CN100386165C - 无接头金属带用金属环的制造方法 - Google Patents

无接头金属带用金属环的制造方法 Download PDF

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Abstract

制造一种应力集中较少的金属环，并容易地进行将网格状的凹凸转印到金属环上的轧制辊的制造及保养。在内周轧制辊(6)的表面形成有网格状的凹凸(8)。该凹凸(8)是这样形成的，即以规定的转速使内周轧制辊(6)转动，并使砂轮(9)在内周轧制辊(6)的轴方向往返运动且以规定的力顶靠于内周轧制辊(6)。砂轮的粒度号为#270至#1000的范围。若通过所述内周轧制辊(6)轧制金属环(1)的内周面，在金属环(1)上则被转印出网格状的凹凸(2)。由于网格状的凹凸(2)是通过转印由砂轮(9)形成的凹凸(8)而成的，因此，各凹凸间的宽度较窄，并且随机，在层叠金属环(1)时则具有良好的润滑性。另外，通过对金属环(1)进行固溶处理以及氮化处理，压缩残余应力变高，从而可以形成韧性较高的金属环(1)。

Description

无接头金属带用金属环的制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用在无接头金属带上的薄板状金属环的制造方法。
背景技术
无级变速器所采用的动力传递用的带，使用了由层叠环捆扎以环状层叠排列的多个元件而成的组件。所述层叠环是层叠多个金属环而成的。构成这种层叠环的金属环，由于在层叠的状态下承受负荷，故而在各金属环之间会产生磨擦。因此，当各金属环之间的润滑处于不足的情况下，有可能发生因摩擦所导致的发热或者金属环之间相互烧结在一起等问题。所以，在特开昭55-103133号公报公开的以往的金属环上，在其内周面上形成网格状凹凸，利用该网格状凹凸来形成润滑油膜(参照公报第2页、图1)。
众所周知，作为在金属环内周面上形成网格状凹凸的方法，在轧制金属环的轧辊的表面形成沟槽，通过使用该轧辊来轧制金属环，从而使所述沟槽转印在金属环的表面，以形成凸部。例如，在特开昭61-79041号公报公开的技术中，公开了在轧辊的表面、利用单颗金刚石一个一个形成沟槽的方法。具体而言，在使轧辊转动的状态下，将单颗金刚石推压到轧辊的表面，并使单颗金刚石在规定宽度的范围内往返运动于轧辊的轴方向上，从而在表面上形成网格状的凸部(参照公报第4页、图9)。
通过这种在特开昭61-79041号公报上公开的方法来形成的沟槽，由于是通过单颗金刚石等来进行加工的，故而若不在一定程度上增大沟槽的相互之间的宽度，轧辊的加工则需要极长的时间。由此，以往的网格状的沟槽的相互之间的间隔则变得较宽。然而，各沟槽的相互之间的间隔一旦变宽，应力则容易集中在金属环表面上的因为转印所述沟槽而产生的凸部处。特别是，在作为表面硬化处理而进行氮化处理的场合，有可能会有发生在金属环的表面上的压缩残余应力集中于所述凸部处，从而带来耐久性降低的问题。
另外，在以往的金属环的制造方法中，由于是利用单颗金刚石来一个一个形成沟槽，故而轧辊的加工需要较长时间。另外，因为轧辊的使用，表面的沟槽将会发生磨损，从而导致不能将规定的形状转印在金属环上，这种场合，必须在研磨一次轧辊的表面的沟槽而导致沟槽消失之后，重新形成沟槽。这样，以往在轧辊的加工和保养中就需要较多的工时。
发明内容
本发明的目的在于，对使用在无接头金属带上的薄板状金属环的制造方法进行改良。更加详细而言，本发明的目的在于，为解决上述问题，而制造应力集中较少的金属环。另外，本发明的另一目的在于，提供一种容易进行轧制金属环的轧辊的制造及保养的金属环的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的金属环的制造方法是制造使用在马氏体时效钢制的无接头金属带上的薄板状金属环的方法，其特征在于，进行通过轧辊轧制所述金属环的轧制工序；在所述轧制工序后，进行将金属环固溶化的固溶处理；并进行将已被施行了所述固溶处理的金属环氮化的氮化处理；所述轧制工序中，至少在抵接于所述金属环内周面的轧辊的表面设置网格状凹凸，并利用所述轧辊将网格状凹凸转印到所述金属环上，其中所述网格状凹凸是通过使所述轧辊一边转动，一边与粗细度的粒度号为#270至#1000的砂轮抵接，且同时使所述砂轮在所述轧辊的轴方向上移动来形成的，而且其宽度在25μm至250μm之间随机形成。
