專利名稱：金屬被接合部件的接合方法和接合結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及不通過焊接，而通過粘接劑強力地接合金屬管(鋼管、鐵管、不銹鋼管 等)或鋼板等的金屬被接合部件的金屬被接合部件的接合方法，以及在該方法的實施中所 采用的金屬制插入接頭。
背景技術：
作為非金屬材料的被接合部件通過指定形狀的接頭與粘接劑而接合的類型，包括 在專利文獻1或專利文獻2中公開的類型。在專利文獻1中，公開將硬質氯乙烯管的端部嵌插而粘接于由同一材料形成的管 接頭的接收口部的插入孔內，實現接合的技術。在本技術中，按照下述方式形成，該方式為接收口部的插入孔的內周面為從接收 口部開口側朝向其里側直徑逐漸減小的錐狀面，另外，接收口部的外周部的外表面為錐狀 面，該錐狀面從接收口里側朝向開口側直徑逐漸減小。在本技術中，按照下述方式實施，該 方式為在將硬質氯乙烯管的端部接合于接收口部時，在硬質氯乙烯管的端部的外周面， 與接收口部的插入孔的內周面上涂敷粘接劑之后，將硬質氯乙烯管的端部壓入插入孔的內 方。按照該方案，由于硬質氯乙烯管、管接頭為硬質氯乙烯材料，故在涂敷有粘接劑的 表面上，形成0. Imm厚度程度的膨潤層，在接收口部的插入孔內，壓入硬質氯乙烯管的端 部，由此，這些膨潤層呈壓實狀而接觸，獲得必要的粘接強度。另外，由于接收口部的外周面為從接收口部里側朝向其開口側直徑逐漸減小的錐 狀面，故在硬質氯乙烯管和接收口部接合的狀態(tài)下，在接收口部的插入孔的開口端面，避免 這些接合結構的急劇的形狀變化，由此，獲得下述這樣的兩個作用。S卩，其中一個作用指在該開口端面附近的硬質氯乙烯管部位，抑制因上述不連續(xù) 形狀而造成的應力集中，防止硬質氯乙烯管的上述開口端面附近部位的折損。此外，另一個作用在于在硬質氯乙烯管的端部和接收口部的插入孔內涂敷粘接 劑，將硬質氯乙烯管壓入插入孔內時，粘接劑泄漏到作為接收口部的開口端面附近的硬質 氯乙烯管的外周面上，但是，由于接收口部的開口端面處的形狀變化小，故可完全地擦去而 去除泄漏的粘接劑，由此，避免因泄漏的粘接劑的溶劑造成的硬質氯乙烯管所特有的弊病。還有，在專利文獻2中公開了將玻璃鋼(GFRP-glass fiberreinforced plastics) 管的端部嵌插而粘接于由同一材料形成的管接頭的接收口部的插入孔內，進行接合的技 術。在該技術中，在管接頭中，接收口部的插入孔的內周面形成朝向接收口部開口側 的里側直徑逐漸變小的錐狀面，并且接收口部的外周部的外表面呈直狀的均勻的截面形 狀，另一方面，玻璃鋼管的端部的外周面呈朝向端面直徑逐漸變小的錐狀面。此外，在玻璃 鋼管的端部與接收口部接合時，按照下述方式實施，該方式為在玻璃鋼管的端部的外周面 與接收口部的插入孔的內周面上涂敷粘接劑后，將玻璃鋼管的端部壓入接收口部的內方。
按照該方案，由于接收口部呈從其開口側朝向里側直徑逐漸變小的錐狀面，故在 于玻璃鋼管和接收口部接合的狀態(tài)下，在接收口部的開口側端面，避免急劇的形狀變化的 方面，與專利文獻1相同，其結果是，預計在外力的作用時，在玻璃鋼管的接收口部開口側 端面附近部位，難以產生急劇的形狀變化造成的應力集中，避免接收口部開口側端面附近 部位的應力集中造成的玻璃鋼管的折損。學會中有下述報告，針對金屬制粘接，象非專利文獻1所示的那樣，在過去對錐形 軸接頭進行了探討，通過形成錐形而提高拉伸強度。專利文獻1 日本特開平9-217883號文獻專利文獻2 日本特開平5-346187號文獻非專利文獻1 金屬製接著中空軸継手 強度(二及遷·+力” V y夕’形狀O影響 日本機械學會論文集(A編)52卷477號(昭61-5)PP1252-125
發(fā)明內容
