扩管用插塞的制作方法
【专利摘要】本发明为扩管用插塞，用来对在内表面（21）供给了润滑油的铝管（2）进行扩管。扩管用插塞（1），在其表面与铝管（2）的内表面（21）接触的接触区域（S），具有形成有开口部的当量圆直径大于等于3μm的多个凹坑的微凹区域（11）。凹坑的深度的平均值Dμm，和凹坑的开口部的当量圆直径的平均值Lμm满足2≦D≦100、10≦L≦200，及L/D≦25这样的关系。微凹区域（11）中的凹坑的开口部的面积率为10～50%。
【专利说明】扩管用插塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及对铝(包括纯铝及铝合金)管进行扩管加工时使用的扩管用插塞。
【背景技术】
[0002]例如在热交换器中，使用在内表面形成有螺线状的槽的铜制的导热管。近年，由于铜价格高昂，所以研究把导热管改成用铝合金制造而不用铜来制造。
[0003]然而，由于铝的硬度比铜低，所以，难以如铜制的导热管那样形成螺线状的槽。于是，在铝合金制的导热管中，不是形成螺线状的槽，而是形成沿管的轴向延伸的线状的槽、即直槽。
[0004]热交换器的组装，一般情况下按以下来进行。
[0005]首先，层叠形成有规定的法兰部的散热翅片材料，在圆筒状的法兰部内插通导热管。接着，在导热管的内侧强制地插入具有比导热管的内径大的外径的扩管用插塞，进行使导热管的外径扩张的扩管加工，从将导热管与散热翅片固定。
[0006]在进行扩管时，为了降低扩管用插塞与导热管的摩擦，抑制或防止烧结的发生，而使用润滑油。希望在扩管之后，尽可能减少不需要的润滑油的残存，减少残油量。而且，从降低成本的观点出发，要求降低扩管时使用的润滑油量。
[0007]至此，开发了由表面粗糙度低的陶瓷构成的扩管用插塞(专利文献I)。而且，开发了向固定扩管插塞的芯棒的贯通孔中供给润滑材料的方法(专利文献2)。而且，开发出了在本体部及其外周表面具有通过类金刚石处理(DLC处理)形成的表面处理层的扩管卡具(专利文献3)。
[0008]专利文献1:日本特开平2-182330号公报
[0009]专利文献2:日本特开平10-263713号公报
[0010]专利文献3:日本特开平2008-93713号公报
【发明内容】
[0011]但是，如果采用在芯棒中流动润滑油的方法，就会使润滑油的粘度等性状受到限制。而且，由于在芯棒上附着润滑油，会不利于成本降低。
[0012]而且，尽管使用陶瓷构成的扩管用插塞可以谋求摩擦的降低，但是要求作进一步的改良。
[0013]而且，通过DLC处理来形成表面处理层的方法也不利于成本降低。
[0014]在扩管加工中，一般情况下，预先把润滑油供给到铝管的内表面，在润滑油存在于内表面的状态下，把扩管用插塞插入铝管内。
[0015]对于形成有直槽的铝管，当供给润滑油用扩管用插塞进行扩管时，导入的润滑油容易沿着直槽流出。为此，难以把润滑油充分供给到铝管与扩管用插塞之间进行扩管。而且，被供给到铝管的内表面的润滑油沿直槽内存在。为此，存在于直槽的凸部的润滑油变少，槽的凸部与扩管用插塞的摩擦容易变大。其结果，有可能会引起烧结。[0016]本发明鉴于该背景而提出，目的是提供一种扩管用插塞，其能够用少量的润滑油进行扩管，而且，即使对于在内表面形成有沿轴向延伸的直槽的铝管，也可以把润滑油充分供给到铝管与扩管用插塞之间进行扩管。
[0017]本发明的一个实施方式为，一种扩管用插塞，所述扩管用插塞用来一边插入在内表面供给了润滑油的铝管内，一边使该扩管用插塞相对于该铝管的轴向前进而使上述铝管扩管，其特征在于，
[0018]在该扩管用插塞的表面与上述铝管的内表面接触的接触区域具有微凹区域(日文:于、&区域)，所述微凹区域形成有开口部的当量圆直径大于等于3μπι的多个凹坑，
[0019]上述凹坑的深度的平均值D μ m与上述凹坑的开口部的当量圆直径的平均值L μ m，满足 2 ≤D ≤100、10 ≤L≤ 200，及 L/D ^ 25 这样的关系，
[0020]上述微凹区域中的上述凹坑的上述开口部的面积率为10~50%。
