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JP2002178131A - Seal joining method with insert casting - Google Patents

Seal joining method with insert casting

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Publication number
JP2002178131A
JP2002178131A JP2000373781A JP2000373781A JP2002178131A JP 2002178131 A JP2002178131 A JP 2002178131A JP 2000373781 A JP2000373781 A JP 2000373781A JP 2000373781 A JP2000373781 A JP 2000373781A JP 2002178131 A JP2002178131 A JP 2002178131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cast
seat ring
seal
molten metal
joining method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000373781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobusada Mukai
伸禎 向井
Yasushi Shimizu
靖 清水
Yasuhide Maruyama
泰秀 丸山
Takashi Yamashino
隆司 山篠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SANUKI CHUZO TEKKO KK
Kitz Corp
Original Assignee
SANUKI CHUZO TEKKO KK
Kitz Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SANUKI CHUZO TEKKO KK, Kitz Corp filed Critical SANUKI CHUZO TEKKO KK
Priority to JP2000373781A priority Critical patent/JP2002178131A/en
Publication of JP2002178131A publication Critical patent/JP2002178131A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal fused joining method, especially, suitable to parts, such as valve, with which a seal fused joining can be applied and working of a base material for screwing and calking, is unnecessitated and man-hour is reduced with the joining method with insert casting. SOLUTION: In a method for integrally joining a insert casting main material 1 and a material 2 by pouring molten metal into a mold disposing the material 2, this seal joining method, is characterized, in that both materials are integrally joined under the state of seal-fused joining at least a part of the material 2 and the main material 1 by regulating calorie supplied into the material 2 from the molten metal to not less than a calculated calorie when the molten metal is poured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は鋳包みによるシール
接合方法に関し、特に、バルブボデーとシートリングと
の鋳包みによる接合部位をシール溶融接合するようにし
た鋳包みによるシール接合方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seal joining method by cast-in, and more particularly to a cast-in seal joining method in which a joint portion of a valve body and a seat ring is cast and melt-sealed.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のバルブ用シートリングは、異種
金属を溶接盛金の後、加工、仕上げをして弁座とし、こ
の弁座は、シール性確保、かじ付き防止、使用中に緩ま
ないことが重要な条件であり、緩むと弁座の裏から漏れ
が生じるおそれがある。
2. Description of the Related Art Valve seat rings of this type are formed by welding and dissimilar metals and then processed and finished to form a valve seat. This valve seat secures sealing properties, prevents galling, and loosens during use. Is an important condition, and loosening can cause leakage from behind the valve seat.

【0003】また、ボデーとシートリングの固定方法に
は、ねじ込み式、かしめ式、溶接式とがあり、このねじ
込み式やかしめ式のように部品と部品との締結による固
定方法は、バルブの使用条件により、シート漏れが発生
する可能性があるうえに、素材にねじ等の加工をしなけ
ればならず、工数がかかり、コストアップの要因ともな
っていた。一方、溶接式の場合は、シール性は良好であ
るが、狭いスペースでの溶接であるため、極めて作業性
が悪いものであった。
[0003] The body and the seat ring can be fixed to each other by screwing, caulking, or welding. The method of fixing the parts by fastening the components, such as the screwing or caulking, involves using a valve. Depending on the conditions, sheet leakage may occur, and the material must be machined with screws or the like, which increases man-hours and increases costs. On the other hand, in the case of the welding type, although the sealing property was good, the workability was extremely poor because the welding was performed in a narrow space.

【0004】また、従来より異種金属による各種の鋳包
み方法が提案されているが、何れもバルブ用ボデーとシ
ートリングの接合時において、両者をシール溶融接合す
る技術とは言えない。例えば、特開平11−19035
0号公報記載の技術は、鋳鉄溶湯の体積と被包み材の体
積との体積比を18以上とするようにした製造方法であ
り、その用途は、車両用の終減速装置の部品を鋳包むた
めの技術であって、両者を一体接合することによって強
度を向上させ、かつ製造工程を簡略化するものである。
[0004] In addition, various cast-in methods using different metals have been conventionally proposed, but none of these techniques can be said to be seal fusion joining of the valve body and the seat ring at the time of joining. For example, JP-A-11-19035
The technique described in Japanese Patent Application Publication No. 0 is a manufacturing method in which the volume ratio between the volume of the molten cast iron and the volume of the wrapping material is set to 18 or more. This is a technique for improving the strength by integrally joining the two and simplifying the manufacturing process.

