CN102756238A - 无接缝辊轮的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种无接缝辊轮的制造方法，所述辊轮包括：一个具有一个中心轴孔的内管层，以及一支外管层，该制造方法包括：准备母材步骤、热套组装步骤，以及双管成型的步骤，该准备母材步骤是准备一支金属管材及一支金属棒，并且在热套组装步骤时对垂立的金属管材加热，然后将外径大于该金属管材的内径的金属棒穿入于该金属管材内，通过深孔加工在该金属棒上形成该中心轴孔，以完成该双管成型步骤。前述制造方法不但创新，其利用金属热胀冷缩的特性来组合该金属棒与金属管材的步骤，除了具有组装容易的优点外，还可以制造出重量轻、低运转负载的无接缝辊轮，故本发明是一种创新并具产业利用价值的制造方法。

Description

无接缝辊轮的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造方法，特别是涉及一种用来制造无接缝的辊轮的制造方法。

背景技术

以往应用在耐高温场合的辊轮装置，通常包括一支轮轴、一支中空且表面无接缝的辊轮，以及两个将该辊轮同轴架设在该轮轴的外周围的架设座。为了使辊轮装置适合应用在耐高温的场合中，同时具有较佳的结构强度，以往辊轮在制造时，通常预先准备一个中空的钢管，再针对该钢管的内径及外径进行加工，使其达到需要的真圆度及真直度。这种由单层钢管制成的辊轮虽然具有表面无接缝的优点，但为了达到预定的结构强度，整支钢管的管壁不能太薄，故其重量大、运转时负载较高。为了在具有较佳结构强度的同时，减轻辊轮的重量及运转负载，本案发明人设计一种多层式结构的辊轮，也就是说，本发明的制造方法用来制造这种多层式结构而且表面无接缝的辊轮。

发明内容

本发明的目的是提供一种制法创新，并可制造出具有较轻重量及较低运转负载的无接缝辊轮的制造方法。

本发明的制造方法用来制造无接缝的辊轮，所述辊轮包括：一个内管层，以及一包覆该内管层且无接缝的外管层，该内管层具有一个中心轴孔，而该制造方法包括：

准备母材步骤：准备一支无接缝而且具有一个插设轴孔的金属管材，以及一个外径不小于该金属管材的内径的金属棒；

热套组装步骤：预先对该金属管材加热，使该金属管材的内径因热胀而大于或等于该金属棒的外径，在预热且金属管材垂立的状态下，将该金属棒插入该金属管材的插设轴孔内，等到金属管材冷却后就可以束紧该金属棒，并形成该辊轮的外管层；及

双管成型步骤：对该金属棒进行深孔加工，以形成该具有中心轴孔的内管层。

本发明无接缝辊轮的制造方法，该金属管材的内径与该金属棒的外径具有一个0.05-0.2mm的过盈配合量。

本发明无接缝辊轮的制造方法，所述辊轮还包括一个披覆在该外管层的一个外环面的耐磨表层，而该制造方法还包括一个以熔射方式在该外环面形成该耐磨表层的耐磨表层成型步骤。

本发明无接缝辊轮的制造方法，该耐磨表层成型步骤包括：一个熔射加工、一个封孔加工、一个外径研磨加工、一个外径抛光加工，以及一个喷砂处理加工。

本发明无接缝辊轮的制造方法，该耐磨表层是选自于：氧化铝、碳化硅、氮化硅及碳化钨。

本发明无接缝辊轮的制造方法，该双管成型步骤还包括一个轮周面车削与研磨加工，所述轮周面车削与研磨加工是对该金属管材的轮周面进行车削与研磨。

本发明无接缝辊轮的制造方法，所述辊轮是利用两个架设座与一支轮轴结合形成一个辊轮装置，而该制造方法还包括：一个位于耐磨表层成型步骤及双管成型步骤之间的动平衡检测步骤，以及一个位于该耐磨表层成型步骤之后的辊轮装置组装步骤，该动平衡检测步骤是将双管的半成品架设在一个假轴心上，以检测该半成品的动平衡，而该辊轮装置组装步骤是将假轴心取下，并利用前述架设座将该辊轮架设在该轮轴上。

本发明无接缝辊轮的制造方法，该金属管材的内环面的粗糙度是0.2-1μm，而该金属棒的外表面的粗糙度是1-2μm。

本发明的无接缝辊轮的制造方法，该热套组装步骤的加热温度是200-600℃，加热时间是2-4小时。

本发明的有益效果在于：利用金属热胀冷缩的特性，以及以垂直插设方式让该金属棒与金属管材同轴套接的制造方法，可以让该金属棒轻易且稳固地套设在该无接缝的金属管材内，前述制法不但步骤创新，还可以制造出具有双层结构的辊轮，前述双层式的辊轮不但无接缝，也可以采用重量较轻的材料来形成该内管层，故本发明确实可以制造出具有较轻重量及较低运转负载的无接缝辊轮。

