(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のパイプの一端を、該パイプと熱容量の異なる材料から成るフランジに設けられた取付孔の内周面に溶接する溶接方法であって、
前記取付孔の内周面には径方向内方に向って突出する角部からなる突出部が内周面全周に亘って形成されており、
前記パイプの一端を前記取付孔内に挿入してから前記パイプの管径を拡大して前記パイプの外周を前記突出部で塑性変形させて掛止することにより前記取付孔の内周面に密着させる拡管工程と、
該拡管工程の後で前記パイプと前記フランジとをアーク溶接する溶接工程とを含むパイプの溶接方法。
【請求項２】
前記拡管工程において、取付孔の端面から所定距離取付孔に進入した位置でパイプの外周面と取付孔の内周とを密着させることを特徴とする、請求項１のパイプの溶接方法。
【請求項３】
前記フランジは鋳造にて成形され、前記突出部はフランジの型割り面に形成されるパーテーションライン又は型分割面により構成されることを特徴とする、請求項１のパイプの溶接方法。
【請求項４】
前記突出部は、前記取付孔の内周面から径方向内方に向って延在する平面と、
前記フランジの厚み方向の一方から他方に向って前記取付孔を径方向内方に狭窄させる斜面とを有し、
前記角部は、前記平面と前記斜面の交点により形成されることを特徴とする請求項１のパイプの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状を呈するパイプを溶接する方法に関するものであり、特に熱容量の異なる材料同士を溶接する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱容量の異なる材料同士を溶接する場合には、熱容量の大きい材料を充分溶融させるような条件を用いると熱容量の小さい材料が溶けすぎてしまい良好な溶接を行うことが難しくなり、熱容量の小さい材料が溶けすぎないような条件で行うと熱容量の大きい材料が充分に溶け込まずに良好な溶接を行うことが難しくなる、という問題がある。
【０００３】
上記の問題を解決するための従来の技術として、特開昭５３−１２９１３５号公報がある。この公報には、熱容量の小さい材料の上に熱伝導の良好な材料から作られた当て金を押さえつけた上、熱容量の小さい材料を熱容量の大きい材料に密着させて溶接を行うようにする溶接方法が開示されており、熱容量の異なる材料の溶接を容易に実施することができ、確実な溶接を迅速に施工することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来技術では、熱容量の異なる材料を容易に溶接することが可能になったが、当て金を押さえつけることで材料の密着を行っているので、材料の形状によっては密着させることができなくなり溶接が困難となる。例えばパイプ状の材料を被取付部材の内周に挿入してパイプ状の材料を被取付部材に溶接する際において、パイプを挿入するためにパイプの外径は被取付部材の孔の内径より小さく設計されているので、当て金をパイプの内周面に沿った形状にしても当て金による密着ではパイプの外周面全域を密着させることはできず、良好な溶接を行うのが困難である。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくパイプ状の材料と熱容量の異なる材料とを確実に溶接することが可能な溶接方法を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
円筒状のパイプの一端を、パイプと熱容量の異なる材料から成るフランジに設けられた取付孔の内周面に溶接する溶接方法であって、取付孔の内周面には径方向内方に向って突出する角部からなる突出部が内周面全周に亘って形成されており、パイプの一端を取付孔内に挿入してからパイプの管径を拡大してパイプの外周を突出部で塑性変形させて掛止することにより取付孔の内周面に密着させる拡管工程と、拡管工程の後でパイプとフランジとをアーク溶接する溶接工程とにより気密性を保持しながらパイプをフランジに取付けるようにした。
【０００７】
請求項１によると、拡管工程によってパイプをフランジの孔に密着させることが可能になるので、熱容量の異なる材料から成るパイプとフランジとを溶接する工程においてパイプとフランジの間で熱伝導が行われ、パイプとフランジの溶接を良好に行うことが可能になる。また、パイプを拡管する際にパイプの外周面が突出部に引っ掛かって塑性変形するので、パイプの取付孔への密着が強固になり、溶接工程での溶接を良好に行うことが可能になる。
【００１０】
請求項２の発明は、拡管工程において、取付孔の端面から軸方向に所定距離取付孔に進入した位置でパイプの外周と取付孔の内周とを密着させるようにしたことである。
【００１１】
請求項２によると、パイプの軸芯と異なる方向の力がパイプに加わった場合であってもパイプが取付孔から外れにくくなる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２において、フランジを鋳造にて成形し、フランジの型割り面に形成されるパーテーションライン面又は型分割面により突出部を構成したことである。
【００１３】
