CN1164503A - 无缝金属带的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种无焊缝且能简单制造并获得高精度的无缝金属带的制造方法。在将整个周长确定后，将无缝金属带坯21固定在筒芯11上，使筒芯11加热膨胀处于张紧保持状态，此时切削带坯21外圆周而得到确定厚度。冷却筒芯11后取出带坯，从而可得到无缝金属带20。

Description

无缝金属带的制造方法

本发明与一种无缝金属带的制造方法有关，并能用于传送用运输带装置和合成树脂膜材料的成型用带装置等。

过去，传送用运输带使用的是将薄板状金属材料连成环形的无端金属带。

无端金属带还被用于合成树脂膜、合成树脂带和合成树脂板等成型用带装置中。特别是制造对表面光滑性能有要求的光学用膜、带和板时，采用了表面经抛光的抛光带。

作为这样的无端金属带材，根据用途可采用适当种类的金属，但为了不损坏抛光用带表面的光滑，金属带材大多采用不生锈的不锈钢材料(SUS)。

这些无端金属带采用了例如将轧制而成的金属板制成带形并焊接该带两端的无端金属带加工方法，或是采用了轧制金属管并扩大管径而获得薄壁无端金属带的加工方法。轧制而成的无端金属带由于不存在象端部焊接那样的接缝而被称作无缝金属带等。

但是，所述现有制造方法存在以下这样的问题。

在通过焊接带状金属板的端部的制造方法中，焊接部的机械强度与基本金属的其它部分相比低50-70％。因此，焊接部分在使用中发生延伸(颈缩)时，还存在因反复弯曲而易引起的恶化、裂纹、断裂等问题。

而且，在使用通过这样的端部焊接而成的无端金属带时，为了确保耐久性，要求带材所跨辊的直径为带材厚度的1000倍以上，曲率半径大是为了不使大的力集中在焊接部上等。结果产生了这样的问题，即利用带的装置的小型化受到阻碍。

此外，在经端部焊接而成的无端金属带上，焊接部象基本金属的其它部分一样变化，抛光带也随时间的推移在焊接部上产生颈缩，存在着产生光学异向等外观不良问题。

而在通过轧管的制造方法中存在这样的问题，即必须有大型的特殊加工装置。

此外，在轧管的制造方法中难于提高带厚等的尺寸精度，特别是存在这样的问题，即很难以高精度制造带的整个周长。

本发明的目的提供一种既无焊缝且制造简单并可获得高精度的无缝金属带的制造方法。

把薄板状金属材料连成环形的无端金属带的本发明的制造方法的特征是：通过切削把薄板状金属材料连成环形的无接缝带坯的外圆周面，将所述带坯全部形成一定的厚度。

在这样的本发明中，通过切削由管状等金属制成的带坯的外圆周面，使该带坯变薄，从而可以得到无端带。

由于在原带坯上没有接缝，该无端带变成无缝带。

此时，例如通过使带坯内圆周保持正圆的同时转动切削外圆周，能以高精度加工出厚度。

而且，无缝带的整个周长与带坯阶段中的高精度的整个周长相关。通过切削带坯内圆周面等方式，能够精确地形成带坯内侧的整个周长。由此能够高精度地制造出无缝带的整个周长。

由此可获得无接缝的、厚度及整个周长精度高的无缝金属带，并达到了所述目的。

最好是在切削带坯时，将所述带坯安装在外圆周被加工成圆筒面的、且所述外圆周直径只比所述带坯内径小一预定尺寸的筒芯的外圆周上，并使所述筒芯加热膨胀，从而将所述筒芯圆周压接在带坯内周上。