附图说明

图1是一种轻量化辊轮装置的组合剖视图，该辊轮装置是以本发明制造方法的一个较佳实施例所制成；

图2是图1的轻量化辊轮装置的一个局部放大示意图；

图3是该较佳实施例的一个流程图；

图4是该较佳实施例的一个加工过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

参阅图1、2，本发明制造方法的一个较佳实施例适合用来制造辊轮装置1，该辊轮装置1包括：一支中空的辊轮11、一支与该辊轮11同轴设置的轮轴12，以及两个将该辊轮11架设在该轮轴12上的架设座13。在本实施例中，该辊轮装置1是一种被动轮的形式，也就是所述架设座13都具有一个轴承131，而该辊轮11可相对于该轮轴12空转。但本发明的辊轮装置1也可以是一种主动轮的形式，也就是该轮轴12可以被一个图中未示出的动力机构驱动，并且通过所述架设座13将动力传送到该辊轮11。但由于本发明的改良重点与所制造的辊轮11如何被使用无关，不再详述。

本发明所制造的辊轮11具有轻量化及耐磨耗的特性，并包括：一个无接缝的外管层111、一个与该外管层111同轴套设的内管层112，以及一个披覆在该外管层112的一个外环面116的耐磨表层113。该外管层111还具有一个界定出一个插设轴孔114的内环面115，而该内管层112具有一个界定出一个中心轴孔110的内表面117，以及一个与该外管层111的内环面115紧密贴合的外表面118。而该耐磨表层113具有优于该外管层111的耐磨性，其是选自于耐磨性及耐热性佳的氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳化钨等等的陶瓷材料。

参阅图1、3、4，本实施例的制造方法是用来制造如图1且直径为150mm的辊轮装置1，该制造方法包括以下步骤：

制备母材步骤：准备一支由钢材制成且无接缝的金属管材15，以及一支铝合金制成且实心的金属棒16，由于市面上贩卖的金属管材15及金属棒16的尺寸规格及表面粗糙度有时不符合需求，故需再对该金属管材15及该金属棒16作加工。加工后该金属管材15的外径为157.50-157.80mm，内径为147.68-147.72mm，真圆度为0.03mm，真直度为0.1mm。为了方便后续加工，再对该金属管材15的一个内环面115’施以研磨，以降低该内环面115’的粗糙度，在本实施例该内环面115’的粗糙度以0.2-1μm为较佳。而该金属钢管15的一个外环面116’的粗糙度以2-6μm为较佳，也就是说，本实施例为了方便后续的同轴套设，以及方便形成该耐磨表层113，该金属管材15的内环面115’的粗糙度小于该外环面116’的粗糙度。

本实施例的金属棒16是采用重量比钢材轻的铝合金，在加工后该金属棒16的外径为147.8-147.85mm，外径的真圆度为0.03mm，真直度为0.1mm，且该金属棒16的一个外表面118’的粗糙度是1-2μm。也就是说，该金属棒16的外径稍为大于该金属管材15的内径，两者之间并具有一个过盈配合量。根据发明人测试结果发现，为了兼顾后续加工顺畅性以及结合稳固性，上述过盈配合量以0.05-0.2mm为较佳。

热套组装步骤：将该金属管材15直立地架设在一个加热设备内，并对该金属管材15进行200-600℃的加热，加热时间大约在2-4小时，目的在于使该金属管材15因受热而扩径。前述加热时间及加热温度应根据该金属管材15的体积而定，也就是当该金属管材15的直径及管材较大时，需要加热较高温度及较长时间。当该金属管材15因加热而使得内径扩张到等于或略大于该金属棒16的外径时，将该金属棒16直立且同轴地套设于该金属管材15的插设通道114内，然后，让该结合体自然地冷却。

当该结合体的温度逐渐降低时，原本内径扩大的金属管材15就会因为材料冷却而缩小内径，由于在常温状态下，本实施例的金属管材15的内径稍为小于该金属棒16的外径，也就是两者之间具有过盈配合量，因此，当该金属棒16直向插设入该金属管材15内并冷却后，两者间就可以紧密地结合。本实施例采用垂立套装的目的，是为了利用金属棒16本身的重量，来提高两者组装时的容易性。

双管成型步骤：经过前述热套组装步骤所制成的半成品是一个实心的结构，且因为金属材料在经过热胀冷缩以及同轴套装后，金属半成品的轮周面的精度难免会有误差，因此，本实施例的双管成型步骤包括一个深孔加工，以及一个轮周面车削与研磨加工。该深孔加工是针对金属棒16进行车制穿孔的作业，使该实心的金属棒16形成该具有中心轴孔110的内管层112，所述中心轴孔110的尺寸为125mm。而该轮周面车削与研磨加工是针对该金属管材15的轮周面作车削及研磨加工，使其外径尺寸在149.85-149.8mm，并且让该金属管材15的轮周面的粗糙度降低到0.05-0.5μm，就可以完成本实施例该内管层112及外管层111的制造。

