JPS63317267A - チタンクラッド鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチタン及びチタン合金クラツド鋼の製造方法に
関する。

［従来の技術］　　　　　　　　９ 本明細書でチタンクラッド鋼とはチタンあるいはチタン
合金と鋼のクラツド鋼をいい、又チタン材とはチタンあ
るいはチタン合金をいう。

チタンクラッド鋼の製造方法としては（１）爆着法、（
２）圧延法、（３）ロー材を用いた抵抗溶接法、（４）
肉盛溶接法１等がある。しかし く１）爆着法は製造実績が多いが、製造環境の制約があ
りまた寸法上の制約や製造コストが高い等の課題がある
。又 （２）圧延法には、ロール圧延法や、爆着材のロール圧
延法があり、広巾・長尺板の製造も可能であるが、熱間
で高圧下圧延を行なうためには大規模な設備が必要であ
り、又熱間圧延法では例えば母材が熱処理した母材の場
合は材質が変るし圧延後の熱処理もチタンは活性な金属
であるため繁雑な工程となる。又 （３）ロー材を用いた接合法は簡便で小ロツト生産方法
として適当であるが、ロー材の選定が難しく、例えば銀
等を主成分とするロー材は接合特性はよいが製造コスト
が高く、又低コストのロー材を使用すると接合特性に不
安定さを伴う。

（４）肉感溶接法も小ロツト生産には適するが、チタン
材は活性な金属であり、雰囲気の調整が難しく、又チタ
ンと母材が溶融しあうために母材の成分にも制約がある
等の技術上の困難性がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、各種の組成の鋼材や熱処理した鋼材も母材と
して使用出来、環境の制約や寸法上の制限を伴う事な〈
実施が可能で、簡便な工程で信頼性の高い接合特性を有
するチタン及びチタン合金クラツド鋼の製造方法に関す
る。

また本発明の方法は、従来のクラツド鋼の製造方法が主
としてクラツド鋼板の製造に限定されていたのに対して
１例えばクラツド鋼のコイルや円筒形状に加工した成形
品等にも適用が可能な、応用範囲の広いチタンクラッド
鋼の製造方法の提供を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、チタンクラッド鋼の製造に際し、チタン材と
鋼の接合面に鋼製の網をインサート材として介挿させ、
抵抗溶接により加圧接合する事を特徴とするチタンクラ
ッド鋼の製造方法である。

［作用、実施例コ 第１図は本発明の方法の例を示す図で、第１図（イ）は
母材１とチタン材の合せ材２の間に鋼製の網３を介挿さ
せ、矢印の方向に抵抗溶接により、加圧接合させる片面
チタンクラッド鋼の製造方法の例を示す図で、第１図（
ロ）は同様に母材１とチタン材の合せ材２，２″の間に
鋼製の網３，３′を介挿させて両面チタンクラッド鋼を
製造する方法の例を示す図である。

第２図は本発明のチタンクラララド鋼の抵抗溶接の例の
概要図である。即ち母材１とチタン材２の間に鋼製の網
３を介挿させた積層構成材に、抵抗溶接機７のローラー
電極４，４′に荷重機構６．６′でチタン材２と母材１
の間に荷重をかけつつローラー電極４．４′に通電する
と、４−２−３−１−４’で電気回路が形成され、チタ
ン材２と鋼製の網３の間およびＩ’１ｌｉｌｌの網３と
母材１の間で抵抗熱が発生する。

チタン材及び母材とも、初゛期は鋼製の網と接触してい
る部分のみに電流が流れ、接触部の電流密度は著しく高
くなり、接触部は急速に高温化する。

チタン材は高温での変形抵抗がｍ製の網に比べて小さい
ため、チタン材と鋼製の網の接触部ではチタン材が変形
してｔＲ製の網がチタン材に噛込む現象が発生し、抵抗
溶接によ、る接合と噛込み接合とよりなる接合面が形成
される。一方舟材とｎ４製の網の接合部では通常の抵抗
溶接による接合面が形成される。この現象が進むにつれ
て、チタン材と母材は直接接合した部分と、鋼製の網を
介して噛込み状に機械的に接合した部分とよりなる全体
接合が達成される。荷重機構６．６′で加圧しながら。

ローラー電極４．４′が回転すると、ローラー電極の幅
に見合った巾の帯状抵抗溶接面が形成される。

更に広巾の帯状抵抗溶接面を得るためには、例えばロー
ラー電極をその巾ずつシフトさせて溶接を繰返す、第３
図は本発明の方法で製造したチタンクラッド鋼の接合面
の拡大断面図で、鋼製の網３がチタン材２に噛み込んで
いる状況が明瞭に理解される０図中８は母材とチタン材
の接合部で９は母材と鋼製の網の接合部である。一般に
、チタン材と鋼を溶接すると、接合部にＴｉＣ等が生成
するため接合部は脆弱である。しかし本発明は鋼製の網
の噛込みによる「くさび結合」で信頼性のある接合特性
を有する０本発明で鋼製の網を、低炭素鋼製の網とする
と、接合部にＴｉＣ等の接合部を脆弱とする相が生成し
ないため、より優れた接合特性が得られる０本発明の母
材と合せ材の組合せには特に制約はなく、例えば母材が
熱処理した鋼材や析出硬化処理を施した鋼材であっても
、高温に加熱されるのは接合面近傍のみであるため、接
合に際して母材全体の材質特性はそのま一保持される。

