ステンレスパイプのロウ付けは難しい？注意点やロウ材の選び方を解説

ステンレスパイプのロウ付けが難しい理由

ステンレスパイプのロウ付けでは、ロウ材の選定や母材の表面処理、温度管理などによって接合強度が大きく変わるため、高度な技術や豊富な経験が求められます。

とくに注意しておきたいのは、ロウ付けする際に、部材間の隙間に溶加材が均一に行き渡らないと濡れ性が低下し、接合強度が低くなる点です。ステンレスパイプはその性質上、溶加材が均一に行き渡りにくいため、注意が必要です。

また、異種金属との接合においては、熱膨張率の違いがロウ付けの難易度を上げる要因となります。

これらを踏まえた上で、ステンレスパイプのロウ付けが難しい理由についてより詳しく解説します。

強い酸化被膜が形成される

ステンレスパイプの表面には酸化被膜と呼ばれる膜が形成されています。酸化被膜は自然につくられるものですが、非常に薄くて硬く安定していて、ステンレスパイプの耐食性を高める重要な要素です。

しかし、ロウ付けにおいて酸化被膜は障害となります。酸化被膜があることによって溶加材が均一に広がらず、濡れ性が悪くなり接合強度が低下する原因となるからです。

とくに、ステンレスパイプに含まれているクロムは、高温によって酸化被膜の成長を促し厚くする性質があるので、部材間の濡れ性の悪化を助長します。

ステンレスパイプのロウ付けでは、酸化被膜を適切に除去して再形成を防止することが大切です。

異種金属による熱膨張率の違い

ステンレスパイプと異種金属をロウ付けするときは、熱膨張率の違いについても理解しておきましょう。

例えば、ステンレスの熱膨張率は比較的小さい一方で、銅の熱膨張率は大きいなど、金属の種類によって熱膨張率は異なります。熱膨張率の差が大きいほど接合部に歪みが出やすくなり、剥離やひび割れの原因となることもあるでしょう。

ステンレスパイプと異種金属それぞれの熱膨張率を考慮し、熱の伝わり方や冷却速度を管理することで、接合面を安定させることができます。

ステンレスパイプへロウ付けするときの注意点

ステンレスパイプのロウ付けでは以下に注意する必要があります。

• ロウ材に適した温度の調節
• 適切なロウ材の選定
• ロウ付けを考慮した接合面の設計

ロウ材にはそれぞれ適切な温度範囲があるので、必要に応じて温度を調節する必要があります。高い強度の接合面を実現するためにも適切なロウ材を選定しましょう。

金属同士の接合面の濡れ性を高めるために、溶加材の流動経路を考慮した設計にすることも大切です。

以下にそれぞれ詳しくご説明します。

ロウ材に適した温度の調節

一つ目はロウ材に適した温度に調節をすることです。

ステンレスパイプのロウ付けでは一般的に銀ロウが使われています。銀ロウは、主成分の銀のほかに銅や亜鉛などが含まれる合金のことで、成分の含有率によって分類されており、性質や適切な温度範囲が異なります。

銀ロウの中でステンレスパイプのロウ付けでよく使用されているのは、BAg-1やBAg-4と呼ばれるものです。融解温度はBAg-1が620～760度であるのに対し、BAg-4は780～900度となっています。

銀ロウの中でも、種類によっては適切な温度範囲が異なるので注意しましょう。

適切なロウ材の選定

二つ目は適切なロウ材の選定です。

ステンレスにはマルテンサイト系やオーステナイト系などの種類があり、それぞれの性質を理解してロウ材を選定しましょう。

マルテンサイト系は高温によって硬化し、割れやすくなる特性があることから、低温で対応できる溶加材が好ましいといえます。

一方で、オーステナイト系は耐食性が高く熱膨張率も大きく、局部加熱が起こりやすい特性があるので、接合部の耐食性の低下を考慮し、高い耐食性をもつ溶加材が良いでしょう。

溶加材によっては接合部が脆くなり、強度が低下する原因となることがあります。ステンレスパイプの母材や使用する用途によって、適切なロウ材を選定することが大切です。

ロウ付けを考慮した接合面の設計

最後はロウ付けを考慮した接合面の設計を行うことです。

ロウ付けでは接合部の隙間の大きさにばらつきがあると、接合不良を起こすことがあります。

対策として、接合面に微細な溝加工を施して毛細管現象を起こし、溶加材が均一に広がりやすくなるようにして濡れ性を高める方法があります。

ほかにも、溶加材の流動経路や接合する金属の熱の伝わり方を考慮して設計すると、溶加材が均一に広がりやすくなり、強度の高い接合面となるでしょう。

安定した接合部にするためには、接合面の設計に工夫や配慮を加えることも重要です。

小池製作所のロウ付け事例

小池製作所では、さまざまなロウ付け事例がございます。ここでは、例としてアルミパイプのロウ付け事例をご紹介します。

写真の製品はロウ付けを施したアルミ製のパイプです。板厚2ミリのアルミパイプを板厚3ミリのアルミ板にロウ付けした後、白アルマイト処理を施して水漏れの検査を実施しました。

ステンレスパイプと同様に、アルミのロウ付けにも非常に高い技術が要求されます。

アルミには溶加材と母材の融点が近いという特徴があるため、厳密に温度管理を行わないと接合時に母材が溶けてしまう可能性もあるからです。

アルミのロウ付けが行える会社は限られていますが、小池製作所では巧みな技術をもった職人が在籍しておりますので、難易度の高い金属加工にも対応いたします。

ステンレスパイプのロウ付けを依頼できる会社

ステンレスパイプのロウ付けでは、酸化被膜を除去することや異種金属による熱膨張率の違いを理解することが大切であり、安定した接合面にするためには高い技術が必要となります。

外部でステンレスパイプの加工を検討している方は、豊富な実績や高い技術をもつ会社を選ぶとよいでしょう。

小池製作所では巧みな技術をもった職人によって、ステンレスパイプのように難易度の高いロウ付けのほか、複雑な形状や高精度な製品などにも柔軟に対応いたします。

他社で断られてしまった場合でも、まずは小池製作所にお気軽にご相談ください。

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