CN1738687A - 金属箔管及其制造方法与制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种厚度为10~100μm金属箔管、以及即使是极薄的金属箔也能够可靠地精加工成管状的金属箔管的制造方法和装置,金属箔管是将板厚t为10~100μm的金属箔粗加工薄板W焊接接合而成的,在该金属箔管的制造方法中,将金属箔粗加工薄板W进行成形以便形成重叠部G,然后焊接其对置边并对该焊接部分进行平滑精加工。
Description
技术领域
本发明涉及新型的金属箔管及其制造方法与制造装置。更详细地说,涉及在电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等的色调剂烘烤固化用辊、显影用辊、定影用辊等方面适用的新型金属箔管及其制造方法与制造装置。
背景技术
在目前的电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置中,通过图像信号使感光鼓曝光,由显影机形成色调剂影像(toner image),将在该感光鼓上形成的色调剂影像复制到记录纸上,进而通过定影器进行热定影,从而使图像得以输出。而且在这样的图像形成工艺中,上述的感光鼓和色调剂烘烤固化用辊、显影用辊、加压辊以及定影用辊等各种各样的辊子构件都将被使用。该辊子构件通常形成为圆筒形或圆柱形,并由驱动装置(马达等)来驱动。
对于可以作为这样的电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊、显影用辊以及定影用辊等使用的圆筒形金属制薄壁管,要求具有金属的高弹性、高刚性以及高热传导性,进而要求采用超薄壁化技术以减轻重量,而且为了获得高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象,还要求整个管体表面平滑且具有耐久性。因此,这样的金属制薄壁管是按如下方法制作的,首先利用压力加工和激光焊接、等离子焊接等将不锈钢板等成形、焊接为圆筒状,从而制作出粗加工管(金属制厚壁管),进而采用减薄拉深、赶形加工、拉拔加工、以及胀形加工等薄壁化技术,将其加工成极薄的厚度(例如,参照特开2002-55557号公报)。
另外,作为可以用作电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等的色调剂烘烤固化用辊、显影用辊、定影用辊等使用的金属制薄壁管的制造方法,已经提出了用热塑性树脂将金属薄膜片端面接合起来的方法(例如,特开2000-280339号公报)。
然而,采用薄壁化技术对通过压力加工和激光焊接、等离子焊接等制作的粗加工管(金属制厚壁管)进行加工,这样得到的金属制薄壁管一旦因激光焊接和等离子焊接而使焊接区的组织产生熔融,则其硬度(Hv)下降到一半左右,而且也使强度降低。进而当使粗加工管薄壁化时,与金属轧材(例如不锈钢箔)相比,其表面较为粗糙(橘皮面)。例如,对于实施了约90%加工的赶形加工,表面粗糙度(Rz)为3μm左右,这样所存在的问题是伴随着薄壁化而产生表面缺陷。因此,由于受到对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等的影响,所产生的问题是难以获得充分的旋转精度。另外,采用这样的薄壁化技术,具有使制造过程变得复杂、制造成本增高的倾向。
此外,用热塑性树脂将金属薄膜片端面接合起来的方法,要求覆盖金属薄膜的树脂薄膜是热塑性树脂,作为非热塑性或者热固性的聚酰亚胺等树脂是不可能成形的。另外,与金属接合相比,树脂接合的接合强度较弱,难以使之具有长时间的耐久性,特别是在高温下使用时,由于施加到该接合部的负荷的作用,可以看到在接合部产生剥离等热脆化等现象,因而作为色调剂烘烤固化用辊等是不合适的。另外,要求在金属薄膜上均匀地覆盖另外的树脂,因而存在制造成本增加的问题。
于是,本发明的目的在于提供一种新型的金属制薄壁管及其制造方法和制造装置,该金属制薄壁管不使用压力加工、激光焊接或等离子焊接法、薄壁化技术以及树脂材料等;具有极其平滑的表面;具有金属特有的高弹性、高刚性以及高热传导性;壁厚极薄,重量很轻;进而具有高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象;而且也具有优良的耐久性。
本发明者为了达到上述目的,就新型的金属制薄壁管及其制造方法和制造装置进行了潜心的研究,结果发现了一种新型的金属箔壁管的制造方法及其制造装置,该金属制薄壁管不使用以前那样的压力加工、激光焊接或等离子焊接法、薄壁化技术以及树脂材料,而是以大致非熔融的的方式将不锈钢箔等金属箔焊接和/或压焊在一起,所以熔融部分几乎没有或者极少,故而硬度不会降低,耐久性高,而且能够对该焊接区进行平滑精加工。由此发现可以获得一种新型的金属制薄壁管,该金属制薄壁管可以大幅度降低制造成本,所得到的金属箔管与从前那样的使用薄壁化技术和树脂材料获得的金属制薄壁管相比,具有金属特有的高弹性、高刚性以及高热传导性;壁厚极薄,重量很轻;进而具有优良的表面平滑性;具有高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象;而且也具有优良的耐久性,从而完成了本发明。
再者,本发明者并不满足于采用上述新型的制造方法及其制造装置可以得到的新型的金属薄管,而是进行了潜心的改进试验,结果获得了以下的见解,对本发明进行了更进一步的改进。
也就是说,相对于金属箔母材,焊接区通常具有形状稍微不整、表面粗糙度增大的倾向。本发明是以大致非熔融的的方式将金属箔焊接和/或压焊在一起,因此,能够对该焊接区进行平滑精加工,相对于箔母材,焊接区不会变得形状不整,而且表面粗糙度也可以减少。可是,在此后反复进行的改进研究中获得了如下的见解:在以大致非熔融的的方式将金属箔焊接和/或压焊在一起时,如果使用较为柔软的箔原材料,则2片重叠的部位容易压垮,而且电极的缺陷也得以减轻;另一方面,从使用性能的角度考虑,为了延长高频疲劳寿命,在多数情况下又希望管的材质硬一些。于是,作为解决这一矛盾以及进一步改进本发明的金属箔管的手段,发现以大致非熔融的的方式将处于退火状态的箔焊接和/或压焊在一起,然后采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,同时使材质产生加工硬化,由此能够延长金属箔管的疲劳寿命。在此,SUS301和SUS304等亚稳定奥氏体钢通过冷加工产生马氏体相,可明显产生加工硬化,维氏硬度可能达到600左右。另外,即使达不到这么高,SUS304N1、SUS304N2、SUS316N、SUS836L等的高氮不锈钢和SUS201、SUS202等高Mn系不锈钢也能产生大的加工硬化,维氏硬度可能达到500左右。发现其它通常的奥氏体系不锈钢,加工硬化可能使维氏硬度达到430左右,从而本发明的进一步改进得以完成。
本发明以大致非熔融的的方式进行焊接和/或压焊,作为这样的焊接手段,已经发现通过滚焊和压薄滚焊等电阻焊使金属箔接合在一起的手段,而在此后反复进行的改进研究中,发现基于滚焊的焊接区,沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核,由此能够使焊接区的强度得以稳定的提高。也就是说,对于以大致非熔融的的方式进行焊接和/或压焊的滚焊,一旦生成熔核,即使圆盘形的电极(参照图6的符号32)旋转行进,也是大部分电流流向电阻较小的熔核部分(无功电流),而在理应进行新接合的界面,由于电阻较高,所以只有较少的电流流过。因此,该部分达不到熔化温度而处于压焊状态。一旦形成压焊部分,由于该部分电阻较低,因此与熔核一样,阻碍其前方的熔核的生成。为了避免这样的恶性循环,本发明者使用脉冲电源进行滚焊,先设置较短的通电时间,接着设置较长的不通电时间,通过反复进行这一循环,便成功地获得了连续的熔核。此时最佳的通电时间与不通电时间之比为1/12~1/8,在低于1/12或者大于1/8但不超过1/6时,可以生成断续的熔核。由本发明者的实验也已经判明:即使成为断续的熔核,只要熔核能够覆盖焊缝的50%或以上,则强度方面就不会有问题。从以上所述可知,为了得到覆盖焊缝长度达50%或以上的熔核,需要使用脉冲电源进行滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7,从而进一步改进了本发明。
另一方面,在能够以非熔融的方式进行焊接和/或压焊的压薄滚焊(由于是非熔融方式,因此不产生熔融区,故具有焊接区的硬度不会下降的优点)中,为了更稳定地提高焊接区的强度,也优选使用脉冲电源进行压薄滚焊,此时也发现存在最佳的通电时间与不通电时间之比。即得知在压薄滚焊中,优选使用脉冲电源进行焊接,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1,从而完成了本发明的进一步改进。
再者,打印机的定影辊有时因有异物的混入等而在表面产生缺陷,一旦产生缺陷,就会出现对以后的印刷结果产生不利影响的弊端。
另外,在根据本发明者的发现而制造的新型金属箔管中,当对金属箔进行滚焊时,可知有时不会连续产生因熔融凝固而形成的熔核,该部分在压焊状态下,焊接强度相对较低,还有改进的余地。于是,也已经知道需要对这一点进行改进以谋求产品合格率以及质量的提高。
于是,本发明进一步的改进是解决这类问题。作为它的解决方案,第1方案涉及一种金属箔管,其中采用电阻焊等将金属箔进行接合并进行成形所得到的金属箔管的表面和内表面的至少一方,通过硬质镀层来进行表面硬化。
第2方案涉及上述的金属箔管,其中镀层的组成主要为铬、镍、钴、钯之中的任意1种、2种或更多种金属。
第3方案涉及上述的金属箔管,其中镀层的组成为Ni-P系合金。
第4方案涉及一种金属箔管及其制造方法,其中在不锈钢箔的两表面的至少一方的接合部附近,镀覆第10~11族元素或者含有1种或多种这些元素的合金、或者熔点为1200℃或以下的金属,然后对该箔进行电阻焊。
第5方案涉及一种上述的金属箔管及其制造方法,其中镀层的组成以重量比计是含有1~14%P的Ni-P合金。
第6方案涉及一种金属箔管及其制造方法,其中金属箔管是采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
第7方案涉及一种金属箔管及其制造方法,其中金属箔管是采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔管内外表面的至少一方上镀覆硬质镀层。
本发明的上述目的通过以下手段而达到。
(1)一种金属箔管,其特征在于:将厚度为10~100μm的金属箔进行接合或焊接而得到。
(2)根据上述(1)所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔是不锈钢箔,该不锈钢是铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、奥氏体系不锈钢以及析出硬化型不锈钢之中的任意1种。
(3)根据上述(1)或(2)所述的金属箔管,其特征在于:该金属箔管是通过采用电阻焊进行接合的。
(4)根据上述(3)所述的金属箔管,其特征在于:上述电阻焊是滚焊。
(5)根据上述(4)所述的金属箔管,其特征在于:上述滚焊使用脉冲电源进行,且将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7。
(6)根据上述(3)所述的金属箔管,其特征在于:上述电阻焊是压薄滚焊。
(7)根据上述(6)所述的金属箔管,其特征在于:上述压薄滚焊使用脉冲电源进行,且将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1。
(8)根据上述(1)~(7)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:接合面的至少一部分是固相接合。
(9)根据上述(1)~(8)的任一项所述的金属箔管,其中将接合或焊缝配置成直线状或螺旋状。
(10)根据上述(1)~(9)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:接合部或焊接区与母材部的硬度差的绝对值以维氏硬度(Hv)计为母材部硬度的25%或以下。
(11)一种金属箔管,其特征在于:对上述(1)~(10)的任一项所述的金属箔管进行冷加工,从而减少壁厚,使该接合部或焊接区变得平滑,并平整接合部或焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部的材质产生加工硬化。
(12)根据上述(2)~(11)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔是不锈钢箔,该不锈钢箔是奥氏体系不锈钢的退火材料。
(13)根据上述(1)~(12)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔管的母材部的维氏硬度为180或以下。
(14)根据上述(1)~(12)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔管的母材部以及焊接区的维氏硬度为300~600。
(15)根据上述(11)~(14)任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述不锈钢箔表层的最大氮浓度为3质量%或以下。
(16)根据上述(2)~(15)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述不锈钢箔是软质奥氏体系不锈钢,其中含有C:0.05质量%或以下、Si:0.05~3.6质量%、Mn:0.05~1.0质量%、Cr:15~26质量%、Ni:5~25质量%、Mo:2.5质量%或以下、Cu:2.5质量%或以下、N:0.06质量%或以下,余量由Fe及不可避免的杂质构成。
(17)根据上述(2)~(11)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述不锈钢箔是高强度奥氏体系不锈钢,其中含有C:0.05~0.2质量%、Si:0.05~3.6质量%、Mn:1.0~5.0质量%、Cr:15~26质量%、Ni:5~25质量%、Mo:5.0质量%或以下、Cu:4.0质量%或以下、N:大于0.06质量%但不超过0.4质量%,余量由Fe及不可避免的杂质构成。
(18)根据上述(2)~(12)所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔是不锈钢处于轧制状态的箔材,且焊接区有马氏体相的析出。
(19)根据上述(1)~(18)的任一项所述的焊接金属箔管,其特征在于:将金属箔进行接合和成形所得到的箔管的表面和内表面的至少一方通过硬质镀层来进行表面硬化。
(20)根据上述(19)所述的焊接金属箔管,其特征在于:上述硬质镀层的组成主要为铬、镍、钴、钯之中的任意1种、2种或更多种金属。
(21)根据上述(19)所述的焊接金属箔管,其特征在于:上述硬质镀层的组成为Ni-P系合金。
(22)根据上述(21)所述的焊接金属箔管,其特征在于:上述硬质镀层的组成以重量比计是含有1~14%P的Ni-P合金。
(23)根据上述(1)~(22)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在不锈钢箔的两表面的至少某一方的接合部附近,镀覆第10~11族元素或者含有1种或多种这些元素的合金、或者熔点为1200℃或以下的金属,然后对该箔进行电阻焊。