可在不熔接金屬被接合部件的情況下，以該被接合部件的中心線方向的拉伸強度 的同等以上的強度接合，這一點使管結構、一般結構物的構筑的方法在增寬范圍的方面是 有用的。特別是，針對鋼管的熔接，在對火進行處理的關系方面，必須要求確認完全滅火的 狀態(tài)。另一方面，在上述專利文獻1和專利文獻2中公開的技術經由接頭、粘接劑而接合 硬質氯乙烯管或玻璃鋼管，但是，具有作為金屬管、金屬桿的代表性的材料的鋼材等與該硬 質氯乙烯管或玻璃鋼管等的材料相比較，比重大、強度的變形、粘性均不同的性質。另外，粘 接劑的化學上的整合性差，不能同一而論。另外，非專利文獻1的報告中，與在先的專利文獻1和專利文獻2不同，是針對金 屬管的報告，該報告提到通過形成錐形，在接頭接收口的端面部，難以產生形狀變化造成的 應力集中。但是，在本負荷試驗中，針對作為拉力(ISOMPa)和扭轉合力(ISOMPa)的合力的， 小于普通的軋制鋼材的拉伸強度400MPa的負荷，接頭產生斷裂。在該論文中，人們認為進 行負荷試驗時的接頭的斷裂的原因在于在接頭的外側的金屬管側產生塑性變形，在接頭端 部的粘接層和界面產生初期破損，破損加劇并斷裂。這表明，象這樣，僅僅為錐形，粘接強度 無法超過金屬管的強度。另外，在非專利文獻1中，提出了粘接層的厚度為0.05mm的報告，但是，在接頭的 接收口部的內周徑和插入其內的金屬管的外周徑的差為0. Imm這樣的場合，在將金屬管插 入接收口中時，由于在金屬管和接收口之間涂敷的粘接劑消失，故該差值極難在粘接面整 個區(qū)域范圍內達到0. 05mm。關于金屬管的連接，目前實現的是熔接，比如，在JIS規(guī)格中，規(guī)定對應于所連接 的鋼管而應使用的接頭的厚度。具體來說，要求接頭的壁厚在拉伸試驗中，為與接頭連接的 鋼管的母材一側被切斷的壁厚。另外，同樣對于熔接的連接，必須要求切斷鋼管的母材的熔 接強度，象圖3所示的那樣，確定相對接頭200的側面d，在金屬管的外周上使支腳長度延 伸。另外，接頭的接收口的內周面和金屬管外周僅僅為接觸，未形成獲得連接強度的指標。如果適用要求切斷這樣的鋼管的母材的強度的JIS規(guī)格，則在非專利文獻1的粘
5接連接方法的場合，接頭側的粘接部產生破損，無法有助于鋼管的連接的實際使用。本發(fā)明的目的在于通過粘接劑，按照獲得的拉伸強度大于等于該被接合部件的母 材拉伸強度的方式，接合金屬被接合部件。為了實現上述目的，本發(fā)明的金屬被接合部件的接合方法是這樣的，形成金屬制 插入接頭，其形成接收口部，在該接收口部中，形成有插入金屬部件的端部并通過粘接劑粘 接的插入孔，而且形成錐狀面，該錐狀面從上述接收口部開口端到其里側的接收口部外面 從接收口部開口端朝向接收口部里側逐漸增加，并且接收口部最里位置的插入孔中心線方 向拉伸強度大于等于上述被接合部件的中心線方向拉伸強度，另一方面，以上述被接合部 件的端部和上述插入孔的縫隙為在0. 2 0. 6mm的范圍內的尺寸而較大地形成上述插入 孔，對上述金屬被接合部件的端部進行淬火，或冷軋加工，處于將上述被接合部件的端部壓 入到上述插入孔內，并且在上述被接合部件的端部和上述插入孔之間，密集地存在粘接劑 的狀態(tài)。本發(fā)明的金屬被接合部件的接合方法的另一方面在于在金屬被接合部件和上述 插入孔的內面之間，球部件呈單層狀并且呈散點狀定位。又，本發(fā)明的金屬管和接頭的接合結構的特征在于在接頭的接收口部中，插入上 述金屬管的插入孔的內周面為直狀圓筒面，該直狀圓筒面和與該內周面相對應的上述接收 口部基本同心，并且為從上述接收口部開口端到其里側的接收口部外周面形成從接收口部 里側朝向接收口部開口端逐漸縮徑的錐狀面，而且接收口部最里位置的接頭主體的插入孔 中心線方向拉伸強度大于等于上述被接合部件的中心線方向拉伸強度，另一方面，上述金 屬管的端部的外周面呈與上述直狀圓筒面平行的形狀，并且其外徑和上述直狀圓筒部的內 徑的關系為按照在0. 2 0. 6mm的范圍內的尺寸而使上述直狀圓筒面增大，上述金屬管被 接合部件的端部經過淬火或冷軋加工，在上述金屬管的端部的外周面和上述插入孔的內周 面之間粘接劑緊密地存在。按照本發(fā)明，由于金屬被接合部件的端部通過淬火或冷軋加工而固化，故阻止金 屬被接合部件的端部的變形，該變形在該端部和金屬制插入接頭的接合結構上作用金屬被 接合部件的中心線方向的拉力時的產生，則適當地進行錐效果的應力分散，粘接劑所具有 的粘接力象說明那樣而發(fā)揮。于是，如果將粘接面積設置在金屬被接合部件的母材的強度 以上，則在施加過大的拉力的場合，將母材切斷。