請求項３によると、パーテーションライン面又は型分割面を用いてパイプを係止しているので、フランジの型割り後にパーテーションライン面又は型分割面を切削加工する必要がなくなり、製造工数の面から好適である。
【００１４】
請求項４の発明は、前記突出部は、前記取付孔の内周面から径方向内方に向って延在する平面と、前記フランジの厚み方向の一方から他方に向って前記取付孔を径方向内方に狭窄させる斜面とを有し、前記角部は、前記平面と前記斜面の交点により形成されるとしたことである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施の形態においてパイプ１とフランジ２との溶接後の状態を示す図である。本実施の形態では、エンジンのインテークマニホルドの一端を溶接する場合について説明する。
【００１７】
本実施の形態で用いた材料について説明する。フランジ２はアルミダイカストＡＤＣ１２（厚さ２０ｍｍ）より成り、パイプ１はアルミパイプ１Ａ３００３（厚さ２．０ｍｍ）より成る。
【００１８】
インテークマニホルドは、断面が長孔形状を呈し中空状のパイプ１を予め所望の形状に湾曲させてからフランジ２に取付けることにより構成される。
【００１９】
本実施の形態における溶接方法は、パイプ１の一端を取付孔３内に挿入してからパイプ１の管径を拡大してパイプ１の外周面を取付孔３の内周に密着させる拡管工程と、拡管工程の後でパイプ１とフランジ２とをアーク溶接する溶接工程と、により円筒状のパイプ１の一端をパイプ１と熱容量の異なる材料から成るフランジ２に設けられた取付孔３の内周に溶接するものである。
【００２０】
各工程について更に説明する。図２は拡管工程を示す断面図であり、拡管工程はフランジ２の取付孔３にパイプ１を挿入し、パイプ１の内周に拡管機４を挿入してパイプ１を拡管するものである。拡管機４は、パイプ１の内径より小さい長孔形状を呈する柱体を周方向の４つの部材４ａと中心軸４ｂの５つに分割し、拡管機４の中心軸４ｂを図面下方に移動させることによって分割された４つの部材４ａのそれぞれを径方向に広げるように構成されている。このような中心軸４ｂの移動によりパイプ１が拡管されて、取付孔３の内周とパイプ１の外周とが密着する。尚、本実施の形態では、拡管工程時にパイプ１の端面が取付孔３の所定位置で密着すべく、取付孔３内に端末合わせ用の治具５を設置して、パイプ１が所定距離以上取付孔３内に進入しないように規制している。
【００２１】
本実施の形態において、フランジ２は鋳造にて構成されるものであり、型割りにより取付孔３の全周に亘ってパーテーションライン３ａが発生するが、このパーテーションライン３ａを突出部としてパーテーションライン３ａにパイプ１の外周面を密着させるようにしているので、パイプ１とフランジ２との密着が強固になるとともに、パーテーションライン３ａをなくすための切削工程も不要になる。又、溶接を行なう前に部品を仮固定するための仮溶接も不要になる。
【００２２】
溶接工程について説明する。図３に示す拡管工程後の状態ではパイプ１の外周と取付孔３の内周とは略隙間なく密着しているので、クリアランスに対してシビアなＴＩＧ溶接においても比較的容易に接合することができる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態についてエンジンのインテークマニホルドを用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨に沿った形態のパイプの溶接方法であればどのような溶接方法であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１によると、拡管工程によってパイプをフランジの孔に密着させることが可能になるので、熱容量の異なる材料から成るパイプとフランジとを溶接する工程においてパイプとフランジの溶接を良好に行うことが可能になる。
【００２５】
請求項２によると、熱容量の小さい材料にてパイプを構成することでパイプを容易に湾曲することが可能になり、取付けるパイプの設計自由度が向上する。
【００２６】
請求項３によると、パイプの軸芯と異なる方向の力がパイプに加わった場合であってもパイプが取付孔から外れにくくなり、剛性が向上する。
【００２７】
請求項４によると、パイプを拡管する際にパイプの外周面が突出部に引っ掛かるので、パイプの取付孔への密着が強固になり、溶接工程での溶接を良好に行うことが可能になる。
【００２８】
請求項５によると、パーテーションライン面又は型分割面を用いて塑性変形によりパイプを係止しているので、フランジの型割り後にパーテーションライン面又は型分割面を切削加工する必要がなくなり、製造工数の面から好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるパイプとフランジの溶接後の状態を示す図である。
【図２】本実施の形態における拡管工程を示す図である。
【図３】本実施の形態における拡管工程後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・パイプ ２・・・フランジ
３・・・取付孔 ４・・・拡管機
５・・・端末合わせ用の治具
６・・・角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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