(24)根据上述(1)~(18)的任一项所述的焊接金属箔管,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合和成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
(25)根据上述(1)~(18)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔管内外表面的至少一方上镀覆硬质镀层。
(26)根据上述(1)~(25)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在上述金属箔的焊接区,沿着焊缝存在连续的熔核,或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。
(27)根据上述(1)~(26)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:将上述金属箔的箔厚设定为tμm,则上述金属箔管的接合部的搭接余量xμm,满足x≤40+5t的条件。
(28)根据上述(1)~(27)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔管的壁厚与箔管的内径之比为1/500或以下。
(29)根据上述(1)~(28)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:上述金属箔管按照JIS B0601-2001规定的表面粗糙度Rz为2.0μm或以下。
(30)根据上述(1)~(29)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在对上述金属箔管以60次/分钟或以上的交变循环施加0.2%或以下应变的疲劳试验中,具有1×106次或以上的耐久性。
(31)根据上述(1)~(30)的任一项所述的金属箔管,其特征在于:该金属箔管能够用于图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和/或显影用辊。
(32)一种金属箔管的制造方法,其特征在于,该制造方法具有:将板厚为10~100μm的金属箔粗加工薄板以一组对置边完全重叠的方式进行成形的成形工序,以及将上述相互重叠的对置边焊接在一起的焊接工序。
(33)根据上述(32)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:进而具有对上述焊接部分进行平滑精加工的精加工工序。
(34)根据上述(32)或(33)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述成形工序具有在重叠上述金属箔粗加工薄板的对置边之前将该金属箔粗加工薄板定位在成形用芯棒上的定位工序。
(35)根据上述(34)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于,在上述定位工序中,将金属箔粗加工薄板保持在成形装置上,所述成形装置保持在通常与上述芯棒平行的位置,并近距离靠近上述芯棒,使该成形装置向上述芯棒靠近,当金属箔粗加工薄板与芯棒成线接触时,推压该金属箔粗加工薄板相对于芯棒对其进行定位。
(36)根据上述(34)或(35)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述成形工序具有卷绕工序,也就是在上述定位工序之后,上述成形装置进一步朝芯棒靠近,将该金属箔粗加工薄板保持在于该成形装置上形成的断面呈半圆形的凹部与上述芯棒之间,然后将该金属箔粗加工薄板卷绕在芯棒的周围。
(37)根据上述(36)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述成形工序具有搭接余量调整工序,也就是在上述卷绕工序之后,使上述金属箔粗加工薄板的圆周的一部分在半径方向产生位移,由此对搭接余量进行调整。
(38)根据上述(36)或(37)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:将上述板厚以μm计设定为t,上述搭接余量以μm计为x,满足x≤40+5t的条件。
(39)根据上述(32)或(33)所述的金属箔管的制造方法,其中上述焊接工序采用电阻焊法。
(40)根据上述(39)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述电阻焊为滚焊或压薄滚焊。
(41)根据上述(40)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述电阻焊是使用脉冲电源、将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7进行滚焊,或者使用脉冲电源、将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1进行压薄滚焊。
(42)根据上述(32)、(33)或(39)~(41)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:在导电性的固定电极构件和导电性的可动电极构件之间通以电流,由此使上述焊接工序得以进行,其中,所述固定电极构件设置在槽内,所述槽是在上述芯棒的表面沿着轴向形成的,而所述可动电极构件与上述固定电极构件相向设置。
(43)根据上述(42)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述所述固定电极构件形成为,其表面的一部分或全部为平坦面。
(44)根据上述(42)或(43)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述固定电极构件和/或可动电极构件各自的至少一部分由钼或氧化铝弥散铜合金构成。
(45)根据上述(42)~(44)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述固定电极构件和/或可动电极构件的硬度设定为与上述金属箔粗加工薄板的硬度大致相同。
(46)根据上述(34)~(36)以及(42)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述金属箔管借助于从上述芯棒内向半径方向喷出流体而从该芯棒上剥离并取下。
(47)根据上述(34)~(37)以及(42)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:由多个构件构成上述芯棒,通过使一部分在轴向移动而使金属箔管从该芯棒上剥离下来。
(48)根据上述(32)~(47)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径之比设定为1/500或以下。
(49)一种金属箔管的制造方法,其特征在于:在用上述(32)~(48)的任一项所述的方法得到的金属箔管中***芯轴,进而采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该接合部或焊接区变得平滑,并平整接合部或焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部或焊接区的材质产生加工硬化。
(50)根据上述(32)~(49)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:在不锈钢箔的两表面的至少一方的接合部附近,镀覆第10~11族元素或者含有这些元素的合金、或者熔点为1200℃或以下的金属,然后对该箔进行电阻焊。
(51)根据上述(32)~(50)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
(52)根据上述(32)~(51)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔管内外表面的至少一方上镀覆硬质镀层。
(53)根据上述(50)或(52)所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:上述硬质镀层的组成以重量比计是含有1~14%P的Ni-P合金。
(54)根据上述(32)~(53)的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:通过上述金属箔管的焊接,使该焊接区沿着焊缝存在连续的熔核,或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。
(55)一种金属箔管的制造装置,其特征在于:该制造装置具有将板厚10~100μm的金属箔粗加工薄板成形为预定形状的成形部、以及焊接上述金属箔粗加工薄板的对置边的焊接部。
(56)根据上述(55)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述成形部包括:与轴成直角的断面呈圆形的芯棒,对于该芯棒可以近距离靠近而设置的、保持金属箔粗加工薄板的成形装置,以及使该成形装置向上述芯棒靠近、当金属箔粗加工薄板与芯棒成线接触时、推压该金属箔粗加工薄板而相对于上述芯棒进行定位的定位构件;其中,使上述成形装置移动,并使经过上述定位的金属箔粗加工薄板朝芯棒靠近,从而将金属箔粗加工薄板预先在芯棒周围卷绕成U字形。
(57)根据上述(56)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于,上述成形装置包括:保持在通常与上述芯棒平行的位置并近距离靠近上述芯棒而设置的、在它与上述芯棒之间将上述金属箔粗加工薄板卷绕成U字形且具有断面呈半圆形的凹部的保持板,推压上述U字形的金属箔粗加工薄板的一边使其紧贴在上述芯棒外周的第1推压构件,以及朝上述芯棒的外周推压上述U字形的金属箔粗加工薄板的另一边的第2推压构件;在上述卷绕之后,重叠上述金属箔粗加工薄板的对置边端部而形成重叠部。
(58)根据上述(56)或(57)所述的金属箔管的制造装置,其中,上述成形部具有搭接余量调整手段,在上述第2推压构件推压结束之前,所述搭接余量调整手段使上述金属箔粗加工薄板圆周的一部分在半径方向产生位移,从而使对置边相互的重叠部的搭接余量成为预定的值。
(59)根据上述(58)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述搭接余量调整手段由设置在上述芯棒内部的偏心装置构成。
(60)根据上述(58)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述搭接余量调整手段由设置在上述芯棒外部的偏心装置构成。
(61)根据上述(58)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述搭接余量调整手段通过加压构件对上述金属箔粗加工薄板没有紧贴在上述芯棒上的非紧贴部分进行加压。
(62)根据上述(58)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述搭接余量调整手段朝上述芯棒上形成的凹部推入设置在上述芯棒外部的加压构件。
(63)根据上述(61)或(62)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述加压构件是凸轮、辊子、圆筒体或棒状构件之中的任意1种,以单独动作的方式设置在上述芯棒的轴向两端部。
(64)根据上述(57)或(58)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述金属箔管的构成是,将上述板厚以μm计设定为t,上述搭接余量以μm计为x,满足x≤40+5t的条件。
(65)根据上述(55)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述焊接部为电阻焊接部。
(66)根据上述(55)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于,上述焊接部的构成包括:沿着轴方向设置在上述芯棒表面的导电性的固定电极构件,以及与该固定电极构件对向设置的可动电极构件;以上述金属箔粗加工薄板的上述重叠部夹持在两电极构件之间的状态进行焊接。
(67)根据上述(66)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述固定电极构件被形成为,其表面的一部分或全部为平坦面。
(68)根据上述(66)所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述可动电极构件是一边对上述重叠部分进行加压一边通以电流的电极轮。
(69)根据上述(66)~(68)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述固定电极构件和/或可动电极构件各自的至少一部分由钼或氧化铝弥散铜合金构成。
(70)根据上述(66)~(68)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述固定电极构件和/或可动电极构件的硬度与上述金属箔粗加工薄板的硬度大致相同。
(71)根据上述(56)、(57)以及(66)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述金属箔管借助于从上述芯棒内向半径方向喷出流体而从该芯棒上剥离并取出。
(72)根据上述(56)、(57)以及(66)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述芯棒具有喷出将焊接后的金属箔管从该芯棒上剥离下来的流体的流体通路。
(73)根据上述(56)、(57)以及(66)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述芯棒在其外周面具有用于使上述金属箔粗加工薄板不紧贴在芯棒上的缺口部。
(74)根据上述(56)、(57)以及(66)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:上述芯棒由多个构件构成,通过使一部分在轴向移动而使金属箔管从该芯棒上剥离下来。
(75)根据上述(55)~(74)的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:该制造装置被构成为,使得上述金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径之比设定为1/500或以下。
(76)一种金属箔管,其特征在于:该金属箔管是使用上述(32)~(54)所述的金属箔管的制造方法或者(55)~(75)所述的金属箔管的制造装置而获得的。
附图说明
图1(A)是成形为金属箔管的金属箔粗加工薄板的平面图。
图1(B)是焊接前的金属箔管的剖面图。
图1(C)是接合部呈直线状的金属箔管的立体图。
图1(D)是接合部呈螺旋状的金属箔管的立体图。
图2是本发明的实施方案的金属箔管制造装置的示意侧视图。
图3是图2的平面图。
图4是图3的4-4向剖面图。