圖1為表示金屬制插入接頭的剖視圖；圖2為表示接合劑層的厚度和粘接劑層的粘接強度的關系的圖；圖3為表示JIS規(guī)格的插入接頭的剖視圖；圖4為表示將金屬管嵌插于金屬制插入接頭的接合結構的剖視圖；圖5為粘接劑的注入方法的圖；圖6為表示另一接合結構的剖視圖；圖7為表示還一接合結構的剖視圖；圖8為表示又一接合結構的剖視圖；圖9為表示再一接合結構的剖視圖10為表示實驗的結果的圖；圖11為表示另一接合結構的剖視圖；圖12為表示還一接合結構的剖視圖；圖13為表示再一接合結構的剖視圖。標號的說明標號1表示接頭主體；標號2a表示插入孔；標號3表示金屬被接合部件(金屬管、金屬桿)；標號3a表示端部；標號4表示接收口部；標號5表示球部件；標號6表示粘接劑；標號100表示金屬制插入接頭；標號E表示形狀基準點；標號Ll表示強度計算上粘接長度。
具體實施例方式下面參照附圖，對本發(fā)明的實施例進行說明。首先，對本實施例中使用的管用的金屬制插入接頭進行說明。圖1為表示金屬制插入接頭的剖視圖。在圖1中，金屬制插入接頭Ia為金屬件，呈單體筒狀，在其中心位置形成直狀孔2。 金屬件多采用比如作為JIS規(guī)格的FC、SS、SF、SC等，但是并不限于此，顯然可為適應于通 過接頭Ia接合的金屬管(金屬被接合部件，金屬管)3的材料的任意的部件也沒有關系。金屬制插入接頭Ia以長度方向中間部位Pl為最大直徑，并且呈現以長度方向中 間部位Pl為邊界的左右對稱形狀。直狀孔2通過具有同樣截面的直狀圓筒面形成，在接頭 Ia的長度方向上的左方向和右方向的各自的端部Q (左半部位，右半部位)具有開口。在端 部Q，朝向其里側的長度(接頭主體1的一半長度)的范圍嵌插有相應的金屬管3的端部 3a的插入孔2a。另外，以pi為邊界，金屬制插入接頭Ia的左右半部分別構成左右的接收 口部4。各接收口部4的外周面的形狀構成其直徑從接收口部4里側朝向接收口部4開口 側逐漸縮小的錐狀面。接收口部4的開口端部位的截面形狀呈刀口狀。但是，由于容易而確實地進行金 屬管3和金屬制插入接頭Ia的接合處理，故也可象圖1右側所示的那樣，通過與接收口部4 的中心線CL相垂直的面切斷，進行切除也可。在圖1的右側所示的例子中，接收口部4的 開口端位置為相對左側開口端數mm中間點pi靠近的位置Q點。在Q點位置，形成具有徑 方寬度的開口端面10。在距圖中Pl的E點之間的距離Ll為后述的最低必要長度，距離L2 為開口端面10和E點之間的距離。另外，在切斷而切除的部位在E點的外側。下面按照下述的順序，對本實施例的接合結構進行說明。(A)......金屬管的材料、直徑的確定(B)......接頭主體的材料和壁厚
(C)......接頭主體的形狀和粘接面積(D)......粘接劑的厚度(E)......管的粘接部位的處理(A)金屬管的材料、直徑的確定首先，根據使用條件等，確定金屬管3的材料、直徑。由此，確定金屬制插入接頭Ia 的插入孔2a的內周面的直徑。即，該插入孔2a為比嵌插的金屬管3的端部3a的外徑，大 致大出0. 2 0. 6mm的范圍內的任意的值的尺寸。在這里，以0. 2mm為下限邊界的意義在于如果小于該值，則該插入孔2a和嵌插于 其內的金屬管3的端部3a的間隙小于0. 1mm，將金屬管3的端部3a插入插入孔2a的內部 的作業(yè)困難，并且介設于插入孔2a的內周面和金屬管3的端部3a之間的粘接劑層的層厚 的均勻化處理困難，另外，以0. 6mm為上限邊界的意義在于如果大于該值，則該插入孔2a和 嵌插于其內的金屬管3的端部3a的間隙大于0. 3mm，上述粘接劑層的粘接強度大大降低。圖2為表示接合劑層的厚度和粘接劑層的粘接強度的關系的圖，橫軸表示粘接劑 層的厚度t，縱軸表示粘接劑層的斷裂時的剪切應力(粘接劑層的斷裂強度)τ。象該圖2 而理解的那樣，粘接劑層的厚度t在大于約0. 17mm的范圍，與小于其值的范圍相比較，斷裂 時的剪切應力τ的值伴隨粘接劑層的厚度的增加側的變化，按照較大的比例而降低。于 是，為了有效地發(fā)現粘接劑層的強度，粘接劑層的厚度t可在約0. 3mm以下。另外，嚴格地 說，可在約0. 17mm以下。