JPH07204880A - 溶接された金属製ダクト組立体の組立て方法 - Google Patents
溶接された金属製ダクト組立体の組立て方法Info
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- JPH07204880A JPH07204880A JP6333004A JP33300494A JPH07204880A JP H07204880 A JPH07204880 A JP H07204880A JP 6333004 A JP6333004 A JP 6333004A JP 33300494 A JP33300494 A JP 33300494A JP H07204880 A JPH07204880 A JP H07204880A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダクト組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす歪
みが溶接影響部に実質的に存在せず且つ正確に寸法付け
された、溶接されたダクト組立体を組み立てることを可
能にする。 【構成】 フラット状の金属又は合金からチュービング
を作成し、そのチュービングの表面に放射方向の圧力を
付加しながらチュービングを焼なまし処理し、チュービ
ングの端部を、管継手,スペーサ,コネクタ,フランジ
又は同様に処理された別のチュービングの如き物品に溶
接することによりダクト組立体を組み立てる。焼なまし
処理は、チュービングの作成によって生ずる残留応力を
除去するようチュービングを処理する工程を含んでい
る。
みが溶接影響部に実質的に存在せず且つ正確に寸法付け
された、溶接されたダクト組立体を組み立てることを可
能にする。 【構成】 フラット状の金属又は合金からチュービング
を作成し、そのチュービングの表面に放射方向の圧力を
付加しながらチュービングを焼なまし処理し、チュービ
ングの端部を、管継手,スペーサ,コネクタ,フランジ
又は同様に処理された別のチュービングの如き物品に溶
接することによりダクト組立体を組み立てる。焼なまし
処理は、チュービングの作成によって生ずる残留応力を
除去するようチュービングを処理する工程を含んでい
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接によって金属製ダ
クト組立体を組み立てる方法、特に、ダクト組立体を組
み立てるのに用いられる管状部材又はダクトを作成し、
次に溶接する時に熱誘起歪み(heat-induced distortio
n) に耐えられるよう熱処理する方法に係るものであ
る。
クト組立体を組み立てる方法、特に、ダクト組立体を組
み立てるのに用いられる管状部材又はダクトを作成し、
次に溶接する時に熱誘起歪み(heat-induced distortio
n) に耐えられるよう熱処理する方法に係るものであ
る。
【0002】
【従来の技術】軽量で非常に高強度の材料が、構造用部
品を組み立てるのに益々用いられるようになってきてい
る。強度を犠牲にすることなくそのような構造用部品の
重量を軽くする必要性があるために、そのような材料へ
の切替えが行われている。より詳しく説明すれば、或る
用途に用いられる換気ダクトは、比較的薄いゲージシー
ト材料(relatively thin-gauge sheet material)からプ
レス形成されたシンウォール(thin-walled) チタン合金
製のチュービングから作られている。そのチュービング
の接合部分を溶接し或いは管継手(fitting) 又はコネク
タに溶接してダクト組立体を構成する。
品を組み立てるのに益々用いられるようになってきてい
る。強度を犠牲にすることなくそのような構造用部品の
重量を軽くする必要性があるために、そのような材料へ
の切替えが行われている。より詳しく説明すれば、或る
用途に用いられる換気ダクトは、比較的薄いゲージシー
ト材料(relatively thin-gauge sheet material)からプ
レス形成されたシンウォール(thin-walled) チタン合金
製のチュービングから作られている。そのチュービング
の接合部分を溶接し或いは管継手(fitting) 又はコネク
タに溶接してダクト組立体を構成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】実際問題として、溶接
処理中に溶接熱影響部におけるチュービングの部分が歪
むようになることが知られている。この歪みは、ダクト
組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす。従って、ダクト組
立体の製造中に溶接された時に歪みに対する耐性を有す
るチュービングを提供する金属製チュービングの製造方
法を確保することが望ましい。
処理中に溶接熱影響部におけるチュービングの部分が歪
むようになることが知られている。この歪みは、ダクト
組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす。従って、ダクト組
立体の製造中に溶接された時に歪みに対する耐性を有す
るチュービングを提供する金属製チュービングの製造方
法を確保することが望ましい。
【0004】本発明は、溶接された金属製ダクト組立体
の溶接影響部における歪みが、加工中にチュービングに
惹起される残留応力の局所的リラクゼーション(locali
zedrelaxation) によってもたらされるものであるとい
う知見に基づいて完成されたものであり、本発明は、高
強度で軽量な金属又は合金にて成る溶接されたダクト組
立体における上述の如き歪みの問題を高度に解消した、
溶接された金属製ダクト組立体の新規な組立て方法を提
供することを目的とする。
の溶接影響部における歪みが、加工中にチュービングに
惹起される残留応力の局所的リラクゼーション(locali
zedrelaxation) によってもたらされるものであるとい
う知見に基づいて完成されたものであり、本発明は、高
強度で軽量な金属又は合金にて成る溶接されたダクト組
立体における上述の如き歪みの問題を高度に解消した、
溶接された金属製ダクト組立体の新規な組立て方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る組立て方法は、請求項1に対応して、
フラット状の金属又は合金からチュービングを作成する