图5是图4的主要部分的放大剖面图。
图6是表示本发明实施方案的金属箔管制造装置之焊接状态的放大剖面图。
图7是沿本发明实施方案的金属箔管制造装置中芯棒的轴线剖开的示意剖面图。
图8是表示本发明实施方案的金属箔管制造装置中芯棒的其它实例的示意图。
具体实施方式
下面以附图为基础说明本发明的实施方案。
<金属箔管>
本发明涉及一种金属箔管,其特征在于:将厚度为10~100μm、优选为20~50μm的金属箔进行接合或焊接而得到。正如以下所说明的那样,本发明的金属箔管能够适用于电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊、显影用辊等方面,这些辊要求具有金属特有的特性即高弹性和高刚性;壁厚极薄,重量很轻,而且耐久性优良;进而具有高的热传导性;具有高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象。采用从前的薄壁化技术等,其表面无论如何都会产生橘皮面,也难以使表面平滑,不能得到Rz为3.0μm或以下的表面粗糙度。像本发明那样,当将金属箔例如不锈钢箔接合或焊接在一起而加以使用时,可以提供其表面平滑、表面粗糙度为2μm或以下的金属箔。其结果,可以提供具有高旋转精度的金属箔管,这样高的旋转精度不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象。另外,从前的用热塑性树脂进行接合的方法不能获得充分的接合强度,而且耐久性也差,而本发明因为是金属间的接合,所以具有充分的接合强度,而且耐久性也优良。另外,从前的用热塑性树脂进行接合的方法要求将热塑性树脂均匀涂敷在金属箔表面,导致成本提高,而本发明不需要这样的工序,且具有高的生产效率,能够提供低成本的金属箔管。再者,本发明可以提供一种这样的金属箔管,它电力消耗量少,耐机械交变应力性能优良,且耐疲劳试验等的耐久性优良,产品的寿命长,在200~400℃左右的高温使用温度区不产生热脆化,也能够适用于色调剂烘烤固化用辊等,进而能够使用不锈钢之类的合金加以制作。此外,能够谋求电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的小型化和轻量化,并且能够谋求节省能源。
在此,当本发明的金属箔厚度(壁厚)超过100μm时,由于热传导率变差,因此从节能模式进行的启动需要花费时间。另外,重量增加且箔壁加厚,难以实现薄型化和轻量化,因而恐怕不能充分满足以小型轻量化为目标的用户和生产厂的要求。另一方面,尽管不锈钢箔的厚度越薄越优选,但在低于10μm时,其强度与刚性较低,使操作变得困难。
此外,正如上面所叙述的那样,本发明因为是将金属箔直接接合而成的金属箔管,因此其表面粗糙度Rz可以设定为2μm或以下,优选可以设定为0.1~1μm。如上所述,这是因为所述制造方法无损于轧制后的金属箔的表面粗糙度,借助于接合便能够精加工成金属箔管。此外,根据需要,轧制后也可以进一步进行表面精加工。另外,如果将轧制后的金属箔的表面粗糙度Rz设定为低于0.1μm,则成本增高,因此该金属箔的表面粗糙度Rz优选设定为0.1μm或以上。由此可以提供一种这样的金属箔管,它作为能够在电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊、显影用辊等方面使用的金属箔管,具有高弹性和高刚性;壁厚极薄,重量很轻,而且耐久性优良;进而具有高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象;且表面性状良好。
此外,上述表面粗糙度Rz的测定方法可以根据JIS B0601-2001(最大高度的粗糙度)规定的测定法来进行,但本发明并不局限于此。
其次,作为本发明的金属箔管所使用的金属箔材料,理应不会受到特别的限制,可以根据使用用途对最佳的材料作出适当的选择。而对于在电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的定影用辊、显影用辊以及加热辊等方面进行使用的情况,能够提供一种这样的金属箔管,即具有高弹性和高刚性;壁厚极薄,可谋求轻量化,而且耐久性优良;进而具有高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象。从这一点上说,优选的是不锈钢箔。具体地说,其材质为铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢、析出硬化型不锈钢之中的任意1种。此外,如后述实施例7那样,上述析出硬化型不锈钢在以下方面是有利的,也就是说,采用电阻焊等进行接合而制作金属箔管,在进行过研磨等精加工处理后,按照所使用的不锈钢的特性,例如进行固溶热处理,如果需要的话,进行中间处理、析出硬化热处理等处理使其产生析出硬化,由此能够获得高屈服强度,而且可以使母材部和焊接区的硬度大致相同,可以使耐久性大幅度提高。此时进行的固溶热处理、如果有必要的话、所进行的中间处理和析出硬化热处理等的条件可以根据不锈钢的种类选择适宜的条件。
从前,根本没有确立直接接合金属箔的技术,而本发明的接合技术能够提供一种这样的金属箔管,即根据使用目的的不同,对于从软质材的不锈钢箔到硬质材的不锈钢箔的各种材料都可以广泛使用,不受使用材料的任何限制,具有非常广泛的用途。此外,作为本发明的金属箔管的材料,理应不受这些限制,例如Fe基超合金、Ni以及Ni合金、Co以及Co合金、Ti以及Ti合金、Nb以及Nb合金、Zr以及Zr合金、Ta以及Ta合金等也可以使用。
作为本发明的金属箔管用金属箔材料,以铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、奥氏体系不锈钢以及析出硬化型不锈钢之中的任意1种不锈钢作为原板,然后进行轧制而得到的处于轧制状态的轧材、进而在轧制后进行退火所得到的退火材料、以及除此以外的张力退火材料等都是合适的,本发明并不受限于此。具体地可以列举出:以JIS中SUS400系列所规定的铁素体系不锈钢箔、此外还有SUSXM27和Tp.409系列等铁素体系不锈钢箔、JIS中SUS400系列所规定的马氏体系不锈钢箔、以及JIS中SUS200系列和300系列所规定的奥氏体系不锈钢箔、此外还有SUSXM7、SUSXM15J1、Tp.302B、Tp.314系列等奥氏体系不锈钢、SUS630和SUS631等析出硬化型不锈钢之中的任意1种不锈钢作为原材,然后进行箔材轧制所得到的处于轧制状态的轧材、进而在轧制后进行退火所得到的退火材料以及析出处理材等。
另外,本发明的金属箔管优选的是采用电阻焊进行接合的金属箔管。具体地说,电阻焊优选为滚焊,更优选为压薄滚焊。另外,本发明的金属箔管与从前的薄壁化技术相比,表面平滑性更加优良,而为了达到这样的表面平滑性,所采用的接合技术必须使焊接区与母材部之间具有良好的表面平滑性,进而必须使焊接区与母材部的硬度差以维氏硬度(Hv)计为母材部硬度的25%或以下。为此,该接合部优选采用电阻焊进行接合,具体地说,电阻焊为滚焊,优选的是压薄滚焊。对于采用上述接合手段获得的金属箔管,通过采用对电极施加压力而进行的接头的电阻焊法即滚焊法、进而在圆盘电极的强力加压下,一边压垮接头部分一边进行焊接,从而获得靠近对接接头的接合部的焊接法即压薄滚焊,接合部的箔与箔之间在适度的电极加压作用下连续地被压垮,从而可以形成靠近对接接头的接合部。因此,焊接区壁厚变得平坦,在随后的表面精加工时也可以不对箔之间的接合部施加过大的负荷,接合后的平滑精加工简便易行,因此制造成本可以受到抑制。其结果,能够精加工成上述那样的表面粗糙度Rz较低的平滑的表面(接合部)。
再者,在本发明的金属箔管中,优选在金属箔管的焊接区,沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。这是因为:当采用能够以大致非熔融的的方式进行焊接和/或压焊的滚焊等进行接合时,该焊接区沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核,由此能够稳定地提高焊接区的强度。
也就是说,在通常的滚焊中,一旦生成熔核,即使圆盘形的电极(参照图6的符号32)旋转行进,也是大部分电流流向电阻较小的熔核部分(无功电流),而在理应进行新接合的界面,由于电阻较高,所以只有较少的电流流过。因此,该部分达不到熔化温度而处于压焊状态。一旦形成压焊部分,由于该部分电阻较低,因此与熔核一样,阻碍其前方的熔核的生成。为了避免这样的恶性循环,本发明者使用脉冲电源进行滚焊,先设置较短的通电时间,接着设置较长的不通电时间,通过反复进行这一循环,便成功地获得了连续的熔核。此时最佳的通电时间与不通电时间之比为1/12~1/8,在低于1/12或者大于1/8但不超过1/6时,可以生成断续的熔核。但是,由本发明者的实验已经判明:即使成为断续的熔核,只要熔核能够覆盖焊缝的50%或以上,则强度方面就不会有问题。为了得到覆盖焊缝长度达50%或以上的熔核,需要使通电时间与不通电时间之比为1/15~1/7,从以上的角度考虑,可以说本发明的金属箔管优选使用脉冲电源进行滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7。
再者,在能够以非熔融的方式进行焊接和/或压焊的压薄滚焊(由于该压薄滚焊是非熔融方式,因此不产生熔融区,故具有硬度不会下降的优点)中,为了更稳定地提高焊接区的强度,也优选使用脉冲电源进行压薄滚焊,此时也发现存在最佳的通电时间与不通电时间之比。即本发明的金属箔管,使用脉冲电源进行压薄滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1,这可以说也是优选的方案之一。
另外,本发明的金属箔管的焊接区除了沿着接合面产生的熔核部分以外,其余处于没有熔融相残留的固相接合状态,与熔融相遍及焊接区的整个厚度而残留的激光焊或等离子焊等相比较,能够抑制因接合部的组成变化(晶体结构变化)引起的强度降低。而且在该接合部与非接合部(母材部),硬度等机械特性大致相同,所以,因该接合部与母材部的边界部和结合面存在的应力集中引起的急剧的金属疲劳等所导致的裂纹和接合剥离等现象不容易产生,从而具有优良的耐久性。因此,将金属箔管应用于图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊等时,能够谋求长寿命化。但是,在使用的材料是软质材的场合,减小焊接时所施加的压力而使熔融相残留在焊接区,也可以减小与母材的硬度差。如上所述,基于本发明的金属箔管焊接区的接合面的至少一部分优选为固相接合。此时,固相接合可以是接合面的一部分,也可以是接合面的全部。此外,如果使用能够以非熔融的方式进行焊接和/或压焊的压薄滚焊,则不会产生熔核,而整个焊接区的接合面都可能是固相接合。由于没有形成熔融相,因此,不会发生因接合部的组成变化(晶体结构变化)引起强度降低,从这一点上说,压薄滚焊是优选的。
采用上述电阻焊(包括滚焊、压薄滚焊)等所具有的以大致非熔融的方式进行的焊接和/或压焊,将上述金属箔的箔厚设定为t,则接合部的搭接余量x满足x≤40+5t的条件。在此,当搭接余量(x)大于40+5t时,可以进一步进行表面精加工。其中,这里的搭接余量(x)以及金属箔的箔厚(t)的单位均设定为μm。
本发明的金属箔管优选使焊接区与母材部(非焊接区)的硬度差(维氏硬度)的绝对值以维氏硬度(Hv)计为母材部硬度的25%或以下。当焊接区与母材部(非焊接区)的硬度差的绝对值以维氏硬度(Hv)计超过母材部硬度的25%时,则由于焊接区与母材部(非焊接区)的边界部存在的硬度差所引起的冶金缺口效应,容易产生因金属疲劳所导致的裂纹和龟裂等现象。此外,采用从前的激光焊接法,焊接区发生溶化而进入硬度下降的状态。该维氏硬度(Hv)的测定方法按照JIS Z 2244(1998)执行。本发明通过适当选择上述焊接方法、材料以及热处理方法,能够抑制焊接区与母材部(非焊接区)的硬度差,能够提高整个金属箔管的耐久性,能够实现没有因机械强度(硬度差)引起的旋转不稳和振动的高旋转精度。
另外,作为本发明的金属箔管用不锈钢箔,铁素体系不锈钢或者马氏体系不锈钢的处于轧制状态的轧材可以适当利用在焊接区析出的马氏体相。具体地说,SUS410L等铁素体系不锈钢、SUS403、SUS410系、SUS420系、SUS431、SUS440系等马氏体系不锈钢等作为在焊接区析出马氏体相的实例可以列举出来。在使用这些钢的情况下,焊接区因焊接热引起的马氏体的析出而硬化,母材部利用因轧制产生的加工硬化而硬化,从而能够减小焊接区与母材部的硬度差。
另外,马氏体系不锈钢在焊接后通过在适当的温度下进行热处理,能够在从Hv300到600的较宽的范围内对其硬度进行调整。
作为这样的不锈钢箔,使用硬质材而制作的金属箔管例如在厚度为30μm或以下的金属箔管的用途方面是适用的。特别地,当作为不锈钢箔使用上述的硬质材料时,能够提高焊接区的机械性能。因此,能够使疲劳寿命得以延长,从而能够有助于耐久性的提高。再者,也可以缩短采用节电模式的启动时间。
而且作为本发明的金属箔管用不锈钢箔,可以列举出SUS304等JIS标准中SUS300系列规定的奥氏体系不锈钢经轧制和退火而制作的退火材料。作为这样的不锈钢箔,使用软质材制作的金属箔管,因为焊接区不是那样地硬化,而母材是软质材,因此整体上能够得到的是软质的管材。此时,通过使用硬度与金属箔的硬度大致相同的电极材料,能够在不伤及电极材料与金属箔双方的情况下进行接合。特别是当金属箔使用奥氏体系不锈钢的退火材料时,有利的一点是电极材料能够选用铜等导电性优良的材料。
作为金属箔,当使用上述奥氏体系不锈钢的退火材料时,母材的维氏硬度(Hv)优选为180或以下。这样具有在制造阶段加工性良好、容易成形为管状等特性。另外,在高精度剪切金属箔(冲裁)时,在难以产生翘曲及周边部的变形等这一点上是优选的。另外,作为硬度与金属箔的硬度程度大致相同的电极材料,例如有钼、氧化铝弥散铜合金等,由于能够利用这样的电极材料,因此也能使制造阶段的电极材料或箔管的损伤受到抑制。
对于上述金属箔管,从耐久性、耐磨损性优良以及延长高频疲劳寿命的角度考虑,材质即金属箔管的母材部和接合部(焊接区)的材质,其维氏硬度(Hv)为300~600,优选为400~500。也就是说,从制造阶段的加工性优良、容易成形为管状等角度考虑,母材部的维氏硬度(Hv)优选为180或以下。但是,从使用性能方面来看,为了延长高频疲劳寿命,大多数情况下优选较硬的箔管的材质。于是,对于将金属箔进行接合或焊接而得到的金属箔管进一步实施冷加工,也可以减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部的材质产生加工硬化。由此能够使包括该接合部的材质的维氏硬度(Hv)提高到上述规定的范围,作为使用性能能够提高耐久性和耐磨性。其结果,能够同时获得焊接阶段的加工性、以及使用性能方面的高频疲劳寿命这两项特性。
本发明也可以包括上述金属箔的焊接区在内,从整体上实施加工以减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,同时使包括该接合部的整个箔管的材质产生加工硬化。正如上面所叙述的那样,这是因为:象本发明那样,在以大致非熔融的的方式进行焊接和/或压焊时,如果使用较为柔软的箔原材料,则2片重叠的部位容易压垮,而且电极的缺陷也得以减轻;另一方面,从使用性能的角度考虑,为了延长高频疲劳寿命,在多数情况下又希望管的材质硬一些。为了解决这一矛盾,本发明的进一步改进是,将处于退火状态的箔焊接在一起,然后采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,同时使材质产生加工硬化,由此能够延长金属箔管的疲劳寿命。