在此状态下切削该带坯圆周面，从而将所述带坯厚度全部制成一定的厚度。

使所述筒芯在所述切削后冷却收缩并从所述筒芯中将所述带坯取出。

这样一来，利用筒芯的热膨胀和收缩(所谓的“过盈配合”状态)，能够确保带坯具有所预定的长度。

此刻，由于筒芯是质地均匀的材料，所以筒芯的外圆周是高精度的正圆形状，即使在热膨胀时，仍保持了外圆周面的正圆度。

因此，在切削带坯时能使带坯的内圆周处于高精度的正圆状态，并能使结构和安装操作简单，还能实现厚度的高精度。

所述带坯材料可以是不锈钢、碳钢、析出强化型钢和钛合金中的任何一种材料。

当利用这些材料制造所需的高性能带时，本发明的效果能得到充分发挥。

所述带坯是通过挤压、拉拔、铸造、离心铸造和锻造中的任何一种方式制成的带坯。

通过这些不同的制造方式，得到了在整个周长上没有接缝的、质地均匀的带坯，并可使通过本发明制成的无缝金属带质量进一步提高。

所述带坯切削后的厚度最好是50um-2mm。

图1是本发明一个实施方式的分体透视图；

图2是所述实施方式中的外圆周面切削装置结构的示意侧视图；

图3是所述实施方式中的圆筒状材料的示意图；

图4是所述实施方式中的带坯的示意图；

图5是所述实施方式的无缝金属带的示意图。

以下根据附图说明本发明的一个实施方式。

在该实施方式中，用不锈钢等金属材料制成圆筒形带坯，切削该带坯的外圆周面，从而制造出其厚度和周长得到高精度调整的无缝金属带20(图5)。

在图1中，筒芯11是由导热性能良好的铝等金属制成的圆柱，该筒芯被用作切削带坯21外圆周面以制成无缝金属带20用的卡具。

筒夹式加热器12装在筒芯11内，通过外部操作可以将筒芯11加热到所希望的温度。

筒芯11断面被制成正圆形、外径在冷态下为dc1的筒芯11在接受加热器12加热时，筒芯因热膨胀而变为外径dc2。

因此，当带坯21内径为db1(dc2＞db1＞dc1)时，就可以在筒芯11处于冷却状态下时将带坯安装在筒芯11的外圆周面上。在此状态下，随着使筒芯11加热膨胀，筒芯11外圆周面紧贴到带坯21整个内圆周面上，从而使带坯21在张紧状态下保持配合。

此外，筒芯11可以经自然空冷冷却，也可以通过对筒芯11内部设置水冷式冷却手段或对筒芯11侧面设置风冷式冷却手段，主动冷却筒芯11。

外圆周面的切削可采用车床和铣床，例如可采用如图2那样的装置13。

如图2所示，筒芯11被装在支撑轴131上。

可由一对轴承132自由转动地支撑着的支撑轴131通过沿轴向夹紧或穿过筒芯11等结构以使筒芯11的中心轴线以与支撑轴131对齐的方式支撑着。

齿轮133和马达134设置在支撑轴131一端，支撑轴131和筒芯11由此受到转动驱动。

滑环135设置在支撑轴131另一端，装在筒芯11内的加热器12的电线与滑环135相连。接在外电源上的滑动电刷136在滑环135上滑动时，由此确保了向转动着的筒芯11内的加热器12供电。

切削工具14被安装在装到支撑轴131上的筒芯11侧面，该切削工具可以切削配装在筒芯11外圆周上的带坯21的外圆周面。

支撑在设在装置13上的工具安装部分上的切削工具14可以通过装置的移动机构相对筒芯11精密地相对移动(这些是众所周知的结构，图中省略)。

由此，能够接近和离开转动筒芯11、确定带坯21的切削厚度的同时，随着切削的进行，沿筒芯11轴向移动切削工具，从而对装在筒芯11上的带坯21的外圆周面进行全面地精密切削。

在利用这样的装置加工无缝金属带20的情况下，按以下程序进行。

首先，对用于无缝金属带20的金属材料进行加工，形成圆筒状坯料22。

至于这些金属材料，它们最好是不锈钢、碳钢、析出强化型钢、钛合金中的任何一种材料。

圆筒状坯料22的制作可采用锻造、挤压、拉拔、铸造、离心铸造等公知手段，只要它能形成无缝圆筒状材料22即可。

制成的圆筒状坯料22的尺寸是这样的，内径db2显著小于筒芯11冷却时的外径dc1，外径db3比内径db2大一预定厚度t2。

其次，将圆筒状坯料22的内圆周面切削成内径为db1的正圆，从而形成带坯21(参照图4)。

内圆周面的切削可采用珩磨加工、旋压加工等公知手段、

在这里，准确地调整带坯21的内径db1尺寸，使整个内圆周面的周长等于对无缝金属带20要求的整个周长。

随后，把带坯21装在筒芯11上，接着把筒芯11装在外圆周切削用的装置13上。

带坯21是如此装到筒芯11上的，首先使筒芯11处于冷却状态，从筒芯11上侧送人带坯21，将带坯装在筒芯11的外圆周面上。

在此状态下，由加热器12进行加热，通过使筒芯11膨胀而使带坯21在筒芯11外圆周面上处于张紧状态。

完成安装后，启动装置13使筒芯11转动，同时，使切削工具14与装在筒芯11上的带坯21的外圆周面接触，在整个周长和全幅范围内对该外圆周面进行精密且均匀地切削。

这种最终可使带坯21厚度变为t0的切削制成了外径为db0、内径为db1的无缝金属带20。

切削完成后，筒芯11停止转动，使加热器12停止工作，冷却筒芯11，解除无缝金属带20的张紧状态并从筒芯11上取下。

由此制出了其厚度及整个周长具有高精度的无缝金属带20。

此外，用于所述实施例的加热器12不限于电热式加热器，也可采用使热水等循环的方式。

此外在所述实施方式中，是将加热器12设置在筒芯11上并在加热状态下使筒芯热膨胀，从而使带坯21保持在张紧状态下的，但在筒芯11上设置冷却手段、从而使在冷却状态下的筒芯11与通常直径相比有所缩小时，安装带坯21、降到常温时使带坯21保持在张紧状态下也可以。但是，可以简单地构成加热器装置。