[0021]上述扩管用插塞，至少在上述接触区域具有形成有开口部的当量圆直径大于等于3μπι的多个凹坑的上述微凹区域。而且，如上所述，满足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25这样的关系，在上述微凹区域中的上述开口部的面积率为10~50%。为此，扩管时当使扩管用插塞在铝管内前进时，存在于铝管的内表面的润滑油被保持在上述微凹区域的凹坑中。为此，即使以少量的供给量，也容易把上述润滑油保持在上述接触区域。为此，可以充分抑制扩管时烧结的发生。而且，由于可以把润滑油保持在凹坑内，所以，也适用于在内表面形成有沿轴向延伸的直槽的铝管，可以抑制润滑油沿着直槽排出的情形发生。而且，由于润滑油保持在凹坑内，所以，对直槽的凸部也能供给润滑油。为此，对于形成有直槽的铝管，也能以少量的供给量把润滑油充分供给到上述接触区域。为此，可以充分抑制烧结等的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示实施例1中的使扩管用插塞在铝管内前进而进行扩管加工的样子的说明图。
[0023]图2是实施例1中的扩管用插塞的立体图。
[0024]图3是表示实施例1中的扩管用插塞的前进方向上的凹坑的放大截面的说明图。
[0025]图4是实施例1中形成在扩管用插塞的微凹区域中的表面上的凹坑的示意图。
[0026]图5是实施例1中的扩管用插塞的微凹区域中的表面的激光显微镜照片。
【具体实施方式】
[0027]接着，对上述扩管用插塞的优选实施方式进行说明。
[0028]上述扩管用插塞用来一边把该扩管用插塞插入铝管内，一边使该扩管用插塞相对于该铝管的轴向前进而将上述铝管扩管。扩管用插塞在表面具有用来扩大上述铝管的直径的斜面或曲面。具体来说，扩管用插塞，在与铝管的内表面的接触区域中，一般情况下，具有外径从前进方向的前端侧朝后方变大的区域。更加具体来说，扩管用插塞可以由例如球状、椭球形、弹丸形、三棱锥形，或外形的至少一部分设有锥形区域的圆柱形等来构成。一般情况下，扩管用插塞的最大直径为扩管后的铝管的内径。因此，扩管用插塞的最大直径可以相应于铝管的内径适当设定，例如可以设定在3~12mm的范围。
[0029]铝管也可以由纯铝构成，也可以由某种铝合金构成。
[0030]在进行扩管时，铝管可以沿水平、斜向，或铅直方向进行配置。在把铝管沿斜向或铅直方向配置进行扩管的情况下，优选为，使上述扩管用插塞从上方朝下方前进。而且，对于尺寸比较长的铝管，优选为，把铝管配置成水平或接近水平的状态进行扩管。
[0031]上述扩管用插塞可以用于在内表面形成有线状的直槽的铝管的扩管，也可以用于没有在内表面形成槽、内表面平滑的铝管的扩管。
[0032]优选为，上述扩管用插塞用于在内表面形成有沿轴向延伸的线状的槽的铝管的扩管。在此情况下，可以充分发挥上述能够在形成在上述扩管用插塞的表面的凹坑内保持润滑油的优点。
[0033]形成在铝管的内表面的线状的直槽可以形成I个，也可以形成多个。
[0034]而且，上述扩管用插塞，在其表面具有形成有开口部的当量圆直径大于等于3 μ m的多个凹坑的微凹区域。微凹区域形成在扩管插塞的表面上与铝管的内表面的接触区域。
[0035]优选为，上述微凹区域不仅形成在上述接触区域，而且最好从该接触区域中的上述扩管用插塞的前进方向的前端进一步往前方形成大于等于1mm。
[0036]在此情况下，扩管加工时，直至上述接触区域的前方都可以充分保持润滑油。
[0037]而且，微凹区域也可以形成在扩管用插塞的表面整体。在此情况下，当在扩管用插塞的表面形成凹坑时，由于不需要设置不形成凹坑的区域，所以设计及加工变得容易。
[0038]上述微凹区域中的上述凹坑为开口部的当量圆直径大于等于3μπι的凹坑。而且，对于上述当量圆直径大于等于3 μ m的所有凹坑，这些凹坑的深度的平均值D μ m，和这些凹坑的开口部的当量圆直径的平均值Lym满足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D兰25这样的关系。在微凹区域中，尽管存在开口部的当量圆直径不足3μπι的小凹坑也可以，但是这些小凹坑不为本发明中的凹坑。上述微凹区域中，如上所述，对于当量圆直径大于等于3μπι的凹坑，满足2 ^ D ^ 100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25这样的关系。
