JPS6397381A - 薄肉管体の摩擦圧接方法 - 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〕 本発明は薄肉管体の摩擦圧接方法に係り、特に外径また
は内径が等しく肉厚の異なる薄肉管体の摩擦圧接方法に
関する。

〔従来の技術〕

肉厚が５１程度以下の薄肉の管体を接続する場合には、
通常アーク溶接、ろう付けあるいは　半田付け、フラッ
シュバット溶接などの方法がとられている。これらの溶
接方法のうちアーク溶接、ろう付けあるいは半田付けに
よる場合は溶接ワイヤ、シールドガス、ロー材、フラッ
クスなどの補助材料が必要であり、溶接時間が長くかか
るという欠点がある。またフラッシュバット溶接による
場合は接合面内面にフラッシュが大量に発生し、後加工
によって除去する必要があり、また接合時に高い面圧を
必要とするため、肉厚が１膿以下の薄肉小径管への適用
は困難であるという欠点がある。

作業性のよい迅速接合方法としては１対の管体を同心状
に配設し、一方の管体を高速回転し他方の管体を静止保
持して、一方の管体を他方の管体に押圧し１両管体の境
界面を摩擦熱によって溶融状態にした後１回転する管体
を急停止して圧接する摩擦圧接法があるにの摩擦圧接方
法については特開昭５５−８６６９１号公報及び特開昭
５５−１６７５８号公報によって開示された提案が公知
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の摩擦圧接法によると、第４図に示す
ように外径ｄが等しく肉厚ｔよｔ　ｔｚと異なり、突き
合せ端面が平面である１対の薄肉管体１．２を接合しよ
うとする場合、ｔ工＜１２とすると、ｔ工／　ｄ　＜０
．０３となると摩擦圧接が困麺になるという問題があっ
た。

この理由は摩擦圧接時の発熱により薄肉管体１゜２の突
き合せ部近傍の剛性が低下し、摩擦圧接時の加圧力によ
り変形してしまうためである。この結果第５図に示すよ
うに突き合せ部が押し拡がり両管体１，２の接合面がテ
ーパ状に食い違ってしまう。

また肉厚が異なり内径が等しい薄肉管体の摩擦圧接の場
合には、肉厚が薄い方の管体が厚い方の管体の内径側に
食い込み、同様に接合面の食い違いが発生する。

すなりち肉厚が異なり外径が等しい１対の薄肉管体１，
２を接合する場合、厚肉管体２側の摩擦発熱部は外径側
に片寄り、肉厚方向の温度分布が不均一になるため、摩
擦面が第５図に示すように斜めになり、加圧力により薄
肉管体１が外径側に押し拡げられるという開運があった
。また板厚が異なり内径が等しい場合も同様である。こ
のような現象によりｔ　ｉ／　ｄ　＜０．０１の場合は
摩擦圧接は不可能になる。

前記特開昭５５−１６７５８号公報によって開示された
提案は、摩擦圧接後回転する側の管体を急停止し、押圧
力を保持したまま両管体を空冷するものであり、また特
開昭５５−８６６９１号公報によって開示された提案は
、一方の管体の端部を面取り加し、この面取り加工部に
半田めっきを施したものであるが、これらの提案はいず
れも等径等肉厚の１対の薄肉管体を摩擦圧接する場合の
ものであり、肉厚の異なる薄肉管体の摩擦圧接について
は配慮されていなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、外径ま
たは内径が等しく肉厚の異なる１対の薄肉管体を摩擦圧
接により接合するときに、突き合せ部の食い違いを防止
して良好な圧接部を得ることのできる薄肉管体の摩擦圧
接方法を提供することを目的とする。

〔間厘点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、外径または内径
が等しく肉厚の異なる１対の薄肉管体を同心状に配設し
、前記管体の一方を高速回転し、他方を静止し、一方の
管体を他方の管体に押圧することによって両管体の境界
面を摩擦熱により溶融圧接する薄肉管体の摩擦圧接方法
において、前記１対の管体の一方の接合側端面に、等後
側から異径側に向って薄肉となるテーパ部を形成して圧
接するようにしたものである。

〔作用〕

上記の方法によると、摩擦圧接時の突き合せ端面におけ
る発熱は異径側から始まり、徐々に等後側に拡がるため
、肉厚の厚い方の管体の軟化が等後側のみで発生するこ
とを防止することができ、突き合せ部の管体端部の食い
違い現象を防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る薄肉管体の摩擦圧接方法の一実施例
を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図に本発明の一実施例を示す。

