(57)【要約】【課題】２つの部材間の全周溶接が困難な接合部において、充分な接合強度が確実に得られる接合方法を提供する。【解決手段】２つの精密鋳造部品（部材）１，６間に位置し且つ所定の長さを有する長方形の接合部Ｓにおいて、係る接合部Ｓのうち、溶接可能な範囲に溶接ビードＷを形成して溶接する溶接工程と、その後、上記接合部Ｓのうち、溶接不能な範囲をロウ材Ｒｂによりロウ付けするロウ付け工程と、を含む、接合方法。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの部材間に位置し且つ所定の長さを有する接合部において、
上記接合部のうち、溶接可能な範囲に溶接ビードを形成して溶接する溶接工程と、
その後、上記接合部のうち、溶接不能な範囲をロウ材によりロウ付けするロウ付け工程と、を含む、ことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記接合部は、長方形または正方形を呈し、
前記溶接ビードを形成して溶接する範囲は、溶接棒が挿入または添接できる範囲で且つ全体がほぼコ字形を呈すると共に、
前記ロウ付け工程は、上記溶接ビードにより溶接されていない残りの接合部における一端にロウ材を配置した後、真空または減圧下で加熱することにより、前記溶接不能な範囲の上記接合部に囲まれた接合面に溶融した上記ロウ材を浸入させる、ことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記２つの部材は、鋳鋼からなり複雑な形状を有する精密鋳造部品であり、前記ロウ材はＮｉ−Ｂ系合金の粉末を含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記２つの部材は、それぞれほぼ円筒形を呈する精密鋳造部品であり、一方の部材における中空部の内周面に軸心方向に沿った複数の凸条が一端部を上記中空部よりも外側に突出して形成され、他方の部材における外周面が上記複数の凸条に接触することにより、ほぼ長方形を呈する複数の前記接合部が形成される、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複雑な形状を有する精密鋳造部品などからなる複数の部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図５（Ａ）に示すように、円筒形の第１の精密鋳造部品３０と、同様な形状の第２の精密鋳造部品４０と、を図示のように互いに入れ子式に接合することにより、燃焼器が組み立てられる。
第１の精密鋳造部品３０は、図５（Ａ）に示すように、円柱形の中空部３３を内蔵する円筒形の胴体３２からなる。また、第２の精密鋳造部品４０は、円柱形の中空部４６を内蔵する胴体４２と、その内周面４３に円周方向に沿って等間隔に位置し且つ軸心方向に沿った複数の凸条５０とを、備える。
係る凸条５０は、図５（Ａ）に示すように、胴体４２の一端４５よりも外側に突出する角形部５１を有する。尚、胴体４２の他端４７の外周にはフランジ４８がリング状に突設している。
【０００３】
図５（Ａ）に示すように、第２の精密鋳造部品４０の中空部４６内に第１の精密鋳造部品３０の胴体３２を同軸心にして挿入すると、係る胴体３２の外周面３４が凸条５０の長い接合面Ｓに接触し、両部品３０，４０は互いに位置決めされる。その結果、第１の精密鋳造部品３０の胴体３２の外周面３４と、第２の精密鋳造部品４０の胴体４２の内周面４３との間には、複数の凸条５０により仕切られた狭隘な通気路５２が形成される。
係る状態で、両部品３０，４０を拘束し、図５（Ｂ）に示すように、凸条５０のうち外側に露出する角形部５１付近と胴体３２との間における接合面Ｓに沿って、例えばＴＩＧ溶接による隅肉溶接を行い、溶接ビードＷ１を形成する。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