【0005】圧力容器であるバルブのボデーは、薄肉の
ボデー本体と、配管やボンネット部品との接続に用いら
れる厚肉のフランジ部とから形成されており、上記薄肉
のボデー本体部にシートリングが配置される。ボデー本
体の肉厚寸法は公的な規格等により予め決められてお
り、シートリング配置スペースの肉厚もこれに準拠して
所定の耐圧・強度を確保しつつ、必要最低限の厚みに設
定されている。上記シートリングとバルブボデーとのシ
ール溶融接合性に直接影響するのは、溶湯が流れ込む空
間の大きさから、ボデー本体部のシートリング配置スペ
ース付近のみであり、そのスペースに供給される溶湯の
体積は、シートリング体積の約2〜3倍に過ぎない。従
って、同公報の技術は、圧力容器であるバルブボデーの
ように、肉厚が決まっており、シートリングの配置スペ
ースも限られているシール溶融接合の場合には、適用す
ることはできない。
[0005] The body of the valve, which is a pressure vessel, is formed of a thin body main body and a thick flange used for connection with piping and bonnet parts. A seat ring is provided on the thin body main body. Be placed. The wall thickness of the body body is determined in advance according to official standards, etc., and the thickness of the seat ring placement space is set to the minimum necessary thickness while securing the specified pressure resistance and strength in accordance with this. ing. The size of the space into which the molten metal flows directly affects only the vicinity of the seat ring arrangement space of the body main body, and the volume of the molten metal supplied to the space has a direct effect on the seal fusion bonding property between the seat ring and the valve body. Is only about 2-3 times the seat ring volume. Therefore, the technique disclosed in this publication cannot be applied to seal fusion joining in which the wall thickness is fixed and the space for disposing the seat ring is limited, such as a valve body that is a pressure vessel.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、従来の課題点を解決するため、鋭意研究の結果、本
発明を開発に至ったものであり、鋳包みによる接合方法
によって、シール溶融接合することができ、しかも、ね
じ込み用やかしめ用のための素材加工を不必要として、
工数の低減化を図り、特に、バルブ等の部品に好適なシ
ール溶融接合方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present inventors have developed the present invention as a result of intensive studies in order to solve the conventional problems. Can be melt-bonded, and requires no material processing for screwing and caulking.
An object of the present invention is to provide a seal fusion joining method suitable for parts such as valves, in which the number of steps is reduced.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、被鋳包み体を配設した鋳型
内に溶湯を注湯して鋳包み本体と被鋳包み体とを一体に
接合する方法において、注湯の際に、溶湯から前記被鋳
包み体に供給される熱量を下記算定式による熱量以上と
することにより被鋳包み体と前記鋳包み本体との少なく
とも一部をシール溶融接合した状態で両者を一体接合す
るようにした鋳包みによるシール接合方法である。 熱量=c×ρ×v×t/η c:被鋳包み体の比熱 ρ:被鋳包み体の密度 v:被鋳包み体の体積 t:鋳包み本体の溶湯の固相温度 η:熱効率
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a method in which a molten metal is poured into a mold provided with a body to be cast and a body to be cast and a body to be cast. In the method of integrally joining, at the time of pouring, at least the amount of the to-be-cast body and the said to-be-cast body by making the amount of heat supplied from the molten metal to the to-be-cast body equal to or more than the calorific value according to the following formula This is a seal joining method by cast-in in which both parts are integrally joined in a state where a part is melt-sealed. Heat amount = c × ρ × v × t / η c: Specific heat of the object to be cast ρ: Density of the object to be cast v: Volume of the object to be cast t: Solid phase temperature of the molten metal in the body of the object to be cast η: Thermal efficiency

【0008】請求項2に係る発明は、鋳包み本体がダク
タイル鋳鉄で、被鋳包み体がステンレス等の鋼材であ
り、鋳包み本体の注湯時に、ダクタイル鋳鉄溶湯から前
記被鋳包み体に、15.0×103[J]以下の熱量を供
給してシール溶融接合部分を形成することにより、両者
を一体接合するようにした接合方法である。
[0008] The invention according to claim 2 is that the cast-in body is made of ductile cast iron and the cast-in body is made of a steel material such as stainless steel. This is a joining method in which both are integrally joined by supplying a heat amount of 15.0 × 10 3 [J] or less to form a seal fusion joining portion.

【0009】請求項3に係る発明は、被鋳包み体のシー
ル接合部位は、リング状の被鋳包み体の外径に形成した
フィン部である。また、請求項4に係る発明は、被鋳包
み体を予熱し、被鋳包み体への熱量供給を補うようにし
たシール接合方法である。
According to a third aspect of the present invention, the seal joining portion of the object to be cast is a fin portion formed on the outer diameter of the ring-shaped object to be cast. The invention according to claim 4 is a seal joining method for preheating the body to be cast and supplementing the supply of heat to the body to be cast.

【0010】請求項5に係る発明は、鋳包み本体がバル
ブボデーで、被鋳包み体がシートリングであり、このシ
ートリングとバルブボデーとを上記のシール接合方法に
より接合するようにした鋳包みによるシール接合方法で
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cast-in package wherein the cast-in body is a valve body, the cast-in body is a seat ring, and the seat ring and the valve body are joined by the above-mentioned seal joining method. Is a sealing joining method.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明における鋳包みによるシー
ル接合方法の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明
における鋳包み造型断面図であり、同図は、ゲートバル
ブのボデー1(鋳包み本体)とシートリング2(被鋳包
み体)を一体接合するための造型における砂鋳型(下
型)3に砂中子4をセットし、この砂中子4の案内取付
部5,5にシートリング2,2を一対配設し、砂鋳型3
と砂中子4との間に鋳造空間6を形成している。図2
は、図1に示す鋳包み造型により鋳造したゲートバルブ
のボデー1である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a seal joining method by cast-in in the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a sectional view of a cast-in mold of the present invention, and FIG. 1 shows a sand mold (lower) in a mold for integrally joining a body 1 (a cast-in body) of a gate valve and a seat ring 2 (a cast-in body). The sand core 4 is set on the mold 3, and a pair of seat rings 2, 2 are provided on the guide mounting portions 5, 5 of the sand core 4.
And a sand core 4 to form a casting space 6. FIG.
Is a body 1 of the gate valve cast by the cast-in mold shown in FIG.

【0012】このシートリング2である被鋳包み体は、
ステンレス(SUS403等)や構造用合金鋼材(SS
400等)その他の材料を用いている。また、鋳包み本
体1を成形する溶湯金属は、本例ではダクタイル鋳鉄
(球状黒鉛鋳鉄)を用いている。
[0012] The cast body, which is the seat ring 2,
Stainless steel (SUS403, etc.) and structural alloy steel (SS
400 etc.) Other materials are used. In this example, ductile cast iron (spheroidal graphite cast iron) is used as the molten metal for molding the cast-in main body 1.