工程と、前記チュービングの表面に放射方向の圧力を付
加しながら前記チュービングを焼なましする工程と、前
記チュービングの端部を管継手,スペーサ,コネクタ,
フランジ又は同様に処理された別のチュービングから成
るグループより選択された物品に溶接する工程とを含ん
でいる。
に、本発明に係る組立て方法は、請求項1に対応して、
フラット状の金属又は合金からチュービングを作成する
工程と、前記チュービングの表面に放射方向の圧力を付
加しながら前記チュービングを焼なましする工程と、前
記チュービングの端部を管継手,スペーサ,コネクタ,
フランジ又は同様に処理された別のチュービングから成
るグループより選択された物品に溶接する工程とを含ん
でいる。
【0006】また、本発明に係る組立て方法において
は、請求項2に対応して、チュービングを作成する前記
工程が、所望の低い熱膨張率を有する金属又は合金のシ
ートを選択する工程と、前記シートの両縁部を互いに非
常に近接させて長手方向に沿ったシームができるように
して、前記シートを所望の横断面形状を有するチャネル
に形成する工程と、前記シートの両縁部を前記長手方向
のシームに沿って溶接して前記チャネルを閉塞する工程
とを含んでいる。
は、請求項2に対応して、チュービングを作成する前記
工程が、所望の低い熱膨張率を有する金属又は合金のシ
ートを選択する工程と、前記シートの両縁部を互いに非
常に近接させて長手方向に沿ったシームができるように
して、前記シートを所望の横断面形状を有するチャネル
に形成する工程と、前記シートの両縁部を前記長手方向
のシームに沿って溶接して前記チャネルを閉塞する工程
とを含んでいる。
【0007】更に、本発明に係る組立て方法において
は、請求項3に対応して、チュービングを焼なましする
前記工程が、より小さな横断面を有し且つ前記チュービ
ングを作成するのに用いられる金属又は合金の熱膨張率
よりは実質的に大きな熱膨張率を有するマンドレルに前
記チュービングを取り付けてチュービングとマンドレル
との組み合せ体を構成する工程と、前記チュービングの
所望の内側横断面サイズと一致する横断面サイズにまで
前記マンドレルを膨張させるに十分な高温にまで前記チ
ュービングとマンドレルとの組み合せ体を加熱する工程
と、前記チュービングにおける残留応力を実質的に除去
するのに十分な時間、前記チュービングとマンドレルと
の組み合せ体を前記高温に維持する工程と、前記チュー
ビングとマンドレルとの組み合せ体が簡単に分離できる
ような温度にまで前記チュービングとマンドレルとの組
み合せ体を冷却する工程とを含んでいる。
は、請求項3に対応して、チュービングを焼なましする
前記工程が、より小さな横断面を有し且つ前記チュービ
ングを作成するのに用いられる金属又は合金の熱膨張率
よりは実質的に大きな熱膨張率を有するマンドレルに前
記チュービングを取り付けてチュービングとマンドレル
との組み合せ体を構成する工程と、前記チュービングの
所望の内側横断面サイズと一致する横断面サイズにまで
前記マンドレルを膨張させるに十分な高温にまで前記チ
ュービングとマンドレルとの組み合せ体を加熱する工程
と、前記チュービングにおける残留応力を実質的に除去
するのに十分な時間、前記チュービングとマンドレルと
の組み合せ体を前記高温に維持する工程と、前記チュー
ビングとマンドレルとの組み合せ体が簡単に分離できる
ような温度にまで前記チュービングとマンドレルとの組
み合せ体を冷却する工程とを含んでいる。
【0008】また、本発明に係る組立て方法において
は、請求項4に対応して、チュービングとマンドレルと
の組み合せ体を加熱する前記工程が、チュービングとマ
ンドレルとの組み合せ体を圧力容器中に入れて次に前記
圧力容器を閉成密封する工程と、大気ガスを除去するた
めに前記圧力容器を真空にする工程と、次に前記圧力容
器を熱処理炉内に入れる工程とを含んでいる。
は、請求項4に対応して、チュービングとマンドレルと
の組み合せ体を加熱する前記工程が、チュービングとマ
ンドレルとの組み合せ体を圧力容器中に入れて次に前記
圧力容器を閉成密封する工程と、大気ガスを除去するた
めに前記圧力容器を真空にする工程と、次に前記圧力容
器を熱処理炉内に入れる工程とを含んでいる。
【0009】更に、本発明に係る組立て方法において
は、請求項5に対応して、前記圧力容器を真空にさせた
後に前記圧力容器を不活性ガスでバックフィルする工程
を更に含んでいる。
は、請求項5に対応して、前記圧力容器を真空にさせた
後に前記圧力容器を不活性ガスでバックフィルする工程
を更に含んでいる。
【0010】更に、本発明に係る組立て方法において
は、請求項6に対応して、フラット状のチタン又はフラ
ット状のチタン合金から第一及び第二のチューブを作成
する工程と、前記第一及び第二のチューブの各々の表面
に放射方向の圧力を付加しながら前記第一及び第二のチ
ューブを焼なましする工程と、次に前記第一のチューブ
の端部を前記第二のチューブの端部に溶接する工程とを
含んでいる。
は、請求項6に対応して、フラット状のチタン又はフラ
ット状のチタン合金から第一及び第二のチューブを作成
する工程と、前記第一及び第二のチューブの各々の表面
に放射方向の圧力を付加しながら前記第一及び第二のチ
ューブを焼なましする工程と、次に前記第一のチューブ
の端部を前記第二のチューブの端部に溶接する工程とを
含んでいる。
【0011】また、本発明に係る組立て方法において
は、請求項7に対応して、第一及び第二のチューブを作
成する前記工程が、所望の低い熱膨張率を有するチタン
のシート又はチタン合金のシートを選択する工程と、前
記シートの両縁部を互いに非常に近接させて長手方向に
沿ったシームができるようにして、前記シートを所望の
横断面形状を有するチャネルに形成する工程と、前記シ
ートの両縁部を前記長手方向のシームに沿って溶接して
前記チャネルを閉塞する工程とを含んでいる。
は、請求項7に対応して、第一及び第二のチューブを作
成する前記工程が、所望の低い熱膨張率を有するチタン
のシート又はチタン合金のシートを選択する工程と、前
記シートの両縁部を互いに非常に近接させて長手方向に
沿ったシームができるようにして、前記シートを所望の
横断面形状を有するチャネルに形成する工程と、前記シ
ートの両縁部を前記長手方向のシームに沿って溶接して
前記チャネルを閉塞する工程とを含んでいる。
【0012】更に、本発明に係る組立て方法において
は、請求項8に対応して、チューブを焼なましする前記
工程が、より小さな横断面を有し且つ前記チューブを作
