擴管用插塞的制作方法
【專利摘要】本實用新型為擴管用插塞，用來對在內(nèi)表面（21）供給了潤滑油的鋁管（2）進行擴管。擴管用插塞（1），在其表面與鋁管（2）的內(nèi)表面（21）接觸的接觸區(qū)域（S），具有形成有開口部的當量圓直徑大于等于3μm的多個凹坑的微凹區(qū)域（11）。凹坑的深度的平均值Dμm，和凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值Lμm滿足2≦D≦100、10≦L≦200，及L/D≦25這樣的關系。微凹區(qū)域（11）中的凹坑的開口部的面積率為10～50%。
【專利說明】擴管用插塞
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及對鋁(包括純鋁及鋁合金)管進行擴管加工時使用的擴管用插塞?！颈尘凹夹g】
[0002]例如在熱交換器中，使用在內(nèi)表面形成有螺線狀的槽的銅制的導熱管。近年，由于銅價格高昂，所以研究把導熱管改成用鋁合金制造而不用銅來制造。
[0003]然而，由于鋁的硬度比銅低，所以，難以如銅制的導熱管那樣形成螺線狀的槽。于是，在鋁合金制的導熱管中，不是形成螺線狀的槽，而是形成沿管的軸向延伸的線狀的槽、即直槽。
[0004]熱交換器的組裝，一般情況下按以下來進行。
[0005]首先，層疊形成有規(guī)定的法蘭部的散熱翅片材料，在圓筒狀的法蘭部內(nèi)插通導熱管。接著，在導熱管的內(nèi)側(cè)強制地插入具有比導熱管的內(nèi)徑大的外徑的擴管用插塞，進行使導熱管的外徑擴張的擴管加工，從將導熱管與散熱翅片固定。
[0006]在進行擴管時，為了降低擴管用插塞與導熱管的摩擦，抑制或防止燒結(jié)的發(fā)生，而使用潤滑油。希望在擴管之后，盡可能減少不需要的潤滑油的殘存，減少殘油量。而且，從降低成本的觀點出發(fā)，要求降低擴管時使用的潤滑油量。
[0007]至此，開發(fā)了由表面粗糙度低的陶瓷構(gòu)成的擴管用插塞(專利文獻I)。而且，開發(fā)了向固定擴管插塞的芯棒的貫通孔中供給潤滑材料的方法(專利文獻2)。而且，開發(fā)出了在本體部及其外周表面具有通過類金剛石處理(DLC處理)形成的表面處理層的擴管卡具(專利文獻3)。
[0008]專利文獻1:日本特開平2 - 182330號公報
[0009]專利文獻2:日本特開平10 - 263713號公報
[0010]專利文獻3:日本特開平2008 - 93713號公報
實用新型內(nèi)容
[0011]但是，如果采用在芯棒中流動潤滑油的方法，就會使?jié)櫥偷恼扯鹊刃誀钍艿较拗?。而且，由于在芯棒上附著潤滑油，會不利于成本降低?br> [0012]而且，盡管使用陶瓷構(gòu)成的擴管用插塞可以謀求摩擦的降低，但是要求作進一步的改良。
[0013]而且，通過DLC處理來形成表面處理層的方法也不利于成本降低。
[0014]在擴管加工中，一般情況下，預先把潤滑油供給到鋁管的內(nèi)表面，在潤滑油存在于內(nèi)表面的狀態(tài)下，把擴管用插塞插入鋁管內(nèi)。
[0015]對于形成有直槽的鋁管，當供給潤滑油用擴管用插塞進行擴管時，導入的潤滑油容易沿著直槽流出。為此，難以把潤滑油充分供給到鋁管與擴管用插塞之間進行擴管。而且，被供給到鋁管的內(nèi)表面的潤滑油沿直槽內(nèi)存在。為此，存在于直槽的凸部的潤滑油變少，槽的凸部與擴管用插塞的摩擦容易變大。其結(jié)果，有可能會引起燒結(jié)。[0016]本實用新型鑒于該背景而提出，目的是提供一種擴管用插塞，其能夠用少量的潤滑油進行擴管，而且，即使對于在內(nèi)表面形成有沿軸向延伸的直槽的鋁管，也可以把潤滑油充分供給到鋁管與擴管用插塞之間進行擴管。
[0017]本實用新型的一個實施方式為，一種擴管用插塞，所述擴管用插塞用來一邊插入在內(nèi)表面供給了潤滑油的鋁管內(nèi)，一邊使該擴管用插塞相對于該鋁管的軸向前進而使上述鋁管擴管，其特征在于，