此外，在所述实施方式中，采用了使筒芯11加热膨胀以使带坯21保持在张紧状态的方式，但本发明在圆周切削时可不必采用筒芯，例如按切削部分顺序送入带坯，使平坦的底面滑动，通过将磨削工具装在带坯表面等将厚度切削成一定厚度的方式也是可行的。

以下，根据所述实施方式说明制造无缝金属带20的实施例。

(1)通过离心铸造方法用析出强化型的不锈钢材料(SUS630)制成圆筒状坯料22(内径db2＝900mm，外径db3＝1000mm，圆周面宽(中心轴方向的长度)＝1000)。该圆筒状坯料22经内圆周面的珩磨加工而变成内径＝950.0mm的带坯21。

(2)将该带坯21装在常温下的筒芯11上，由铝合金制成的筒芯11在常温下具有外径dc1＝949.5mm、筒夹式加热器12盛放部分的内径＝910mm、圆周面宽＝1500mm。

接着，把装有带坯21的筒芯11固定到车床上，筒芯11表面温度经加热器12加热而升至80℃，使带坯21在筒芯11圆周上保持在张紧状态下。

(3)在此状态下，使筒芯11转动，切削带坯21的外圆周面，外径变为952.0mm。

接着，根据下式(式1)使筒芯11表面温度T上升，再次切削带坯21的外圆周面，最终制成厚度t0＝0.54mm的无缝金属带20。

此外，在公式(式1)中，t是带坯21厚度(t＜2mm)。

T＝-25t+130    (式1)

(4)使筒芯11冷至常温，取出无缝金属带20。然后采用已有技术对表面进行磨削或研磨，由此制成了抛光带。

如此得到的抛光无缝金属带20的表面粗糙度Ra为0.007um，厚度为0.5mm。

(5)这种抛光无缝金属带20跨越在一对辊上后进行耐久性试验。

试验中，两个外径为250mm的辊的中心距是1100mm。将带20跨在这些辊上加以转动的同时，利用油压缸沿两辊分离方向施加拉力。

其结果是，虽然10⁷次地反复施加弯曲应力，仍未出现表面恶化和裂纹等。

(6)为了比较，同种材料(SUS630)经轧制形成厚度0.55mm的带坯，其两端经氩气TIG焊接而制成无端带。该无端带经抛光变为表面粗糙度Ra＝0.007um、厚度＝0.5mm的带坯。

该无端带经所述耐久性试验时，在29000次重复应力下，焊缝端部出现裂纹。另外，焊缝出现延伸，抛光面恶化。

Claims (8)

1.一种使薄板状金属材料连成环形的无端金属带的制造方法，其特征在于，切削所述使薄板状金属材料连成环形的无接缝带坯的外圆周面，将所述带坯全部形成一定的厚度。

2.如权利要求1所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，所述带坯安装在外圆周被加工成圆筒面的、且该外圆周直径比所述带坯内径小一预定尺寸的筒芯的外圆周上；

使所述筒芯加热膨胀，从而将所述筒芯外圆周压接在带坯内圆周上；

在此状态下，切削该带坯外圆周面，从而将所述带坯厚度全部制成一定的厚度；

使所述筒芯在所述切削后冷却收缩，将所述带坯从所述筒芯上取下。

3.如权利要求1所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，所述带坯的材料是不锈钢、碳钢、析出强化型钢和钛合金中的任何一种材料。

4.如权利要求1所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，所述带坯是通过挤压、拉拔、铸造、离心铸造和锻造中的任何一种方式制成的带坯。

5.如权利要求1所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，所述带坯切削后的厚度是50um-2mm。

6.如权利要求2所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，所述筒芯由铝合金制成。

7.如权利要求2所述的无缝金属带的制造方法，其特征在于，筒夹式加热器装在所述筒芯内部。

8.一种使薄板状金属材料连成环形的无端金属带的制造方法，其特征在于，使薄板状金属材料连成环形的无接缝带坯安装在外圆周被加工成圆筒面的、且所述外圆周直径比所述带坯内径小一预定尺寸的筒芯的外圆周上；

使所述筒芯加热膨胀，从而将所述筒芯外圆周压接在带坯内周上；

在此状态下，切削该带坯圆周面，从而将所述带坯厚度全部制成一定的厚度；

使所述筒芯在所述切削后冷却收缩，从所述筒芯中将所述带坯取出。

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