成するのに用いられるチタン又はチタン合金の熱膨張率
よりは大きな熱膨張率を有するマンドレルに前記チュー
ブを取り付けてチューブとマンドレルとの組み合せ体を
構成する工程と、前記チューブの所望の内側横断面サイ
ズと一致する横断面サイズにまで前記マンドレルを膨張
させるのに十分な高温にまで前記チューブとマンドレル
との組み合せ体を加熱する工程と、前記チューブにおけ
る残留応力を実質的に除去するのに十分な時間、前記チ
ューブとマンドレルとの組み合せ体を前記高温に維持す
る工程と、前記チューブと前記マンドレルとが簡単に分
離できるようになる温度にまで前記チューブとマンドレ
ルとの組み合せ体を冷却する工程とを含んでいる。
は、請求項8に対応して、チューブを焼なましする前記
工程が、より小さな横断面を有し且つ前記チューブを作
成するのに用いられるチタン又はチタン合金の熱膨張率
よりは大きな熱膨張率を有するマンドレルに前記チュー
ブを取り付けてチューブとマンドレルとの組み合せ体を
構成する工程と、前記チューブの所望の内側横断面サイ
ズと一致する横断面サイズにまで前記マンドレルを膨張
させるのに十分な高温にまで前記チューブとマンドレル
との組み合せ体を加熱する工程と、前記チューブにおけ
る残留応力を実質的に除去するのに十分な時間、前記チ
ューブとマンドレルとの組み合せ体を前記高温に維持す
る工程と、前記チューブと前記マンドレルとが簡単に分
離できるようになる温度にまで前記チューブとマンドレ
ルとの組み合せ体を冷却する工程とを含んでいる。
【0013】また、本発明に係る組立て方法において
は、請求項9に対応して、チューブとマンドレルとの組
み合せ体を加熱する前記工程が、前記チューブとマンド
レルとの組み合せ体を圧力容器中に入れて次に前記圧力
容器を閉成密封する工程と、大気ガスを除去するために
前記圧力容器を真空にする工程と、次に前記圧力容器を
熱処理炉内に入れる工程とを含んでいる。
は、請求項9に対応して、チューブとマンドレルとの組
み合せ体を加熱する前記工程が、前記チューブとマンド
レルとの組み合せ体を圧力容器中に入れて次に前記圧力
容器を閉成密封する工程と、大気ガスを除去するために
前記圧力容器を真空にする工程と、次に前記圧力容器を
熱処理炉内に入れる工程とを含んでいる。
【0014】更に、本発明に係る組立て方法において
は、請求項10に対応して、前記圧力容器を真空にさせ
た後に前記圧力容器を不活性ガスでバックフィルする工
程を更に含んでいる。
は、請求項10に対応して、前記圧力容器を真空にさせ
た後に前記圧力容器を不活性ガスでバックフィルする工
程を更に含んでいる。
【0015】
【作用】請求項1に記載の本発明に係る組立て方法にお
いては、チュービングの表面に放射方向の圧力を付加し
ながらチュービングを焼なますよう構成されており、チ
ュービングが放射方向の圧力に晒されながら高温加熱さ
れた時にチュービングにおける残留応力が完全に除去さ
れ、それ故、ダクト組立体の溶接影響部においてダクト
組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じることが
ない。加えて、チュービングを正確且つ簡単に特定の寸
法に合わせて形成することができるようになる。従っ
て、優れた疲れ寿命と良好な寸法上の一致性及び均一性
とをダクト組立体に付与することができるようになる。
いては、チュービングの表面に放射方向の圧力を付加し
ながらチュービングを焼なますよう構成されており、チ
ュービングが放射方向の圧力に晒されながら高温加熱さ
れた時にチュービングにおける残留応力が完全に除去さ
れ、それ故、ダクト組立体の溶接影響部においてダクト
組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じることが
ない。加えて、チュービングを正確且つ簡単に特定の寸
法に合わせて形成することができるようになる。従っ
て、優れた疲れ寿命と良好な寸法上の一致性及び均一性
とをダクト組立体に付与することができるようになる。
【0016】請求項2に記載の本発明に係る組立て方法
においては、所望の低い熱膨張率を有する金属又は合金
から成るシートを加工処理するだけでチュービングを作
成するよう構成されているので、チュービングを簡単に
作成することができるようになる。
においては、所望の低い熱膨張率を有する金属又は合金
から成るシートを加工処理するだけでチュービングを作
成するよう構成されているので、チュービングを簡単に
作成することができるようになる。
【0017】請求項3に記載の本発明に係る組立て方法
においては、チュービングの内径よりは若干小さな横断
面を有し且つチュービングを構成している金属又は合金
の熱膨張率よりは大きな熱膨張率を有する材料にて成る
マンドレルをチュービングに挿通することにより構成さ
れたチュービングとマンドレルとの組み合せ体を焼なま
すよう構成されているので、このチュービングとマンド
レルとの組み合せ体を高温に加熱した時に、熱膨張率の
大きなマンドレルがチュービングよりも迅速に膨張して
チュービングに対して放射方向の圧力を加えるようにな
るため、所望の横断面形状を有するチュービングを簡単
に形成することができるようになる。
においては、チュービングの内径よりは若干小さな横断
面を有し且つチュービングを構成している金属又は合金
の熱膨張率よりは大きな熱膨張率を有する材料にて成る
マンドレルをチュービングに挿通することにより構成さ
れたチュービングとマンドレルとの組み合せ体を焼なま
すよう構成されているので、このチュービングとマンド
レルとの組み合せ体を高温に加熱した時に、熱膨張率の
大きなマンドレルがチュービングよりも迅速に膨張して
チュービングに対して放射方向の圧力を加えるようにな
るため、所望の横断面形状を有するチュービングを簡単
に形成することができるようになる。
【0018】請求項4に記載の本発明に係る組立て方法
においては、チュービングとマンドレルとの組み合せ体
を密封且つ真空にされた圧力容器中に入れ、次に、この
圧力容器を熱処理炉中に入れて、チュービングを焼きな
ましするよう構成されているため、焼きなまし作業を極
めて簡単に行えるようになる。
においては、チュービングとマンドレルとの組み合せ体
を密封且つ真空にされた圧力容器中に入れ、次に、この
圧力容器を熱処理炉中に入れて、チュービングを焼きな
ましするよう構成されているため、焼きなまし作業を極
めて簡単に行えるようになる。
【0019】請求項5に記載の本発明に係る組立て方法