[0018]在該擴管用插塞的表面與上述鋁管的內(nèi)表面接觸的接觸區(qū)域具有微凹區(qū)域(日文:于、&區(qū)域)，所述微凹區(qū)域形成有開口部的當量圓直徑大于等于3 的多個凹坑，
[0019]上述凹坑的深度的平均值D m與上述凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值Liim，滿足 2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及 L/D ^ 25 這樣的關系，
[0020]上述微凹區(qū)域中的上述凹坑的上述開口部的面積率為10~50%。
[0021]上述擴管用插塞，至少在上述接觸區(qū)域具有形成有開口部的當量圓直徑大于等于3 iim的多個凹坑的上述微凹區(qū)域。而且，如上所述，滿足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25這樣的關系，在上述微凹區(qū)域中的上述開口部的面積率為10~50%。為此，擴管時當使擴管用插塞在鋁管內(nèi)前進時，存在于鋁管的內(nèi)表面的潤滑油被保持在上述微凹區(qū)域的凹坑中。為此，即使以少量的供給量，也容易把上述潤滑油保持在上述接觸區(qū)域。為此，可以充分抑制擴管時燒結(jié)的發(fā)生。而且，由于可以把潤滑油保持在凹坑內(nèi)，所以，也適用于在內(nèi)表面形成有沿軸向延伸的直槽的鋁管，可以抑制潤滑油沿著直槽排出的情形發(fā)生。而且，由于潤滑油保持在凹坑內(nèi)，所以，對直槽的凸部也能供給潤滑油。為此，對于形成有直槽的鋁管，也能以少量的供給量把潤滑油充分供給到上述接觸區(qū)域。為此，可以充分抑制燒結(jié)等的發(fā)生。
[0022]本實用新型的另一個實施`方式為，該擴管用插塞用來對在內(nèi)表面形成有沿軸向延伸的線狀的直槽的鋁管進行擴管。
[0023]本實用新型的另一個實施方式為，上述微凹區(qū)域不僅形成在上述接觸區(qū)域，還從上述擴管用插塞的前進方向上的該接觸區(qū)域的前端進一步往前方形成了大于等于1mm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是表示實施例1中的使擴管用插塞在鋁管內(nèi)前進而進行擴管加工的樣子的說明圖。
[0025]圖2是實施例1中的擴管用插塞的立體圖。
[0026]圖3是表示實施例1中的擴管用插塞的前進方向上的凹坑的放大截面的說明圖。
[0027]圖4是實施例1中形成在擴管用插塞的微凹區(qū)域中的表面上的凹坑的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]接著，對上述擴管用插塞的優(yōu)選實施方式進行說明。
[0029]上述擴管用插塞用來一邊把該擴管用插塞插入鋁管內(nèi)，一邊使該擴管用插塞相對于該鋁管的軸向前進而將上述鋁管擴管。擴管用插塞在表面具有用來擴大上述鋁管的直徑的斜面或曲面。具體來說，擴管用插塞，在與鋁管的內(nèi)表面的接觸區(qū)域中，一般情況下，具有外徑從前進方向的前端側(cè)朝后方變大的區(qū)域。更加具體來說，擴管用插塞可以由例如球狀、橢球形、彈丸形、三棱錐形，或外形的至少一部分設有錐形區(qū)域的圓柱形等來構(gòu)成。一般情況下，擴管用插塞的最大直徑為擴管后的鋁管的內(nèi)徑。因此，擴管用插塞的最大直徑可以相應于鋁管的內(nèi)徑適當設定，例如可以設定在3~12mm的范圍。
[0030]鋁管也可以由純鋁構(gòu)成，也可以由某種鋁合金構(gòu)成。
[0031]在進行擴管時，鋁管可以沿水平、斜向，或鉛直方向進行配置。在把鋁管沿斜向或鉛直方向配置進行擴管的情況下，優(yōu)選為，使上述擴管用插塞從上方朝下方前進。而且，對于尺寸比較長的鋁管，優(yōu)選為，把鋁管配置成水平或接近水平的狀態(tài)進行擴管。