更に、図５（Ｃ）に示すように、第１の精密鋳造部品３０の一端３５と、上記凸条５０との付近に、上記同様の隅肉溶接を行って、溶接ビードＷ２を形成する。この結果、両部品３０，４０を複数の凸条５０を介して溶接組み立てした入れ子式の構造を有する燃焼器が得られる。
しかしながら、上記燃焼器は、高温、高圧、および振動を伴う過酷な環境下で使用されるため、複数の凸条５０の両端部のみに溶接ビードＷ１，Ｗ２を設けて部分溶接した状態では、第１・第２の精密鋳造部品３０，４０の接合強度が小さい。このため、何れかの凸条５０において、溶接ビードＷ１，Ｗ２の一方が支点となって、振動により溶接ビードＷ１，Ｗ２の他方が疲労破壊することにより、上記両部品３０，４０が離間するに至る場合ある、という問題があった。
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、２つの部材間の全周溶接が困難な接合部において、充分な接合強度が確実に得られる接合方法を提供する、ことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、２つの部材間の接合部に対して、溶接とロウ付けとを併用する、ことに着想して成されたものである。
本発明の接合方法（請求項１）は、２つの部材間に位置し且つ所定の長さを有する接合部において、係る接合部のうち、溶接可能な範囲に溶接ビードを形成して溶接する溶接工程と、その後、上記接合部のうち、溶接不能な範囲をロウ材によりロウ付けするロウ付け工程と、を含む、ことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明には、前記接合部は、長方形または正方形を呈し、前記溶接ビードを形成して溶接する範囲は、溶接棒が挿入または添接できる範囲で且つ全体がほぼコ字形を呈すると共に、前記ロウ付け工程は、上記ビードにより溶接されていない残りの接合部における一端にロウ材を配置した後、真空または減圧下で加熱することにより、前記溶接不能な範囲の接合部に囲まれた接合面に溶融した上記ロウ材を浸入させる、接合方法（請求項２）も含まれる。
【０００７】
これらによれば、２つの部材間の接合部において、予め溶接可能な範囲を溶接した後、溶接が不可能ないし困難な範囲をロウ材を介してロウ付けすることにより、上記接合部のほぼ全面において、２つの部材を強固に接合することができる。特に、請求項２のロウ付け工程のように、ロウ材を真空ないし減圧下で加熱することにより、溶接が不可能な接合部に囲まれた接合面のほぼ全面に毛細管現象によって、ロウ材を確実に浸入させて接合することができる。従って、高温、高圧、および振動を伴う過酷な環境下で使用される燃焼器などにおける２つの部材間の接合強度を確実に向上させることが可能となる。上記ロウ材には、ペースト状の形態の他、所定の形状にしたブロック状やシート状の形態も使用される。
【０００８】
尚、前記溶接工程には、ＴＩＧ溶接が好適に用いられるが、これに限らずＭＩＧ溶接などでも良い。また、前記接合部の長方形には、これに近似した細長い台形、細長い平行四辺形、細長く緩いカーブの円弧形、細長く中間で緩く屈曲したへ字形なども含まれる。更に、接合部における前記一端とは、コの字形の溶接範囲と対向する反対側の接合部の一辺を指す。尚また、前記減圧下とは、約１０Ｐａ以下の圧力を指す。尚更に、溶接ビードが形成される接合部の長さとロウ付けされる接合部の長さとは、何れかが大きなる形態でも良い。
【０００９】
更に、本発明には、前記２つの部材は、鋳鋼からなり複雑な形状を有する精密鋳造部品であり、前記ロウ材はＮｉ−Ｂ系合金の粉末を含む、接合方法（請求項３）も含まれる。これによれば、前記接合部の一端に容易に配置でき、且つ前記真空または減圧下における加熱により、溶接不能な範囲の接合部に囲まれた接合面に確実に当該ロウ材が確実に浸入し、溶接による接合強度を充分に補強することができる。尚、上記ロウ材に含まれるＢ（ボロン）は、活性な元素であるが、溶接後に当該ロウ材が加熱されるため、既に凝固した溶接ビード中には浸透せず、溶接割れなどの悪影響を招来させることがない。
【００１０】