においては、真空にされた圧力容器を不活性ガスでバッ
クフィルするよう構成されているため、チュービングが
酸化及び還元する等の悪影響を受けることがない。
においては、真空にされた圧力容器を不活性ガスでバッ
クフィルするよう構成されているため、チュービングが
酸化及び還元する等の悪影響を受けることがない。
【0020】請求項6に記載の本発明に係る組立て方法
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、チタン又はチタン合金を第一
及び第二のチューブに材料として用いることによって良
好な結果が得られるようになる。また、この組立て方法
においては、チューブの表面に放射方向の圧力を付加し
ながらチューブを焼なますよう構成されており、チュー
ブが放射方向の圧力に晒されながら高温加熱された時に
チューブにおける残留応力が完全に除去され、それ故、
ダクト組立体の溶接影響部においてダクト組立体の疲れ
寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じることがない。加え
て、チューブを正確且つ簡単に特定の寸法に合わせて形
成することができるようになる。従って、優れた疲れ寿
命と良好な寸法上の一致性及び均一性とをダクト組立体
に付与することができるようになる。
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、チタン又はチタン合金を第一
及び第二のチューブに材料として用いることによって良
好な結果が得られるようになる。また、この組立て方法
においては、チューブの表面に放射方向の圧力を付加し
ながらチューブを焼なますよう構成されており、チュー
ブが放射方向の圧力に晒されながら高温加熱された時に
チューブにおける残留応力が完全に除去され、それ故、
ダクト組立体の溶接影響部においてダクト組立体の疲れ
寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じることがない。加え
て、チューブを正確且つ簡単に特定の寸法に合わせて形
成することができるようになる。従って、優れた疲れ寿
命と良好な寸法上の一致性及び均一性とをダクト組立体
に付与することができるようになる。
【0021】請求項7に記載の本発明に係る組立て方法
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、所望の
低い熱膨張率を有するチタン又はチタン合金から成るシ
ートを加工処理することによってチューブを作成するよ
う構成されているので、チューブを簡単に作成すること
ができるようになる。
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、所望の
低い熱膨張率を有するチタン又はチタン合金から成るシ
ートを加工処理することによってチューブを作成するよ
う構成されているので、チューブを簡単に作成すること
ができるようになる。
【0022】請求項8に記載の本発明に係る組立て方法
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、チュー
ブの内径よりは若干小さな横断面を有し且つチューブを
構成しているチタン又はチタン合金の熱膨張率よりは大
きな熱膨張率を有する材料にて成るマンドレルをチュー
ブに挿通することにより構成されたチューブとマンドレ
ルとの組み合せ体を焼なますよう構成されているので、
このチューブとマンドレルとの組み合せ体を高温に加熱
した時に、熱膨張率の大きなマンドレルがチューブより
も迅速に膨張してチューブに対して放射方向の圧力を加
えるようになるため、所望の横断面形状を有するチュー
ブを簡単に形成することができるようになる。
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、チュー
ブの内径よりは若干小さな横断面を有し且つチューブを
構成しているチタン又はチタン合金の熱膨張率よりは大
きな熱膨張率を有する材料にて成るマンドレルをチュー
ブに挿通することにより構成されたチューブとマンドレ
ルとの組み合せ体を焼なますよう構成されているので、
このチューブとマンドレルとの組み合せ体を高温に加熱
した時に、熱膨張率の大きなマンドレルがチューブより
も迅速に膨張してチューブに対して放射方向の圧力を加
えるようになるため、所望の横断面形状を有するチュー
ブを簡単に形成することができるようになる。
【0023】請求項9に記載の本発明に係る組立て方法
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、チュー
ブとマンドレルとの組み合せ体を密封且つ真空にされた
圧力容器中に入れ、次に、この圧力容器を熱処理炉中に
入れて、チューブを焼きなましするよう構成されている
ため、焼きなまし作業を極めて簡単に行えるようにな
る。
は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二の
チューブとを溶接することにより構成されるダクト組立
体に適用するものであり、この方法においては、チュー
ブとマンドレルとの組み合せ体を密封且つ真空にされた
圧力容器中に入れ、次に、この圧力容器を熱処理炉中に
入れて、チューブを焼きなましするよう構成されている
ため、焼きなまし作業を極めて簡単に行えるようにな
る。
【0024】請求項10に記載の本発明に係る組立て方
法は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二
のチューブとを溶接することにより構成されるダクト組
立体に適用するものであり、この方法においては、真空
にされた圧力容器を不活性ガスでバックフィルするよう
構成されているため、チューブが酸化及び還元する等の
悪影響を受けることがない。
法は、チタン又はチタン合金製の第一のチューブと第二
のチューブとを溶接することにより構成されるダクト組
立体に適用するものであり、この方法においては、真空
にされた圧力容器を不活性ガスでバックフィルするよう
構成されているため、チューブが酸化及び還元する等の
悪影響を受けることがない。
【0025】
【実施例】溶接された金属製ダクト組立体を製造するた
めに本発明に係る方法を実施する場合には、適切な長
さ,幅及び厚さを有するシート材料を選択する。この方
法で用いられる好ましい材料としては、チタン又はTi-1