即如上所述,作为适用上述加工方法的金属箔管,优选的是焊接处于退火状态的箔而制作的箔管,但并不排除使用焊接未退火的箔而制作的箔管。也就是说,对于将金属箔进行接合或焊接而得到的金属箔管实施冷加工,只要能够减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,同时使材质产生加工硬化,则焊接未退火的箔而制作的箔管也包括在本发明的上述技术范围内。
作为上述金属箔管的焊接区的加工法,例如可以采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工。但是,本发明只要能够使焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部的材质产生加工硬化,则并不局限于这些冷加工方法。
通过采用上述加工法进行冷加工而使焊接区变得平滑,优选的是平整焊接区使其在外观、形状、表面粗糙度以及硬度方面与母材部没有区别。由此能够获得高的旋转精度,以致不会出现对清晰的全色图像质量产生不利影响的振动和旋转不稳等现象,能够提供箔管的整个表面平滑且耐久性良好的金属箔管。
同样,优选通过使焊接区变得平滑来调整表面粗糙度,使JISB0601-2001(最大高度的粗糙度)规定的表面粗糙度Rz为2.0μm或以下,优选为0.1~1μm。特别是采用上述加工法进行的冷加工,适于调整表面粗糙度,这在可能进行接近上述适宜范围的下限值的调整这一点上是极为有效的(参照后述的实施例9的表1)。
另外,通过进行冷加工使材质即金属箔管的母材部和接合部(焊接区)的材质产生加工硬化,材质的维氏硬度(Hv)优选为300~600,更优选为400~600,进一步优选为450~550。由此,正如上面所叙述的那样,可以提供一种焊接金属箔管,其具有如此有效的硬度,以致可以作为图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊等加以使用,而且具有优良的耐久性和耐磨性,使高频疲劳寿命得以延长。
另外,作为上述的金属箔,在使用上述奥氏体系不锈钢的退火材料的情况下,在高精度剪切金属箔(冲裁)时,为了不使其产生褶皱和龟裂(断裂)等,整个(整体)不锈钢箔的氮含量优选为0.06质量%或以下,更优选为0.03质量%或以下。同时,不锈钢箔表层的最大氮浓度优选为3质量%或以下。在此,所谓不锈钢箔表层,是指由于退火处理在表面形成的氧化皮。一般地说,氧化皮是指从最表层开始到氧含量峰值变为50%为止的深度部分。当不锈钢箔的氮含量超过0.06质量%时,因为不锈钢箔***,所以在高精度裁剪(冲裁)时,存在容易产生裂纹和容易断裂的危险。这在通常的不锈钢薄板和只进行轧制的不锈钢箔中,氮成分不会显著地增加,但是,当在制造阶段进行退火时,气氛中的N2气进入不锈钢箔中,从而发生明显的氮化。因此,在整体的氮含量增加的同时,表层的氧化皮中的氮含量也显著增加。由于表层部的氮含量相对于整体的内部相对增加,因此与整体的内部相比,表层部的硬度变得更高。其结果,在高精度裁剪(冲裁)时,于表层部产生较浅的裂纹,然后在厚度方向发展而产生龟裂。
另外,在将上述的奥氏体系不锈钢的退火材料用作金属箔时,其材质具体地说可以使用的是,以SUS系列如SUS304、SUS304L、SUS304J1(添加Cu)、SUS304J2(17%Cr-7%Ni-4%Mn-2%Cu)、SUS316(添加Mo)、SUS316L(添加Mo)、SUS305、SUSXM7(添加Cu)、SUS317、SUS317L以及SUS309S等、新日本制铁株式会社独自开发的钢种YUS系列如YUS304UL、YUS316UL(添加Mo)、YUS27A(添加Cu)、YUS110M(添加Cu、Si、Mo)、YUS170等不锈钢作为原板,然后进行轧制和退火而得到的金属箔,但本发明并不局限于此。更优选使用的是,以上述的SUS316系和SUS304系等不锈钢作为原板,然后进行轧制和退火而得到的金属箔,上述的SUS316系和SUS304系等不锈钢作为不锈钢已经获得了最为广泛的使用,并作为轧制处理使用的不锈钢薄板已经稳定且廉价地进入了视察,通过轧制加工为不锈钢箔的加工技术已经确立,而且也适于进行退火处理。其中,以SUS304J1(17%Cr-7%Ni-2%Cu)及SUS304J2(17%Cr-7%Ni-2%Cu)作为原板的金属箔,其C、N含量低,添加Cu具有较大的成形性提高和时效裂纹性改善的效果,压力成形性在上述列举的材料中也是最高的。另外,以SUS316和SUS305之类的稳定奥氏体系不锈钢作为原板的金属箔,没有加工诱导马氏体的生成,没有时效开裂的危险性。此外,添加Ti的钢如SUS316Ti、SUS321、高Ni钢如SUS310S(25%Cr-20%Ni)、SUS317J5L(21%Cr-24%Ni-4.5%Mo-1.5%Cu-低C)、SUS384(16%Cr-18%Ni)、SUSXM15J1(18%Cr-13%Ni-4Si)等也可能作为电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊等加以使用。
另外,当将上述奥氏体系不锈钢的退火材料之类的软质奥氏体系不锈钢(软质材)或者高强度奥氏体系不锈钢(硬质材)用作金属箔时,不锈钢合适的各成分范围如下:
C:C是奥氏体稳定化元素,但在含量高时使材质***,因此,要获得软质材时,设定为0.05质量%或以下,要获得硬质材时,设定为0.05~0.2质量%。
Si:Si是脱氧元素,需要在0.05质量%或以上。另外,在抗氧化性方面可有效地发挥作用,但它是很强的铁素体形成元素,当超过3.6质量%时,在有损于加工性的同时,使热轧时的除鳞变得困难,因此将其上限设定为3.6质量%。
Mn:Mn作为奥氏体稳定化元素是有效的,同时用于固定S以提高热加工性。但是,含量低于0.05质量%时,其效果发挥不出来。另一方面,在超过1.0质量%时使材质***,因此,要获得软质材时,设定为0.05~1.0质量%,要获得硬质材时,设定为1.0~5.0质量%。
Cr:Cr是不锈钢的基本成分,为了获得优良的耐蚀性,最低需要15质量%。另一方面,在超过26质量%时,钢产生脆化,加工性变差,因此,其上限设定为26质量%。优选的范围是17~19质量%。
Ni:Ni是奥氏体系不锈钢的基本成分之一,在加工性和耐蚀性方面是有效的元素,可以添加5质量%或以上。但是,即使添加量超过25质量%或以上,这些效果也达到饱和,因此,优选设定为5~25质量%的范围。
Mo:Mo是使耐蚀性提高的元素,可以根据需要而添加。但是,在含量超过2.5质量%时使钢硬化,在超过5.0质量%时使钢脆化。因此,要获得软质材时,其上限设定为2.5质量%,要获得硬质材时,其上限设定为5.0质量%。
Cu:Cu是奥氏体的稳定化元素,同时使加工性和耐蚀性得以提高,可以根据需要添加。但是,即使添加量在软质材中超过2.5质量%、在硬质材中超过4.0质量%,其效果也达到饱和,因此,要获得软质材时,其上限设定为2.5质量%,要获得硬质材时,其上限设定为4.0质量%。
N:N是很强的奥氏体稳定化元素,同时是提高耐蚀性的元素,可以添加0.005质量%或以上。在软质材中,如果含量超过0.06质量%,则光亮退火后箔材的加工性(高精度的裁剪加工或冲裁加工性)变差,容易产生裂纹和断裂。另一方面,在硬质材中,0.06质量%或以下的含量难以获得充分的强度,而含量超过0.4质量%时,箔材的加工性(高精度的裁剪加工或冲裁加工性)变差,容易产生裂纹和断裂。由此可知,要获得软质材时,优选为0.06质量%或以下,更优选为0.007~0.03质量%的范围;要获得硬质材时,为大于0.06质量%但不超过0.4质量%。
再者,在该不锈钢中,作为微量添加元素,也可以含有Ti和Ca等元素。
另外,该不锈钢在上述范围(上述微量添加元素根据使用目的的不同,可以适量(通常,Ti:0.2质量%或以下、Ca:0.0050质量%或以下)含有,并没有特别的限制)含有上述各成分(包括上述微量添加元素),余量由Fe和不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质元素,可以列举出P、S、Al以及O等。不可避免的杂质元素的量通常是,P:0.045质量%或以下,Al:0.05质量%或以下,S:0.030质量%或以下,O:0.01质量%或以下。
另外,本发明涉及一种金属箔管,其中采用电阻焊等将金属箔进行接合并进行成形所得到的箔管的表面和内表面的至少一方,通过硬质镀层来进行表面硬化。以下就本发明的箔管的表面和内表面通过硬质镀层来进行表面硬化的金属箔管进行详细的说明。
打印机的定影辊与纸一起有时带入异物而在辊上产生缺陷,这往往对印刷结果产生不利影响。因此,辊的表面硬度以维氏硬度计优选为400或以上。在焊接后不怎么进行加工时,通过在金属箔管的内外表面镀覆硬质镀层可以达到上述目标。作为镀覆的金属,可以以铬、镍、钴、钯等金属为主体,为增加它们的硬度,添加一定量的P等添加物也是有效的。当为Ni-P系合金的镀层时,作为P的浓度以重量比计优选为1~14%。其原因在于:在低于1质量%时,硬化效果较差,在超过14质量%时,镀层变脆而容易产生裂纹。作为镀覆的方法,可以是化学镀或电镀,但对箔管的内侧(内表面)进行镀覆时,化学镀是合适的。本发明对上述那样的箔管的表面和内表面二者设置硬质镀层时,并没有任何的限制,也可以只在其中任一方设置硬质镀层。也就是说,当在色调剂烘烤固化用辊、显影用辊以及定影用辊等方面使用时,使接触感光鼓和其它辊或者纸的箔管表面(外表面)事先硬化是有效的。另一方面,也有的在辊内设置加热器,在这种情况下,事先使箔管的内表面硬化是有效的。像这样根据金属箔管的用途的不同,可以在箔管的内表面/和/或外表面设置硬质镀层。
另外,本发明的金属箔管是采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
在对不锈钢进行滚焊的情况下,由于不锈钢的表面钝化膜很坚固,因此为了完全打破钝化膜而获得遍及整个焊缝的牢固的金属结合,本发明者就电流、电压、焊接速度以及通电比率等进行了仔细的研究,发现需要在相当窄的焊接条件的范围内进行焊接。特别是在将2片金属箔完全压垮而成为1片的厚度的压薄滚焊的情况下,箔的端面被埋入的部分即通过压焊压垮2片箔相互重叠部分的端面而使之大致成为一体的部分,其通电的电流密度较低。因此,该部分的接合强度不充分,在反复接受加工的情况下,有时沿着接合线产生开口。为了解决该问题,本发明者发现以下2种方法是有效的。
其中一种是对采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的箔管进行热处理,使焊缝产生扩散接合而增强接合强度。此时,热处理以真空热处理或在惰性气氛中进行为宜。适宜的热处理温度为800~1100℃。在不锈钢为铁素体系和马氏体系的情况下,温度可以偏低一些,而在奥氏体系的情况下,温度需要偏高一些。但是,当低于800℃时,扩散接合不能充分进行,而在超过1100℃时,热处理过程中变形增大,晶粒也粗大化,因而是不优选的。另外,热处理也具有以下的效果:即使焊接区周围的热应力得以释放,在焊接区周围往往可以看到的硬邦邦的感觉消失。而且在热处理后,当镀覆上述的硬质镀层时,焊接区的小凹凸被遮盖,达到难于判断焊接区位置的程度。因此,作为本发明的金属箔管,优选对采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的箔管在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔的内外表面的至少一方镀覆硬质镀层。关于该硬质镀层,因为与上述相同,故在此省略说明。
第2种方法是在焊接前的金属箔上事先镀覆Au、Ag、Cu、Ni等第10~11族元素或含有这些元素的合金(例如Ni-P系合金等)、或者Al等熔点为1200℃或以下的金属,然后采用电阻焊将其焊接起来从而得到金属箔管的方法。在这种方法中,接合线的部分即使达不到不锈钢等金属箔的熔点,只要达到镀层的熔点或以上,镀层便得以熔化,其大部分便伴随不锈钢等金属箔表面的钝化皮等沿着接合线而被挤出到接合部的外部。因此,沿着焊缝能够得到完整的金属结合。再者,箔的端面被埋入的部分有时产生很小的沟槽,但这一部分也被镀覆的熔融金属埋入,因而具有接合部不产生凹口的优点。因此,作为本发明的金属箔管,优选的是在金属箔内外表面的至少一方的接合部附近,镀覆Au、Ag、Cu、Ni等第10~11族元素或者含有1种或多种这些元素的合金(例如Ni-P系合金等)、或者熔点比金属箔熔点低的Al等金属(含合金)、优选为熔点1200℃或以下的金属(含合金),然后对该箔进行电阻焊。
另外,对于本发明的金属箔管,箔管的壁厚与箔管的内径之比(壁厚/内径)优选为1/300或以下,更优选为1/500或以下。此外,这里所说的壁厚与内径由于存在容许范围的误差,因此取用多个部位(例如5~10个左右)的平均值。
另外,作为金属箔管的内径,并没有什么特别的限制,可以根据用途的不同进行适当的决定,例如电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊,由于小型轻量化的需求较强,因此,可以是能够与目前使用的50mm或以下的内径相适应的辊子。特别是后述的本发明的制造方法以及制造装置,能够充分适应这样的小型化要求,由于小型化,带来管的曲率增大,当形成管状时,在要求加工性的情况下,通过使用上述不锈钢箔中的奥氏体系不锈钢的退火材料,能够充分适应直至内径为10~15mm左右的小口径要求。
同样,作为金属箔管的长度,也没有什么特别的限制,可以根据用途的不同进行适当的决定,例如电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊,由于小型轻量化的需求较强,因此,可以是能够与目前使用的500mm或以下的长度相适应的辊子。特别是后述的本发明的制造方法以及制造装置,能够充分适应这样的小型化要求。伴随着小型化,容许误差对所占精度的影响增大,而本发明通过使用上述的奥氏体系不锈钢的退火材料,在裁剪(冲裁)成预定尺寸时,变形等不容易发生,因此能够极大地提高裁剪尺寸精度,能够充分适应短筒体的要求。
对金属箔管以60次/分钟或以上的交变循环施加0.2%或以下应变,在这样的疲劳试验中,本发明的金属箔管优选具有1×106次或以上、更优选具有2×106次或以上的耐久性。本发明在以下所示的电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊等方面加以利用时,作为其疲劳试验通常为上述规定的疲劳试验,此时的耐久性只要大约为100到200万次或以上时,就可以具备极高的耐久性,它远远高于现在要求的构件的耐久性。当金属箔管的疲劳试验结果低于100到200万次时,则不能使金属薄壁管的耐久性产生质的飞跃。这里所说的耐久性,是把表面性状没有龟裂等异常、并且接合部也没有发现接合剥离等异常的状态设定为良好,认定为具有耐久性;反之,在发现异常的情况下,则认定为没有耐久性。但是,本发明根据用途的不同,金属箔管的疲劳试验结果只要为50万次或以上,则往往可以充分地加以使用。
另外,作为本发明的金属箔管的用途,理应没有什么特别的限制,例如,可以在电子照相印刷机、激光打印机(LBP)、复印机、传真机等图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和显影用辊等方面加以利用,但本发明理应不会局限于这些。