(B)接頭主體的材料和壁厚圖3為表示過去存在的JIS規(guī)格(JIS B 2316-1986)的管用的插入接頭200的剖 視圖。該插入接頭200已用于各種管，針對每種口徑，確定滿足必要強度等的接收口部壁厚 (JIS厚度)T等。JIS規(guī)格(JIS B 2316-1986)針對材料為FC的金屬制插入接頭200的sch80和 sch 160的場合而規(guī)定，在接合管壁厚小于sch80的管壁厚的金屬管3時，以sch80的JIS 接收口部壁厚T為基準，另外，接合其管壁厚大于sch80，而小于schl60的管壁厚的金屬管 3時，以schl60的JIS接收口部壁厚T為基準，金屬制插入接頭Ia的接收口部最里方位置 (Pl點)的壁厚在JIS接收口部壁厚T以上。(C)接頭主體的形狀和粘接面積必須要求粘接劑層的粘接面的面積(粘接面積)通過將嵌插于插入孔2a中的金 屬管3的外周面的直徑和粘接劑層的接收口部4的長度(中心線CL方向的長度)Ll與圓 周率η相乘的方式計算。長度Ll為粘接劑層的接收口部4的中心線方向的最低必要長度 (強度計算上的粘接長度)。該粘接面積為即使作用于作為金屬被接合部件3的金屬管的 拉伸斷裂荷載相同的值的力的情況下，在粘接劑層中仍不發(fā)生其斷裂時的應力(粘接劑層 的斷裂時的剪切應力)以上的應力的尺寸?，F根據下述的計算式(1)而計算如果金屬管的拉伸斷裂荷載的值為F1，則上述最 低必要長度Ll的值。Ll = Fl/Jir τ......(1)式在這里，τ表示粘接劑的接合強度(粘接劑層的斷裂時的單位面積的剪切應力)， r表示金屬管的外徑。
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象這樣，確定最低必要長度Ll，從作為左右的各接收口部4的最里位置的Pl點，到 按照最低必要長度(強度計算上的粘接長度)Li，離開接收口部4的開口側的位置(E點) 涂敷粘接劑。接著，確定開口端位置。開口端位置設定在等于E點，離開pi的位置(Q點)。另 外，構成接收口部4的外周面的錐狀面Ib呈包括將在接收口部最里位置(pi點)的壁厚T 以上的外周面位置Z點，與Q點連接的直線SLl的形狀。由此，確定作為接收口部4的外周 面的錐狀面lb。在這里，錐的角度適當在3 12度的范圍內，角度越小，應力的形變越小。 如果角度小，則接頭的開口端壁厚薄，強度小，另一方面，如果角度大，則接收口部4的最里 位置的壁厚增加，材料成本增加。于是，作為實際的制品，最好在5 7度的范圍內。從分散應力的方面來說，錐形狀是優(yōu)良的，但是，對于接收部的開口部的部分的應 力形變，無論哪種錐角，均呈現大于其它的粘接部分的傾向，在施加與金屬管的母材強度相 匹敵的拉力時產生的開口部的應力形變應不超過粘接劑的粘接強度。另外，為了分散應力， 在錐的部分的范圍較長的場合良好，傾斜連續(xù)直至至少金屬管的前端到達的接收口的里部 的正上的位置。在該金屬制插入接頭Ia中，在各接收口部4處，從E點到相應的開口端Q的插入 孔2a的內周面也按照通過粘接劑與金屬管3的端部3a粘接的方式使用，有助于金屬制插 入接頭Ia的強度具有富裕。在此場合，也可形成下述結構，其中，從E點到相應的開口端Q 的插入孔2a的內周面和金屬管3的端部3a之間的任意部位嵌接環(huán)狀的密封件，限制水分 侵入插入孔2a和金屬管3的端部3a之間的里側的情況的結構。(D)粘接劑的厚度和其均勻性接著，在采用上述那樣形成的金屬制插入接頭la，將金屬管3之間接合的場合，象 下述這樣進行。在這里，圖4為表示將金屬管嵌插于金屬制插入接頭Ia的接合結構100的 剖視圖。準備具有比金屬管3的外徑大出0. 2 0. 6mm的插入孔2a的金屬制插入接頭la。然后，象圖4所示的那樣，將金屬管3的端部3a嵌插于金屬制插入接頭Ia的接收 口部4的插入孔2a的內部，并且在端部2a的外周面和插入孔2a的內周面之間，多個球部 件5呈單層狀，并且呈散點狀而定位，而且粘接劑6密集地存在。