5V-3Cr-3Al-3Sn又は21S の如きチタン合金があるが、本
発明に係る方法は他の金属又は合金を用いて実施するこ
ともできる。シート材料をプレス形成、好ましくは、一
般に知られているタイプのブレーキプレスマシーン(bra
ke-press machine) 上でプレス形成して所望の横断面形
状を有するチューブを形成する。この横断面形状として
は円形が好ましいが、特定の利用にとって望ましい場合
には、卵形,楕円又は多角形の横断面形状の如き別の形
状のものを用いることができる。本発明に従ってチュー
ビングを形成する場合には、当初のチュービングの内径
は完成品と比較して若干小さく形成する。
めに本発明に係る方法を実施する場合には、適切な長
さ,幅及び厚さを有するシート材料を選択する。この方
法で用いられる好ましい材料としては、チタン又はTi-1
5V-3Cr-3Al-3Sn又は21S の如きチタン合金があるが、本
発明に係る方法は他の金属又は合金を用いて実施するこ
ともできる。シート材料をプレス形成、好ましくは、一
般に知られているタイプのブレーキプレスマシーン(bra
ke-press machine) 上でプレス形成して所望の横断面形
状を有するチューブを形成する。この横断面形状として
は円形が好ましいが、特定の利用にとって望ましい場合
には、卵形,楕円又は多角形の横断面形状の如き別の形
状のものを用いることができる。本発明に従ってチュー
ビングを形成する場合には、当初のチュービングの内径
は完成品と比較して若干小さく形成する。
【0026】プレス形成(press-forming) の結果、シー
ト材料の両縁部が互いに極めて接近させられて長手方向
に沿って開口したシーム(seam)が形成されるようにして
所望の横断面形状を有するチャネルが形成される。長手
方向に沿って連続した溶接を施すことによってこの両縁
部を互いに溶接してシームを閉塞する。長手方向に沿っ
て溶接を施すための好ましい方法としてはタングステン
イナートガス(TIG) 溶接法がある。溶接ビードを平らに
ならし、形成及び(又は)溶接処理によって生じる周回
りの何らかの歪みをできるだけ少なくするために、長手
方向に沿って施された溶接を例えばロールプラニッシュ
(roll planishing) によって平滑に仕上げる。丸い横断
面を有するチュービングにあっては、この付加的な処理
によってそのチュービングのひずみ度(ovality) を改善
することができる。
ト材料の両縁部が互いに極めて接近させられて長手方向
に沿って開口したシーム(seam)が形成されるようにして
所望の横断面形状を有するチャネルが形成される。長手
方向に沿って連続した溶接を施すことによってこの両縁
部を互いに溶接してシームを閉塞する。長手方向に沿っ
て溶接を施すための好ましい方法としてはタングステン
イナートガス(TIG) 溶接法がある。溶接ビードを平らに
ならし、形成及び(又は)溶接処理によって生じる周回
りの何らかの歪みをできるだけ少なくするために、長手
方向に沿って施された溶接を例えばロールプラニッシュ
(roll planishing) によって平滑に仕上げる。丸い横断
面を有するチュービングにあっては、この付加的な処理
によってそのチュービングのひずみ度(ovality) を改善
することができる。
【0027】次に、このチュービングにマンドレル(man
drel) を挿通してチュービングとマンドレルとの組み合
せ体を構成する。マンドレルはチュービング材料の熱膨
張率よりは極めて大きな熱膨張率を有する材料にて作ら
れており、それ故、マンドレルが高温に加熱された時に
マンドレルはチュービングの所望の内径サイズにまで迅
速に膨張して、チュービングに対して放射方向の圧力を
付加するようになる。こうして、チュービングは正確且
つ確実に特定の寸法に合わせて形成される。マンドレル
の好ましい材料はステンレス鋼であるが、必要な場合に
は、高温ニッケル基合金等を用いることができる。
drel) を挿通してチュービングとマンドレルとの組み合
せ体を構成する。マンドレルはチュービング材料の熱膨
張率よりは極めて大きな熱膨張率を有する材料にて作ら
れており、それ故、マンドレルが高温に加熱された時に
マンドレルはチュービングの所望の内径サイズにまで迅
速に膨張して、チュービングに対して放射方向の圧力を
付加するようになる。こうして、チュービングは正確且
つ確実に特定の寸法に合わせて形成される。マンドレル
の好ましい材料はステンレス鋼であるが、必要な場合に
は、高温ニッケル基合金等を用いることができる。
【0028】マンドレルは完成されたチュービングの所
望の横断面形状と一致する横断面形状を有している。チ
ュービングの内側面をマンドレルと係合させることなく
チュービングをマンドレル上に簡単に位置させたりマン
ドレルから取り外すことができるようにするために、マ
ンドレルの外径はマンドレルとチュービングとの間に狭
い隙間ができるよう選択されている。
望の横断面形状と一致する横断面形状を有している。チ
ュービングの内側面をマンドレルと係合させることなく
チュービングをマンドレル上に簡単に位置させたりマン
ドレルから取り外すことができるようにするために、マ
ンドレルの外径はマンドレルとチュービングとの間に狭
い隙間ができるよう選択されている。
【0029】チュービングとマンドレルとの組み合せ体
を圧力容器中に入れて、次にこの圧力容器を周囲雰囲気
から断絶させるために閉成密封する。大気ガスを除去す
るために圧力容器を真空にし、ヘリウム又はアルゴンの
如き不活性ガスでバックフィル(backfill)する。これに
より、熱処理中にチュービングが酸化及び(又は)還元
する等の悪影響を受けることがない。次に、圧力容器を
熱処理炉中に入れて、チュービングの最終的な所望の内
径にまでマンドレルを膨張させるのに十分な程度高温に
チュービングとマンドレルとの組み合せ体が加熱される
まで圧力容器を加熱する。加熱中にマンドレルが膨張す
ることによってチュービングの内側面に放射方向の圧力
が付加され、それによってチュービングが所望のサイズ
に塑性膨張する。定容量で不活性ガスが加熱された結果
圧力容器内で圧力が増加した時に不活性ガスのバックフ
ィル圧が圧力容器の圧力率を越えないようにするため
に、不活性ガスのバックフィル圧をコントロールする。
不活性ガスを用いることに代えて、加熱中に圧力容器の
内部を真空状態に維持させてもよい。
を圧力容器中に入れて、次にこの圧力容器を周囲雰囲気
から断絶させるために閉成密封する。大気ガスを除去す