[0039]在D < 2的情况下，凹坑内的润滑油的保持量变少，可能无法在接触区域中保持足够量的润滑油。另一方面，在D > 100的情况下，凹坑的深度变得过大，扩管用插塞自身的强度可能会降低。为此，可能会在扩管加工中以凹坑为起点产生断裂。而且，当形成超过100 μ m的深度大的凹坑时，润滑油可能会蓄积在凹坑的底部。为此，为了把润滑油充分供给到原本需要润滑油的扩管用插塞的表面，可能会产生增加润滑油的供给量的必要性。更加优选为，5 ^ D ^ 25为好。
[0040]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，通过显微镜观察对微凹区域中的当量圆直径大于等于3μπι的各凹坑的最深部的深度进行测定，可以以其平均值当作上述凹坑的深度的平均值D。
[0041]而且，在L < 10的情况下，凹坑可能会被铝磨耗粉末埋住。另一方面，在L >200的情况下，会成为局部附着的起因。而且，在此情况下，润滑油容易进入而停留在凹坑内，可能会造成难以把润滑油供给到原本需要润滑油的扩管用插塞的表面。更优选为，30 ^ 80为好。
[0042]开口部的当量圆直径，是想定面积与凹坑的开口部的面积相同的圆，该圆的直径为开口部的当量圆直径。另外，通过显微镜观察对微凹区域中的当量圆直径大于等于3μπι的各凹坑的开口部的当量圆直径进行测定，可以把其平均值当作上述当量圆直径L。
[0043]而且，在L/D>25的情况下，油容易从凹坑内流出，在扩管加工时，难以在接触区域充分保持润滑油。而且，可能会增加扩管加工所需的润滑油量。更加优选为，L/D= 15为好。
[0044]而且，微凹区域中的上述当量圆直径大于等于3 μ m的上述凹坑的开口部的面积率为10~50%。 [0045]在面积率不足10%的情况下，在扩管加工时，会增大润滑油难以供给到扩管用插塞与铝管的接触区域的区域。为此，扩管载荷变大，难以用少量的润滑油量充分地进行扩管加工。另一方面，在面积率超过50%的情况下，扩管用插塞的表面与铝管的内表面的接触面积变少，反而有可能使面压变大。其结果，容易发生附着。更加优选为，以面积率为10~40%为好，进一步优选为，以面积率为15~30%为好。
[0046]另外，通过显微镜观察对微凹区域中的上述当量圆直径大于等于3μπι的所有凹坑的开口部的面积进行测定，计算出上述当量圆直径大于等于3μπι的凹坑的开口部的面积相对于微凹区域的总面积的比例(百分率)，从而可以计算出微凹区域中的开口部的面积率。
[0047]凹坑，例如可以通过喷砂或激光加工来形成。凹坑的形状无特别限定，但是，开口部的形状可以加工成例如正圆、椭圆，或接近棱形的形状，来形成凹坑。严格来说，完全形成正圆、椭圆，或棱形是困难的，所以，开口部的形状容易成为不定形。
[0048]而且，在微凹区域中，可以随机配置多个凹坑，也可以例如通过激光加工配置成以规定的间隔整齐排列的状态。例如可以配置成格子状或交错状。
[0049]作为上述扩管用插塞的材质，例如有超硬合金、工具钢、陶瓷等。优选为，以超硬合金或工具钢为好。
[0050]而且，上述扩管用插塞的表面可以不进行处理，也可以实施硬质皮膜处理。
[0051]而且，上述扩管用插塞，可以在例如把由铝管构成的导热管扩管而组装在散热翅片上的热交换器的组装中进行使用。
[0052]【实施例】
[0053](实施例1)
[0054]接着，对扩管用插塞的实施例进行说明。
[0055]如图1所示，本实施例的扩管用插塞I，用于一边把扩管用插塞I插入在内表面21供给有润滑油的铝管2内，一边使该扩管用插塞I相对于铝管2的轴向前进而将铝管2扩管。另外，在图1中，为了方便说明，表示了铝管2的截面，并表示了扩管用插塞I的侧面。
[0056]如图1及图2所示，扩管用插塞I为超硬合金制的弹丸形，其最大直径为6mm。用来使扩管用插塞I在铝管2内前进的轴棒3，与扩管用插塞I的前进方向X的后方连结。
[0057]本实施例，是把铝管2沿铅直方向固定，使扩管用插塞I从铅直方向的上方朝下方前进进行扩管的例子。作为铝管2，使用在内表面21形成有沿轴向延伸的多个槽25的管。
[0058]如图1~图4所示，在扩管用插塞的表面与上述铝管的内表面接触的接触区域S，具有形成有多个凹坑110的微凹区域11。另外，在图1中，接触区域S以规定宽度表现，但是实际上，此宽度的范围内的扩管用插塞的表面为接触区域S。