<金属箔管的制造装置>
接着就本实施方案的金属箔管的制造装置进行说明。图1(A)是形成为金属箔管的金属箔粗加工薄板的平面图,图1(B)是焊接前的金属箔管的剖面图,图1(C)是接合部呈直线状那样焊接得到的金属箔管的立体图,图1(D)是接合部呈螺旋状那样焊接得到的金属箔管的立体图。图2是本发明的实施方案的金属箔管制造装置的示意侧视图。图3是图2的平面图。图4是图3的4-4向剖面图。
如图1(A)、图1(B)所示,本实施方案使用的金属箔粗加工薄板W整体形状呈矩形状,例如长S1为1m、宽S2为100mm左右,而板厚t极薄,为10~100μm左右。在本实施方案中,将该金属箔粗加工薄板W弯板加工成断面呈圆形,使对置边端部重叠,然后对该重叠部G施以焊接,便成形为金属箔管P。该金属箔管P例如能够适用于以复印机的定影辊为首的各种装置。
本实施方案的金属箔管的制造装置大致地划分,具有成形部10和焊接部30。成形部10不是将矩形的金属箔粗加工薄板一下子弯成圆筒形,而是通过相当于外模的成形装置15使金属箔粗加工薄板分阶段地紧贴在相当于内模的芯棒13的周围,从而成形为圆筒状,焊接部30将金属箔粗加工薄板W的对置边端部的重叠部G焊接在一起。
首先叙述成形部10。在图2和图3中,成形部10具有:被立设于底座11上的支持部12悬臂支撑的圆柱状的芯棒13,位于芯棒13的下面、保持金属箔粗加工薄板W、同时卷绕在芯棒13的外周面的成形装置15,以及相对于芯棒13对该金属箔粗加工薄板W进行定位的定位构件16。
芯棒13或多或少比金属箔粗加工薄板W的长度方向的尺寸S1要长一些,其粗细程度为金属箔粗加工薄板W的宽度方向的尺寸S2卷绕一周左右,关于该芯棒13,在后面进行详细叙述。
如图4所示,成形装置15具有定位构件16、保持板17、第1推压构件18、以及第2推压构件19。定位构件16是确定W的大致中心位置和芯棒13下面的大致中心位置的定位构件。保持板17位于芯棒13的下面,与底座11上设置的汽缸C1相连接,与芯棒13通常保持平行状态且近距离靠近。该保持板17的上面平直,中心部位形成有芯棒13能够嵌入的半圆形的凹部20,通过将该凹部20和芯棒13合为一体而将金属箔粗加工薄板W变形,从而使芯棒13的下面部分卷绕成U字形。
第1推压构件18将变形为U字型的金属箔粗加工薄板W的、处于立在芯棒13的侧面这一状态的边,向芯棒13的外周推压并使其紧贴芯棒13的外周。如图4所示,该第1推压构件18在保持板17上位于芯棒13的左方,由汽缸C2使其在与芯棒13垂直的方向上近距离靠近。
第2推压构件19具有与第1推压构件18同样的构成,以芯棒13为中心,设置在上述第1推压构件18的对称位置,由汽缸C3作动,使之与芯棒13近距离靠近,将U字型的金属箔粗加工薄板W的另一边向芯棒13的外周进行推压。
在这些定位构件16、保持板17、第1推压构件18以及第2推压构件19的共同作用下,将金属箔粗加工薄板W卷绕在芯棒13的外周面,从而在芯棒13的上面形成金属箔粗加工薄板W的对置边端部、即形成宽度方向的两端部相互重叠的重叠部G。
此外,金属箔粗加工薄板W往该成形装置15的保持部17上的运送,例如可以通过负压吸送手段等适当的运送手段(图中未示出)来进行。
上述定位构件16是***并穿过通孔21的杆,所述通孔21开设于在成形装置15的中心部位形成的半圆形的凹部20处,上述定位构件16设置在芯棒13的下方,分别位于芯棒13轴向的基端部、中心部、以及前端部,并通过汽缸C4近距离靠近芯棒13的下面。
定位构件16在这样靠近时与芯棒13的下面抵接,推压金属箔粗加工薄板W,藉此使该金属箔粗加工薄板W保持在固定位置。作为定位构件16的动作时刻,是保持板17的上面所载置的金属箔粗加工薄板W借助于保持板17的向上移动而向上提升,当与芯棒13成线接触时的时刻。
但是,即使由定位构件16进行定位,从芯棒13的下端到前端也未必形成均匀宽度的重叠部G。因此,在本实施方案的成形部10中,设置着用于调整重叠部G的搭接余量x(参照图1B)的搭接余量调整手段22(参照图5)。在此,图5是图4的主要部分的放大剖面图。
搭接余量调整手段22在第2推压构件19推压结束之前,使金属箔粗加工薄板W的圆周的一部分在半径(放射)方向产生位移,以便使对置边相互的重叠部G的搭接余量x达到预定值,例如达到0.1mm左右。
更具体地说,如图5所示,搭接余量调整手段22在芯棒13的内部、至少在芯棒13的基端和前端设置偏心装置23(凸轮或辊子等),该偏心装置23(凸轮或辊子等)由驱动装置M1(马达等)驱动,使金属箔粗加工薄板W的圆周的一部分在半径方向产生位移。
该偏心装置23(凸轮或辊子等)的旋转量由控制部24发出的信号控制,使搭接余量达到预定值。控制部24具有检测重叠部G的搭接余量的检测装置(CCD摄像机等)25、以及监控搭接余量并与上述预定值相比较从而决定控制量的运算部26。
另外,驱动装置M1(马达等)设置在芯棒13的基端部,可以使多个设置在基端、中心、前端等处的偏心装置23(凸轮或辊子等)一起动作,也可以使多个设置在基端、中心、前端等处的偏心装置23(凸轮或辊子等)各自独立动作,以调整搭接余量。
但是,本发明并不仅限于此。例如,作为其它的搭接余量调整手段22,正如图5的点划线所示的那样,也可以(凸轮或辊子等)设置在芯棒13的外部。另外,将上述偏心装置23设置于芯棒13的周围使其产生金属箔粗加工薄板W不与芯棒13紧贴的非紧贴部分,由加压构件加压也可以使金属箔粗加工薄板W的圆周的一部分在半径方向产生位移。
再者,正如图6简单表示的那样,也可以由设置在芯棒13外部的加压构件28向芯棒13上形成的凹部27加压,使金属箔粗加工薄板W圆周的一部分如图中虚线所示的那样在半径方向发生位移。作为这些加压构件为凸轮、辊子、圆筒体或棒状构件之中的任何一种都可以。
通过实验判明:将上述板厚设定为t,则优选搭接余量x(单位为μm)满足x≤40+5t的条件。
接着叙述焊接部30。本实施方案的焊接是电阻焊法。其原因在于:由于是对极薄的金属箔粗加工薄板W进行焊接,所以必须是容易控制的焊接方法。特别地,在电阻焊法中,优选的是滚焊法,更优选的是压薄滚焊。使用这种焊接时,焊接部分与其它部分之间的硬度差较小,可以得到优选的结果。此外,如果使用激光焊或等离子焊等,则硬度差在30%或以上,已经判明是不实用的。
图6是表示本实施方案的焊接状态的放大剖面图。如图6所示,焊接部30的构成包括:由在芯棒13的表面沿轴向设置的导电性固定电极构件31,以及与固定电极构件31相向设置的可动电极构件32。对金属箔粗加工薄板W进行焊接时,重叠部G夹持在两电极构件之间。
固定电极构件31是设置在槽33内的导电性的构件,其中槽33是在芯棒13的表面沿着轴向形成的。另一方面,可动电极构件32是对重叠部G加压同时旋转移动的导电性的电极轮32。
该固定电极构件31由铜材构成,配设于槽33内,其中槽33设置在芯棒13的顶部。电极轮32在其上面一边转动一边进行焊接,因此固定电极构件31的上面优选在整体上形成平坦面。为此,作为固定电极构件31,例如可以使用扁平化铜丝。但是,并不需要上面全部为平坦面,也可以是一部分是平坦面。另一方面,如果固定电极构件31的上面是平坦面,则电极轮32的外周面也优选设定为平坦面;如果固定电极构件31的上面是圆弧面,则电极轮32的外周面优选的是中心呈凹状即大鼓状。此时的曲率半径优选的是比固定电极构件31的圆弧形的曲率半径为大。
如图4所示,电极轮32通过导电性的凸缘形旋转构件34与电源供给构件35相连接,电源供给部35由非导电性的托架36来支撑。该托架36与汽缸C5相连接,并通过汽缸C5而可以升降。汽缸C5安装在移动块37上,该移动块37以可以滑动的方式受到一对导杆38(参照图3)的支撑,通过***并穿过中心那样设置的丝杠轴39使之沿着芯棒13的轴线移动。丝杠轴39受到设置于支撑台40和41上的轴承部42的支撑,并由通过联轴器43连接的驱动装置(马达等)M2而转动。也就是说,电极轮32借助于汽缸C5进行升降,同时借助于丝杠轴39以及驱动装置M2(马达等)从芯棒的基端移动到前端。
为了防止单侧接触和磨偏,并能够长时间进行稳妥的焊接,各电极构件31和32的硬度优选与金属箔的硬度大致相同。通过实验已经判明:就维氏硬度Hv来说,当为180或以下时,电极的损伤较小。为了提高高温强度以及蠕变强度,也可以使固定电极构件31和可动电极构件32各自的至少一部分由钼或氧化铝弥散铜合金构成。
在本实施方案中,金属箔粗加工薄板W极薄,为10~100μm,焊接时重叠部G的搭接余量x极小,为0.1mm,所以存在的课题是它的电流值和送进速度。在实验中,电流值为700~1500安培左右、电压为0.5~2.0伏、送进速度为0.3~1.5m/分钟左右可以得到最好的结果。
然而,通电流时焊接部30加热,如果进行长时间的焊接操作,则在该热的作用下,金属箔粗加工薄板W将会发生变形,恐怕不能进行良好的焊接,另外,因为是在相对长条形的芯棒13的外周面卷绕金属箔粗加工薄板W而成形金属箔管P,因此该金属箔管P的剥离或者取出也存在课题。
在此,作为一举解决该冷却(表面变形)以及取出的课题的手段,本实施方案对上述的芯棒13本身采取了各种各样的对策。
首先,芯棒13作为将金属箔粗加工薄板W成形为断面呈圆形的型材而发挥作用,因此从整体上说,其断面形状为圆形。如图6所示,在中心部分设有断面呈Y字形的由通常的机械结构用碳素钢构成的芯部13a,在该芯部13a上,安装有保持上述固定电极构件31的由强度良好的铬钢构成的电极支持部13b,在芯部13a的侧部,设有整体被精加工为圆形断面的侧板部13c。
这样一来,即使固定电极构件31磨损也容易更换,在将整体成形为圆形断面时也容易成形。
另外,如图6和图7所示,在芯棒13的内部形成有流体通路45。流体通路45的构成包括:沿着芯棒13的轴线形成于中心部分的中心通路45a,以及从中心通路45a向半径方向形成的分支通路45b。其中,图7是沿芯棒的轴线剖开的示意剖面图。
从通过旋转接头46(参照图2)连接在芯棒13的端部的配管47往流体通路45导入空气,通过该空气使芯棒13得以冷却,同时从分支通路45b喷出空气,由此使金属箔管P从芯棒13的表面往上浮,从而使金属箔管P的取出变得容易。
使用空气时,不仅操作性良好,而且在成为清洁的工作环境方面也是有效的,但本发明并不仅限于此,也可以使用其它的流体,例如水或切屑油等。
再者,为了便于从芯棒13取出金属箔管P,也可以在芯棒13的外周面设置向轴向延伸那样形成的缺口部R(参照图6)。这样,金属箔粗加工薄板W与芯棒13的紧贴面积得以减少,进一步便于金属箔管P的取出。
关于金属箔管P的取出,由于芯棒13本身由多个构件构成,因而在金属箔管P成形后将芯棒13分解,也可以将金属箔管P取出。图8是表示芯棒的其它实例的沿着轴线剖开的示意剖面图。例如,如图8所示,将芯棒13用与轴线相交的锥面50分割成2个芯棒构件13d和13e,在金属箔管成形后,使一方的芯棒13e相对于另一方的芯棒13d沿轴向滑动,这样也可以将金属箔管P从芯棒13剥离。但是,当使用这样的分割芯棒13而取出时,芯棒13优选的构成是由两端支撑,并且一方可以在轴方向移动。
如图1(C)所示,由上述实施方案得到的金属箔管能够得到重叠部G具有焊接成直线状的接合部的金属箔管。但是,本发明并不局限于此,例如,如图1(D)所示,也能够得到重叠部G具有焊接成螺旋状的接合部的金属箔管。此时,将适当厚度的金属箔分割成适当的宽度,再在铜合金制的电极棒的周围将其卷绕成螺旋形。此时,使用检测装置将箔与箔的搭接余量调整到0.1mm左右。继而一边使该电极棒旋转一边左右滑动,另外一个铜合金等制作的电极辊在该重叠部上一边转动一边在它与上述的电极棒之间通以电流,从而可以进行电阻焊(优选为滚焊,更优选为压薄滚焊)。然后,将该金属箔管剪切成适用的长度,根据需要研磨结合部附近的内外表面,便可以得到所要求的金属箔管。
另外,上述金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径之比为1/300或以下,优选为1/500或以下。此外,这里所说的金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径由于存在容许范围的误差,因此取用多个部位(例如5~10个左右)的平均值。
在电极辊与上述的电极棒之间通以电流而进行滚焊的情况下,其焊接区沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核,由此能够使焊接区的强度得以稳定的提高。也就是说,在滚焊中,一旦生成熔核,即使圆盘形的电极(参照图6的符号32)旋转行进,也是大部分电流流向电阻较小的熔核部分(无功电流),而在理应进行新接合的界面,由于电阻较高,所以只有较少的电流流过。因此,该部分达不到熔化温度而处于压焊状态。一旦形成压焊部分,由于该部分电阻较低,因此与熔核一样,阻碍其前方的熔核的生成。为了避免这样的恶性循环,本发明者使用脉冲电源进行滚焊,先设置较短的通电时间,接着设置较长的不通电时间,通过反复进行这一循环,便成功地获得了连续的熔核。此时最佳的通电时间与不通电时间之比为1/12~1/8,在低于1/12或者大于1/8但不超过1/6时,可以生成断续的熔核。另外,由本发明者的实验已经判明:即使成为断续的熔核,只要熔核能够覆盖焊缝的50%或以上,则强度方面就不会有问题,因而优选的是,使用脉冲电源进行滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7。由此,能够得到覆盖焊缝长度50%或以上的熔核。
同样,在使用脉冲电源进行压薄滚焊的情况下,正如上面所叙述的那样,在更稳定地提高焊接区的强度方面,发现存在最佳的通电时间与不通电时间之比。即在压薄滚焊中,优选使用脉冲电源进行焊接,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1。
<金属箔管的制造方法>
连同这样构成的金属箔管的制造装置一起说明金属箔管的制造方法。
[成形工序]
板厚为10~100μm的金属箔粗加工薄板W借助于负压吸送手段等运送送手段被载置于成形装置15的保持板17上。金属箔管W由图中未示出的导向构件保持,装夹时使其中心线与芯棒13的中心线和保持板17上形成的凹部20的中心线相一致。
从这一状态保持板17借助于汽缸C1开始上升,而保持板17通常保持在与芯棒13平行的位置。因此,在金属箔粗加工薄板W与芯棒13相接时,以芯棒为中心,金属箔粗加工薄板W基本上为同样的宽度。在金属箔粗加工薄板W与芯棒13相接时,定位构件16开始动作。
定位构件16借助于汽缸C4使活塞杆动作,从下方抵接在芯棒13的中心,金属箔粗加工薄板W夹持在芯棒13与活塞杆前端之间。该夹持在芯棒13的基端、中心、前端进行,因此金属箔粗加工薄板W在整个长度方向上与芯棒相接。由此,金属箔粗加工薄板W被定位在其宽度方向的大致中心位置。
这样定位后,再次使汽缸C1动作,此时保持板17上升,芯棒13开始进入保持板17的凹部20内。其结果,金属箔粗加工薄板W逐渐变形为U字形。然后,当芯棒13进入凹部20内时,金属箔粗加工薄板W则变形卷绕在芯棒13的下半部分的外周面上的部分、以及处于从侧面立起来这一状态的两条边。
第1推压构件18在汽缸C3的作用下朝其中一条边突出出来。该突出一直进行到其前端的圆弧面部分18a与芯棒13的外周相接时为止,用该圆弧面部分18a将金属箔粗加工薄板W的一边向芯棒13的外周面推压并使其紧贴在一起。
其次,第2推压构件19也同样在汽缸C3的作用下动作,前端的圆弧部分19a直到与芯棒13的外周相接为止推压金属箔粗加工薄板W的另一条边,该推压在临近最终阶段之前停止,金属箔粗加工薄板W成为与芯棒13完全不紧贴的状态。
