非鉄リングの内径／外径の熱膨張係数

たとえばφ(50-40)X厚み10のリング状の銅をろう付します。相手部材との熱膨張が違うので、はめ合いが難しく困っています。銅の線膨張は約１７X10^-6　ですが、内径と外径では膨張率が違うと思いますし、厚みによっても違ってくるようにも思いますし、線膨張でなく体積膨張で考えないといけないような気もしています。リングのサイズは上記以外に複数あります。なにかよい設計基準はないでしょうか。

銅であれば基本的に熱膨張は考える必要はないと思いますが、相手部材の材質（膨張率の少ない物）及び形状で歪みが出たり応力による割れが出る時もあります。一般的な材質であればクリアランスに気をつければ良いと多います。
たとえば、銀４０％であれば少なめに（０．１）、BｃP２であれば多く（０．２）参考値です・・浸透性の問題です
参考まで

銅であれば基本的に熱膨張は考える必要はないと思いますが、相手部材の材質（膨張率の少ない物）及び形状で歪みが出たり応力による割れが出る時もあります。一般的な材質であればクリアランスに気をつければ良いと多います。
たとえば、銀４０％であれば少なめに（０．１）、BｃP２であれば多く（０．２）参考値です・・浸透性の問題です
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●質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。とある理由で低熱膨張の素材は開示できないのですが、膨張率が大約5のものから12のものまでいろいろあります。銅の17、ときには真鍮系の20にろう付していますが、熱膨張率の差が大きい物ほど、苦労しています。ご教示いただいた「浸透性」とはろう材がクリアランス中にしみこんでいくことですよね。浸透性も問題あるのですが、ご指摘の応力割れのほか、ろうが凝固したあと常温に至るまでに、ろう層が割れていくのが一番の問題点です。

バーナーは難しいですね。とくにさますときにゆっくりさせないと、ひずみが残りがちですので、遠火にしながら冷ますとか、職人芸にたよることになりそうです。これをやりやすくするのに、支持治具をいろいろ考案するのです。試行錯誤ですので、うまく言えません。生産個数すくなければ、ゆっくり、あせらず。
　急ぎすぎは不良のもとですよね。

膨張率は一定でいいですが、均一に加熱すべきです。
内径精度よりも加熱時間でコントロールしたほうが、安定すると思います。余熱、冷却条件をトライして決めれば、いいところがありませんか。
　支持器具の熱引きなど、工夫できませんか。

●質問者からのお礼

加熱条件のコントロールはご指摘の通り重要だと思います。電気通電加熱や電気炉、ガス炉などではそこそこコントロールするように心がけています。当社には炎ろう付（人手によるバーナー加熱）製品もあり、これの加熱条件が難しいので、内径精度を高めて不具合を押さえ込みたいと考えています。「熱引き」とは指示器具を接触させて、熱伝導による冷却をコントロールする事と考えてよろしいですか？これも有効なテクニックと思いますので試してみたいと思います。

熱膨張率は、外径、内径、厚みに関係なく同じです。たとえば外径50内径30肉厚10長さ30のものが1%膨張するとすれば、外径は50.5、内径は30.3、肉厚は10.1、長さは30.3になります。どのようにロウ付けするか分かりませんが、相手部材も同様に考えれば良いのではないでしょうか。

●質問者からのお礼

早々の回答ありがとうございます。相手部材は銅よりも低熱膨張の素材です。中実のディスク状の物を銅の内径にろう付する物もあれば、中空のリング状を銅の外径にろう付する物もあります。中実のディスクの線膨張は外径側だけにのびるので、外径Ｘ係数Ｘ温度で良いようですが、リングになると内径側にも膨張するので、係数が変わってくるようなのです。各形状ろう付の経験では、中実ではそこそこうまくいくのですが、中空になると失敗する事が多々あります。中空は内径側にも膨張するので、中実の熱膨張率と差があると思い、この質問をたてさせてもらいました。いかがでしょうか。