【0013】鋳包み本体1であるダクタイル鋳鉄溶湯を
図示しない湯口より注湯して鋳造空間6内に注湯して造
型する。図5に示すように、シートリング2のシート側
2aとは反対側の外径位置には、シートリング2の全周
にわたって断面三角形状のフィン部7を形成し、後述す
るように、必要な熱量を小さくし、肉厚の薄いバルブボ
デーの形状でもシートリング2を鋳包みにより確実にシ
ール溶融接合することができる。図3及び図4に示す形
状のシートリング20,30を鋳包んだ場合、同図の斜
線部分20a,30aは肉厚であるため、シートリング
20,30が溶湯の熱で高温になる前に、界面の溶湯
が、既に凝固してしまい接合することができない。
The molten cast iron, which is the cast-in body 1, is poured from a gate (not shown) and poured into the casting space 6 to form a mold. As shown in FIG. 5, a fin portion 7 having a triangular cross section is formed over the entire circumference of the seat ring 2 at an outer diameter position of the seat ring 2 opposite to the seat side 2a. The amount of heat can be reduced and the seat ring 2 can be securely sealed and welded by cast-in even in the shape of a thin valve body. When the seat rings 20, 30 having the shapes shown in FIGS. 3 and 4 are cast-in, the hatched portions 20a, 30a in FIG. In addition, the molten metal at the interface has already solidified and cannot be joined.

【0014】そこで、同図の場合におけるシートリング
の接合部位をダクタイル鋳鉄の固相温度1150℃以上
に加熱するために必要な熱量を検討した(図3〜図5の
シートリングはバルブ呼び径サイズを100Aとす
る)。まず、図3に示すシートリング20における比較
例1の必要熱量Q1を算出した。Q1=ステンレスの比
熱×熱の仕事当量×ステンレスの密度×斜線部分の体積
×固相温度/熱効率であるから、Q1=0.11[ca
l/g・℃]×4.19[J/cal]×7.8[g/
cm3]×26[cm3](シートリング20の斜線部2
0aの体積)×1150℃/0.9=119×10
3[J]であった。この条件で鋳包み鋳造をしたとこ
ろ、シートリング20の斜線部分20aと溶湯金属との
間へ隙間が生じ、シール溶融接合されていないことが確
認された。
Therefore, the amount of heat required to heat the joint of the seat ring to the solidus temperature of ductile cast iron of 1150 ° C. or higher in the case of FIG. 3 was examined (the seat ring in FIGS. 3 to 5 has a valve nominal diameter size). Is 100A). First, the required heat amount Q1 of Comparative Example 1 in the seat ring 20 shown in FIG. 3 was calculated. Since Q1 = specific heat of stainless steel × work equivalent of heat × density of stainless steel × volume of hatched portion × solid phase temperature / heat efficiency, Q1 = 0.11 [ca
1 / g · ° C.] × 4.19 [J / cal] × 7.8 [g /
cm 3 ] × 26 [cm 3 ] (shaded portion 2 of seat ring 20)
0a volume) × 1150 ° C./0.9=119×10
3 [J]. When cast-in casting was performed under these conditions, a gap was formed between the hatched portion 20a of the seat ring 20 and the molten metal, and it was confirmed that seal fusion was not performed.

【0015】次に、図4に示すシートリング30におけ
る比較例2の必要熱量Q2を算出したところ、Q2=
0.11[cal/g・℃]×4.19[J/cal]
×7.8[g/cm3]×8.7[cm3](シートリン
グ30の斜線部30aの体積)×1150℃/0.9=
40×103[J]であった。この条件で鋳包み鋳造し
たところ、シートリング30の斜線部分30aと溶湯金
属とは、全体的に隙間が見られ、シール溶融接合されて
いないことが確認された。すなわち、上記2つの比較例
では、鋳造時において、シートリング30に必要熱量が
供給されていないことを示す。
Next, when the required heat quantity Q2 of Comparative Example 2 in the seat ring 30 shown in FIG. 4 was calculated, Q2 =
0.11 [cal / g · ° C.] × 4.19 [J / cal]
× 7.8 [g / cm 3 ] × 8.7 [cm 3 ] (volume of hatched portion 30a of seat ring 30) × 1150 ° C / 0.9 =
It was 40 × 10 3 [J]. As a result of cast-in-casting under these conditions, a gap was found between the hatched portion 30a of the seat ring 30 and the molten metal as a whole, and it was confirmed that seal fusion bonding was not performed. That is, the above two comparative examples show that the required amount of heat is not supplied to the seat ring 30 during casting.