これらの図において第４図に示す従来例と同一または同
等部分には同一符号を付して示す。本実施例の特徴は１
対の薄肉管体のうち肉厚の薄い方の管体の突き合せ面の
端面にテーパ部３を形成して圧接する点にある０本実施
例では管体１，２ともに電縫鋼管を使用している。そし
て第１図及び第２図に示す管体１，２の各部の寸法及び
角度は下記の表１に示すように設定した。

表１ 但し、Ｄ工、Ｄ２はそれぞれ厚肉側の管体２の外径、内
径＃　ｄＬｌ　ｄ、はそれぞれ薄肉側の管体１の外径、
内径、Ｗは管体１の突き合せ面１ａの幅。

αはテーパ部３の軸方向に体する角度、Ｑはテーパ部の
軸方向の長さ、ｔｌは管体１の肉厚（＝１．５ｎｗｎ）
である。

次に本実施例による加工手順を説明する。管体２を図示
せぬ固定保持手段で保持し、管体１を管体２と同心状に
配設して、図示せぬ駆動手段及び加工手段により、管体
１を高速回転させながら管体２に押圧する。このとき両
管体１，２の境界面は摩擦熱によって溶融状態になる。

その後管体１の回転を急停止して接合を行なう。このと
きの管体１の軸方向の移動量は約４薗であり、管体１に
形成されたテーパ部３の軸方向の長さｆｌ（＝３ｎｗｎ
）より長くなっている。

次に本実施例の作用及び効果を説明する。

両管体１，２を圧接し加圧し始めるときに、管体１の端
面に形成された突き合せ面１ａによってテーパ部３の先
端が座屈することを防止できる。

管体１が高速回転し管体１が管体２に押圧されるときに
、摩擦圧接時の発熱は管体２の端面の内径側から始まり
、徐々に範囲が外径側に拡がって行く。このため管体１
の端面が管体２の外径側にずれて行って食い違うことを
防止することができる。

第３図は圧接終了後の状態を示し、接合幅は管体１の肉
厚以上となり、両管体１，２の接合面は軸方向に対して
傾斜することなくほぼ直角となり、良好な圧接部４が形
成される。符号５は摩擦圧接時に管体１，２の継手部の
素材が塑性変形してできたパリである。

摩擦圧接終了時の圧接幅は管体１の移動量が約４ＬＩＩ
ｌであリテーパ部３の軸方向の長さＱ（３ｒｒｎ＋）よ
り大きいため、管体１の肉厚以上に確保される。

またこの移動量はテーパ部の長さＱの２倍以下にして移
動量過多による管体１，２の食い違いを防止するように
する。

上記実施例では管体１，２の外径が等しく肉厚が異なる
場合について説明したが、管体１，２の内径が等しく肉
厚が異なる場合は、テーパ部３のテーパを逆方向にし、
薄肉側の管体１の外径が薄く内径側が厚いテーパとすれ
ばよく、同様の作用効果を有する。また表１に示す各部
の寸法はこれらに限定されるものではなく、本発明の主
旨を逸脱しない範囲で他の寸法であってもよい。

本実施例は管体１，２が電縫鋼管の場合について説明し
たが、管体１，２はこれに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、外径または内径が等し
く肉厚の異なる一対の薄肉管体を摩擦圧接により接合す
るときに、一方の管体の接合側端面に１等径側から異径
側に向って薄肉となるテーパ部を形成して圧接するよう
にしたので、摩擦圧接時の両管体の突き合せ部の食い違
い現象を防止して良好な圧接部を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る薄肉管体の摩擦圧接方法の一実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図の突き合せ部を示す
拡大断面図、第３図は本実施例による接合部を示す断面
図、第４図は従来の薄肉管体の摩擦圧接方法を示す縦断
面図、第５図は第４図の接合部の食い違い現象を示す断
面図である。 １．２・・・薄肉管体、　　　３・・・テーパ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外径または内径が等しく肉厚の異なる１対の薄肉
   管体を同心状に配設し、前記管体の一方を高速回転し、
   他方を静止し、一方の管体を他方の管体に押圧すること
   によって両管体の境界面を摩擦熱により溶融圧接する薄
   肉管体の摩擦圧接方法において、前記１対の管体の一方
   の接合側端面に、等径側から異径側に向かって薄肉とな
   るテーパ部を形成して圧接することを特徴とする薄肉管
   体の摩擦圧接方法。