るために圧力容器を真空にし、ヘリウム又はアルゴンの
如き不活性ガスでバックフィル(backfill)する。これに
より、熱処理中にチュービングが酸化及び(又は)還元
する等の悪影響を受けることがない。次に、圧力容器を
熱処理炉中に入れて、チュービングの最終的な所望の内
径にまでマンドレルを膨張させるのに十分な程度高温に
チュービングとマンドレルとの組み合せ体が加熱される
まで圧力容器を加熱する。加熱中にマンドレルが膨張す
ることによってチュービングの内側面に放射方向の圧力
が付加され、それによってチュービングが所望のサイズ
に塑性膨張する。定容量で不活性ガスが加熱された結果
圧力容器内で圧力が増加した時に不活性ガスのバックフ
ィル圧が圧力容器の圧力率を越えないようにするため
に、不活性ガスのバックフィル圧をコントロールする。
不活性ガスを用いることに代えて、加熱中に圧力容器の
内部を真空状態に維持させてもよい。
【0030】チュービングとマンドレルとの組み合せ体
が均一に所望の温度に加熱されることを確実にすると共
にチュービングにおける残留応力を完全に除去すること
を確実にするのに十分な時間、チュービングとマンドレ
ルとの組み合せ体を高温に維持する。この維持時間は、
チュービングのサイズ,壁の厚さ及びマンドレルのサイ
ズに基づいて簡単に選択することができる。
が均一に所望の温度に加熱されることを確実にすると共
にチュービングにおける残留応力を完全に除去すること
を確実にするのに十分な時間、チュービングとマンドレ
ルとの組み合せ体を高温に維持する。この維持時間は、
チュービングのサイズ,壁の厚さ及びマンドレルのサイ
ズに基づいて簡単に選択することができる。
【0031】チュービングとマンドレルとの組み合せ体
が全体に亘って加熱された時に、圧力容器を炉から取り
出して冷却させる。チュービングとマンドレルとの組み
合せ体は、チュービングとマンドレルとが簡単に分離で
きるようになる温度にまで、不活性ガスが存在する圧力
容器の内部で又は場合によっては真空下の圧力容器の内
部で冷却される。
が全体に亘って加熱された時に、圧力容器を炉から取り
出して冷却させる。チュービングとマンドレルとの組み
合せ体は、チュービングとマンドレルとが簡単に分離で
きるようになる温度にまで、不活性ガスが存在する圧力
容器の内部で又は場合によっては真空下の圧力容器の内
部で冷却される。
【0032】チュービングをマンドレルから取り外し
て、同様に処理された他のチュービングと溶接するべく
何らかの既知の態様で準備する。一対のチューブを既知
の何らかの好適な技術を用いて溶接してダクト組立体を
構成する。本発明に係る方法の一実施例においては、一
対のチューブを固定装置(welding fixture) 上で端部と
端部とを整合させて周回りを溶接する。円形の横断面ダ
クトの場合には真円度を向上させるために、また、端部
の整合を行い易くするために、溶接前に各チューブの端
部を若干伸ばしてもよい。チュービングを管継手,フラ
ンジ,スペーサ,コネクタ等と溶接するために用意して
本発明に依るダクト組立体を構成してもよいことは、当
業者は容易に理解できるであろう。
て、同様に処理された他のチュービングと溶接するべく
何らかの既知の態様で準備する。一対のチューブを既知
の何らかの好適な技術を用いて溶接してダクト組立体を
構成する。本発明に係る方法の一実施例においては、一
対のチューブを固定装置(welding fixture) 上で端部と
端部とを整合させて周回りを溶接する。円形の横断面ダ
クトの場合には真円度を向上させるために、また、端部
の整合を行い易くするために、溶接前に各チューブの端
部を若干伸ばしてもよい。チュービングを管継手,フラ
ンジ,スペーサ,コネクタ等と溶接するために用意して
本発明に依るダクト組立体を構成してもよいことは、当
業者は容易に理解できるであろう。
【0033】ダクト組立体を溶接するための好ましい技
術としてはTIGがある。溶接する場合に必要ならば、
充填ワイヤー(filler wire) を用いることができる。プ
ラズマアーク溶接技術も満足すべき結果をもたらすこと
ができ、必要ならばこの技術を用いてもよい。
術としてはTIGがある。溶接する場合に必要ならば、
充填ワイヤー(filler wire) を用いることができる。プ
ラズマアーク溶接技術も満足すべき結果をもたらすこと
ができ、必要ならばこの技術を用いてもよい。
【0034】一例を挙げると、長さが約20フィート,
壁の厚さが0.020インチで円形の断面を有する複数
のチューブをブレーキプレス(brake-press) でTi-15V-3
Cr-3Al-3Sn合金シートから作った。これらチューブをA
ISI Type 304ステンレス鋼のマンドレルに
組み付けて外径が約7.000インチになるよう熱加工
した。チューブの熱加工(thermal forming) は、ヘリウ
ムガスでバックフィルされた圧力容器中でチュービング
とマンドレルとの組み合せ体を1400−1450F範
囲の焼なまし温度にまで加熱し、約5分間その焼なまし
温度に維持することによって実行した。チュービングと
マンドレルとの組み合せ体をヘリウムガスが存在する圧
力容器内でちょうど400F以下になるぐらいまで冷却
させた後に、チュービングとマンドレルとを分離させ
た。次に、これら複数のチューブを溶接してダクト組立
体を構成した。溶接後に、溶接熱影響部においてチュー
ビングの歪みはほとんど或いは全く見られなかった。
壁の厚さが0.020インチで円形の断面を有する複数
のチューブをブレーキプレス(brake-press) でTi-15V-3
Cr-3Al-3Sn合金シートから作った。これらチューブをA
ISI Type 304ステンレス鋼のマンドレルに
組み付けて外径が約7.000インチになるよう熱加工
した。チューブの熱加工(thermal forming) は、ヘリウ
ムガスでバックフィルされた圧力容器中でチュービング
とマンドレルとの組み合せ体を1400−1450F範
囲の焼なまし温度にまで加熱し、約5分間その焼なまし
温度に維持することによって実行した。チュービングと
マンドレルとの組み合せ体をヘリウムガスが存在する圧
力容器内でちょうど400F以下になるぐらいまで冷却
させた後に、チュービングとマンドレルとを分離させ
た。次に、これら複数のチューブを溶接してダクト組立
体を構成した。溶接後に、溶接熱影響部においてチュー
ビングの歪みはほとんど或いは全く見られなかった。
【0035】上述した如く、焼なまし前のチュービング