也就是说,金属箔粗加工薄板W被卷绕在芯棒13的周围,在芯棒13的顶部形成一组对置边端部相互重叠的重叠部G,上述另一条边并不是完全处于位置固定的状态,而成为可能位移的状态。
在该可能产生位移的状态下,调整重叠部G的搭接余量x。该调整是按下述方法进行的,首先控制部24的检测装置(CCD摄像机)25检测出搭接余量x的值,然后由运算部26将其与预定值比较,判断是否正常,在不正常的情况下,驱动驱动装置(马达等)M1使偏心装置(凸轮或辊子等)23旋转,使金属箔粗加工薄板W在半径(放射)方向产生位移。
将上述金属箔的箔厚设定为t,当重叠部G的搭接余量x满足x≤40+5t(单位为μm)时,便结束搭接余量x的调整。在该状态下,第2推压构件19在汽缸C3的作用下动作,对金属箔粗加工薄板W的另一边进行推压使其完全紧贴芯棒13。由此,金属箔粗加工薄板W成为位置固定地保持在芯棒13上的状态。
[焊接工序]
金属箔粗加工薄板W的保持结束后,重叠部G的位置处在第1推压构件18的前端与第2推压构件19的前端之间,并处在固定电极构件31的正上方,由于电极轮32可以在该第1推压构件18与第2推压构件19之间升降,因此能够开始焊接。
在该焊接开始时,事先使电极轮32处于芯棒13的基端的位置,如果进行整体焊接,则可以获得高精度的焊接。
焊接的进行首先从汽缸C5的动作开始。汽缸C5动作时,其活塞杆下降,通过托架36、电源供给构件35、以及凸缘状旋转构件34,电极轮32也下降。电极轮32进入第1推压构件18的前端与第2推压构件19的前端之间,将重叠部G夹持在它与固定电极构件31之间。
在进行该夹持的同时,当在固定电极构件31与电极轮32之间通以电流时,重叠部G被相互焊接在一起,同时驱动装置(马达等)M2也动作,丝杠轴39旋转,移动块37开始移动。由此,电机轮32在重叠部G上以0.3~1.5m/分钟左右的速度移动,直到金属箔粗加工薄板W的端部进行了焊接。
另外,根据情况的不同,也可以事先使电极轮32位于芯棒13的前端,一边焊接一边拉出金属箔管P。这样一来,进行迅速且作业性良好的焊接是可能的。
[精加工工序]
焊接结束后,对该焊接的部分进行平滑精加工。该精加工采用砂轮研磨或抛光、滚光等技术,直到金属箔管P的表面成为平滑表面为止,由于可以适用公知的技术,因此其说明在此省略。
然后,从芯棒13上取出金属箔管P。该取出按下述方式进行:从芯棒13的端部向流体通路45供给空气,从沿着芯棒13的轴线的中心通路45a通过分支通路45b向半径方向喷出空气,由此将金属箔管P从芯棒13上剥离。在芯棒13与金属箔管P之间哪怕只有一点点空气流动,金属箔管P便很容易从芯棒13上取出。此外,也可以在该取出完成后进行上述的精加工,
上述的实施方案是可动电极构件在固定电极构件上行走或者使金属箔管P移动,但本发明并不仅限于此,可以是两电极构件相对移动的情况,或者也可以是两电极构件和金属箔管P相对移动的情况。
用以上的焊接方法得到的焊接金属箔管可以直接作为本发明的焊接金属箔管,在各种用途中广泛地加以利用。进而根据需要,也可以在采用上述焊接方法得到的焊接金属箔管中***芯轴,再采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法(拉拔法)、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该焊接区变得平滑,并平整焊接区的形状和表面粗糙度,同时使材质产生加工硬化。
作为上述金属箔管的焊接区的加工法,例如可以采用上述的模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工。关于这些模锻、组合辊轧制法、孔型拉拔法(拉拔法)、以及旋压加工法是公知的冷加工技术,因此这里的加工法的说明在此省略。
本发明以焊接金属箔管的焊接区为对象,直接进行处理较为困难,因此可以在金属箔管内事先***芯轴,在使之能够适用于冷加工(主要是塑性加工)的状态下分别进行加工。
作为上述的芯轴,例如为S45C进行淬火的硬度高的材料,开始时使用外径与焊接管的内径吻合的的芯轴,当由加工引起管的内径发生变化时,优选随时更换为外径也与其匹配的芯轴。
另外,采用模锻时,在焊管中***上述的芯轴,然后用配置在焊管外侧的3~4个工具一边敲击一边使焊管壁厚减薄。
另外采用组合辊轧制法时,在焊管中***上述的芯轴,然后将配置在焊管外侧的多个小直径棍子再用其它的夹具或支撑辊压紧,使焊管与许多小直径辊子一边相对旋转,一边使焊管壁厚减薄。
另外,孔型拉拔法是使直径略大些的材料(在此为***芯轴的焊接箔管)通过圆锥形的孔(模具)而拉深的方法,如果使用适当的润滑剂,则能够不改变焊管直径而减薄壁厚。
采用旋压加工法时,使***了芯轴的焊接箔管一边旋转,一边在焊管的表面压紧一个或多个旋压辊而减薄壁厚。
这些冷加工在接近箔管的最终加工尺寸时,通过充分减小加工工具和辊子的表面粗糙度,焊接区的形状能够变得厚度均匀且平滑。本发明的金属箔管优选进行上述冷加工以减少壁厚,并将该焊接区修整平滑,直至按照JIS B0601-2001(最大高度的粗糙度)规定的表面粗糙度Rz为2.0μm或以下,优选为0.1~1μm或以下。
另外,进行上述冷加工以减少壁厚,使材质产生加工硬化,由此材质的维氏硬度(Hv)优选为300~600,更优选为400~600,进一步优选为450~550。由此,正如上面所叙述的那样,可以提供一种焊接金属箔管,其具有如此有效的硬度,以致它具有优良的耐久性和耐磨性,并使高频疲劳寿命得以延长。而且,这里所指的材质的维氏硬度包括金属箔管的母材部以及焊接区二者的硬度。
再者,在本发明的金属箔管的制造方法中,在对不锈钢进行滚焊的情况下,由于不锈钢的表面钝化膜很坚固,因此为了完全打破钝化膜而获得遍及整个焊缝的牢固的金属结合,本发明者就电流、电压、焊接速度以及通电比率等进行了仔细的研究,发现需要在相当窄的焊接条件的范围内进行焊接。特别是在将重叠的2片金属箔完全压垮而成为1片的厚度的压薄滚焊的情况下,箔的端面被埋入的部分即通过压焊压垮2片箔相互重叠部分的端面而使之大致成为一体的部分,其通电的电流密度较低。因此,该部分的接合强度不充分,在反复接受加工的情况下,有时沿着接合线产生开口。为了解决该问题,本发明者发现以下2种方法是有效的。其中的一种方法是对采用电阻焊等将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的箔管进行热处理,使焊缝产生扩散接合而增强接合强度。此时,热处理以真空热处理或在惰性气氛中进行为宜。适宜的热处理温度为800~1100℃。在不锈钢为铁素体系和马氏体系的情况下,温度可以偏低一些,而在奥氏体系的情况下,温度需要偏高一些。但是,当低于800℃时,扩散接合不能充分进行,而在超过1100℃时,热处理过程中变形增大,晶粒也粗大化,因而是不优选的。另外,热处理也具有以下的效果:即使焊接区周围的热应力得以释放,在焊接区周围往往可以看到的的感觉消失。而且在热处理后,当镀覆上述的硬质镀层时,焊接区的小凹凸被遮盖,达到难于判断焊接区位置的程度。作为上述硬质镀覆的金属,可以以铬、镍、钴、钯等金属为主体,为增加它们的硬度,添加一定量的P等添加物也是有效的。当为Ni-P系合金的镀层时,作为P的浓度优选为1~14%。其原因在于:在低于1质量%时,硬化效果较差,在超过14质量%时,镀层变脆而容易产生裂纹。作为镀覆的方法,可以是化学镀或电镀,但对箔管的内侧进行镀覆时,则化学镀是合适的。
第2种方法是在焊接前的金属箔上事先镀覆Au、Ag、Cu、Ni等第10~11族元素或含有这些元素的合金(例如Ni-P系合金等)、或者Al等熔点比金属箔低的金属(含合金)、优选为熔点1200℃或以下的金属(含合金),然后采用电阻焊将其焊接起来从而得到金属箔管的方法。在这种方法中,接合线的部分即使达不到不锈钢等金属箔的熔点,只要达到镀层的熔点或以上,镀层便得以熔化,其大部分便伴随不锈钢等金属箔表面的钝化皮等沿着接合线而被挤出到接合部的外部。因此,沿着焊缝能够得到完整的金属结合。再者,箔的端面被埋入的部分有时产生很小的沟槽,但这一部分也被镀覆的熔融金属埋入,因而具有接合部不产生凹口的优点。
再者,在本发明的金属箔管的制造方法中,优选通过金属箔的焊接,使该焊接区沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。这是因为:滚焊等的焊接区沿着焊缝存在连续的熔核(熔融凝固的部分)或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核,由此能够稳定地提高焊接区的接合强度。
另外,在滚焊中,一旦生成熔核,即使圆盘形的电极(参照图6的符号32)旋转行进,也是大部分电流流向电阻较小的熔核部分(无功电流),而在理应进行新接合的界面,由于电阻较高,所以只有较少的电流流过。因此,该部分达不到熔化温度而处于压焊状态。一旦形成压焊部分,由于该部分电阻较低,因此与熔核一样,阻碍其前方的熔核的生成。为了避免这样的恶性循环,本发明者使用脉冲电源进行滚焊,先设置较短的通电时间,接着设置较长的不通电时间,通过反复进行这一循环,便成功地获得了连续的熔核。此时最佳的通电时间与不通电时间之比为1/12~1/8,在低于1/12或者大于1/8但不超过1/6时,可以生成断续的熔核。由本发明者的实验已经判明:即使成为断续的熔核,只要熔核能够覆盖焊缝的50%或以上,则强度方面就不会有问题。为了得到覆盖焊缝长度达50%或以上的熔核,需要使通电时间与不通电时间之比为1/15~1/7,从以上的角度考虑,在本发明的金属箔管的制造方法中,优选使用脉冲电源进行滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7。
再者,在使用脉冲电源进行压薄滚焊的情况下,在更稳定地提高焊接区的强度方面,本发明者发现存在最佳的通电时间与不通电时间之比。即在本发明的金属箔管的制造方法中,优选使用脉冲电源进行压薄滚焊,并将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1。
实施例
使用以下的实施例及比较例就本发明的效果进行说明。但是,本发明的技术范围并不限于以下的实施例,其中没有特别注明的尺寸单位设定为“mm”。
实施例1
适当控制轧辊的表面粗糙度,将SUS410L(11%Cr-0.02%C)不锈钢轧制成厚度为40μm的箔,使箔的表面粗糙度Rz分别为1.5μm及0.8μm,并将处于轧制状态的材料剪切成长94.3mm×宽250mm的尺寸。将具有这2种表面粗糙度的箔各自卷绕在φ30mm的铜合金夹具上,对搭接余量为100μm的部分采用压薄滚焊进行焊接。此时,切取二者((a)表面粗糙度Rz为1.5μm的管以及(b)表面粗糙度Rz为0.8μm的管)接合部的周边,进行树脂镶埋研磨,确认母材部的硬度均为Hv270左右、接合部的硬度均为Hv230左右。浸蚀二者的研磨试料以研究金属组织,结果二者在接合部均没有熔融凝固相,接合面为固相接合状态,在此可以看到低碳马氏体相。此外,接合部的厚度二者均为55μm。将这二者的管材(参照图1(C))分别剪切为长50mm的管材,研磨接合部周边的内外表面,使二者的接合部的厚度均为42μm左右。在二者的管内都***较硬的海绵圆筒,将其按压在φ120mm×长80mm的钢制辊子的表面,同时使其旋转,以研究疲劳寿命。此时,试验管的旋转速度为120rpm,在钢制辊最压紧的状态下,试验管处于约压下4mm的状态。此时施加在试验管表面的应变为0.17%。进行试验的结果,二者的管(a)和(b)在经历100万次或以上旋转后,在试验管中没有看到异常。
实施例2
将表面粗糙度Rz分别为1.0μm以及0.5μm的SUS316L(16%Cr-12%Ni-2%Mo)的、厚度30μm的退火箔进行剪切,使其宽度为60mm,并将其沿上述φ30mm的铜合金制电极棒的周围卷绕成螺旋状,此时对于表面粗糙度Rz为1.0μm的箔以及表面粗糙度Rz为0.5μm的箔这二者,其箔与箔的搭接余量分别调整为100μm。继而使该电极棒一边旋转一边左右滑动,另外一个铜合金电极辊在该重叠部上一边转动一边在它与上述的电极棒之间通以电流,进行压薄滚焊。然后与实施例1一样,研究了二者((c)表面粗糙度Rz为1.0μm的管和(d)表面粗糙度Rz为0.5μm的管)的接合部周边的硬度,其结果,二者在母材部均为Hv200左右、在接合部均为Hv245左右。另外,对金属组织进行了研究,确认二者均没有熔融凝固相。进而将这二者的管材(参照图1(D))分别剪切为长50mm的管材,研磨接合部周边的内外表面,采用与实施例1同样的方法进行了疲劳试验。
其中,在试验中对试验管材表面施加0.13%的应变。其结果,二者的管(c)和(d)均能承受100万次或以上的疲劳试验。
实施例3
用表面粗糙度Rz分别为0.3μm以及0.8μm的SUS304(18%Cr-8%Ni)的、厚度为50μmm的完全退火的两种箔,采用与实施例1同样的方法制作2种箔管。此外,该不锈钢箔在Ar-H2气氛中退火,表面氮含量为1.2%。二者((e)表面粗糙度Rz为0.3μm的管和(f)表面粗糙度Rz为0.8μm的管)的接合部厚度均为75μm,二者经内外表面研磨后变为60μm。此时,二者在母材部的硬度均为Hv178左右、在接合部的硬度均为Hv220左右。与实施例1同样进行疲劳试验的结果,该二者的管材(e)和(f)均能承受100万次或以上的疲劳试验。
实施例4
用表面粗糙度Rz为0.34μm的SUS304(18%Cr-8%Ni)的、厚度为50μmm的完全退火箔,采用与实施例1同样的方法制作箔管。此外,该不锈钢箔在氨分解气体中进行退火,表面的氮浓度为4.4%。对于接合部的厚度为77μm的箔管,经内外表面研磨后变为60μm。此时,母材部的硬度为Hv190左右,接合部的硬度为Hv230左右。然后与实施例1同样进行疲劳试验,结果该管在经历50万次的疲劳试验时,于母材的表面产生微裂纹,故而中断疲劳试验,该管具有直到50万次的耐久性,根据用途的不同,是可以充分使用的。
实施例5
用表面粗糙度Rz为0.5μm的SUS304(18%Cr-8%Ni)的、厚度为50μm的硬质材,采用与实施例1同样的方法制作箔管。对于接合部的厚度为90μm的箔管,经内外表面研磨后变为60μm。此时,母材部的硬度为Hv410左右,接合部的硬度为Hv230左右,接合部与母材部的硬度差为母材部硬度的43%。与实施例1同样进行疲劳试验,结果该管在经历50万次的疲劳试验时,于接合部和母材的边界线产生裂纹而发生破裂。这时,该管具有直到50万次的耐久性,根据用途的不同,是可以充分使用的。
实施例6
用表面粗糙度Rz为0.7μm的SUS420J1(13%Cr-0.18%C)的、厚度为20μm的处于轧制状态的箔,采用与实施例1同样的方法制作箔管。对于接合部的厚度为32μm的箔管,经内外表面研磨后变为23μm。此时,母材部的硬度为Hv340左右,接合部的硬度为Hv315左右。与实施例1同样进行了疲劳试验,结果该箔管可承受200万次或以上的疲劳试验。
实施例7
用表面粗糙度Rz为0.9μm的SUS630(17%Cr-4%Ni-4%Cu-0.2%Nb-0.1Ta)、厚度为20μm的处于轧制状态的箔,采用与实施例1同样的方法制作箔管。对于接合部的厚度为35μm的箔管,经内外表面研磨后变为26μm。然后,在真空热处理炉中加热到1040℃后,在冷却过程中于480℃均热1小时使其产生析出硬化。此时,母材部与接合部的硬度大致相同,为Hv380左右。与实施例1同样进行疲劳试验,结果该箔管可承受200万次或以上的疲劳试验。
实施例8