[0032]上述擴管用插塞可以用于在內(nèi)表面形成有線狀的直槽的鋁管的擴管，也可以用于沒有在內(nèi)表面形成槽、內(nèi)表面平滑的鋁管的擴管。
[0033]優(yōu)選為，上述擴管用插塞用于在內(nèi)表面形成有沿軸向延伸的線狀的槽的鋁管的擴管。在此情況下，可以充分發(fā)揮上述能夠在形成在上述擴管用插塞的表面的凹坑內(nèi)保持潤滑油的優(yōu)點。
[0034]形成在鋁管的內(nèi)表面的線狀的直槽可以形成I個，也可以形成多個。
[0035]而且，上述擴管用插塞，在其表面具有形成有開口部的當量圓直徑大于等于3 U m的多個凹坑的微凹區(qū)域。微凹區(qū)域形成在擴管插塞的表面上與鋁管的內(nèi)表面的接觸區(qū)域。
[0036]優(yōu)選為，上述微凹區(qū)域不僅形成在上述接觸區(qū)域，而且最好從該接觸區(qū)域中的上述擴管用插塞的前進方向的前 端進一步往前方形成大于等于1mm。
[0037]在此情況下，擴管加工時，直至上述接觸區(qū)域的前方都可以充分保持潤滑油。
[0038]而且，微凹區(qū)域也可以形成在擴管用插塞的表面整體。在此情況下，當在擴管用插塞的表面形成凹坑時，由于不需要設置不形成凹坑的區(qū)域，所以設計及加工變得容易。
[0039]上述微凹區(qū)域中的上述凹坑為開口部的當量圓直徑大于等于3 iim的凹坑。而且，對于上述當量圓直徑大于等于3 u m的所有凹坑，這些凹坑的深度的平均值D m，和這些凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值Liim滿足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D蘭25這樣的關系。在微凹區(qū)域中，盡管存在開口部的當量圓直徑不足3 的小凹坑也可以，但是這些小凹坑不為本實用新型中的凹坑。上述微凹區(qū)域中，如上所述，對于當量圓直徑大于等于3iim的凹坑，滿足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25這樣的關系。
[0040]在D < 2的情況下，凹坑內(nèi)的潤滑油的保持量變少，可能無法在接觸區(qū)域中保持足夠量的潤滑油。另一方面，在D > 100的情況下，凹坑的深度變得過大，擴管用插塞自身的強度可能會降低。為此，可能會在擴管加工中以凹坑為起點產(chǎn)生斷裂。而且，當形成超過100 y m的深度大的凹坑時，潤滑油可能會蓄積在凹坑的底部。為此，為了把潤滑油充分供給到原本需要潤滑油的擴管用插塞的表面，可能會產(chǎn)生增加潤滑油的供給量的必要性。更加優(yōu)選為，5 ^ D ^ 25為好。
[0041]凹坑的深度是凹坑中最深部的深度，D是最深部的深度的平均值。另外，通過顯微鏡觀察對微凹區(qū)域中的當量圓直徑大于等于3 的各凹坑的最深部的深度進行測定，可以以其平均值當作上述凹坑的深度的平均值D。
[0042]而且，在L < 10的情況下，凹坑可能會被鋁磨耗粉末埋住。另一方面，在L >200的情況下，會成為局部附著的起因。而且，在此情況下，潤滑油容易進入而停留在凹坑內(nèi)，可能會造成難以把潤滑油供給到原本需要潤滑油的擴管用插塞的表面。更優(yōu)選為，30 ^ 80為好。
[0043]開口部的當量圓直徑，是想定面積與凹坑的開口部的面積相同的圓，該圓的直徑為開口部的當量圓直徑。另外，通過顯微鏡觀察對微凹區(qū)域中的當量圓直徑大于等于3的各凹坑的開口部的當量圓直徑進行測定，可以把其平均值當作上述當量圓直徑L。
[0044]而且，在L/D>25的情況下，油容易從凹坑內(nèi)流出，在擴管加工時，難以在接觸區(qū)域充分保持潤滑油。而且，可能會增加擴管加工所需的潤滑油量。更加優(yōu)選為，L/D= 15為好。
[0045]而且，微凹區(qū)域中的上述當量圓直徑大于等于3 U m的上述凹坑的開口部的面積率為10~50%。