动平衡检测步骤：将包括有内管层112及外管层111的组合体架设在一支假轴心14上，并运转检测其动平衡。

耐磨表层成型步骤：将架设该假轴心14的半成品以可滚动的方式架设在一台熔射机器的一个熔射空间内，再依据需要选择耐磨性及耐热性佳的氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳化钨等等的陶瓷材料作为熔射原料，然后在该半成品的外管层111的外环面116以熔射加工形成一个熔射层17，也就是进行一个熔射加工。为了有效提高该辊轮11的耐磨性及耐热性，该熔射层17的厚度以0.1mm以上为较佳。

在成型该熔射层17后，为了防止该熔射层17刮伤输送物件的表面，本实施例进一步对该熔射层17进行一个封孔加工、一个外径研磨加工、一个外径抛光加工、一个喷砂处理加工，以及一个去毛刺加工，同时进行二次动平衡检测。也就是说，本实施例以熔射技术在该辊轮11的外管层111的外环面116形成该熔射层17后，再针对该熔射层17的表面施以封孔，然后研磨、抛光，以降低其表面粗糙度，最后再依需要加工形成所需的粗糙度，就可以构成本实施例所述的耐磨表层113，同时完成该辊轮11的制造。而在进行这些加工的过程中，由于整支辊轮11会持续旋转，故也可以一并检测具有耐磨表层113的辊轮11的动平衡。

辊轮装置组装步骤：取出该假轴心14，并利用所述架设座13将该辊轮11架设在该轮轴12上。

以上说明是以从动形式的辊轮装置1作说明，假设该辊轮装置1是一种主动的形式时，本实施例在动平衡检测步骤后，直接以所述架设座13将包括有内管层112及外管层111的半成品架设在该轮轴12上，也就是可以省略该假轴心14的组装，也可以省略该辊轮装置组装步骤。

由以上说明可知，本发明该无接缝辊轮的制造方法不但工艺创新，其热套组装步骤也可以利用金属热胀冷缩的特性，轻易地将金属棒16装入于金属管材15内，同时利用两者过盈配合量的设计，可以达到组装后稳固不脱落的效果，依此方法所制成的多层式结构的辊轮11，也具有耐磨性佳、重量轻，以及运转负载低等等的效果，故本发明该制造方法不但创新，也可以制造出具有诸多优点的多层式辊轮11。

Claims (9)

1.一种无接缝辊轮的制造方法，用来制造无接缝的辊轮，所述辊轮包括：一个内管层，以及一个包覆在该内管层且无接缝的外管层，所述内管层具有一个中心轴孔；其特征在于：所述制造方法包括：

准备母材步骤：准备一支无接缝且具有一个插设轴孔的金属管材，以及一支外径不小于所述金属管材的内径的金属棒；

热套组装步骤：预先对所述金属管材进行加热，使所述金属管材的内径因热胀而大于或等于所述金属棒的外径，在预热且金属管材垂立的状态下，将所述金属棒插入所述金属管材的插设轴孔内，等待金属管材冷却后就可以束紧所述金属棒，并形成所述辊轮的外管层；及

双管成型步骤：对所述金属棒进行深孔加工，以形成所述具有中心轴孔的内管层。

2.根据权利要求1所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述金属管材的内径与所述金属棒的外径具有一个0.05-0.2mm的过盈配合量。

3.根据权利要求1所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述辊轮还包括一个披覆在所述外管层的一个外环面的耐磨表层，而所述制造方法还包括一个以熔射方式在所述外环面形成所述耐磨表层的耐磨表层成型步骤。

4.根据权利要求3所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述耐磨表层成型步骤包括：一个熔射加工、一个封孔加工、一个外径研磨加工、一个外径抛光加工，以及一个喷砂处理加工。

5.根据权利要求3所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述耐磨表层材料选自于：氧化铝、碳化硅、氮化硅及碳化钨。

6.根据权利要求3所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述双管成型步骤还包括一个轮周面车削与研磨加工，所述轮周面车削与研磨加工是对所述金属管材的轮周面进行车削与研磨。

7.根据权利要求3所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述辊轮是利用两个架设座与一个轮轴结合构成一个辊轮装置，而所述制造方法还包括：一个位于耐磨表层成型步骤及双管成型步骤之间的动平衡检测步骤，以及一个位于所述耐磨表层成型步骤之后的辊轮装置组装步骤，所述动平衡检测步骤是将双管的半成品架设在一支假轴心上，以检测所述半成品的动平衡，而所述辊轮装置组装步骤是将假轴心取下，并利用前述架设座将所述辊轮架设在所述轮轴上。

8.根据权利要求3所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述金属管材的内环面的粗糙度是0.2-1μm，而所述金属棒的外表面的粗糙度是1-2μm。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的无接缝辊轮的制造方法，其特征在于：所述热套组装步骤的加热温度是200-600℃，加热时间为2-4小时。

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