JPH09234559A - ロウ付け方法およびロウ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱容量の異なる材料を接続させるためのロウ
付け方法およびロウ付け装置に関し、熱容量の大きい部
分のみを急速予熱し、予熱後に炎ロウ付けしてロウ付け
時の熱分布を均一化することを目的とする。 【解決手段】 熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺を
高周波加熱により予熱し、引き続き熱容量に差のある部
品同士のロウ付け部周辺をガス火炎により加熱し、差し
ロウしながら炎ロウ付けするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱容量の異なる材料
を接続させるためのロウ付け方法およびロウ付け装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、曲がり管等の鋳物製の異形管と鋼
鉄製のパイプとの間の接合などのように、材料あるいは
熱容量の異なる材料を接続させるためには、ロウ付けが
多用されている。このような場合のロウ付けは、ガスト
ーチの炎で加熱した工作物にその工作物に適合したロウ
材、例えば銅ロウ等のロウ材を溶解させて接合部を接合
させるようにする炎ロウ付けが一般的に多用されてい
る。

【０００３】炎ロウ付けが取扱易さおよび工作物による
作業上の制約の少なさ等の多くの利点のある方法ではあ
るが、同じ鉄鋼材料であっても、曲がり管等の鋳物製の
異形管と鋼鉄製のパイプとでは、異形管の熱容量がパイ
プの熱容量と比較して非常に大きく、互いの熱容量の差
が大きすぎるため、接合部の温度に不均一部分が生じ易
くなってロウ材が均一に浸透しなくなり、均一なロウ付
けが難しくなる。このことは自動化したロウ付け装置で
あれば、なお顕著になり、熱容量の違いを調節すること
が難しい。

【０００４】通常、熱容量の違う工作物をロウ付けする
場合、熱容量の大きいもの、あるいは重い部品から予熱
や加熱を行う。しかし、熱容量の差が大きいと予熱や加
熱の段階で加熱時間が長くなるため熱容量の小さなもの
が過熱状態になる場合があり、このような場合にはロウ
材が流れ出てロウ付け不良を起こし易くなる。また、時
間が長くなるとガス圧が変動する場合があり、さらにま
た、プロパンガスと酸素ガスの組合せでは夏と冬とでブ
タンの存在や加熱部へのガス成分の影響が逆転するた
め、自動的なコントロールが難しくなる。

【０００５】加熱時間を短縮するためにガストーチによ
る加熱でなく、高周波加熱装置を利用することも行われ
ている。この場合には、被加熱工作物の周囲を巻回する
加熱コイルに（例えば周波数３０ＫＨｚの）高周波電流
を流すと、被加熱工作物の表面層に誘導電流が集中して
流れ、表面層を発熱させるから、ガストーチよりも短時
間に所定の温度まで加熱することができる。

【０００６】しかし、この高周波加熱では、ロウ付け部
周辺を局所的に加熱させるための加熱コイルを配置しな
ければならないため、予めロウ材をセットして接合する
には適しているが、差しロウが困難であり、また複雑な
形状の加熱が困難であるから複雑形状の工作物では温度
分布が悪くなり、このために接合部の形状は比較的簡単
な形状に限定される。このため、高周波加熱はガストー
チに取って代われるものではなく、互いに、その特性に
合わせた棲み分けが行われている。

【０００７】上記従来の技術においては、鋳物製の異形
管と鋼鉄製のパイプとの間の接合などのように、熱容量
が大きく異なる二つの部材をロウ付けする場合、ガスト
ーチによる炎ロウ付けでは加熱に時間がかかることから
材質劣化やロウ付け不良を生じやすく、歩留りが低くな
り、高周波加熱を利用したロウ付けでは時間短縮できる
が、ロウ材の供給に難点があるため、多品種少量生産に
は不向きであり、現状では、一工場あたり数千種類にお
よぶ部品をロウ付けしなければならないため、高周波加
熱のみで処理することは工程が複雑化し、高コスト化を
招く。