加えて、本発明には、前記２つの部材は、それぞれほぼ円筒形を呈する精密鋳造部品であり、一方の部材における中空部の内周面に軸心方向に沿った複数の凸条が一端部を上記中空部よりも外側に突出して形成され、他方の部材における外周面が上記複数の凸条に接触することにより、ほぼ長方形を呈する複数の前記接合部が形成される、接合方法（請求項４）も含まれる。
これによれば、上記２つの精密鋳造部品を入れ子式に配置し且つ複数の凸条を介して溶接およびロウ付けすることにより強固に接合できる。従って、上記両部品から組み立てられる燃焼器などの品質を安定させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１（Ａ）は、２つの精密鋳造部品（２つの部材）１，６を入れ子式に配置した状態の断面図で、図１（Ｂ）は（Ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った矢視の端面図である。
図１（Ａ）で左側に位置する第１の精密鋳造部品（他方の部材）１は、円柱形の中空部３を内蔵する円筒形の胴体２からなる。
【００１２】
また、図１（Ａ）で右側に位置する第２の精密鋳造部品（一方の部材）６は、円柱形の中空部１３を内蔵する円筒形の胴体７と、その内周面８において円周方向に沿って等間隔に位置し且つ軸心方向に沿った複数の凸条１０とを、備えている。係る凸条１０は、図１（Ａ），図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、胴体７の中空部１３および一端９よりも外側に突出する角形部（一端部）１１を有する。更に、胴体７の他端１４の外周にはフランジ１６がリング状にして突設されている。
第１および第２の精密鋳造部品１，６は、鋳鋼（ＪＩＳ：ＳＣＳ１３など）からなり、例えばワックス模型を溶出するロストワックス鋳型を用いた減圧吸上げ鋳造法により精密鋳造されたものである。尚、図２（Ａ）は、図１（Ａ）中の一点鎖線部分Ｘの拡大図である。
【００１３】
図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、第２の精密鋳造部品６の中空部１３内に、第１の精密鋳造部品１の胴体２を同軸心にして挿入すると、係る胴体２の外周面４が凸条１０の長い内側面に接触して、両部品１，６は互いに位置決めされる。その結果、上記部品１の胴体２の外周面４と、上記部品６の胴体７の内周面８との間には、図１（Ｂ）に示すように、複数の凸条１０により仕切られた複数の狭隘な通気路１２，１２が形成される。
図２（Ｂ）に示すように、第２の精密鋳造部品６における各凸条１０の長い内側面（平面視で長方形）の四辺は、第１の精密鋳造部品１との間に形成される接合部Ｓとなり、これらに囲まれた内側は接合面Ｓａとなる。
【００１４】
本発明の接合方法は、以下のようにして行われる。
先ず、第１および第２の精密鋳造部品１，６を、図１（Ａ），図２（Ａ）に示す配置状態で、図示しない治具により拘束する。
次に、図２（Ｃ）に示すように、第１の精密鋳造部品１の胴体２と第２の精密鋳造部品６における胴体７の一端９との間に露出する凸条１０の角形部１１および第１の精密鋳造部品１の胴体２の外周面４の間に位置する接合部Ｓに沿って、溶接棒２０を移動させつつＴＩＧ溶接を施す（溶接工程）。係る溶接棒２０は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０８Ｌなど）からなる線材であり、非消耗電極のトーチと併用されつつ、平面視でコ字形の移動軌跡を描く。
【００１５】
その結果、図３（Ａ），（ａ）に示すように、凸条１０の角形部１１付近には、長方形の接合部Ｓに沿って、全体がコ字形を呈する溶接ビードＷが形成される。係る溶接工程は、前記図１（Ｂ）に示した８個の凸条１０の全てに対し施される。
次いで、図３（Ｂ），（ｂ）に示すように、溶接により一体とされた第１・第２の精密鋳造部品１，６における各凸条１０の接合部Ｓにおいて、それらの他端５，１４寄りの一端（辺）に、ペースト状のロウ材Ｒａを配置する。