之后，在金屬管3的端部3a的外周面和/或金屬制接頭的接收口部4的插入孔2a 的內周面的全面上，涂敷粘接劑6(也可與先涂敷于球部件5上的粘接劑相同)，然后，使金 屬管3的端部3a處于插入到插入孔2a內的預定位置(最里部位置)的pi點的狀態(tài)，持續(xù) 該狀態(tài)，直至粘接劑6在通過作為本身的粘接力而維持金屬管3和接收口部4的相對位置 的狀態(tài)固化。另外，在將金屬管3的端部3a壓入插入孔2a的內部時，在固化前將從插入孔2a 的內部，通過其開口而溢出的粘接劑6擦去。然后，進行等待，直至粘接劑6呈現預定的強度。此時，作為粘接劑6，可采用單組分加熱固化型的環(huán)氧樹脂類結構用粘接劑(比 如，住友7 1J -工A社生產的商品“SCOtCh-WeldXA7416”等)。粘接面進行脫脂處理，如果 涂敷等離子體，則增強粘接力。球部件5可通過金屬、陶瓷或玻璃等的適合的材料形成，比如，如果采用珠，則可容易得到任意直徑的制品。但是，在采用陶瓷或玻璃的場合，由于具有因插入金屬管3時的 沖擊而開裂的可能性，故必須謹慎地作業(yè)。球部件5的直徑為粘接劑6層的預定最小厚度 和預定最大厚度之間的值，比如，在粘接劑6為單組分加熱固化型的環(huán)氧樹脂類結構用粘 接劑的場合，其一般的直徑大概為0. Imm 0. 25mm的范圍內的值。如果將這樣的球部件5預先設定在粘接面上，由于可維持金屬管3和插入孔2a的 內周面之間的間隙，故在金屬制插入接頭Ia的中間附近的外周面與內部的接合面之間，事 先開設通孔，在插入金屬管3后，將粘接劑壓入通孔中，通過這樣的方法，也可將粘接劑供 給到接合面。比如，在圖5中，在球部件5預先設置于粘接面的狀態(tài)，通過塊部件9將開口 端面10密封。接著，從開設于金屬制插入接頭Ia中的通孔8將接頭的內部的空氣排成真 空。然后，從通孔8注入粘接劑6。另外，也可不采用球部件5，而通過器具而精密地固定金屬管3和金屬制插入接頭 la,在粘接面全周范圍內，維持0. 1 0. 3mm的間隙。但是，在此場合，現場的作業(yè)困難，實 際上，可僅僅通過研究所、工廠等的屋內機材而實施。也考慮在粘接劑中預先混入球部件5， 而設置球部件5，但是，必須要求按照單層而設置球部件5的控制。(E)管的粘接部位的處理在粘接之前，對金屬管3的端部3a進行固化處理。金屬管3的端部3a在加熱到奧 氏體區(qū)域后，進行在適合的冷卻劑中急速地冷卻，作為馬氏體組織而固化的所謂淬火處理。 另外，此時，由于鋼的表面層的碳素量增加，故也可在浸碳劑中進行過熱處理后，進行淬火 處理。其目的在于增加強度，使該端部3a難以變形。另外，作為固化的方法，也可采用再結 晶溫度以下，產生塑性變形的冷軋加工。在鋼管中，必須要求JIS規(guī)格上的程度的延伸度， 但是，通過上述處理，抑制金屬管的端部3a的延伸度。進行固化處理的端部3a是指涂敷有 粘接劑的范圍，即Li，但是將進行固化處理的范圍嚴格地僅僅限制在Ll的范圍這一點從技 術上是不可能的。另外，反之，即使在稍稍大于Ll的范圍內進行固化處理的情況下，仍沒有 障礙，進行固化處理的范圍至少在Ll的范圍，可大于它(比如，Ll的1.5倍)。另外，在進 行淬火處理時，僅僅必要部分可為可通過瞬間的加熱和急冷，進行可淬火的高頻淬火。也可代替進行金屬管3的端部3a周邊的淬火，通過冷軋加工，使該端部3a周邊固 化。另外，由于作為JIS規(guī)格品的碳素鋼鋼管(SGP、STPG、STS等)的外周面不必為純 圓，故在這些鋼管用作應接合的金屬管3的場合，在測定其端部3a，該端部3a不為純圓的純 圓筒面時，作為使金屬管3為圓形的方法，通過車削而進行切削。(金屬制插入接頭的變形例1)圖6為表示變形例的接合結構101的剖視圖。各接收口部4的最里位置p2不與 作為金屬制插入接頭Ib的中間部位的pi點一致，相對Pl點，按照適當距離L3朝向接收口 部4的開口側變形。金屬制插入接頭Ib的左右各側的接收口部4的最里位置p2點和相應 的一側的E點之間的距離為與圖1所示的場合相同的長度L 1。于是，在該變形例的接合 結構101中，金屬制插入接頭Ib的左半范圍內的E點、右半范圍內的E點之間的距離比圖 1的場合大距離L3的2倍的長度。