の内径よりは若干小さな横断面を有し且つチュービング
を構成している金属又は合金の熱膨張率よりは本質的に
大きな熱膨張率を有する材料にて構成されたマンドレル
をチュービング上に嵌め合わせることによってチュービ
ングとマンドレルとの組み合せ体を構成する。次に、チ
ュービングの所望の最終的な内側横断面サイズと一致す
る横断面サイズにまでマンドレルが膨張するのに十分な
程度高温にまでチュービングとマンドレルとの組み合せ
体を不活性雰囲気又は真空下で加熱する。次に、加工に
よってチュービングに生じた残留応力を実質的に取り除
くのに十分な時間、チュービングとマンドレルとの組み
合せ体を前記高温に維持する。そして、チュービングと
マンドレルとが簡単に分離できるようになる温度にまで
チュービングとマンドレルとの組み合せ体を冷却する。
の内径よりは若干小さな横断面を有し且つチュービング
を構成している金属又は合金の熱膨張率よりは本質的に
大きな熱膨張率を有する材料にて構成されたマンドレル
をチュービング上に嵌め合わせることによってチュービ
ングとマンドレルとの組み合せ体を構成する。次に、チ
ュービングの所望の最終的な内側横断面サイズと一致す
る横断面サイズにまでマンドレルが膨張するのに十分な
程度高温にまでチュービングとマンドレルとの組み合せ
体を不活性雰囲気又は真空下で加熱する。次に、加工に
よってチュービングに生じた残留応力を実質的に取り除
くのに十分な時間、チュービングとマンドレルとの組み
合せ体を前記高温に維持する。そして、チュービングと
マンドレルとが簡単に分離できるようになる温度にまで
チュービングとマンドレルとの組み合せ体を冷却する。
【0036】上述したところに鑑みて、上述した本願発
明に係る方法は、金属製チュービングから、溶接された
金属製ダクト組立体を製造するのに有益であり、この方
法においては、チュービングを正確に寸法合わせでき、
しかも溶接前に内部応力を除去することができる。本発
明の方法に依って組み立てられたダクト組立体は、各チ
ューブ間における溶接熱影響部において実質的に歪みは
生じていない。本明細書において開示した方法は、チタ
ン又はチタン合金から、溶接されたダクト組立体を構成
するのに特に有益である。
明に係る方法は、金属製チュービングから、溶接された
金属製ダクト組立体を製造するのに有益であり、この方
法においては、チュービングを正確に寸法合わせでき、
しかも溶接前に内部応力を除去することができる。本発
明の方法に依って組み立てられたダクト組立体は、各チ
ューブ間における溶接熱影響部において実質的に歪みは
生じていない。本明細書において開示した方法は、チタ
ン又はチタン合金から、溶接されたダクト組立体を構成
するのに特に有益である。
【0037】本明細書中において用いた用語及び表現
は、本発明に係る組立て方法を説明するために便宜的に
用いたに過ぎないものであって、何らかの限定をするた
めに用いたものではない。そのような用語及び表現を用
いたからといって、そのことに、上述した本発明の特徴
と均等なもの又はその一部を排除する意図はない。然し
ながら、特許請求の範囲内において種々の変更を加える
ことができることは明らかである。
は、本発明に係る組立て方法を説明するために便宜的に
用いたに過ぎないものであって、何らかの限定をするた
めに用いたものではない。そのような用語及び表現を用
いたからといって、そのことに、上述した本発明の特徴
と均等なもの又はその一部を排除する意図はない。然し
ながら、特許請求の範囲内において種々の変更を加える
ことができることは明らかである。
【0038】
【発明の効果】上述した如く、本発明に係る組立て方法
においては、チュービングの表面に放射方向の圧力を付
加しながらチュービングを焼なますよう構成されてお
り、チュービングが放射方向の圧力に晒されながら高温
加熱された時にチュービングにおける残留応力が完全に
除去され、それ故、ダクト組立体の溶接影響部において
ダクト組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じる
ことがない。加えて、チュービングを正確且つ簡単に特
定の寸法に合わせて形成することができるようになる。
従って、本願発明に依れば、優れた疲れ寿命と良好な寸
法上の一致性及び均一性とをダクト組立体に付与するこ
とができるようになる。
においては、チュービングの表面に放射方向の圧力を付
加しながらチュービングを焼なますよう構成されてお
り、チュービングが放射方向の圧力に晒されながら高温
加熱された時にチュービングにおける残留応力が完全に
除去され、それ故、ダクト組立体の溶接影響部において
ダクト組立体の疲れ寿命に悪影響を及ぼす歪みが生じる
ことがない。加えて、チュービングを正確且つ簡単に特
定の寸法に合わせて形成することができるようになる。
従って、本願発明に依れば、優れた疲れ寿命と良好な寸
法上の一致性及び均一性とをダクト組立体に付与するこ
とができるようになる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 9/028 B 7011−4E C22F 1/18 H F24F 13/02 E
Claims (10)
- 【請求項1】 フラット状の金属又は合金からチュービ
ングを作成する工程と、 前記チュービングの表面に放射方向の圧力を付加しなが
ら前記チュービングを焼なましする工程と、 前記チュービングの端部を管継手,スペーサ,コネク
タ,フランジ又は同様に処理された別のチュービングか
ら成るグループより選択された物品に溶接する工程とを
含んでいることを特徴とするダクト組立体の組立て方
法。 - 【請求項2】 チュービングを作成する前記工程が、 所望の低い熱膨張率を有する金属又は合金のシートを選
択する工程と、 前記シートの両縁部を互いに非常に近接させて長手方向
に沿ったシームができるようにして、前記シートを所望
の横断面形状を有するチャネルに形成する工程と、 前記シートの両縁部を前記長手方向のシームに沿って溶
接して前記チャネルを閉塞する工程とを含んでいること
を特徴とする請求項1に記載の組立て方法。 - 【請求項3】 チュービングを焼なましする前記工程
が、 より小さな横断面を有し且つ前記チュービングを作成す
るのに用いられる金属又は合金の熱膨張率よりは実質的
に大きな熱膨張率を有するマンドレルを前記チュービン
グに挿通してチュービングとマンドレルとの組み合せ体
を構成する工程と、 前記チュービングの所望の内側横断面サイズと一致する