用表面粗糙度Rz为0.85μm的YUS170(新日铁公司标准:24%Cr-12%Ni-0.7 Mo-0.35N)的、厚度为25μm的处于轧制状态的箔,采用与实施例1同样的方法制作箔管。对于接合部厚度为30μm的箔管,经内外表面研磨后变为22μm。此时,母材部的硬度为Hv290左右,接合部为Hv220左右。与实施例1同样进行疲劳试验,结果该箔管可承受100万次或以上的疲劳试验。
比较例1
用激光焊接代替电阻焊(压薄滚焊),将实施例1~8的各自的不锈钢箔进行焊接,除此以外,与实施例1~8同样,各不锈钢箔材料制成箔管后进行疲劳试验。无论哪一种情况,在经历10万~30万次疲劳试验时,接合部与母材的边界部均产生裂纹而断裂。
比较例2
用等离子焊接代替电阻焊(压薄滚焊),将实施例1~8的各自的不锈钢箔进行焊接,除此以外,与实施例1~8同样,各不锈钢箔材料制成箔管后进行疲劳试验。无论哪一种情况,在经历10万~30万次疲劳试验时,接合部与母材的边界部均产生裂纹而断裂。
实施例9
使用在Ar-H2气氛中退火的、表面粗糙度Rz为0.9μm的SUS304的、厚度为60μm的完全退火(表面的氮浓度为1.2%)箔,采用与实施例1同样的方法,通过压薄滚焊法制作7根φ24~30mm×长250mm的箔管。然后,对于其中的6支,进一步在该管中***经淬火的S45C制芯轴,采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该接合部或焊接区变得平滑,并平整接合部或焊接区的形状和表面粗糙度,同时使材质产生加工硬化,由此分别得到厚度为30μm左右的箔管。就这些箔管在冷加工前后(即未加工品以及加工品)的尺寸、材质以及疲劳寿命等进行了测定,其结果归纳在表1中。
表1
在上述表1中,管壁厚表示非接合部(母材部)的厚度,硬度表示母材部的维氏硬度,焊接区的表面粗糙度Ra是根据(JIS B06012001算术平均粗糙度)测定的,焊接区的表面粗糙度Rz是根据JIS B06012001(最大高度的粗糙度)测定的。
另外,关于上述表1的疲劳寿命,与实施例1一样,在各箔管内***较硬的海绵圆筒,将其按压在φ120mm×长80mm的钢制辊子的表面,同时使其旋转,以研究疲劳寿命。此时,试验管的旋转速度为360rpm,在钢制辊最压紧的状态下,试验管处于约压下4mm的状态。此时施加在试验管表面的应变依次为(1)0.34、(2)0.16、(3)0.18、(4)0.19、(5)0.17、(6)0.16以及(7)0.17%。试验进行到箔管被确认有裂纹等异常为止,将其间的运行时间(hr)设定为疲劳寿命。
此外,上述表1的(2)~(7)的各冷加工是从各焊管出发,根据上述的各冷加工法加以实施的,其中,各焊管冷加工前的内径如下:
即:(2)模锻、φ26mm的焊接管,(3)3段组合辊轧制法、φ24mm的焊接管,(4)孔型拉拔法、φ30mm的焊接管,(5)旋压法、φ24mm的焊接管,(6):(2)+(3)、φ24mm的焊接管,(7):(5)+(4)、φ26mm的焊接管。
实施例10
使用在Ar-H2气氛中退火的、表面粗糙度Rz为1.2μm的SUS301、SUS201、SUS316N、YUS170(24%Cr-12%Ni-0.3%N)的、厚度为25μm的完全退火箔材(表面的氮浓度为1.7~2.4%),用与实施例1同样的方法通过压薄滚焊法制作φ30mm×长250mm的管。然后,将这些管材用与实施例9同样的模锻+组合辊轧制法(上述6:(2)+(3)的冷加工)制作厚度为25μm左右的箔管。这些箔管在冷加工前后的尺寸、材质、以及疲劳寿命等如表2所示。
表2
其中,表2的管壁厚(μm)、管壁厚(μm)、焊接区的表面粗糙度Ra(μm)、焊接区的表面粗糙度Rz(μm)、以及疲劳寿命(hr)与表1说明的相同。
此外,在疲劳寿命试验中,施加于试验管表面的应变依次为:(8)0.28、(9)0.15、(10)0.28、(11)0.14、(12)0.28、(13)0.14、(14)0.28、(15)0.14。
实施例11
将厚度为25μm的SUS316箔材采用与实施例1同样的方法进行滚焊,得到φ30mm×长250mm的箔管。对其镀覆目标厚度为2μm的硬质Cr镀层。针对箔管的内表面,可***棒状的Cr电极,使整个内外表面都镀上Cr。同样地,对焊接的其它SUS316箔管分别通过化学镀镀覆目标厚度为2μm的Ni-8%P、Co以及Pd镀层。切断这些管材的端部进行树脂镶埋研磨,以研究镀膜(层)的厚度。除此以外,为了测定镀层的硬度,在铁板上分别镀覆材质与上述相同的、厚度约30μm的镀层,进行树脂镶埋研磨后测定其硬度。将上述各镀覆箔管与作为比较材的无镀覆箔管安装在打印机的定影辊上,在管的里面撒布半耳勺铁粉,使其进行10分钟的旋转。然后取下管材并剖开,观察里面的缺陷发生情况,这些结果归纳在表3中。
表3
镀层厚度 | 镀层硬度Hv | 缺陷的发生情况 | |
无镀层箔管 | —— | —— | 数十条线状缺陷发生 |
Ni-8%P镀层箔管 | 2μm | 562 | 无缺陷 |
Co镀层箔管 | 3μm | 432 | 无缺陷 |
Pd镀层箔管 | 2μm | 481 | 无缺陷 |
如表3所示,各镀层的硬度都在Hv400或以上,这些箔管在定影辊的里面撒布铁粉这样恶劣的环境下并没有发生缺陷。与此相反,无镀覆箔管都产生了若干条线状缺陷。
实施例12
将厚度30μm的SUS316箔的两面通过化学镀镀覆厚度约2μm的Ni-2%P、Ni-8%P以及Ni-12%P镀层。除此之外,在所述箔的焊接区附近即距离剪切端面2~3mm这一区域的两面分别电镀厚度约为2μm的Al和Ag的镀层。将这些箔通过压薄滚焊法成形为φ30mm×长250mm的管材。切取焊接区进行树脂镶埋研磨,观察焊接区的断面形状和金属组织。其结果,母材部的厚度包括镀层在内为34μm,与此相对照,2片箔的重叠的焊接区的厚度为35~37μm,大致被压制成与母材部相同的厚度。进而以焊接区为中心进行紧贴弯曲,将其埋入树脂中进行研磨,观察弯曲部的金属组织。作为比较材,将没有镀层的厚度40μm的SUS316箔进行同样的压薄滚焊,切取焊接区后将该部分进行紧贴弯曲。然后对该部分进行树脂镶埋研磨,之后观察金属组织。其结果,无镀层箔的焊接区由于紧贴弯曲,接合线到达箔面的部分稍稍开了口子,但有镀层箔的焊接区的紧贴弯曲部完全没有开口。
实施例13
将厚度40μm的SUS304箔以及SUS420J2箔通过压薄滚焊法成形为φ30mm×长250mm的管材。焊接后对SUS304管材进行1030℃×3分钟的真空处理,对SUS420J2管材进行880℃×10分钟的真空处理。切取热处理后的管材的焊接区附近部位,并以焊接区为中心进行紧贴弯曲,再对它们进行树脂镶埋研磨和浸蚀,然后观察焊接区的组织。其结果已经判明:焊接区完全没有开口,能承受紧贴弯曲。
实施例14
在实施例13制作的SUS304以及SUS420J2箔管的内外表面通过化学镀镀覆Ni-8%P的镀层。对这些管进行与实施例11同样的铁粉缺陷试验,没有发生线状缺陷。另外,对这些管进行上述的疲劳试验,经过750万次均没有看到焊接区的破坏。
实施例15
使用厚度40μm的SUS316箔,采用滚焊将其焊接成φ30mm×长250mm的管材。此时,用脉冲电源作焊接电源,使通电时间与不通电时间之比变化,进而观察焊接区的金属组织,观测熔核的生成情况。其结果如表4所示。
表4
通电时间/不通电时间 | 1/20 | 1/15 | 1/14 | 1/12 | 1/10 | 1/8 | 1/7 | 1/6 | 1/5 |
熔核长度的比例(%) | 36 | 52 | 63 | 100 | 100 | 100 | 54 | 18 | 0 |
备注 | 比较例 | 本发明例 | 本发明例 | 本发明例 | 本发明例 | 本发明例 | 本发明例 | 比较例 | 比较例 |
如表4所示,通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7时,判明熔核长度沿焊缝为50%或以上,能够进行良好的焊接。
在采用以前的方法制作金属箔管时,将金属板进行压力加工并采用激光焊接、等离子焊接等进行接合,将其作为管状的粗加工管,并采用薄壁化技术例如减薄拉深、赶形加工、拉拔加工、以及胀形加工等,将该粗加工管加工成薄壁管材,与此相比,本发明的金属箔管通过轧制金属板、进而根据需要进行退火和热处理来实现薄壁化,能够批量生产要求厚度的金属箔和管材,因此,与使每根粗加工管实现薄壁化的情况相比,生产成本可以大幅度降低。
另外,在以前的方法中,在将采用压力加工和激光焊接、等离子焊接等制作成圆筒形的粗加工管进行薄壁化时,由于向粗加工管表面施加了较强的机械应力,因此,橘皮面(表面平滑性低下)无论如何也不可避免。而本发明通过轧制处理能够得到表面平滑性优良的金属箔,使用该金属箔能够精加工金属箔管,而且不必对该金属箔施以薄壁化加工,能够直接使用,因此,在能够保持良好的表面平滑性这一点上是有利的。
再者,本发明是以电阻焊法进行金属箔焊接而制作管材,因此接合控制简单、能够顺利地进行极薄的金属箔管的制造。因此,与以前采用激光焊接以及等离子焊接等形成粗加工管并将其薄壁化的薄壁管相比,能够减小接合部与非接合部的硬度差,能够抑制因金属疲劳等引起的耐久性的下降,其中金属疲劳等往往在接合部与非接合部的边界部产生。另外,关于焊接区的焊接剥离的问题,采用从前的激光焊接以及等离子焊接等形成粗加工管再将其薄壁化所得到的薄壁管,薄壁化时在该焊接区实施了90%左右的大加工,然后在使用中容易产生剥离。而本发明在焊接后能够实施大加工,因此在该焊接区不容易产生剥离这一点上也是有利的。
另外,本发明根据用途的不同,能够选择任意材料作为金属箔,在这一点上是有利的。也就是说,本发明能够使用从硬质到软质的现有材料,根据用途的不同,能够适当选择满足高弹性、高刚性、轻量化、超薄化以及高热传导性等要求性能的材料。
再者,本发明通过在管材的内外表面镀覆硬质镀层,即使与纸一起带入异物,也能够抑制对辊子造成的缺陷,可以抑制给印刷结果带来的不利影响。另外,通过镀覆硬质镀层,在进行滚焊时,即使不会连续产生因熔融凝固而形成的熔核,也因为镀层的熔化而可以沿焊缝得到完全的金属结合。因此,该部分在压焊状态能够得到充分的强度,能够谋求产品的合格率以及质量的提高。
在本发明的金属薄管的制造方法中,即使是板厚10~100μm的金属箔粗加工薄板,也因为在形成重叠部的成形后焊接其对置边、并对该焊接部分进行平滑精加工,因此,即使是极薄的金属箔仍然能够可靠地精加工成管状。
成形并不是一下子将金属箔弯曲成圆形,定位后将其卷绕在具有电极的芯棒上,然后在形成重叠部后进行焊接,所以,能够极其精密地进行成形,焊接也变得容易。该重叠部也是一边调整搭接余量一边形成,因此可以更精密地进行成形。将所述板厚以μm计设定为t,则只要所述搭接余量xμm,满足x≤40+5t的条件,即使是极薄的金属箔,也能够将两端进行焊接连接。
因为焊接是电阻焊方法,因此焊接控制简单,能够顺利地进行极薄金属箔的制造。另外,在成为内模的芯棒上设置固定电极构件,与该固定电极构件相向地设置可动电极构件,将金属箔夹在两电极之间,只要通以电流就可以高精度地将金属箔的两端接合起来。
在本发明的制造装置中,在与轴垂直的断面呈圆形的芯棒周围,设置可能近距离靠近芯棒并保持金属箔粗加工薄板的成形装置,因此,即使是板厚10~100μm的极薄的金属箔,在形成重叠部的成形后,也可以焊接其对置边,并可靠地精加工成管状。
在成形工序中,借助于将金属箔粗加工薄板加工成U字形的保持板、将各边紧贴在芯棒的外周而推压的第1推压构件以及第2推压构件,将金属箔卷绕在芯棒上同时进行定位而使对置边端部重叠在一起,因此能够极其精密地成形,以后的焊接也变得容易。
重叠部的搭接余量的调整也借助于设置于芯棒的内部或外部的偏心装置(凸轮或辊子等)、以及对金属箔粗加工薄板的非紧贴部分加压或者朝芯棒上形成的凹部褪入金属箔粗加工薄板的加压构件而进行,因此可能更加精密地成形。
在焊接工序中,因为在成为内模的芯棒上设置固定电极构件,与该固定电极构件相向地设置可动电极构件,将金属箔夹在两电极之间并通以电流,因此能够将金属箔的两端高精度地连接起来。另外,如果将可动电极构件作成电极轮,则可以顺利且高精度地进行焊接,如果使各电极构件的硬度与金属箔粗加工薄板的硬度大致相同,则可以长时间地进行高精度的焊接。
如果通过从芯棒内向半径方向喷出流体、或者使用分割式芯棒而将成形后的金属箔管取出,则金属箔管容易从芯棒上剥离,即使是极薄的金属薄管也可以轻易取出。
Claims (76)
1.一种金属箔管,其特征在于:将厚度为10~100μm的金属箔进行接合或焊接而得到。
2.根据权利要求1所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔是不锈钢箔,该不锈钢是铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、奥氏体系不锈钢以及析出硬化型不锈钢之中的任意1种。
3.根据权利要求1或2所述的金属箔管,其特征在于:该金属箔管是通过采用电阻焊进行接合的。
4.根据权利要求3所述的金属箔管,其特征在于:所述电阻焊是滚焊。
5.根据权利要求4所述的金属箔管,其特征在于:所述滚焊使用脉冲电源进行,且将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7。
6.根据权利要求3所述的金属箔管,其特征在于:所述电阻焊是压薄滚焊。
7.根据权利要求6所述的金属箔管,其特征在于:所述压薄滚焊使用脉冲电源进行,且将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1。
8.根据权利要求1~7的任一项所述的金属箔管,其特征在于:接合面的至少一部分是固相接合。
9.根据权利要求1~8的任一项所述的金属箔管,其中将接合或焊缝配置成直线状或螺旋状。
10.根据权利要求1~9的任一项所述的金属箔管,其特征在于:接合部或焊接区与母材部的硬度差的绝对值以维氏硬度Hv计为母材部硬度的25%或以下。
11.一种金属箔管,其特征在于:对权利要求1~10的任一项所述的金属箔管进行冷加工,从而减少壁厚,使该接合部或焊接区变得平滑,并平整接合部或焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部的材质产生加工硬化。
12.根据权利要求3~11的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔是不锈钢箔,该不锈钢箔是奥氏体系不锈钢的退火材料。
13.根据权利要求1~12的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔管的母材部的维氏硬度Hv为180或以下。
14.根据权利要求1~12的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔管的母材部以及焊接区的维氏硬度Hv为300~600。
15.根据权利要求11~14任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述不锈钢箔表层的最大氮浓度为3质量%或以下。
16.根据权利要求2~15的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述不锈钢箔是软质奥氏体系不锈钢,其中含有C:0.05质量%或以下、Si:0.05~3.6质量%、Mn:0.05~1.0质量%、Cr:15~26质量%、Ni:5~25质量%、Mo:2.5质量%或以下、Cu:2.5质量%或以下、N:0.06质量%或以下,余量由Fe及不可避免的杂质构成。