另外，在金屬制插入接頭Ib的左半范圍內的接收口部4的最里位置p2，與右半范 圍內的接收口部4的最里方位置p2的各自位置，形成半徑面部7，形成于這些半徑面部7、7之間的直狀孔部2b小于插入孔2a的內周面的直徑，并且在嵌插于插入孔2a中的金屬管3 的內孔的直徑以上。此外，從E點，到開口端面10的距離L2為Ll的0. 2倍的長度。從處理上的方便 性來說，開口端面10中的從插入孔2a的內周面到外周面的徑向長度RLl為數mm(比如， 0. 5 3mm)。另外，將開口端面10的外周面位置E2和Z點連接的直線SLl指定構成相應 的接收口部4的外周面的錐狀面。另外，在圖中，與金屬制插入接頭Ia相對應的部位采用 同一標號。按照該變形例，在金屬管3的端部3a嵌插于與其相應的接收口部4的插入孔2a 內部時，金屬管3的端部3a的前端與其接收口部4的半徑面部7碰撞，由此，僅僅通過將端 部3a壓入到限制其進一步的進入的位置，金屬管3便處于正確地位于預定位置的狀態(tài)，即 使在沒有通過測量工具而測定金屬管3相對接收口部4的壓入量等的情況下，仍可使金屬 管3和接收口部4定位于正確的相對位置。其它的方面按照與圖1的場合相同的方式構成。 另外，L3的尺寸在接頭強度方面，是任意的，沒有關系。(金屬制插入接頭的變形例2)圖7表示變形例的接合結構102。用于該接合結構102的金屬制插入接頭Ic中的 不同的4個方向的各端部的相應端部構成接收口部4，其用于呈十字狀而接合四根金屬管 3。另外，圖8表示另一變形例的接合結構103。該接合結構103用于采用沿不同的三個方 向分別具有接收口部4的金屬制插入接頭ld，呈Y狀接合三根金屬管3。另外，2個接收口 部4也可按照采用其中心線以90度交叉的金屬制插入接頭，使兩根金屬管3呈L狀接合的 方式變形。(金屬制插入接頭的變形例3)圖9為再一接合結構104的剖視圖。在圖9中，與圖1的場合相同，金屬制插入接頭Ie的長度方向中間部位pi為左右 兩側的接收口部4的最里位置。另外，金屬制插入接頭Ie的p2點的壁厚T2的拉伸強度為 等于大于金屬管3的拉伸強度。比如，按照大于金屬管3的壁厚的方式確定。開口端Q和 E點一致，另外，左右的pi點之間處于壁厚T2的狀態(tài)。(實驗例)本發(fā)明人等采用圖6所示的金屬制插入接頭lb，通過住友7 'J 社生產的商 品“SCotCh-WeldXA7416”，接合兩根金屬管(SGP20A) 3、3，形成端部3a的強度計算上的粘接 長度L 1為38mm(L2 = 0mm)的接合結構，進行張拉試驗。按照與金屬管的強度(400MPa) 相同的強度的方式，根據粘接劑的單位面積的強度，計算粘接面積，獲得強度計算上粘接長 度Ll(38mm)。錐的角度為7度。另外，在本實驗中，不采用球部件5，按照間隙0. Imm間距 的方式，通過器具而固定而粘接金屬管和接頭。(1)金屬管3的端部3a在不進行淬火或冷軋加工的狀態(tài)，通過金屬制插入接頭Ib 而接合，施加中心線CL方向的拉力，使其增加。在拉力超過50kN后，嵌插于插入孔2a中的 金屬管3的端部3a延伸，直徑縮小，插入孔2a的內周面和金屬管3的端部3a的外周面的 粘接劑的接合破壞，實現分離。(2)對金屬管3的端部3a周邊(嵌插于插入孔內的端部3a長度的1. 5倍的長度 范圍)進行淬火處理。在如果施加中心線CL方向的拉力，使其增加，則拉力達到85kN的階
11段，金屬制插入接頭Ib和金屬管3的接合結構不斷裂，金屬管3的母材部位斷裂。(3)本發(fā)明人為了測定接合結構的接合強度，以其強度高于SGP20A的同徑鋼管 (STPT410 SCH160)與在先實驗相同的粘接面積(Li = 38mm)，調查粘接面斷裂的張力。其結 果是，在超過150kN時，本次，粘接面斷裂。另外，針對粘接劑的厚度，也包括在先的實驗，按 照0. Imm而控制，進行粘接，但是，在本斷裂試驗后，針對粘接面，通過測微計測定其厚度， 此時，厚度約為0. 15mm。作為該實驗的結果，粘接劑的接合強度τ為采用金屬管(STPT410，SCH160)3時的 粘接面的斷裂荷載的150kN除以作為粘接面積的3246mm2而得到的值46. 2MPa。對應接合的任意的金屬管的強度計算上粘接長度Ll通過下述方式計算，該方式 為該金屬管的斷裂強度Fl除以通過實驗計算的粘接劑的接合強度τ的46.2MPa和金屬 管3的內周(Jir :r表示金屬管的外徑)。