【0016】図5は、本発明におけるシートリング2の
場合を示したものであり、その熱量Q3は、Q3=0.
11[cal/g・℃]×4.19[J/cal]×
7.8[g/cm3]×2.9[cm3](シートリング
2の斜線部分7の体積)×1150℃/0.9=13.
3×103[J]であった。この条件で鋳包み鋳造した
ところ、シートリング2の斜線部7と溶湯金属とは、シ
ール溶融接合していることが確認された。上記は、バル
ブの呼び径サイズを100mm(100A)とした例で
あるが、最小サイズとするバルブサイズ25Aの場合の
必要な熱量を算出すると、4.2×103[J]であ
り、100Aを最大とするとき、シール溶融接合するた
めのシートリング2に必要な熱量は、4.0×103
15.0×103[J]の範囲である。従って、特殊な
鋳造装置を用いることなく、鋳包み本体1であるダクタ
イル鋳鉄溶湯から必要熱量を得ることができるよう、斜
線部分7の肉厚を設定することにより、シール溶融接合
を行うことができる。より具体的には、斜線部分7の形
状を断面三角形のフィン形状とするのが、表面積を広く
して上記熱量を確保する点からも、溶湯を流れやすくし
て欠陥なく鋳造を行う点からも最適である。なお、ダク
タイル鋳鉄溶湯から上記熱量を確保できない場合には、
予めシートリング2の少なくとも斜線部分7を予熱する
ことにより、シール溶融接合が可能となる。なお、フィ
ン部7は、シートリング2の外周に、軸方向にずらせた
位置で複数形成してもよいが、フィン部とフィン部の間
に溶湯が浸入しやすいよう、間隔を確保して形成する。
FIG. 5 shows the case of the seat ring 2 according to the present invention, and the heat quantity Q3 is Q3 = 0.
11 [cal / g · ° C.] × 4.19 [J / cal] ×
7.8 [g / cm 3 ] × 2.9 [cm 3 ] (volume of hatched portion 7 of seat ring 2) × 1150 ° C./0.9=13.
It was 3 × 10 3 [J]. As a result of cast-in-casting under these conditions, it was confirmed that the hatched portion 7 of the seat ring 2 and the molten metal were seal-welded. The above is an example in which the nominal size of the valve is set to 100 mm (100 A). When the required heat quantity in the case of the minimum valve size of 25 A is calculated, it is 4.2 × 10 3 [J]. Is the maximum, the amount of heat required for the seat ring 2 for seal fusion joining is 4.0 × 10 3 to
The range is 15.0 × 10 3 [J]. Therefore, the seal fusion welding can be performed by setting the thickness of the hatched portion 7 so that the required amount of heat can be obtained from the ductile cast iron melt that is the cast-in main body 1 without using a special casting device. . More specifically, the shape of the hatched portion 7 is a fin shape having a triangular cross section, from the viewpoint of increasing the surface area to secure the above-mentioned heat amount, and also from the viewpoint of making the molten metal flow easily and performing casting without defects. Optimal. In addition, when the above calorie cannot be secured from the molten ductile cast iron,
By preheating at least the hatched portion 7 of the seat ring 2 in advance, seal fusion bonding can be performed. A plurality of fins 7 may be formed on the outer periphery of the seat ring 2 at positions shifted in the axial direction. However, the fins 7 are formed with a sufficient space between the fins so that the molten metal can easily enter. I do.

【0017】このように、フィン部7が溶湯の熱で局部
的に加熱され、溶湯が凝固するまで固液共存時間が十分
に保たれ、シートリング2の表面とダクタイル鋳鉄の成
分元素の拡散が促進され、拡散接合層が形成されること
により両者がシール溶融接合される。従って、注湯の際
に、溶湯からシートリング2に供給される供給熱量は、
次の算定式による熱量以上とすることが不可欠である。 熱量=c×ρ×v×t/η c:被鋳包み体の比熱 ρ:被鋳包み体の密度 v:被鋳包み体の体積 t:鋳包み本体の溶湯の固相温度 η:熱効率
As described above, the fin portion 7 is locally heated by the heat of the molten metal, the solid-liquid coexistence time is sufficiently maintained until the molten metal solidifies, and the diffusion of the element of the surface of the seat ring 2 and the ductile cast iron is prevented. Both are sealed and fusion-bonded by forming a diffusion bonding layer. Therefore, the amount of heat supplied to the seat ring 2 from the molten metal at the time of pouring is
It is indispensable that the calorific value should be equal to or greater than the following formula. Heat amount = c × ρ × v × t / η c: Specific heat of the object to be cast ρ: Density of the object to be cast v: Volume of the object to be cast t: Solid phase temperature of the molten metal in the body of the object to be cast η: Thermal efficiency

【0018】上記に示す固相温度とは、溶湯金属が溶融
する温度をいい、本例においては、溶湯金属と被鋳包み
体とが互いの金属に元素拡散を生じ、シール溶融接合す
る温度をいう。なお、逆に、この温度を下回ってしまう
と、溶湯金属の凝固が始まってしまい、被鋳包み体も固
まり始めてしまう。
The solid phase temperature mentioned above refers to the temperature at which the molten metal melts, and in this example, the temperature at which the molten metal and the cast body cause element diffusion in each other's metal and seal fusion bonding is performed. Say. Conversely, if the temperature falls below this temperature, solidification of the molten metal starts, and the cast body also starts to solidify.