17.根据权利要求2~11的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述不锈钢箔是高强度奥氏体系不锈钢,其中含有C:0.05~0.2质量%、Si:0.05~3.6质量%、Mn:1.0~5.0质量%、Cr:15~26质量%、Ni:5~25质量%、Mo:5.0质量%或以下、Cu:4.0质量%或以下、N:大于0.06质量%但不超过0.4质量%,余量由Fe及不可避免的杂质构成。
18.根据权利要求2~12所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔是不锈钢的处于轧制状态的箔材,且焊接区有马氏体相的析出。
19.根据权利要求1~18的任一项所述的焊接金属箔管,其特征在于:将金属箔进行接合和成形所得到的箔管的表面和内表面的至少一方通过硬质镀层来进行表面硬化。
20.根据权利要求19所述的金属箔管,其特征在于:所述硬质镀层的组成主要为铬、镍、钴、钯之中的任意1种、2种或更多种金属。
21.根据权利要求19所述的金属箔管,其特征在于:所述硬质镀层的组成为Ni-P系合金。
22.根据权利要求21所述的金属箔管,其特征在于:所述硬质镀层的组成是含有以重量比计为1~14%P的Ni-P合金。
23.根据权利要求1~22的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在不锈钢箔的两表面的至少某一方的接合部附近,镀覆第10~11族元素或者含有1种或多种这些元素的合金、或者熔点为1200℃或以下的金属,然后对该箔进行电阻焊。
24.根据权利要求1~18的任一项所述的金属箔管,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
25.根据权利要求1~18的任一项所述的金属箔管,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔管内外表面的至少一方上镀覆硬质镀层。
26.根据权利要求1~25的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在所述金属箔管的焊接区,沿着焊缝存在连续的熔核,或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。
27.根据权利要求1~26的任一项所述的金属箔管,其特征在于:将所述金属箔的箔厚以μm计设定为t,所述金属箔管的接合部的搭接余量以μm计为x,,满足x≤40+5t的条件。
28.根据权利要求1~27的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔管的壁厚与箔管的内径之比为1/500或以下。
29.根据权利要求1~28的任一项所述的金属箔管,其特征在于:所述金属箔管按照JIS B0601-2001规定的表面粗糙度Rz为2.0μm或以下。
30.根据权利要求1~29的任一项所述的金属箔管,其特征在于:在对所述金属箔管以60次/分钟或以上的交变循环施加0.2%或以下应变的疲劳试验中,具有1×106次或以上的耐久性。
31.根据权利要求1~30的任一项所述的金属箔管,其特征在于:该金属箔管能够用于图像形成装置的色调剂烘烤固化用辊和/或显影用辊。
32.一种金属箔管的制造方法,其特征在于,该制造方法具有:将板厚为10~100μm的金属箔粗加工薄板以一组对置边完全重叠的方式进行成形的成形工序,以及将所述相互重叠的对置边焊接在一起的焊接工序。
33.根据权利要求32所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:还具有对所述焊接部分进行平滑精加工的精加工工序。
34.根据权利要求32或33所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述成形工序具有在重叠所述金属箔粗加工薄板的对置边之前将该金属箔粗加工薄板定位在成形用芯棒上的定位工序。
35.根据权利要求34所述的金属箔管的制造方法,其特征在于,在所述定位工序中,将金属箔粗加工薄板保持在成形装置上,所述成形装置保持在通常与所述芯棒平行的位置,并近距离靠近所述芯棒,使该成形装置向所述芯棒靠近,当金属箔粗加工薄板与芯棒成线接触时,推压该金属箔粗加工薄板相对于芯棒对其进行定位。
36.根据权利要求34或35所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述成形工序具有卷绕工序,该卷绕工序是在所述定位工序之后,所述成形装置进一步朝芯棒靠近,将该金属箔粗加工薄板保持在于该成形装置上形成的断面呈半圆形的凹部与所述芯棒之间,然后将该金属箔粗加工薄板卷绕在芯棒的周围。
37.根据权利要求36所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述成形工序具有搭接余量调整工序,该搭接余量调整工序是在所述卷绕工序之后,使所述金属箔粗加工薄板的圆周的一部分在半径方向产生位移,由此对搭接余量进行调整。
38.根据权利要求36或37所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:将所述板厚以μm计设定为t,所述搭接余量以μm计为x,满足x≤40+5t的条件。
39.根据权利要求32或33所述的金属箔管的制造方法,其中所述焊接工序采用电阻焊法。
40.根据权利要求39所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述电阻焊为滚焊或压薄滚焊。
41.根据权利要求40所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述电阻焊是使用脉冲电源、将通电时间与不通电时间之比设定为1/15~1/7进行滚焊,或者使用脉冲电源、将通电时间与不通电时间之比设定为1/3~1/1进行压薄滚焊。
42.根据权利要求32、33或39~41的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:在导电性的固定电极构件和导电性的可动电极构件之间通以电流,由此使所述焊接工序得以进行,其中,所述固定电极构件设置在于所述芯棒的表面沿着轴向形成的槽内,而所述可动电极构件与所述固定电极构件相向设置。
43.根据权利要求42所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述所述固定电极构件形成为,其表面的一部分或全部为平坦面。
44.根据权利要求42或43所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述固定电极构件和/或可动电极构件各自的至少一部分由钼或氧化铝弥散铜合金构成。
45.根据权利要求42~44的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述固定电极构件和/或可动电极构件的硬度设定为与所述金属箔粗加工薄板的硬度大致相同。
46.根据权利要求34~36以及42的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述金属箔管借助于从所述芯棒内向半径方向喷出流体而从该芯棒上剥离并取下。
47.根据权利要求34~37以及42的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:由多个构件构成所述芯棒,通过使一部分在轴向移动而使金属箔管从该芯棒上剥离下来。
48.根据权利要求32~47的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径之比设定为1/500或以下。
49.一种金属箔管的制造方法,其特征在于:在用权利要求32~48的任一项所述的方法得到的金属箔管中***芯轴,进而采用模锻、组合辊轧制法、孔型拉模法、旋压加工法或者这些方法的组合方法进行冷加工,从而减少壁厚,使该接合部或焊接区变得平滑,并平整接合部或焊接区的形状和表面粗糙度,并至少使该接合部或焊接区的材质产生加工硬化。
50.根据权利要求32~49的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:在不锈钢箔的两表面的至少一方的接合部附近,镀覆第10~11族元素或者含有1种或多种这些元素的合金、或者熔点为1200℃或以下的金属,然后对该箔进行电阻焊。
51.根据权利要求32~50的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理。
52.根据权利要求32~51的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:金属箔管是将不锈钢箔进行接合或者进一步进行成形加工而成的,并且在800~1100℃的温度下进行热处理,然后在箔管内外表面的至少一方上镀覆硬质镀层。
53.根据权利要求50或52所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:所述硬质镀层的组成是含有以重量比计为1~14%P的Ni-P合金。
54.根据权利要求32~53的任一项所述的金属箔管的制造方法,其特征在于:通过所述金属箔管的焊接,使该焊接区沿着焊缝存在连续的熔核,或者沿着焊缝在50%或以上的部分存在断续的熔核。
55.一种金属箔管的制造装置,其特征在于:该制造装置具有将板厚10~100μm的金属箔粗加工薄板成形为预定形状的成形部、以及焊接所述金属箔粗加工薄板的对置边的焊接部。
56.根据权利要求55所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述成形部包括:与轴成直角的断面呈圆形的芯棒,对于该芯棒可以近距离靠近而设置的、保持金属箔粗加工薄板的成形装置,以及使该成形装置向所述芯棒靠近、当金属箔粗加工薄板与芯棒成线接触时、推压该金属箔粗加工薄板而相对于所述芯棒进行定位的定位构件;其中,使所述成形装置移动,并使经过所述定位的金属箔粗加工薄板朝芯棒靠近,从而将金属箔粗加工薄板预先在芯棒周围卷绕成U字形。
57.根据权利要求56所述的金属箔管的制造装置,其特征在于,所述成形装置包括:保持在通常与所述芯棒平行的位置并近距离靠近所述芯棒而设置的、在它与所述芯棒之间将所述金属箔粗加工薄板卷绕成U字形且具有断面呈半圆形的凹部的保持板,推压所述U字形的金属箔粗加工薄板的一片使其紧贴在所述芯棒外周的第1推压构件,以及朝所述芯棒的外周推压所述U字形的金属箔粗加工薄板的另一片的第2推压构件;在所述卷绕之后,重叠所述金属箔粗加工薄板的对置边端部而形成重叠部。
58.根据权利要求56或57所述的金属箔管的制造装置,其中,所述成形部具有搭接余量调整手段,在所述第2推压构件推压结束之前,所述搭接余量调整手段使所述金属箔粗加工薄板圆周的一部分在半径方向产生位移,从而使对置边相互的重叠部的搭接余量成为预定的值。
59.根据权利要求58所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述搭接余量调整手段由设置在所述芯棒内部的偏心装置构成。
60.根据权利要求58所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述搭接余量调整手段由设置在所述芯棒外部的偏心装置构成。
61.根据权利要求58所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述搭接余量调整手段通过加压构件对所述金属箔粗加工薄板没有紧贴在所述芯棒上的非紧贴部分进行加压。
62.根据权利要求58所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述搭接余量调整手段朝所述芯棒上形成的凹部推入设置在所述芯棒外部的加压构件。
63.根据权利要求61或62所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述加压构件是凸轮、辊子、圆筒体或棒状构件之中的任意1种,以单独动作的方式设置在所述芯棒的轴向两端部。
64.根据权利要求57或58所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述金属箔管的构成是,将所述板厚以μm计设定为t,所述搭接余量以μm计为x,满足x≤40+5t的条件。
65.根据权利要求55所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述焊接部为电阻焊接部。
66.根据权利要求55所述的金属箔管的制造装置,其特征在于,所述焊接部的构成包括:沿着轴方向设置在所述芯棒表面的导电性的固定电极构件,以及与该固定电极构件对向设置的可动电极构件;并且以所述金属箔粗加工薄板的所述重叠部夹持在两电极构件之间的状态进行焊接。
67.根据权利要求66所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述固定电极构件被形成为,其表面的一部分或全部为平坦面。
68.根据权利要求66所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述可动电极构件是一边对所述重叠部分进行加压一边通以电流的电极轮。
69.根据权利要求66~68的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述固定电极构件和/或可动电极构件各自的至少一部分由钼或氧化铝弥散铜合金构成。
70.根据权利要求66~68的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述固定电极构件和/或可动电极构件的硬度与所述金属箔粗加工薄板的硬度大致相同。
71.根据权利要求56、57以及66的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述金属箔管借助于从所述芯棒内向半径方向喷出流体而从该芯棒上剥离并取出。
72.根据权利要求56、57以及66的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述芯棒具有喷出焊接后的金属箔管从该芯棒上剥离下来的流体的流体通路。
73.根据权利要求56、57以及66的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述芯棒在其外周面具有用于使所述金属箔粗加工薄板不紧贴在芯棒上的缺口部。
74.根据权利要求56、57以及66的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:所述芯棒由多个构件构成,通过使一部分在轴向移动而使金属箔管从该芯棒上剥离下来。
75.根据权利要求55~74的任一项所述的金属箔管的制造装置,其特征在于:该制造装置被构成为,使得所述金属箔粗加工薄板的板厚与金属箔管的内径之比设定为1/500或以下。
76.一种金属箔管,其特征在于:该金属箔管是使用权利要求32~54所述的金属箔管的制造方法或者权利要求55~75所述的金属箔管的制造装置而获得的。
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