[0046]在面積率不足10%的情況下，在擴管加工時，會增大潤滑油難以供給到擴管用插塞與鋁管的接觸區(qū)域的區(qū)域。為此，擴管載荷變大，難以用少量的潤滑油量充分地進行擴管加工。另一方面，在面積率超過50%的情況下，擴管用插塞的表面與鋁管的內(nèi)表面的接觸面積變少，反而有可能使面壓變大。其結(jié)果，容易發(fā)生附著。更加優(yōu)選為，以面積率為10~40%為好，進一步優(yōu)選為，以面積率為15~30%為好。
[0047]另外，通過顯微鏡觀察對微凹區(qū)域中的上述當量圓直徑大于等于3 的所有凹坑的開口部的面積進行測定，計算出上述當量圓直徑大于等于3pm的凹坑的開口部的面積相對于微凹區(qū)域的總面積的比例(百分率)，從而可以計算出微凹區(qū)域中的開口部的面積率。
[0048]凹坑，例如可以通過噴砂或激光加工來形成。凹坑的形狀無特別限定，但是，開口部的形狀可以加工成例如正圓、橢圓，或接近棱形的形狀，來形成凹坑。嚴格來說，完全形成正圓、橢圓，或棱形是困難的，所以，開口部的形狀容易成為不定形。
[0049]而且，在微凹區(qū)域中，可以隨機配置多個凹坑，也可以例如通過激光加工配置成以規(guī)定的間隔整齊排列的狀態(tài)。例如可以配置成格子狀或交錯狀。
[0050]作為上述擴管用插塞的材質(zhì)，例如有超硬合金、工具鋼、陶瓷等。優(yōu)選為，以超硬合金或工具鋼為好。
[0051]而且，上述擴管用插塞的表面可以不進行處理，也可以實施硬質(zhì)皮膜處理。
[0052]而且，上述擴管用插塞，可以在例如把由鋁管構(gòu)成的導熱管擴管而組裝在散熱翅片上的熱交換器的組裝中進行使用。
[0053]【實施例】
[0054](實施例1)
[0055]接著，對擴管用插塞的實施例進行說明。
[0056]如圖1所示，本實施例的擴管用插塞1，用于一邊把擴管用插塞I插入在內(nèi)表面21供給有潤滑油的鋁管2內(nèi)，一邊使該擴管用插塞I相對于鋁管2的軸向前進而將鋁管2擴管。另外，在圖1中，為了方便說明，表示了鋁管2的截面，并表示了擴管用插塞I的側(cè)面。
[0057]如圖1及圖2所示，擴管用插塞1為超硬合金制的彈丸形，其最大直徑為6mm。用來使擴管用插塞1在鋁管2內(nèi)前進的軸棒3，與擴管用插塞I的前進方向X的后方連結(jié)。
[0058]本實施例，是把鋁管2沿鉛直方向固定，使擴管用插塞I從鉛直方向的上方朝下方前進進行擴管的例子。作為鋁管2，使用在內(nèi)表面21形成有沿軸向延伸的多個槽25的管。
[0059]如圖1~圖4所示，在擴管用插塞的表面與上述鋁管的內(nèi)表面接觸的接觸區(qū)域S，具有形成有多個凹坑110的微凹區(qū)域11。另外，在圖1中，接觸區(qū)域S以規(guī)定寬度表現(xiàn)，但是實際上，此寬度的范圍內(nèi)的擴管用插塞的表面為接觸區(qū)域S。
[0060]而且，至少在接觸區(qū)域S的整個區(qū)域中存在微凹區(qū)域11。在圖1中，微凹區(qū)域11為帶點狀影線表示的區(qū)域。本實施例中的微凹區(qū)域11不僅形成在接觸區(qū)域S，而且從擴管用插塞I的前進方向X上的接觸區(qū)域11的前端進一步往前方形成了大于等于lmm(參照圖1)。在微凹區(qū)域11中，在其整個區(qū)域配置了多個凹坑110。如圖4所示，凹坑110的各個開口部111以不定形形成。在本實施例的微凹區(qū)域11中，凹坑110隨機配置(參照圖4)。
[0061]本實施例中，凹坑110通過噴砂形成，圖4是僅僅表示了規(guī)定大小的凹坑110的微凹區(qū)域的簡圖。在通過噴砂形成的凹坑中存在各種大小的凹坑，但是，本說明書中的凹坑Iio是指開口部的當量圓直徑大于等于3 Ii m的凹坑。當量圓直徑不足3 ii m的凹坑不是凹坑110。在實施例涉及的擴管用插塞I中，對于開口部的當量圓直徑大于等于3 的凹坑，這些凹坑的深度的平均值D y m，和這些凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值L y m滿足