横断面サイズにまで前記マンドレルを膨張させるに十分
な高温にまで前記チュービングとマンドレルとの組み合
せ体を加熱する工程と、 前記チュービングにおける残留応力を実質的に除去する
のに十分な時間、前記チュービングとマンドレルとの組
み合せ体を前記高温に維持する工程と、 前記チュービングとマンドレルとの組み合せ体が簡単に
分離できるような温度にまで前記チュービングとマンド
レルとの組み合せ体を冷却する工程とを含んでいること
を特徴とする請求項1に記載の組立て方法。 - 【請求項4】 チュービングとマンドレルとの組み合せ
体を加熱する前記工程が、 チュービングとマンドレルとの組み合せ体を圧力容器中
に入れて次に前記圧力容器を閉成密封する工程と、 大気ガスを除去するために前記圧力容器を真空にする工
程と、 次に前記圧力容器を熱処理炉内に入れる工程とを含んで
いることを特徴とする請求項3に記載の組立て方法。 - 【請求項5】 前記圧力容器を真空にさせた後に前記圧
力容器を不活性ガスでバックフィルする工程を更に含ん
でいることを特徴とする請求項4に記載の組立て方法。 - 【請求項6】 フラット状のチタン又はフラット状のチ
タン合金から第一及び第二のチューブを作成する工程
と、 前記第一及び第二のチューブの各々の表面に放射方向の
圧力を付加しながら前記第一及び第二のチューブを焼な
ましする工程と、 次に前記第一のチューブの端部を前記第二のチューブの
端部に溶接する工程とを含んでいるダクト組立体の組立
て方法。 - 【請求項7】 第一及び第二のチューブを作成する前記
工程が、 所望の低い熱膨張率を有するチタンのシート又はチタン
合金のシートを選択する工程と、 前記シートの両縁部を互いに非常に近接させて長手方向
に沿ったシームができるようにして、前記シートを所望
の横断面形状を有するチャネルに形成する工程と、 前記シートの両縁部を前記長手方向のシームに沿って溶
接して前記チャネルを閉塞する工程とを含んでいること
を特徴とする請求項6に記載の組立て方法。 - 【請求項8】 チューブを焼なましする前記工程が、 より小さな横断面を有し且つ前記チューブを作成するの
に用いられるチタン又はチタン合金の熱膨張率よりは大
きな熱膨張率を有するマンドレルを前記チューブに挿通
してチューブとマンドレルとの組み合せ体を構成する工
程と、 前記チューブの所望の内側横断面サイズと一致する横断
面サイズにまで前記マンドレルを膨張させるのに十分な
高温にまで前記チューブとマンドレルとの組み合せ体を
加熱する工程と、 前記チューブにおける残留応力を実質的に除去するのに
十分な時間、前記チューブとマンドレルとの組み合せ体
を前記高温に維持する工程と、 前記チューブと前記マンドレルとが簡単に分離できるよ
うになる温度にまで前記チューブとマンドレルとの組み
合せ体を冷却する工程とを含んでいることを特徴とする
請求項6に記載の組立て方法。 - 【請求項9】 チューブとマンドレルとの組み合せ体を
加熱する前記工程が、 前記チューブとマンドレルとの組み合せ体を圧力容器中
に入れて次に前記圧力容器を閉成密封する工程と、 大気ガスを除去するために前記圧力容器を真空にする工
程と、 次に前記圧力容器を熱処理炉内に入れる工程とを含んで
いることを特徴とする請求項8に記載の組立て方法。 - 【請求項10】 前記圧力容器を真空にさせた後に前記
圧力容器を不活性ガスでバックフィルする工程を更に含
んでいることを特徴とする請求項9に記載の組立て方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/171224 | 1993-12-21 | ||
US08/171,224 US5407494A (en) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Method of fabricating a welded metallic duct assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07204880A true JPH07204880A (ja) | 1995-08-08 |
JP3087006B2 JP3087006B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=22622993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06333004A Expired - Fee Related JP3087006B2 (ja) | 1993-12-21 | 1994-12-14 | 溶接された金属製ダクト組立体の組立て方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5407494A (ja) |
JP (1) | JP3087006B2 (ja) |
FR (1) | FR2713964B1 (ja) |
GB (1) | GB2285402B (ja) |
IL (1) | IL111999A (ja) |
SG (1) | SG54090A1 (ja) |
TW (1) | TW247284B (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1154118A1 (fr) | 2000-05-08 | 2001-11-14 | Georges Emile Puljiz | Joint d'étanchéité contre toutes les rentrées d'eau |
GB2425079B (en) | 2005-04-11 | 2007-08-22 | Rolls Royce Plc | Method of manufacturing a duct for a gas turbine engine |
US8579985B2 (en) | 2006-12-07 | 2013-11-12 | Ihip Surgical, Llc | Method and apparatus for hip replacement |
CA2671523C (en) | 2006-12-07 | 2013-02-12 | Anatol Podolsky | Method and apparatus for total hip replacement |
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