[0059]而且，至少在接触区域S的整个区域中存在微凹区域11。在图1中，微凹区域11为带点状影线表示的区域。本实施例中的微凹区域11不仅形成在接触区域S，而且从扩管用插塞I的前进方向X上的接触区域11的前端进一步往前方形成了大于等于lmm(参照图1)。在微凹区域11中，在其整个区域配置了多个凹坑110。如图4所示，凹坑110的各个开口部111以不定形形成。在本实施例的微凹区域11中，凹坑110随机配置(参照图4、图5)。 [0060]本实施例中，凹坑110通过喷砂形成，图4是仅仅表示了规定大小的凹坑110的微凹区域的简图。图5表示实际上通过喷砂形成的微凹区域11中的凹坑110的激光显微镜照片的一例。如该图所示，在通过喷砂形成的凹坑中存在各种大小的凹坑，但是，本说明书中的凹坑110是指开口部的当量圆直径大于等于3 μ m的凹坑。当量圆直径不足3 μ m的凹坑不是凹坑110。在实施例涉及的扩管用插塞I中，对于开口部的当量圆直径大于等于3μπι的凹坑,这些凹坑的深度的平均值D μ m，和这些凹坑的开口部的当量圆直径的平均值Lym满足2兰D兰100、10 ^ L ^ 200、L/D ^ 25这样的关系，这些凹坑110的开口部111的面积率为10~50%。
[0061]在本实施例的扩管用插塞I (试料I)中，如图3所示，凹坑110的深度的平均值D (最深部的深度的平均值)为，D = 2μπι，凹坑110的开口部111的当量圆直径的平均值L为，L = 50 μ m。而且，微凹区域11中的凹坑110的开口部111的面积率为20%。
[0062]这些深度、当量圆直径、面积率，可以通过借助奥林巴斯(株式会社)制的激光显微镜(0LS3000)由显微镜观察来求出。更具体来说，把微凹区域的表面中的所有凹凸(凹坑和非凹坑的部分)定为2个值，不论当量圆直径如何从所有凹坑的面积计算出各凹坑的当量圆直径。接着，抽取出当量圆直径大于等于3μπι的凹坑。对于抽取出的所有凹坑，计算出各凹坑的深度(最深部的深度)、各凹坑的当量圆直径，求出它们的平均值D、L，进而计算被抽取出的凹坑的面积率。另外，通过用激光显微镜获得3D轮廓，从其轮廓计算微凹区域11中的各凹坑的最深部的深度的平均值，从而决定凹坑的深度的平均值D。
[0063]对于本实施例的扩管用插塞I (试料1)，把凹坑的深度的平均值D (μπι)、凹坑的开口部的当量圆直径的平均值L ( ym)、L/D、凹坑的开口部的面积率(％)的值在后述的表1中表示。
[0064]而且，在本实施例中，进而准备出了凹坑的深度的平均值D( μπι)、凹坑的开口部的当量圆直径的平均值L ( ym)、L/D、凹坑的开口部的面积率(％)的至少某一个与上述试料I不同的21种扩管用插塞(试料2~试料22)。其它的构成与试料I相同。这些试料2~22通过改变喷砂进行处理的时间或研磨材料的粒径等来进行制作。对于这些试料2~22，也把其凹坑的深度D (μπι)、开口部的当量圆直径L (μπι)、L/D、开口部的面积率(％)在后述的表1中表不。
[0065]另外,在试料14~16中,在扩管用插塞的表面形成有硬质皮膜。把其材质记载在表1中。表中的DLC表示类金刚石(Diamond Like Carbon)。
[0066]【表1】
[0067](表1)
[0068]
【权利要求】
1.一种扩管用插塞，所述扩管用插塞用来一边插入在内表面供给了润滑油的铝管内，一边使该扩管用插塞相对于该铝管的轴向前进而使上述铝管扩管，其特征在于: 在该扩管用插塞的表面与上述铝管的内表面接触的接触区域具有微凹区域，所述微凹区域形成有开口部的当量圆直径大于等于3μπι的多个凹坑， 上述凹坑的深度的平均值Dym与上述凹坑的开口部的当量圆直径的平均值L μ m，满足2刍D刍100、10 ^ L ^ 200，及L/D ^ 25这样的关系， 上述微凹区域中的上述凹坑的上述开口部的面积率为10~50%。
2.如权利要求1所述的扩管用插塞，其特征在于，该扩管用插塞用来对在内表面形成有沿轴向延伸的线状的直槽的铝管进行扩管。
3.如权利要求1或2所述的扩管用插塞，其特征在于，上述微凹区域不仅形成在上述接触区域，还从该接触区域中 的上述扩管用插塞的前进方向的前端进一步往前方形成了大于等于1mm。
【文档编号】B21D39/20GK103537573SQ201310293516
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】户谷友贵, 上田薫 申请人:住友轻金属工业株式会社