相異材料接頭及使用相異材料接頭的結構物及其制造方法技術

本發明專利技術的相異材料接頭（50）是多個接頭段（44）在長尺寸方向上連接設置而形成的。接頭段（44）是第一構件（51）、中間構件（55）以及第二構件（54）通過爆炸壓接接合而一體化的構件。在接頭段（44）的與其他段部（44）接合的接合端面上設置有在層疊方向上空間性地隔開第一構件（51）的端面和第二構件（54）的端面的槽（62）。相異材料接頭（50）的相鄰的接頭段部（44、44）的第一構件（51）的端面彼此通過焊接接合，第二構件（54）的端面彼此通過焊接接合。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及為了將彼此由不同的材料形成的相異材料通過焊接接合而使用的相異材料接頭以及使用該相異材料接頭制造的結構物及其制造方法。
技術介紹
以往，例如LNG (液化天然氣)船那樣的液體搬運船在船體上具備貯藏液體的一個以上的容器。在LNG船的情況下，如圖13所示，用于貯藏極度低溫(一 163°C)的LNG的由鋁合金材料形成的球狀的容器3通過稱為槽圍4的圓筒狀的支持結構物固定在由鋼材和不銹鋼材等形成的船體2上。槽圍4的上部通過焊接與容器3接合，槽圍4的下部通過焊接與船體2接合。因此，槽圍4由通過與容器3相同的材料(在這里是鋁合金材料)形成的上部結構構件41、通過與船體2相同的材料(在這里是鋼材)形成的下部結構構件42、和配置在上部結構構件41和下部結構構件42之間的中間結構構件43構成。中間結構構件43由熱傳導率低的材料、例如不銹鋼材構成。鋼材和不銹鋼材是可以通過焊接接合。然而，不銹鋼材和鋁合金材料由于熔點大為不同，因此難以將這些相異材料直接通過焊接接合，又，已知的是當兩種材料以熔融狀態混合時材料強度特性會極度下降。因此，上部結構構件41和中間結構構件43通過相異材料接頭50接合。相異材料接頭50的上端通過焊接與上部結構構件41接合，相異材料接頭50的下端通過焊接與中間結構構件43接合。在專利文獻I中記載有這樣的相異材料接頭50的一個示例。在效仿專利文獻I時，如圖13所示相異材料接頭50由通過與中間結構構件43相同的材料(在這里是不銹鋼材)形成的第一構件51、鎳材料52、鈦材料53、和通過與上部結構構件41相同的材料(在這里是鋁合金材料)形成的第二構件54層疊而一體地被固定。該相異材料接頭50的制作方法如下。首先，在第一構件51上配置鎳材料52，并通過爆炸壓接接合第一構件51和鎳構件52。接著，在鎳材料52上配置鈦材料53，并在該狀態下通過爆炸壓接接合鎳材料52和鈦材料53。最后，在鈦材料53上配置第二構件54，并在該狀態下通過爆炸壓接接合鈦材料53和第二構件54。另外,爆炸壓接也稱為“爆炸焊接(explosivewelding )”,是使兩種類型的金屬通過爆炸力高速沖撞,而使金屬彼此結合的加工方法。通過上述方法制作的相異材料接頭50在槽圍4的制造過程中配置在槽圍4的中間結構構件43上，并且在相異材料接頭50的下端和中間結構構件43的上端實施填角焊(fillet weld)。此外，在相異材料接頭50上配置上部結構構件41，并在相異材料接頭50的上端和上部結構構件41的下端實施填角焊。像這樣，使構成槽圍4的上部結構構件41和中間結構構件43通過相異材料接頭50而一體化。現有技術文獻: 專利文獻: 專利文獻1:日本特開2006-71034號公報。
技術實現思路
專利技術要解決的問題: 在槽圍的各結構構件中與相異材料接頭被實施填角焊的構件上設置有用于避免焊接線交叉的切口(齒形孔(scallop))。例如，如圖14所示，上部結構構件41的切口 46、和中間結構構件43的切口 47在相鄰的相異材料接頭50、50之間上下相對地設置。在將上部結構構件41和相異材料接頭50以及相異材料接頭50和下部結構構件42分別進行填角焊時，不得不對在切口 46、47的邊緣(圖14中用符號W示出的部分)上露出的上部結構構件41及中間結構構件43的厚度部分進行繞焊。由于切口 46、47狹窄，因此為了對切口 46、47的邊緣進行繞焊，要求焊接操作員有高超的技術。通過上述那樣的方法制作的相異材料接頭的長度是，因考慮到使用于爆炸焊接的裝置的情況而目前最大也停留在2?3m左右。因此，在槽圍的上部結構構件和中間結構構件之間多個相異材料接頭以環狀排列，并且在上部結構構件和中間結構構件上設置有與相異材料接頭的數量相對應的多個切口。其結果是，在槽圍的制造中，為了接合切口和相異材料接頭而進行繞焊的部分增多，焊接作業變得繁雜，與此同時為了形成切口而進行的機械加工的量增多。為了解決這樣的問題，只要使相異材料接頭長尺寸化即可。然而，在為了使相異材料接頭長尺寸化而試圖將現有的相異材料接頭彼此通過焊接接合時，存在相異材料接頭的不同種類的構成要素以熔融狀態相混合的擔憂。例如，當鋁合金材料和不銹鋼材料以熔融狀態相混合時，其機械強度大大受損。又，在試圖將現有的相異材料接頭彼此通過焊接接合時，因該焊接熱輸入而引起的熱變形量在相異材料接頭的不同種類構成要素之間不相同，從而存在在構成要素的接合界面上出現剝離(裂開)而使相異材料接頭的機械強度下降的擔憂。例如，在構成相異材料接頭的不同種類的構成要素為鋁合金材料和不銹鋼材料時，因焊接熱輸入而鋁合金材料與不銹鋼材料相比較大地熱變形，從而存在在這些接合界面上出現剝離(裂開)的擔憂。本專利技術是為了解決上述那樣的問題而形成的，其目的在于提供與以往相比可以長尺寸化的相異材料接頭及使用該相異材料接頭的結構物及其制造方法。