係るロウ材Ｒａは、例えばＮｉ−７ｗｔ％Ｃｒ−４．５ｗｔ％Ｓｉ−３ｗｔ％Ｂ−３ｗｔ％Ｆｅ（ＡＳＴＭ　Ｂ　２６０−６２Ｔ相当）のＮｉ−Ｂ系合金からなる金属粉末と所定量の有機（樹脂）バインダとを混合したものである。尚、上記ロウ材Ｒａには、予め所定の形状にしたブロック状やシート状の形態も使用可能である。
【００１６】
各凸条１０における前記位置にロウ材Ｒａを配置した第１・第２の精密鋳造部品１，６を、図示しない真空炉に装入し、上記ロウ材Ｒａを上側にし且つ溶接ビードＷを下側にした状態で、上記炉内を真空（約１０Ｐａ以下）とすると共に、約１０５０℃に加熱し且つ約２０分間にわたり保持する。
その結果、図４（Ａ），（ａ）に示すように、ロウ材Ｒａは溶融し、第１の精密鋳造部品１の胴体２の外周面４と、第２の精密鋳造部品６の各凸条１０との間に位置する長方形の接合部Ｓの長手方向に沿って、図４（ａ）中の矢印で示すように、流下する。同時に、溶融したロウ材Ｒａは、毛細管現象によって、上記接合部Ｓに囲まれた溶接不能な当該接合部Ｓの範囲における接合面Ｓａの全面にわたって浸入する。
【００１７】
このロウ材Ｒａは、図４（Ａ），（ａ）に示すように、接合部Ｓにおいて溶接ビードＷが形成された範囲以外の細長いコ字形の接合部Ｓおよびこれに囲まれた接合面Ｓａの全面において、凝固したロウ材Ｒｂとなる。
その結果、第１の精密鋳造部品１と第２の精密鋳造部品６とは、後者の８個の凸条１０と前者の胴体２の外周面４との間に位置する８つの接合面Ｓのほぼ全面において、溶接ビードＷおよびロウ材Ｒｂにより強固に接合される。
尚、図４（ａ）に示すように、溶融したロウ材Ｒａの一部は、コ字形の溶接ビードＷの内側にも浸入し、凝固してロウ材Ｒｂとなる場合もある。
【００１８】
そして、第１・第２の精密鋳造部品１，６を、図４（Ａ）に示すように、入れ子式にして組み立てられた燃焼器では、中空部３，１３内を図４（Ａ）の左側から右側に向けて燃焼ガスを流通させた際、凸条１０により仕切られた８つの狭隘な通気路１２から新たな外気などを、取り込むことができる。しかも、高温、高圧、および振動を伴う過酷な環境下で長時間にわたり使用されても、各接合部Ｓは、溶接ビードＷおよびロウ材Ｒｂにより、ほぼ全面において強固に接合されているため、支点となる部位がなく、振動が緩和されて、疲労破壊しにくくなる。
従って、以上のような本発明の接合方法により得られる燃焼器の品質、特に耐久性を向上させることが可能となる。
【００１９】
図４（Ｂ），（Ｃ）は、異なる形態の２つの部材における本発明の接合方法に関する。図４（Ｂ）で左側に位置する第１の部材（他方の部材）２１は、比較的小径の円柱形の中空部２２を内蔵し、図４（Ｂ）で右側に位置する第２の部材（一方の部材）２４は、比較的大径の円柱形の中空部２５を内蔵する。
係る第１・第２の部材２１，２４は、鋼板を折り曲げ断面Ｕ字形に曲げ加工し且つ断面Ｏ字形の円筒形に成形し、対向する端縁をシーム溶接したもの、あるいは遠心鋳造などにより一体に成形したものである。
図４（Ｂ）の下方に示すように、予め、大径である第２の部材２４の内周面に、側面視が細長い台形を呈する複数の板２８を、その一部が一端２６から突出するように、全周の隅肉溶接による溶接ビードＷ１を介して、等間隔に接合しておく。各板２８の中心に向いた面の左寄り部分は、接合部Ｓ（接合面Ｓａ）となる。
【００２０】
次に、図４（Ｃ）に示すように、複数の板２８を溶接した第２の部材２４の中空部２５内に、第１の部材２１をその一端２３側から同軸心にして挿入し、係る部材２１の外周面を複数の板２８の接合部Ｓ（接合面Ｓａ）に接触し位置決めする。
係る状態で、第１・第２の部材２１，２４を拘束し、外側に露出する各板２８の接合部Ｓに沿って、前記同様のＴＩＧ溶接を施し、図４（Ｃ）に示すように、溶接ビードＷ２を形成する（溶接工程）。
次いで、各板２８の接合面Ｓと第１の部材２１の一端２３との内隅部（一端）に前記ペースト状のロウ材Ｒａを配置し、係るロウ材Ｒａを上側にして真空炉内に挿入した後、所定の温度で加熱・保持する。
【００２１】
その結果、ロウ材Ｒａは溶融して流下し、図４（Ｃ）に示すように、溶接ビードＷ２のない接合部Ｓおよびこれに囲まれた接合面Ｓａに浸入して凝固し、ロウ材Ｒｂとなる。