【0019】また、図6と図7は、シートリングに供給
される熱量による温度変化の影響を示したものであり、
前者は、シートリングが予熱されていない例であり、後
者は、400℃の予熱が施こされている例である。この
場合、バルブの呼び径は100Aであり、鋳造型への注
湯時、溶湯の温度は約1450℃である。このとき、シ
ートリング2のフィン部7には、図6において、約15
×103[J]の熱量が供給されて、フィン部分はシー
ル溶融接合されている。一方、フィン部以外のシート部
分には、最大約13×103[J]の熱量しか供給され
ておらず、シール接合に必要な熱量13.3×10
3[J]に足りない。よって、シートリング2とボデー
1部分とはシール接合しない。図6において、不接合部
位は、固相温度(1150℃)よりも低くなっており、
シートリング2が溶着する前に溶湯が固まってしまうこ
とを示している。このように、熱量を供給し続ける時間
は、さほど問題ではなく、注湯時に、シール溶融接合に
必要な熱量を供給することが必要であることが確認され
る。
FIGS. 6 and 7 show the effect of temperature change due to the amount of heat supplied to the seat ring.
The former is an example in which the seat ring is not preheated, and the latter is an example in which the preheating of 400 ° C. is performed. In this case, the nominal diameter of the valve is 100A, and the temperature of the molten metal at the time of pouring into the casting mold is about 1450 ° C. At this time, the fin portion 7 of the seat ring 2
A heat quantity of × 10 3 [J] is supplied, and the fin portion is seal-welded. On the other hand, only a maximum amount of heat of about 13 × 10 3 [J] is supplied to the sheet portion other than the fin portion, and a heat amount of 13.3 × 10 3 necessary for seal joining is provided.
3 Not enough [J]. Therefore, the seat ring 2 and the body 1 portion are not sealed and joined. In FIG. 6, the unbonded portion is lower than the solid phase temperature (1150 ° C.)
This shows that the molten metal hardens before the seat ring 2 is welded. As described above, the time for continuously supplying the heat quantity is not so problematic, and it is confirmed that it is necessary to supply the heat quantity necessary for seal fusion bonding at the time of pouring.

【0020】図7は、リング温度による温度変化の影響
を示したもので、シートリングを400℃の予熱処理し
た例を示す。同図において、予めシートリング2に、
4.6×103[J]の熱量を加えておき、その後、注
湯したものであり、シートリング2には、シール溶融接
合に必要な熱量13.3×103[J]を上回り、計1
4.2×103[J]の熱量が加えられ、フィン部7が
シール溶融接合される。
FIG. 7 shows the effect of a temperature change due to the ring temperature, and shows an example in which a seat ring is preheat-treated at 400.degree. In FIG.
A calorie of 4.6 × 10 3 [J] was added and then poured. The seat ring 2 exceeded a heat of 13.3 × 10 3 [J] required for seal fusion bonding. Total 1
A heat amount of 4.2 × 10 3 [J] is applied, and the fin portion 7 is seal-welded.

【0021】このように、シートリング2を加熱するこ
とにより、固相温度1150℃よりもシートリング温度
が高くなっており、このことにより溶湯が凝固する前に
シートリング2が熱くなりシール溶融接合が促進された
ことによることが確認された。
As described above, by heating the seat ring 2, the seat ring temperature is higher than the solid phase temperature of 1150 ° C., whereby the seat ring 2 becomes hot before the molten metal solidifies, and the seal fusion bonding is performed. Was confirmed to have been promoted.

【0022】また、本発明は、上記の例以外に、ゲート
弁、グローブ弁、チャッキ弁その他のバルブのシートリ
ング或はジスクのシートリングにも応用でき、また、バ
タフライ弁のジスクの外周に設けたダクタイル鋳鉄製の
シートリングをSUS材で鋳包みすることも可能であ
り、この場合は、コスト的に有効である。更には、バル
ブのボンネットのはめ輪にも応用できるばかりでなく、
バルブ部品以外にも、機械部品、自動車部品などにも広
く適用することもできる。
Further, the present invention can be applied to a seat ring of a gate valve, a globe valve, a check valve and other valves or a seat ring of a disc in addition to the above examples. It is also possible to cast-wrap a sheet ring made of ductile cast iron with a SUS material, and in this case, it is cost effective. Furthermore, not only can it be applied to the bonnet ring of the valve,
In addition to valve parts, it can be widely applied to machine parts, automobile parts, and the like.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明における鋳包みによるシール接
合方法の実施例を実験例と共に図面に基いて説明する。 (実験例1)図5に示すシートリング2を、図2に示す
ようなゲートバルブのボデー1の弁座位置に配置して鋳
包んだ。供試品におけるバルブのサイズは100Aであ
る。また、供試品におけるシートリング2の材質は、鋼
材(SS400)にスズメッキを施し、且つシート面に
はステライト盛金を施したものであり、ボデー1の材質
はダクタイル鋳鉄(FCD−S)である。シートリング
2をダクタイル鋳鉄溶湯温度1400℃〜1450℃に
て鋳包んだ後、十分空冷した上で供試品を切断・研磨
し、シートリング接合面の金属組織を観察した。図8に
シートリング2の径方向断面における金属組織写真を、
図9にシートリング2の周方向における金属組織写真を
示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a seal joining method by cast-in according to the present invention will be described with reference to drawings together with an experimental example. (Experimental Example 1) The seat ring 2 shown in FIG. 5 was placed at the valve seat position of the body 1 of the gate valve as shown in FIG. The size of the valve in the sample is 100A. The material of the seat ring 2 in the test sample is a steel material (SS400) plated with tin, and the seat surface is plated with stellite. The material of the body 1 is ductile cast iron (FCD-S). is there. After casting the seat ring 2 at a ductile cast iron melt temperature of 1400 ° C. to 1450 ° C., the sample was cut and polished after sufficiently air-cooled, and the metal structure of the seat ring joint surface was observed. FIG. 8 shows a metallographic photograph of a radial cross section of the seat ring 2.
FIG. 9 shows a photograph of the metal structure of the seat ring 2 in the circumferential direction.