解決問題的手段: 根據本專利技術的相異材料接頭是多個段部在長尺寸方向上連接設置而形成的相異材料接頭，各段部具備第一構件、由不同于所述第一構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述第一構件在層疊方向上接合的中間構件、和由不同于所述第一構件及所述中間構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述中間構件在所述層疊方向上接合的第二構件，并且在與其他段部接合的接合端面上具有在該接合端面的范圍內在所述層疊方向上隔開所述第一構件的端面和所述第二構件的端面之間的凹部；相鄰的所述段部的所述第一構件的端面彼此通過焊接接合；相鄰的所述段部的所述第二構件的端面彼此通過焊接接合。上述結構的相異材料接頭由多個段部在長尺寸方向上接合而形成，因此相異材料接頭在長尺寸方向上的長度可以超出用于爆炸壓接的裝置的限制而增大。即，根據本專利技術的相異材料接頭與現有的相異材料接頭相比可以長尺寸化。而且，將段部彼此焊接時，段部的同種類的構成要素彼此通過焊接接合，并且段部的異種的構成要素之間通過凹部隔開，以此不會發生段部的異種的構成要素彼此以熔融狀態混合的情況。因此，在相異材料接頭上不會存在異種材料以熔融狀態混合的部位，不會折損相異材料接頭的機械強度。也可以是在所述相異材料接頭中，所述凹部使所述中間構件的端面從所述接合端面向所述長尺寸方向退入。此外，也可以是所述中間構件的端面從所述接合端面的退入量為所述第一構件和所述中間構件的接合界面及所述中間構件和第二構件的接合界面，通過所述第一構件的端面之間及所述第二構件的端面之間進行焊接時的焊接熱輸入達到這些接合界面存在分離的可能性的規定溫度以下的大小。根據上述結構，段部的構成要素的接合界面的端遠離段部之間的焊接端面，可以降低在將段部彼此焊接時焊接熱輸入對段部的構成要素的接合界面產生的影響。也可以是在所述相異材料接頭中，所述段部在與所述凹部相比從所述接合界面進一步向所述長尺寸方向退入的位置，具有在所述層疊方向上隔開所述第一構件和所述第二構件之間的空洞。根據上述結構，即使因焊接段部之間時的焊接熱輸入而在段部的構成要素的接合界面上出現剝離，也可以將該剝離的擴張通過空洞停止，并且通過空洞防止剝離向內方(向段部的長尺寸方向的內方)擴大的情況。也可以是在所述相異材料接頭中，相鄰的所述段部的所述凹部彼此連續而形成空間，并且在該空間內設置有具有與相鄰本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相異材料接頭，是多個段部在長尺寸方向上連接設置而形成的相異材料接頭；各段部具備第一構件、由不同于所述第一構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述第一構件在層疊方向上接合的中間構件、和由不同于所述第一構件及所述中間構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述中間構件在所述層疊方向上接合的第二構件，并且在與其他段部接合的接合端面上具有在該接合端面的范圍內在所述層疊方向上隔開所述第一構件的端面和所述第二構件的端面之間的凹部；相鄰的所述段部的所述第一構件的端面彼此通過焊接接合；相鄰的所述段部的所述第二構件的端面彼此通過焊接接合。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.06.22 JP 2011-1387461.一種相異材料接頭，是多個段部在長尺寸方向上連接設置而形成的相異材料接頭； 各段部具備第一構件、由不同于所述第一構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述第一構件在層疊方向上接合的中間構件、和由不同于所述第一構件及所述中間構件的材料構成并通過爆炸壓接與所述中間構件在所述層疊方向上接合的第二構件，并且在與其他段部接合的接合端面上具有在該接合端面的范圍內在所述層疊方向上隔開所述第一構件的端面和所述第二構件的端面之間的凹部； 相鄰的所述段部的所述第一構件的端面彼此通過焊接接合； 相鄰的所述段部的所述第二構件的端面彼此通過焊接接合。2.根據權利要求1所述的相異材料接頭，其特征在于，所述凹部使所述中間構件的端面從所述接合端面向所述長尺寸方向退入。3.根據權利要求2所述的相異材料接頭，其特征在于，所述中間構件的端面從所述接合端面的退入量為所述第一構件和所述中間構件的接合界面及所述中間構件和所述第二構件的接合界面，通過所述第一構件的端面之間的焊接和所述第二構件的端面之間的焊接的焊接熱輸入達到這些接合界面存在分離的可能性的規定溫度以下的大小。4.根據權利要求1至3中任意一項所述的相異材料接頭，其特征在于，所述段部在與所述凹部相比從所述接合界面進一步向所述長尺寸方向退入的位置，具有在所述層疊方向上隔開所述第一構件和所述第二構件之間的空洞。5.根據權利要求1至3中任意一項所述的相異材料接頭，其特征在于，相鄰的所述段部的所述凹部彼此連續而形成空間，并且在該空間內設置有具有與相鄰的所述段部的雙方的所述第一構件及所述第二構件接觸的形狀的襯墊構件。6.根據權利要求5所述的相異材料接頭，其特征在于，所述襯墊構件由與所述第一構件及所述第二構件相比熱傳導率高的材料構成，且具有與相鄰的所述段部的雙方的所述中間構...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡內宏憲，孝岡祐吉，吉田巧，大道典子，藤本光生，
申請(專利權)人：川崎重工業株式會社，
類型：
國別省市：