淬火時的金屬制插入接頭Ib的接合結構101可作為針對拉力的強度部件而沒有 妨礙地使用。作為對經淬火處理的金屬管(SGP20A)進行85kN拉伸試驗的結果，圖10表示 不通過接頭而金屬管側斷裂的樣子。(金屬板的適用例)同樣對于金屬板，通過附加拉力，會產生粘接部6的變形。圖11表示接合金屬板 的接合結構105。象圖中虛線S所示的那樣，在金屬板30的左右施加拉力，由此，產生使沿 板厚變薄的方向變形的應力。在接頭的接收口部上下設置錐形狀，使應力分散，但是，特別是在接收口 4的端部 處所觀察到的形變大，力沿剝離粘接面的方向作用。在本實施例中，與金屬制插入接頭Ia相對應的部位采用同一標號。象圖11所示 的那樣，在金屬制插入接頭If中，各接收口部4的最里位置p2不與作為金屬制插入接頭If 的中間部位的Pl點一致，相對Pl點，朝向接收口部4的開口側，僅僅以適當距離L3而發(fā)生 位移。金屬制插入接頭If的左右兩側的接收口部4的最里位置p2點和相對應一側的E點 之間的距離為與圖1所示的場合相同的長度Li。另外，在接頭If的左半范圍內的接收口部4的最里位置p2，與右半范圍內的接收 口部4的最里位置p2之間，形成連接部70，上下的錐狀面在pi點處連接。同樣在本實施例中，對金屬板的端部進行淬火或冷軋加工，抑制粘接部的變形。其 結果是，如果按照超過金屬板的拉伸強度地確保粘接面積的方式確定Li，則在施加拉力時， 造成金屬板的母材斷裂的結果，確保作為接頭的性能。插入金屬板30的插入孔2a可具有面對的至少2個平面。對于金屬板30的厚度和 接收口部4的插入孔2a的寬度(面對的平面的間距，圖11中的插入孔2a的上下的平面) 之間的關系，增加0.2 0. 6mm開口寬度，在此方面與其它的接合結構相同。圖12表示這樣的接頭的變形例。金屬制插入接頭If也可應用于呈圖12A所示的 T字狀而具有接收口的接頭lg，呈圖12B所示的那樣的十字狀而具有接收口的接頭lh。在 T字狀或十字狀的接頭中，在連接錐的傾斜的部分F處，可通過曲面而連續(xù)地連接。其原因 在于如果形成具有角度的部分，則應力集中。(變形的阻止的其它的方法)作為在附加拉力時，難以使金屬管變形的方法，給出了實施淬火(包含浸碳)，冷軋加工的方式，但是即使在象圖13所示的那樣，通過將金屬制的圓柱部件11插入金屬管內 的情況下，仍可抑制變形。S卩，金屬管3通過拉伸力伸長，產生縮徑，但是，由于在管內具有圓柱部件11，故可 抵抗縮徑。在圖中，與上述實施方式相對應的部位采用同一標號。該接頭li、lj在兩端處 具有插入金屬管3的內部的圓柱部件11，與從在先給出的金屬管或金屬板的外側粘接的接 頭不同，不具有錐狀的形狀。圓柱部件11的根P2不與作為接頭li、lj的中間部位的點pi 點一致，相對Pl點，按照僅僅距離L3而發(fā)生位移。接頭li、lj的左右兩側的p2點和圓柱 部前端E點之間的距離為與圖1所示的場合相同的長度Li。另外，在構成左右的圓柱部件11的底面位置的左右p2點之間，形成具有更大直徑 的凸緣部12，這些凸緣部12的直徑大于金屬管3的內孔的直徑。圓柱部件11的外徑相對金屬管3的內徑小0. 2 0. 6mm，可將粘接的間隙控制在 0. 1 0. 3mm的范圍內。按照這樣的接頭，即使在對金屬管3進行淬火、冷軋加工的情況下， 仍可抑制拉伸造成的接合部分的變形，由此，可確保粘接面的強度。圓柱部件11和凸緣部12可采用呈圖13A所示的那樣的中空狀的類型，與圖13B 所示的那樣的鋼的實心的類型。對于圖1 圖12中的相應的部位，采用同一標號，省略對其的說明。
1權利要求
一種金屬被接合部件的接合方法，其特征在于該方法按照下述方式實施，該方式為形成金屬制插入接頭，其形成接收口部，在該接收口部中，形成有插入金屬部件的端部并通過粘接劑粘接的插入孔，從上述接收口部開口端到其里側的接收口部外面構成從接收口部開口端朝向接收口部里側逐漸增加的錐狀面，并且接收口部最里部位的插入孔中心線方向拉伸強度大于等于上述被接合部件的中心線方向拉伸強度，另一方面，以上述被接合部件的端部和上述插入孔的縫隙為在0.2～0.6mm的范圍內的任意一定尺寸而較大地形成上述插入孔的寬度，對上述金屬被接合部件的端部進行淬火或冷軋加工，處于將上述被接合部件的端部壓入到上述插入孔內，并且在上述被接合部件的端部和上述插入孔的內面之間，密集地存在粘接劑的狀態(tài)。