【0024】この実験結果によると、図8に示す金属組
織写真(25倍)において、シートリング2のフィン部
7とボデー1が鋳包みによりシール溶融接合しているこ
とが確認された。この場合、溶融接合している範囲は、
2mmほどである。図8及び図9において、溶融接合し
ている部分は、シートリング2(SS400)とボデー
1(FCD−S)の双方とも、パーライト相がリッチに
なっていることが、写真黒色部分から判断できる。これ
は、シール溶融接合により接合界面において、シートリ
ング材質(SS400)とボデー材質(FCD−S)に
よる成分元素拡散が行われていることを示している。一
方、シール溶融接合していない部分では、双方ともフェ
ライト相であった。なお、シートリング2のフィン部7
の部分では、図9に示す状態で円周方向に沿って全面シ
ール溶融接合しており、また、シール溶融接合していな
いシートリング2とボデー1との隙間は、シートリング
2のシート側2aに向かうほど広くなっている。
According to the results of the experiment, in the metallographic photograph (25 magnifications) shown in FIG. 8, it was confirmed that the fin portion 7 of the seat ring 2 and the body 1 were seal-welded by casting. In this case, the range of fusion bonding is
It is about 2 mm. In FIGS. 8 and 9, it can be determined from the black portions in the photograph that the pearlite phase is rich in both the seat ring 2 (SS400) and the body 1 (FCD-S) in the fusion-bonded portion. . This indicates that diffusion of component elements by the seat ring material (SS400) and the body material (FCD-S) is performed at the bonding interface by seal fusion bonding. On the other hand, in the portion where the seal fusion bonding was not performed, both were ferrite phases. The fin portion 7 of the seat ring 2
9, the entire surface is melt-sealed along the circumferential direction in the state shown in FIG. 9, and the gap between the seat ring 2 and the body 1 that are not melt-sealed is the seat side 2 a of the seat ring 2. It gets wider as you go.

【0025】更に、シール溶融接合が確実に行われてい
ることを確認するため、エネルギー分散型X線分析装置
(EDX)によるシートリング接合面の表面組織分析を
行った。その結果を表1及び図10及び図11に示す。
溶融接合部では、ボデー1からシートリング2に炭素
(C)の拡散が確認され、また、シートリング2のメッ
キ成分であるスズ(Sn)は、ボデー1にも拡散して溶
融接合部全体に均一に拡散していることが確認された。
従って、EDXによる表面組織分析結果からも、シール
溶融接合が確実に行われていることが確認できた。
Further, in order to confirm that the seal fusion bonding was performed reliably, the surface structure analysis of the seat ring bonding surface was performed by an energy dispersive X-ray analyzer (EDX). The results are shown in Table 1 and FIGS.
At the fusion joint, diffusion of carbon (C) from the body 1 to the seat ring 2 is confirmed, and tin (Sn), which is a plating component of the seat ring 2, also diffuses to the body 1 and spreads throughout the fusion joint. It was confirmed that they were uniformly diffused.
Therefore, it was also confirmed from the result of the surface structure analysis by EDX that the seal fusion bonding was reliably performed.

【0026】(実験例2)供試品におけるシートリング
2の材質を、ステンレス鋼材(SUS403)に変更し
て実験を行った。供試品におけるバルブのサイズは25
Aである。図12に示すシートリング8は、シート側8
aの反対側に位置している反シート側8bにフィン部9
を設け、中央部分に薄肉状の溝部8cを設けたものであ
る。実験例1と同様の注湯条件にて鋳包みし、シートリ
ング8の接合面の金属組織を観察した。図13にシート
リング8のフィン部9における径方向断面の金属組織写
真を、図14にシートリング8の溝部8cにおける径方
向断面の金属組織写真を示す。
(Experimental Example 2) An experiment was conducted by changing the material of the seat ring 2 in the test sample to stainless steel (SUS403). The size of the valve in the specimen is 25
A. The seat ring 8 shown in FIG.
a fin portion 9 on the opposite side 8b of the sheet,
And a thin-walled groove 8c is provided at the center. Cast-in was performed under the same pouring conditions as in Experimental Example 1, and the metal structure of the joint surface of the seat ring 8 was observed. FIG. 13 shows a photograph of a metal structure of a radial section of the fin portion 9 of the seat ring 8, and FIG. 14 shows a photograph of a metal structure of a radial section of the groove portion 8 c of the seat ring 8.

【0027】この実験結果においても、図13の金属組
織写真(100倍)にて明らかなように、シートリング
8は浸炭されており、ボデー1側の金属組織は針状結晶
となっていることから、シートリング8のフィン部9と
ボデー1はシール溶融接合していることが確認された。
また、図14の金属組織写真(100倍)にて明らかな
ように、溝部8cとボデー1もシール溶融接合している
ことが確認された。
Also in this experimental result, as is apparent from the metallographic photograph (100 times) of FIG. 13, the sheet ring 8 is carburized, and the metallic structure on the body 1 side is a needle-like crystal. From the results, it was confirmed that the fin portion 9 of the seat ring 8 and the body 1 were seal-welded.
In addition, as apparent from the metallographic photograph (100 times) of FIG. 14, it was confirmed that the groove 8c and the body 1 were also seal-fused.