係る第１・第２の部材２１，２４においても、本発明の接合方法が施せ且つ前記同様の強固な接合を確実に得ることができる。従って、板材２８を介し且つ複数の接合部Ｓにより接合される溶接組み立て製品を、各接合部Ｓを強固にして組み立てることが可能となる。
【００２２】
本発明は、以上に説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記２つの部材の形態や種類は、特に限定されず、両部材の接合部または両部材間に介在する板や部品などとの接合部が、溶接可能部分と溶接不能部分とがあるものであれば良い。
また、溶接工程に用いる溶接方法は、溶接棒を用いるものであれば、ＭＩＧ、アーク溶接、あるいはガスアーク溶接などを用いることも可能である。
更に、ロウ材の材質は、特に限定されず、銀ロウ、洋銀ロウ、金ロウ、あるいは鉄ロウなどを用いても良く、且つ適宜フラックスを併用しても良い。
また、ロウ付け工程は、ペースト状のロウ材を接合部における溶接不能な範囲の全周に沿って配置し、その後、所定の温度に加熱しても良い。あるいは、ロウ付け工程は、減圧雰囲気下は基より、大気下で行うことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の接合方法（請求項１）によれば、２つの部材間の接合部において、予め溶接可能な範囲を溶接した後、溶接が不可能ないし困難な範囲をロウ材を介してロウ付けすることにより、上記接合部のほぼ全面にわたって、当該２つの部材を強固に接合することができる。
また、請求項２の接合方法によれば、ロウ付け工程において、ペースト状のロウ材を真空ないし減圧下で加熱することで、溶接が不可能な接合部に囲まれた接合面のほぼ全面に毛細管現象により、ロウ材を確実に浸入させて接合できる。
【００２４】
更に、請求項３の接合方法によれば、接合部の一端に容易に配置でき、且つ前記真空または減圧下における加熱により、溶接不能な範囲の接合部に囲まれた接合面に確実に当該ロウ材が確実に浸入し、溶接による接合強度を補強できる。
加えて、請求項４の接合方法によれば、２つの精密鋳造部品を入れ子式に配置し且つ複数の凸条を介して溶接およびロウ付けにより強固に接合できる。従って、上記両部品から組み立てられる燃焼器などの品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は２つの精密鋳造部品（２つの部材）を入れ子式に配置した状態の断面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った矢視の端面図。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）中の一点鎖線部分Ｘの拡大図、（Ｂ）は第２の精密鋳造部品の一部を示す斜視図、（Ｃ）は溶接工程を示す概略図。
【図３】（Ａ），（ａ）は溶接工程後の接合部付近を示す概略図、（Ｂ），（ｂ）はロウ付け工程における接合部付近を示す概略図。
【図４】（Ａ），（ａ）はロウ付け工程後の接合部付近を示す概略図、（Ｂ），（Ｃ）は異なる形態の２つの部材に施す本発明の接合方法を示す概略図。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の溶接のみによる接合方法の各工程を示す概略図。
【符号の説明】
１……………第１の精密鋳造部品（他方の部材）
３，１３……中空部
４……………外周面
６……………第２の精密鋳造部品（一方の部材）
８……………内周面
１０…………凸条
１１…………角形部（一端部）
２０…………溶接棒
２１…………第１の部材（他方の部材）
２４…………第２の部材（一方の部材）
Ｓ……………接合部
Ｓａ…………接合面
Ｒａ，Ｒｂ…ロウ材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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