根据本发明的金属环的制造方法，转印在所述金属环上的网格状凹凸是这样来形成的，即，转印了通过具有规定粗细度的砂轮而形成在所述轧辊上的网格状凹凸。由此，与转印了以往的通过金刚石形成的沟槽的凸部相比，可以减小各个凹凸的大小和宽度。因此，在所述网格状凹凸则很难引起应力集中。
此外，所述轧辊的网格状凹凸，没有必要是像以往那样通过单颗金刚石等来一个个地形成沟槽。因此，在所述轧辊的表面，可以容易地形成网格状凹凸。另外，即使是在因为轧辊的使用而使凹凸发生磨损的场合，也可以在所磨损的凹凸之上再通过所述砂轮来形成网格状凹凸。因此，由于没有必要像以往那样将其表面研磨一次之后再形成沟槽，所以，轧辊的保养也就变得容易。
在本发明的金属环的制造方法中，若所述轧辊的网格状的沟槽的宽度在25μm至250μm之间随机形成，则在所述网格状凹凸处很难引起应力集中。在此，所谓随机是指沟槽的宽度不是一定的间隔，而是各式各样的。
在本发明的金属环的制造方法中，所述金属环为马氏体时效钢制；加工所述轧辊的砂轮，其粗细度的粒度号为#270至#1000；在所述轧制工序之后进行氮化所述金属环的氮化处理。
在所述金属环上，转印有所述网格状凹凸的面，因为所述凹凸而使得表面积变大，由此，可以圆滑地进行氮化。另外，虽然通过进行氮化处理，在金属环的表面产生压缩残余应力，但是，根据本申请发明者等人所做的实验，得到了这样的结论，即，为了使得金属环有良好的耐久力，最好使马氏体时效钢的压缩残余应力在大约-980N/mm2以上。若以此来设置所述砂轮的粗细度的话，粒度号则为#270至#1000的范围，这样可以使得金属环的压缩残余应力在大约-980N/mm2以上。
在本发明的金属环的制造方法中，在所述轧制工序后、所述氮化处理之前，进行固溶所述金属环的固溶处理。若在轧制所述金属环之后进行固溶处理，则金属环的晶粒则被精细化。由于在该状态下进行氮化处理，则精细化了的晶粒则呈现均匀硬化，因此很难引起应力集中，从而金属环较难发生断裂。
另外，若考虑所述网格状凹凸的状态或所述砂轮的寿命，则加工所述轧辊的砂轮最好是其粗细度的粒度号为#300至#800的范围。
附图说明
图1是表示根据本实施方式的制造方法而形成的金属环的示意图。
图2是表示轧制金属环的轧制装置的主要部分的示意图。
图3是表示轧制金属环内周面的内周轧辊的示意图。
图4是表示金属环内周面的压缩残余应力和砂轮的粒度号之间关系的曲线图。
具体实施方式
参照图1至图4，对本发明的金属环的制造方法的实施方式的一例进行说明。首先，参照图1，说明金属环1的构成。金属环1如图1所示，形成为薄板状的无接头带状，被使用在带式无级变速器中的无接头状金属带上。另外，在其内周面形成有网格状凹凸2，在其外周面不进行前述那样的加工而是形成为平滑的面。
接着，参照图2，说明进行金属环1的轧制的轧制装置3的主要部分。在本实施方式的轧制装置3中，在水平方向上离开规定间隔地配置有卷挂薄板状金属环1的一对张紧辊4a、4b。此外，在张紧辊4a、4b的中间，在垂直方向上并排设置有承接辊5、内周轧辊6、以及外周轧辊7。外周轧辊7升降自如地设置在内周轧辊6的上方。而且，在外周轧辊7与由承接辊5支承的内周轧辊6之间，夹持金属环1。另外，外周轧辊7是由设置在背面一侧的未图示的电机驱动转动，并轧制金属环1。
然后，参照图3，说明内周轧辊6及其加工方法。在本实施方式中的内周轧辊6如图3所示，在其表面形成有网格状凹凸8。该网格状凹凸8的加工方法如下所述。首先，以规定的转速使内周轧辊6转动。接着，一边以规定的力使砂轮9顶靠在内周轧辊6的表面上，一边使砂轮9在内周轧辊6的轴方向上做往返运动。这样，通过在使内周轧辊6转动的状态下，使在内周轧辊6的轴方向上做往返运动的砂轮9抵接于其表面，在内周轧辊6的表面上形成网格状凹凸8。
在本实施方式中所使用的砂轮9，使用了金刚石制的砂轮，其粒度号为#325。根据本申请发明者等人所做的实验，若其粒度号粗于#270，在内周轧辊6的表面上形成的网格状凹凸8的网眼则会变得过粗，由此，当转印成金属环1的凹凸2之时，在该凹凸2将会发生有应力集中，这是所不希望的。另外，若其粒度号细于#1000，在转印成金属环1的凹凸2之时，凹凸2的深度将不够充分，当作为层叠环而使用时，润滑油的保持性则会降低。另外，因为砂轮9的网眼变小，故而砂轮自身的寿命将变短，这样也就必须频繁地更换砂轮，从而导致生产性降低。此外，根据本申请发明者等人所做的实验可知，若考虑转印在金属环1上的凹凸2的状态、以及砂轮的寿命等，砂轮9的粒度号最好为#300～#800的范围。
下面，说明本实施方式的金属环1的加工方法。首先，焊接马氏体时效钢的薄板的端部相互之间，来形成圆筒状的罐体(未图示)。接着，为了对由于所述焊接时的热而部分***的硬度进行均匀化，而进行了固溶处理，之后，截断成规定的宽度，形成金属环1。