【０００８】このようにロウ付け方法それぞれに、いず
れも一長一短があるため、工作物に合わせて、その都
度、具体的にロウ付け方法を工夫しなければならなかっ
た。このため、同じ固定的な設備を使用しても、なお、
多品種少量生産に適合できる効果的なロウ付け方法が求
められていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点を解消するためのものであり、その
ための課題は、熱容量の大きい部分のみを急速に予熱
し、予熱後に炎ロウ付けしてロウ付け時の熱分布を均一
化するロウ付け方法およびロウ付け装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
に係るロウ付け方法は、熱容量の大きい部品のロウ付け
部周辺を高周波加熱により予熱し、引き続き熱容量に差
のある部品同士のロウ付け部周辺をガス火炎により加熱
し、差しロウしながら炎ロウ付けすることを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項２に係るロウ付け方法は、上記高周
波加熱には、上記熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺
を被う分割自在かつ近接離間自在な高周波加熱用コイル
を設け、予熱時に、この高周波加熱用コイルの分割され
た各部が上記熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺に近
接して加熱可能な状態に組合せ配置し、上記高周波加熱
用コイルに通電して予熱することを特徴とする。

【００１２】請求項３に係るロウ付け方法は、上記熱容
量に差のある部品同士のロウ付け部周辺に近接離間自在
にガストーチを設けるとともにロウ付け部へ向けてロウ
材を供給する差しロウ手段を設け、ロウ付け時に、上記
熱容量に差のある部品同士のロウ付け部周辺に上記ガス
トーチを近接させて所定ロウ付け温度に加熱するととも
に差しロウ手段から上記ロウ付け部に差しロウしてロウ
付けすることを特徴とする。

【００１３】請求項４に係るロウ付け装置は、同一ロウ
付け箇所の周辺部に差しロウ型のガストーチロウ付け装
置と高周波加熱装置とを併設したことを特徴とするもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明における以下の実施の形態
では、２種の加熱手段を上下に配置した場合について説
明する。ただし、この実施の形態は特に指定のない限り
本発明を制限するものではない。

【００１５】〔ロウ付け装置〕図１はロウ付け装置の構
成を示す斜視説明図である。工作物の設置位置でロウ付
け箇所を取り囲むように配置させた複数のガストーチ１
１と、そのガストーチ１１に供給するガスの配管１２
と、それらの配管１２を複数段に分けて分岐するガス供
給管１３とによってトーチ部１４を形成したガストーチ
ロウ付け装置１０を形成する。ロウ材１５は複数本がト
ーチ部１４の斜め上方からロウ付け箇所に向けて突き出
し、先端がロウ付け箇所を取り囲むように配置し、ロウ
の溶解速度に合わせてロウ材１５を繰り出すことができ
るようにする差しロウ手段１７を備える。ロウ材１５は
ロウ付け箇所の直近までは耐熱保護管１６が外嵌されて
熱的に保護される。

【００１６】トーチ部１４の下方には高周波加熱用に高
周波加熱装置２０の電極２１を配置する。電極２１は半
割りにして２つに分割した形状に形成し、それぞれをヘ
アーピンコイル型に形成して各々独立に通電可能な分割
電極２２，２３に形成する。各分割電極２２，２３は互
い近接離間自在に形成するとともに工作物の設置位置に
対しても近接離間自在に形成する。各分割電極２２，２
３は内部に冷却水を流すことができるように中空構造に
形成する。また、必要に応じて、熱電対あるいは比色温
度計などの工作物の温度を測定するための温度測定手段
（図示せず）を工作物に対して近接離間自在に配設す
る。

【００１７】〔ロウ付け方法〕このような装置構成にお
いて、図２に示すように、図示しない治具を使用して所
定の位置で熱容量の小さい部品３１を上方に、熱容量の
大きい部品３２を下方にして組み立てた工作物３０を設
置する。工作物３０が設置されると、分割電極２２，２
３を工作物３０のロウ付け箇所にそれぞれ近接させ、熱
容量の大きい部品３２の外周部に外嵌するような位置に
配置する。そして、温度測定手段を熱電対であれば工作
物表面に接触させ、比色温度計であれば工作物表面に測
定面を向けて配置させる。配置後、各分割電極２２，２
３に高周波電流を通電するとともに冷却水を流し、熱容
量の大きい部品３２のロウ付け箇所の外周部を予熱す
る。予熱は、およそ１３秒で約７００℃程度まで昇温さ
せる。規定温度まで昇温できたところで停電して予熱を
止め、ガストーチ１１による炎ロウ付けに移行する。

