド材を中
   空リング形状に成形してなる金属中空Ｏリング用金属外
   被の製造方法において、前記クラッド材の一方の端部で
   は、積層された金属材のうちの少なくとも最表面層側の
   金属材を突出させ、クラッド材の他方の端部では、積層
   された金属材のうちの少なくとも最裏面層側の金属材を
   突出させた後、当該クラッド材の両端部を同一材質の金
   属材同士が当接するように突き合せ、当該クラッド材を
   構成する異種金属材相互を、相異なる周方向位置で溶接
   したことを特徴とする金属中空Ｏリング用金属外被の製
   造方法。