然后，根据图2所示的轧制装置3，进行轧制工序。在该轧制工序中，将金属环1挂设在左右一对的张紧辊4a、4b上，在外周轧辊7与内周轧辊6之间，夹持金属环1，进行轧制。具体而言，通过将张紧辊4a顶靠到图2中的左侧，而使规定的张力作用于金属环1。另外，一边使外周轧辊7在图2中按顺时针方向转动，一边以规定的力向内周轧辊6对其进行推压。而且，一边在外周轧辊7与内周轧辊6之间轧制金属环1，一边通过外周轧辊7的驱动力而使金属环1在图2中按逆时针方向转动。此时，金属环1的内周面被推压到形成在内周轧辊6的表面上的网格状凹凸8上，这样在金属环1的内周面上转印有了网格状凹凸2。
而后，对金属环1进行固溶处理。固溶处理是这样来进行的，即在加热炉(未图示)内，将金属环1加热到马氏体时效钢的再结晶温度以上并且是在850℃以下的温度。
再之后，对在上述的工序中进行了轧制、及进行了固溶处理的金属环1进行氮化处理。氮化处理是在导入了氨和氮气的混合气体或者氨和RX气体的混合气体的氮化处理室(未图示)里进行的。在氮化处理室中，例如将金属环1置于450℃～500℃的状态，并保持30～120分钟左右，以此来进行氮化处理。
根据以上的工序形成了这样的金属环1，即在内周面上转印的网格状凹凸2，其宽度在25μm至250μm之间随机形成。另外，金属环1的压缩残余应力大约为-1050N/mm2(参照图4中的a点)。根据以往的制造方法形成的金属环的凸部相互之间的间隔为大约300μm，且比较均匀，这种以往的金属环内周面上的压缩残余应力大约为-800N/mm2。这样，根据本实施方式的制造方法形成的金属环1，其凹凸2的宽度与以往相比，显得比较细小，压缩残余应力也比较大。
在此，参照图4，说明根据本申请发明者等人所做的实验而得到的砂轮9的粗细度和压缩残余应力之间的关系。砂轮9和压缩残余应力如图4所示，即使砂轮9的粒度号相同，例如图4的c点和c′点所示那样，在上下方向上也存在着偏差。可以认为这是在由砂轮9加工轧辊6之时因为加工速度或加工时间所导致的偏差。
另外，当砂轮9的粗细度为#1000时，各凹凸2相互之间的间隔呈现密集，可以实现金属环1的内周面的活性化，良好地进行氮化处理，其结果，压缩残余应力大约为-1150N/mm2(参照图4中的b点)。而且，随着砂轮9的粗细度***，压缩残余应力变小，当砂轮9的粗细度为#270时，压缩残余应力大约为-980N/mm2(参照图4中的c点)
另一方面，如图4的d点所示，即使是在砂轮的粒度号比#250还粗的场合，压缩残余应力也有达到-980N/mm2以上的情况。然而，由于加工的不均衡，如图4的d′点所示也有达到-980N/mm2以下的情况，因此，砂轮9的粗细度最好如本实施方式这样大约细于#270比较适宜。
另外，在本实施方式中，由于在轧制工序之后进行了固溶处理，故而在金属环1的凹凸2，可以实现晶粒的精细化，提高了金属环1的韧性。这样，根据本实施方式制造的金属环1，在作为层叠环而使用在无级变速器的金属带上的场合，通过凹凸2，可以使得各金属环1间的润滑性呈现良好。而且，因为压缩残余应力较高，韧性也较高，所以，金属疲劳也比较少。
另外，由于内周轧辊6是由砂轮9来加工的，与利用1个金刚石进行加工的场合相比，缩短了加工时间。另外，在进行内周轧辊6的保养时，没有必要再研磨一次表面的凹凸8，只要直接利用砂轮9来加工表面即可，因此，保养也变得比较容易。
另外，在上述实施方式中，作为在内周轧辊6的表面形成网格状凹凸8的砂轮，虽然使用了金刚石制的砂轮9，但是，并不仅限于此，也可以使用氧化铝或者碳化硅制的砂轮。

Claims (2)

1.一种金属环的制造方法，其是制造使用在马氏体时效钢制的无接头金属带上的薄板状金属环的方法，其特征在于，
进行通过轧辊轧制所述金属环的轧制工序；在所述轧制工序后，进行将金属环固溶化的固溶处理；并进行将已被施行了所述固溶处理的金属环氮化的氮化处理；
所述轧制工序中，至少在抵接于所述金属环内周面的轧辊的表面设置网格状凹凸，并利用所述轧辊将网格状凹凸转印到所述金属环上，其中所述网格状凹凸是通过使所述轧辊一边转动，一边与粗细度的粒度号为#270至#1000的砂轮抵接，且同时使所述砂轮在所述轧辊的轴方向上移动来形成的，而且其宽度在25μm至250μm之间随机形成。
2.根据权利要求1所述的金属环的制造方法，其特征在于，加工所述轧辊的砂轮，其粗细度的粒度号为#300至#800。
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