例えば母材がステンレス鋼等の高合金鋼であっても、鋼
製の網の材質を適正に選定することにより。

母材と鋼製の網との接合部の靭性等も十分に確保するこ
とができる。又加熱許容温度が低い材料等であれば母材
を水又はガス等で冷却する等の処置をすればよい。

更に本発明の方法は、積層板を加圧溶接するため、見掛
的に板間の隙は真空状態化するため溶接雰囲気ガスの調
整も簡易で、大気雰囲気下でも実施できる。

つぎに本発明の具体例について説明する。

本発明者等は、ＪＩＳ　２種相当の冷間圧延したチタン
板を母材の鋼種とインサート材を変えて常温・大気雰囲
気下で抵抗溶接により加圧接合し、接合試験を行なった
。

初めに、シーム溶接適用例について述べる。

第１表および第２表に供試材の化学成分を、第３表に接
合条件および接合試験結果を示す 接合試験結果について説明する。

製造工程としては母材の黒皮をグラインダー研削により
除き１合せ材およびインサート材はアセトンにて洗浄後
、各村を積層し、抵抗溶接機にセットし、大気雰囲気下
で加圧溶接により製造した。

接合条件は電流８．８ＫＡ、加圧力４００ｋｇ　、溶接
速度１００ｃｍ／ｍｉｎ　、とし通電方式を半サイクル
通電および、２サイクル通電１サイクル休みの２方式に
ついて実施した。

接合特性は通電方式による接合強度の違いはなく高い接
合強度を有する。加工性の評価としての曲げ試験結果も
良好で、優れた材料特性を有している。

次にスポット溶接への適用例について述べる。

第４表に接合条件及び接合試験結果を示し、インサート
材の化学成分を第５表に示す。

接合試験結果について説明する。

（１）　　チタン板ト母材Ｃ３ｕＳ　３０４，５ＰＣＥ
）とをインサート材無しで接合した試験番号ｌは、剪断
強度（規格値：　１４ｋｇｆ／ａｍ”以上）および曲げ
試験結果は不良であった。

（２）　　チタン板と母材（Ｓｔ１３３０４）とをイン
サート材としてニッケル基の箔（ＭＢＦ２０．　ＭＢＦ
８０．　ＭＢＦ９０）を介して接合した試験番号２．３
．４では、剪断強度は規格を満足したが、荷重を加えた
曲げ試験結果は不良であった。

（３）　　チタン板と母材（ＳＭ　４１．５ＰＣＢ、　
ＳＯ５３０４）の接合面に鋼製の網（ＳＯ５３０４の綱
、５ＰＣＢの１１＝いずれも０．１ｍ＠、　７０メツシ
ユ）をインサート材として介挿させて接合した本発明方
法のチタンクラッド鋼である試験番号５．６．７は、剪
断強度は規格を満足し曲げ試験結果も良好であった。

この試験結果から分るように、本発明は鋼製の網による
くさび結合を併用しているため、接合する母材の材質選
定上の制約が少なく１種々の組合せのチタンクラッド鋼
が製造できる。

また、チタン材は活性な金属であり、又母材も熱処理し
た鋼材の場合もあるが、本発明では鋼製の網を介した接
合面の近傍以外は高温とはならないため、合せ材は雰囲
気ガスによって汚染されることが少なく、又接合前の母
材の優れた材質も保持される。

又この本発明では合せ材や母材に圧延等の塑性変形加工
を施さないため、本発明の方法で得られたチタンクラッ
ド鋼は板厚の寸法精度がよく、またチタン材の厚さも均
一である。

以上、チタンクラッド鋼板の製造例について説明したが
、本発明は鋼板の製造に限定されず１例えば円筒形状に
加工した成形品へも適用できることはいうまでもない。

又本発明ではチタンクラッド鋼のコイルを製造すること
も可能である。第４図は本発明の他の実施例で、多電極
を用いた併行接合を示す概要図である。

図中１は母材である鋼板のコイル、２は合せ材であるチ
タン板のコイル、３はインサート材である鋼製の網のコ
イル、　４．４ａ、　４ｂはそれぞれ上下一対の３個の
ローラ電極で、３個のローラ電極の幅の和は、コイル幅
に等しくなされている。Ｃは母材、合せ材、鋼製の網の
移動方向で、１４はチタンクラッド鋼板のコイルである
。

［発明の効果］ 本発明は、チタンクラッド鋼の製造に際し、チタン材と
鋼の接合面に鋼製の網のインサート材を介挿させ、抵抗
溶接により加圧接合するようにしたので、簡易な設値で
実施でき、騒音の発生がなく、且つ母材や合せ材の寸法
上の制限がな〈実施できる。

また接合部界面以外は高温とはならないから母材の優れ
た特性が接合後も保持され、接合後の後熱処理工程等が
不要であり、また雰囲気ガスによるＴｉの汚染も少ない
。

さらに鋼製の網がチタン材に噛込む「くさび結合」が生
じるので、信頼性の高い接合特性を有するチタンクラッ
ド鋼が得られると共に母材とチタン材の材質選定（組合
せ）上の制約がない。

また本発明の方法は、従来の方法が主としてクラツド鋼
板の製造に限定されていたのに対し１例えばクラッドコ
イルの製造や円筒状に加工した成形品等にも適用が可能
であり応用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の例を示す図で。 （イ）は片面チタンクラッド鋼の製造方法の例を示す図
、（ロ）は両面チタンクラッド鋼の製造方法の例を示す
図、第２図は本発明のチタンクラッド鋼の抵抗溶接の例
の概要図、第３図は本発明の方法で製造したチタンクラ
ッド鋼の接合面の拡大断面図、第４図はチタンクラッド
鋼のコイルの製造例を示す図、である。 １：母材　　２：チタン材　　３：鋼製の網４：ローラ
電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チタンクラッド鋼の製造に際し、チタン材と鋼の接合面
   に鋼製の網をインサート材として介挿させ、抵抗溶接に
   より加圧接合することを特徴とするチタンクラッド鋼の
   製造方法。