【0028】[0028]

【表1】 更に、シール溶融接合が確実に行われていることを確認
するため、実験例1同様、EDXによるシートリング接
合面の表面組織分析を行った。その結果を表1及び図1
5及び図16に示す。溶融接合部では、ボデー1からシ
ートリング8に炭素(C)の拡散が確認され、また、シ
ートリング8からSUS403の成分でクロム(Cr)
の拡散が確認された。このうち、Cは上記光学的に観察
された金属組織写真に見られる浸炭部に拡散しており、
シートリング8内では接合界面部がCの濃度が最も高
く、シートリング8内に向かうほど緩やかに濃度が低下
している。一方、Crは、上記金属組織写真に見られる
針状結晶粒内に存在し、ボデー1内に向かうほど緩やか
に濃度が低下している。従って、EDXによる表面組織
分析結果からも、シール溶融接合が確実に行われている
ことが確認できた。
[Table 1] Further, in order to confirm that the seal fusion bonding was performed reliably, the surface structure analysis of the seat ring bonding surface by EDX was performed as in Experimental Example 1. Table 1 and FIG.
5 and FIG. At the fusion joint, diffusion of carbon (C) from the body 1 to the seat ring 8 was confirmed, and chromium (Cr)
Was confirmed. Of these, C diffused into the carburized portion seen in the optically observed metallographic photograph,
In the seat ring 8, the concentration of C is highest at the joint interface, and the concentration gradually decreases toward the inside of the seat ring 8. On the other hand, Cr is present in the acicular crystal grains seen in the metallographic photograph, and the concentration gradually decreases toward the inside of the body 1. Therefore, it was also confirmed from the result of the surface structure analysis by EDX that the seal fusion bonding was reliably performed.

【0029】実験例1のSS400製シートリングを鋳
包んだゲートバルブを用いて、耐圧検査を行った。その
結果を表2に示す。
A pressure resistance test was performed using a gate valve in which the SS400 seat ring of Experimental Example 1 was cast. Table 2 shows the results.

【表2】 まず、耐圧検査として、バルブ全開状態にて水圧47
[kgf/cm2]を10分間加えたところ、バルブ外
部への流体漏れは確認されなかった。また、内圧検査と
して、バルブ全閉にて水圧33[kgf/cm2]を1
0分間加えたところ、シートリング2とボデー1の間か
らの流体漏れは確認されなかった。よって、本発明の鋳
包みによるシール接合方法、とりわけフィン部7の融着
が実際の使用に耐えられるシール性を有するものである
ことが確認できた。
[Table 2] First, as a pressure resistance test, the water pressure 47 was measured with the valve fully opened.
When [kgf / cm 2 ] was added for 10 minutes, no fluid leakage outside the valve was confirmed. As an internal pressure test, a water pressure of 33 [kgf / cm 2 ] was set to 1 when the valve was fully closed.
When 0 minute was added, no fluid leakage between the seat ring 2 and the body 1 was confirmed. Therefore, it was confirmed that the seal joining method by cast-in of the present invention, in particular, the fusion of the fin portion 7 has a sealing property that can withstand actual use.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のことがら明らかなように、本発明
によると、被鋳包み体と鋳包み本体とをシール溶融接合
することができるため、鋳包み接合するもの同志を確実
に密封シールすることができ、例えば、バルブ部品等の
ようにシール接合を可能とする鋳包みに最適である。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the cast body and the cast body can be fusion-seal-bonded to each other. For example, it is most suitable for cast-in which enables seal joining such as valve parts.

【0031】また、バルブ部品等をねじ込みやかしめ等
の手段で接合していた従来方式に比較して著しい工数の
低減化を図ることができ、コストの削減に寄与すること
ができる。
Further, the number of steps can be remarkably reduced as compared with the conventional method in which valve parts and the like are joined by means such as screwing or caulking, thereby contributing to cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における鋳包み造型断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a cast-in mold according to the present invention.

【図2】図1により鋳包み鋳造したゲートバルブのボデ
ーの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the body of the gate valve cast and cast according to FIG. 1;

【図3】シートリングの従来の一例を示した部分説明図
である。
FIG. 3 is a partial explanatory view showing a conventional example of a seat ring.

【図4】シートリングの従来の他例を示した部分説明図
である。
FIG. 4 is a partial explanatory view showing another conventional example of a seat ring.

【図5】本発明におけるシートリングの一例を示した部
分説明図である。
FIG. 5 is a partial explanatory view showing an example of a seat ring in the present invention.

【図6】本発明におけるシートリング温度による温度変
化の影響を示したグラフの一例である。
FIG. 6 is an example of a graph showing an influence of a temperature change due to a seat ring temperature in the present invention.

【図7】本発明におけるシートリング温度による温度変
化の影響を示したグラフの他例である。
FIG. 7 is another example of a graph showing an influence of a temperature change due to a seat ring temperature in the present invention.

【図8】実施例1におけるシートリングの径方向断面か
らのフィン部とボデーとの接合部分を示した金属組織写
真(×25)である。
FIG. 8 is a metallographic photograph (× 25) showing a joint portion between the fin portion and the body from a radial cross section of the seat ring in Example 1.

【図9】実験例1におけるシートリングの周方向断面か
らのフィン部とボデーの接合部分を示した金属組織写真
(×100)である。
FIG. 9 is a metallographic photograph (× 100) showing a joint portion between a fin portion and a body from a circumferential section of a seat ring in Experimental Example 1.

【図10】実験例1におけるシートリングのフィン部と
ボデーとの接合部分の炭素量EDX分析(線分析)結果
である。
FIG. 10 shows the results of EDX analysis (linear analysis) of the carbon content of the joint between the fin portion of the seat ring and the body in Experimental Example 1.

【図11】実験例1におけるシートリングのフィン部と
ボデーとの接合部分のスズ量EDX分析(線分析)結果
である。
FIG. 11 is a result of an EDX analysis (linear analysis) of a tin amount in a joint portion between a fin portion and a body of a seat ring in Experimental Example 1.

【図12】実施例2におけるシートリングの例を示した
部分説明図である。
FIG. 12 is a partial explanatory view showing an example of a seat ring in a second embodiment.