【００１８】予熱中あるいは予熱後、トーチ部１４をロ
ウ付け箇所に近接させ、ガストーチ１１から火炎を吹き
出して、予熱完了後ただちに、熱容量の小さい部品３１
と熱容量の大きい部品３２とのロウ付け箇所を全体的に
加熱し、ロウ付け温度（例えば、黄銅ロウの場合、約８
５０℃）まで昇温させる。ロウ付け温度まで昇温させる
途中で、適宜、ロウ材１５をロウ付け箇所に近接させ、
ロウ付け温度まで昇温させてロウ材を溶解させ、ロウ付
け箇所に設けられた間隙に浸透させる。ロウ付け箇所全
体に溶解させたロウ材が浸透したところでガス供給を止
めて火炎の吹き出しを止め、加熱をやめて冷却し、ロウ
材を固化させる。ロウ材を固化させた後、トーチ部１４
および各分割電極２２，２３を工作物３０の配置位置か
ら離間させ、工作物３０を取り外しやすくする。その
後、工作物３０をその設置位置から取り出し、次の工作
物３０を取り付けて、ロウ付けを繰り返す。

【００１９】〔作用効果〕このように、分割電極２２，
２３からの高周波電流による加熱により予熱し、ガスト
ーチ１１の火炎により加熱して、差しロウしながらロウ
付けする２段階加熱方法によって炎ロウ付けすることに
したため、熱容量の大きな部品を短時間に予熱すること
ができるとともに、火炎による加熱によってロウ付け部
を均一な温度に昇温させることができ、迅速かつ均一な
ロウ付けができる。

【００２０】従来のガストーチ１１の火炎のみでは約５
０秒かかったロウ付けが高周波加熱では１５〜２５秒程
度と短縮できるけれども、あまりに急な加熱であるため
酸化が速く、また合金層ができて強度不足となる可能性
が高くなる。これに対して本実施の形態による２段階加
熱方法によって炎ロウ付けすると、予熱約１３秒、加熱
約１５秒、合計約２８秒で済み、ガストーチ１１の火炎
のみの場合よりもロウ付け時間がおよそ半分に短縮され
る。

【００２１】高周波加熱によるロウ付けでは、予めロウ
材をリング状に形成して工作物３０のロウ付け箇所に形
成させたロウ材設置用の溝に設けておき、溶解温度に達
するとロウ材が溶解して接合部に形成された間隙に浸透
するようにしている。このためロウ材をリング状に形成
することおよびロウ材設置用の溝を形成することが必要
であった。しかし、本実施の形態による２段階加熱方法
によって炎ロウ付けすると、通常の炎ロウ付けと同様
に、差しロウすることにより、ロウ材を供給することが
でき、予めロウ材設置用の溝やリング状のロウ材を形成
する必要がなく、工程が簡略化され、準備作業時間が短
縮できる。

【００２２】また、鋳物フランジと鉄パイプとの接合な
どのように各種の寸法の部品が混在している場合に際
し、高周波加熱装置の電極２１が予熱だけに用いられる
ため、比較的に寸法精度が緩くすることができて、従来
のようにそれぞれに専用の高周波加熱用ロウ付け装置を
作る必要がなく、取り付け治具が専用のものでありさえ
すれば、ロウ付け装置を共用することができて、多種少
量生産に適合したろう付け装置を構成することができ
る。

【００２３】〔別態様〕この実施例は、本発明をより良
く理解させるために具体的に説明したものであって、別
態様を制限するものではない。したがって、発明の主旨
を変更しない範囲で変更可能である。例えば、上記実施
の形態の方法では、高周波予熱とガストーチの火炎によ
る加熱との間で時間的に間をあけなかったが、トーチや
ロウ材の近接状態に幅を持たせるため温度を必要以上に
低下させない範囲で時間をあけても良い。また、トーチ
を一斉に動作させて加熱することにしているが、幾つか
のトーチを選択的に動作させることにしても良い。さら
にまた、炎ロウ付け時に高周波予熱とガストーチ加熱と
を併用する時間帯を設けても良い。上記実施の形態の装
置構成では、軸方向を垂直な装置を仮定したが、横型で
あっても差し支えない。また、ろう材１５およびガスト
ーチ１１を両側からロウ付け箇所に近接するような構成
としているが、各ろう材１５およびガストーチ１１を１
つずつ独立に動作可能に構成しても良い。高周波加熱用
電極を２つに分割化したが、幾つに分割しても良く、分
割しなくてリング状に形成させ、工作物の軸方向に移動
させて予熱部に外嵌できるようにしても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明における請求項１に
係るロウ付け方法では、熱容量の大きい部品のロウ付け
部周辺を高周波加熱により予熱し、引き続き熱容量に差
のある部品同士のロウ付け部周辺をガス火炎により加熱
し、差しロウしながら炎ロウ付けしたことによって、ロ
ウ付け時間を短縮することができ、ロウ付け品質を向上
させることができる。従来のガストーチのみによる加熱
の場合よりも短時間にロウ付けでき、かつ高周波加熱に
よるロウ付けよりも工作物に対する局所的加熱が避けら
れるため、被接合部の局所的材質変化を防止することが
できて、ロウ付け部周辺の強度低下を避けることができ
る。