2.根據權利要求1所述的金屬被接合部件的接合方法，其特征在于按照上述粘接劑的 斷裂時的單位面積的剪切應力，與在上述被接合部件的端部和上述插入孔的內面之間存在 粘接劑的面積相乘而得到的值為在上述被接合部件的中心線方向拉伸強度以上的值的方 式確定上述面積。
3.根據權利要求1所述的金屬被接合部件的接合方法，其特征在于上述金屬部件為金屬菅。
4.根據權利要求1所述的金屬被接合部件的接合方法，其特征在于在上述金屬被接合 部件的端部的外面和上述插入孔的內面之間，將球部件呈單層狀且呈散點狀定位，該球部 件的直徑小于上述任意一定的尺寸的一半。
5.根據權利要求1所述的金屬被接合部件的接合方法，其特征在于上述金屬被接合部 件的端部的外面或上述插入孔的內面上，多個球部件經由粘接劑呈單層狀而粘接之后，在 上述端部的外周面及/或上述插入孔的內面的基本整面上涂敷粘接劑，然后，上述被接合 部件的端部壓入而接合于上述接收口部的內部。
6.根據權利要求4或5所述的金屬被接合部件的接合方法，其特征在于球部件通過金 屬、玻璃或陶瓷形成。
7.一種金屬管的接合結構，其為金屬管和接頭的接合結構，其特征在于在接頭的接收口部中，插入上述金屬管的插入孔的內周面為直狀圓筒面，該直狀圓筒 面和與該內周面相對應的上述接收口部基本同心，并且從上述接收口部開口端到其里側的 接收口部外周面，形成從接收口部里側朝向接收口部開口端逐漸縮徑的錐狀面，而且接收 口部最里位置的插入孔中心線方向拉伸強度大于等于上述被接合部件的中心線方向拉伸 強度；另一方面，上述金屬管的端部的外周面呈與上述直狀圓筒面平行的形狀，并且其外徑 和上述直狀圓筒部的內徑的關系為按照在0.2 0. 6mm的范圍內的任意的一定尺寸而使上 述直狀圓筒面增大；上述金屬管的端部經過淬火或冷軋加工；在上述金屬管的端部的外周面和上述插入孔的內周面之間，粘接劑密集地存在。
8.根據權利要求6所述的金屬管的接合結構，其特征在于在上述金屬管的端部的外周 面和上述插入孔的內周面之間，球部件呈單層狀，并且呈散點狀而定位，該球部件的直徑小 于上述任意的一定值的一半。
9.一種金屬管的接合方法，其特征在于該方法按照下述方式實施，該方式為形成金屬接頭，該金屬接頭具有外周面為直狀圓筒面的圓柱部件和凸緣部，該凸緣部的外徑大于 與圓柱部件的底面連接的上述金屬管的內徑，金屬管的端部的內周面呈與上述直狀圓筒面 平行的形狀，并且其外徑和上述直狀圓筒面的內徑的關系為在0. 2 0. 6mm的范圍內的任 意的一定尺寸而使上述直狀圓筒面的內徑減小，處于將上述圓柱部件壓入到上述被接合部 件的端部內，并且在上述被接合部件的端部的內周面和上述圓柱部件的外周面之間密集地 存在粘接劑的狀態(tài)。
全文摘要
通過粘接劑(6)，按照獲得大于金屬被接合部件(3)的母材強度的方式接合金屬被接合部件(3)。金屬制插入接頭具有形成供金屬被接合部件(3)的端部插入的插入孔(2a)的接收口部(4)。另外，從該開口端，到其里側的接收口部(4)的外面為錐狀面。接收口部(4)的最里方位置的插入孔中心線方向拉伸強度大于等于金屬被接合部件(3)的中心線方向拉伸強度。以金屬制插入接頭中的插入孔(2a)的寬度為與金屬被接合部件(3)的端部相比較，在0.2～0.6mm的范圍內的尺寸，較大地形成上述插入孔(2a)的寬度。對金屬被接合部件(3)的端部進行淬火或冷軋加工，將金屬被接合部件(3)的端部壓入上述插入孔(2a)的內部，并且在金屬被接合部件(3)的端部和上述插入孔(2a)的內面之間，使粘接劑緊密地存在，與金屬被接合部件(3)接合。
文檔編號C09J5/00GK101910651SQ200880122669
公開日2010年12月8日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者小林理人 申請人:日本管洗工業(yè)株式會社