【図13】実験例2におけるシートリングの径方向断面
からのフィン部とボデーとの接合部分を示した金属組織
写真(×100)である。
FIG. 13 is a metallographic photograph (× 100) showing a joint portion between the fin portion and the body from a radial cross section of the seat ring in Experimental Example 2.

【図14】図12に示したシートリングの溝部中央部を
示した金属組織写真(×100)である。
FIG. 14 is a metallographic photograph (× 100) showing the center of the groove of the seat ring shown in FIG. 12;

【図15】実験例2におけるシートリングのフィン部と
ボデーとの接合部分の炭素量EDX分析(線分析)結果
である。
FIG. 15 shows the results of EDX analysis (linear analysis) of the carbon content at the joint between the fin portion of the seat ring and the body in Experimental Example 2.

【図16】実験例2におけるシートリングのフィン部と
ボデーとの接合部分のクロム量EDX分析(線分析)結
果である。
FIG. 16 shows the result of EDX analysis (linear analysis) of the amount of chromium at the joint between the fin portion of the seat ring and the body in Experimental Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋳包み本体(ボデー) 2 被鋳包み体(シートリング) 3 砂鋳型 4 砂中子 6 鋳造空間 7 フィン部 8 シートリング REFERENCE SIGNS LIST 1 Cast-in body (body) 2 Cast-in body (seat ring) 3 Sand mold 4 Sand core 6 Casting space 7 Fin part 8 Seat ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 靖 山梨県北巨摩郡長坂町長坂上条2040番地 株式会社キッツ長坂工場内 (72)発明者 丸山 泰秀 山梨県北巨摩郡長坂町長坂上条2040番地 株式会社キッツ長坂工場内 (72)発明者 山篠 隆司 香川県仲多度郡満濃町東高篠1802 讃岐鋳 造鉄工株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Shimizu 2040 Nagasaka Kamijo, Nagasaka Town, Kita-Koma County, Yamanashi Prefecture Inside the Kitz Nagasaka Plant (72) Inventor Yasuhide Maruyama 2040 Nagasaka Kamijo, Nagasaka Town, Kita Koma County, Yamanashi Prefecture Kitz Corporation Inside the Nagasaka Plant (72) Inventor Takashi Yamashino 1802 Higashi Takashino, Manano-machi, Nakatado-gun, Kagawa Prefecture Sanuki Casting Ironworks Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被鋳包み体を配設した鋳型内に溶湯を注
湯して鋳包み本体と被鋳包み体とを一体に接合する方法
において、注湯の際に、溶湯から前記被鋳包み体に供給
される熱量を下記算定式による熱量以上とすることによ
り被鋳包み体と前記鋳包み本体との少なくとも一部をシ
ール溶融接合した状態で両者を一体接合するようにした
ことを特徴とする鋳包みによるシール接合方法。 熱量=c×ρ×v×t/η c:被鋳包み体の比熱 ρ:被鋳包み体の密度 v:被鋳包み体の体積 t:鋳包み本体の溶湯の固相温度 η:熱効率
1. A method for pouring a molten metal into a casting mold provided with a body to be cast and integrally joining the body with the body to be cast and a body to be cast, wherein the molten metal is cast from the molten metal at the time of pouring. The heat quantity supplied to the wrapping body is set to be equal to or more than the heat quantity according to the following calculation formula, and at least a part of the cast body and the cast wrapping body are integrally joined in a state where they are fusion-sealed. Seal joining method by casting. Heat amount = c × ρ × v × t / η c: Specific heat of the object to be cast ρ: Density of the object to be cast v: Volume of the object to be cast t: Solid phase temperature of the molten metal in the body of the object to be cast η: Thermal efficiency
【請求項2】 上記鋳包み本体がダクタイル鋳鉄で、被
鋳包み体がステンレス等の鋼材であり、鋳包み本体の注
湯時に、ダクタイル鋳鉄溶湯から前記被鋳包み体に、1
5.0×103[J]以下の熱量を供給してシール溶融接
合部分を形成することにより、両者を一体接合するよう
にした請求項1に記載の鋳包みによるシール接合方法。
2. The cast-in body is made of ductile cast iron, and the cast-in body is made of a steel material such as stainless steel, and when pouring the cast-in body, from the molten ductile cast iron to the cast-in body,
2. The seal joining method according to claim 1, wherein the two parts are integrally joined by supplying a heat amount of 5.0 × 10 3 [J] or less to form a seal fusion joint.
【請求項3】 上記被鋳包み体のシール接合部位は、リ
ング状の被鋳包み体の外径に形成したフィン部である請
求項1又は2に記載の鋳包みによるシール接合方法。
3. The seal joining method according to claim 1, wherein the seal joining portion of the cast-in body is a fin formed on an outer diameter of the ring-shaped cast-in body.
【請求項4】 上記被鋳包み体を予熱し、被鋳包み体へ
の熱量供給を補うようにした請求項1乃至3の何れかに
記載の鋳包みによるシール接合方法。
4. The seal joining method according to claim 1, wherein the object to be cast is preheated to supplement the supply of heat to the object to be cast.
【請求項5】 上記鋳包み本体がバルブボデーで、被鋳
包み体がシートリングであり、このシートリングとバル
ブボデーとを上記の接合方法により溶融接合するように
した請求項1乃至4の何れかに記載の鋳包みによるシー
ル接合方法。
5. The casting body according to claim 1, wherein the body is a valve body, the body to be cast is a seat ring, and the seat ring and the valve body are melt-bonded by the bonding method. A seal joining method using cast-in as described in Crab.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113210586A (en) * 2021-04-29 2021-08-06 共享装备股份有限公司 Casting method of low-pressure inner cylinder of steam turbine

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