【００２５】また、請求項２に係るロウ付け方法では、
熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺に高周波コイルの
分割された各部が近接して、ロウ付け部周辺を被い、加
熱可能な状態に組合せ配置させるため、工作物の取り付
け取り外しが容易となり、また、熱容量の大きい部品の
予熱に使用するため工作物とのクリアランスを比較的大
きくすることができて、多種少量生産におけるロウ付け
に適合させることができる。

【００２６】また、請求項３に係るロウ付け方法では、
炎ロウ付け時に、熱容量に差のある部品同士のロウ付け
部周辺にガストーチを近接させて所定ロウ付け温度に加
熱するとともに差しロウ手段からロウ付け部に差しロウ
してロウ付けするため、特別な形状のロウ材を形成させ
る必要がなく、ロウ付けが汎用性を有し、工作物の形状
による制限を少なくすることができ、また、通常の炎ロ
ウ付けと同様に扱うことができるため、高周波加熱のみ
によるロウ付けほどの制限がなく、多種少量生産に容易
に対応することができる。

【００２７】また、請求項４に係るロウ付け装置では、
同一ロウ付け箇所の周辺部に差しロウ型のガストーチロ
ウ付け装置と高周波加熱装置とを併設したことによっ
て、熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺を高周波加熱
装置により予熱し、引き続き熱容量に差のある部品同士
のロウ付け部周辺をガストーチロウ付け装置からの火炎
により加熱し、差しロウしながら炎ロウ付けすることが
できる。このため、ガストーチのみによる加熱の場合よ
りも短時間にロウ付けでき、かつ高周波加熱のみによる
ロウ付けよりも工作物に対する局所的加熱を短くするこ
とができ、被接合部の局所的材質変化を防止して、ロウ
付け部周辺の強度低下を避け、ろう付け品質を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施の形態のロウ付け装置を示
す斜視説明図である。

【図２】実施の形態におけるロウ付け時の状態を示す縦
断面説明図である。

【符号の説明】

１０ ガストーチロウ付け装置 １１ ガストーチ １２ 配管 １３ ガス供給管 １４ トーチ部 １５ ロウ材 １６ 耐熱保護管 １７ 差しロウ手段 ２０ 高周波加熱装置 ２１ 電極 ２２，２３ 分割電極 ３０ 工作物 ３１ 熱容量の小さい部品 ３２ 熱容量の大きい部品

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱容量の大きい部品のロウ付け部周辺を高
   周波加熱により予熱し、引き続き熱容量に差のある部品
   同士のロウ付け部周辺をガス火炎により加熱し、差しロ
   ウしながら炎ロウ付けすることを特徴とするロウ付け方
   法。
2. 【請求項２】上記高周波加熱には、上記熱容量の大きい
   部品のロウ付け部周辺を被う分割自在かつ近接離間自在
   な高周波加熱用コイルを設け、予熱時に、この高周波加
   熱用コイルの分割された各部が上記熱容量の大きい部品
   のロウ付け部周辺に近接して加熱可能な状態に組合せ配
   置し、上記高周波加熱用コイルに通電して予熱すること
   を特徴とする請求項１記載のロウ付け方法。
3. 【請求項３】上記ガス加熱には、上記熱容量に差のある
   部品同士のロウ付け部周辺に近接離間自在にガストーチ
   を設けるとともにロウ付け部へ向けてロウ材を供給する
   差しロウ手段を設け、ロウ付け時に、上記熱容量に差の
   ある部品同士のロウ付け部周辺に上記ガストーチを近接
   させて所定ロウ付け温度に加熱するとともに差しロウ手
   段から上記ロウ付け部に差しロウしてロウ付けすること
   を特徴とする請求項１記載のロウ付け方法。
4. 【請求項４】同一ロウ付け箇所の周辺部に差しロウ型の
   ガストーチロウ付け装置と高周波加熱装置とを併設した
   ことを特徴とするロウ付け装置。