2^ D ^ IOOUO ^ L ^ 200、L/D ^ 25這樣的關系，這些凹坑110的開口部111的面積率為10~50%o
[0062]在本實施例的擴管用插塞I (試料I)中，如圖3所示，凹坑110的深度的平均值D (最深部的深度的平均值)為，D = 2iim，凹坑110的開口部111的當量圓直徑的平均值L為，L = 50iim。而且，微凹區(qū)域11中的凹坑110的開口部111的面積率為20%。
[0063]這些深度、當量圓直徑、面積率，可以通過借助奧林巴斯(株式會社)制的激光顯微鏡(0LS3000)由顯微 鏡觀察來求出。更具體來說，把微凹區(qū)域的表面中的所有凹凸(凹坑和非凹坑的部分)定為2個值，不論當量圓直徑如何從所有凹坑的面積計算出各凹坑的當量圓直徑。接著，抽取出當量圓直徑大于等于3 的凹坑。對于抽取出的所有凹坑，計算出各凹坑的深度(最深部的深度)、各凹坑的當量圓直徑，求出它們的平均值D、L，進而計算被抽取出的凹坑的面積率。另外，通過用激光顯微鏡獲得3D輪廓，從其輪廓計算微凹區(qū)域11中的各凹坑的最深部的深度的平均值，從而決定凹坑的深度的平均值D。
[0064]對于本實施例的擴管用插塞I (試料1)，把凹坑的深度的平均值D (ym)、凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值L ( um)、L/D、凹坑的開口部的面積率(％)的值在后述的表1中表示。
[0065]而且，在本實施例中，進而準備出了凹坑的深度的平均值D( iim)、凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值L ( um)、L/D、凹坑的開口部的面積率(％)的至少某一個與上述試料I不同的21種擴管用插塞(試料2~試料22)。其它的構(gòu)成與試料I相同。這些試料2~22通過改變噴砂進行處理的時間或研磨材料的粒徑等來進行制作。對于這些試料2~22，也把其凹坑的深度D (Pm)、開口部的當量圓直徑L (11111)、170、開口部的面積率(％)在后述的表1中表不。
[0066]另外,在試料14~16中,在擴管用插塞的表面形成有硬質(zhì)皮膜。把其材質(zhì)記載在表1中。表中的DLC表示類金剛石(Diamond LikeCarbon)?
[0067]【表1】
[0068](表1)
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種擴管用插塞，所述擴管用插塞用來一邊插入在內(nèi)表面供給了潤滑油的鋁管內(nèi)，一邊使該擴管用插塞相對于該鋁管的軸向前進而使上述鋁管擴管，其特征在于: 在該擴管用插塞的表面與上述鋁管的內(nèi)表面接觸的接觸區(qū)域具有微凹區(qū)域，所述微凹區(qū)域形成有開口部的當量圓直徑大于等于3 的多個凹坑， 上述凹坑的深度的平均值D ii m與上述凹坑的開口部的當量圓直徑的平均值L ii m，滿足2芻D芻100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25這樣的關系， 上述微凹區(qū)域中的上述凹坑的上述開口部的面積率為10~50%。
2.如權(quán)利要求1所述的擴管用插塞，其特征在于，上述微凹區(qū)域不僅形成在上述接觸區(qū)域，而且，在從該接觸區(qū)域中的上述擴管用插塞的前進方向上的前端進一步往前方大于等于Imm的范圍也形成有上述微凹 區(qū)域。
【文檔編號】B21D39/20GK203578594SQ201320413830
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】戶谷友貴, 上田薫 申請人:住友輕金屬工業(yè)株式會社