CN103031469A - 表面品质优良的感光鼓用铝管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面品质优良的感光鼓用铝管及其制造方法，在挤压模具上模模芯前端工作带（3）采用高强度耐磨合金成为管坯的内孔工作带，在挤压模具下模（4）的内孔镶有高强度耐磨合金层（5）成为管坯外表工作带，并采用锥形过渡的拉伸模具设计方式，以及运动粘度低的润滑方式，同时对原材料的化学成分进行了严格控制。按照本发明方法生产出的感光鼓用铝管，表面的光滑度接近镜面，可以不经表面切削，直接应用于感光鼓的生产制造，生产出的感光鼓能够适用于诸如复印机、打印机、传真机等电子照相装置。不仅缩短了感光鼓的生产流程，降低了消耗，而且避免了切削加工技术难度大，切削刀具的调整和管理不易等难题，大大推动了感光鼓的大批量生产。

Description

表面品质优良的感光鼓用铝管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种感光鼓用铝管及其制造方法，尤其是涉及一种具有优良表面品质的感光鼓用铝管及其制造方法，适用于打印机、复印机、传真机等电子照相装置的感光鼓的铝管。

背景技术

铝管用来作为复印机、打印机、传真机等电子照相装置的感光鼓，已经很久了，现在几乎所有的感光鼓都是用铝管制作的。但是为了保证感光鼓优良的使用性能，用来制作感光鼓的铝管的表面必须非常光滑，接近镜面状态。为了达到这一条件，一直以来，大家都采用对铝管表面进行精密的切削加工，以达到镜面效果的生产方法。但是，使用切削加工不仅效率低下，而且技术难度大，切削刀具的调整和管理不易，给大批量的生产带来不利影响。

中国专利申请200910005954.0公开了一种感光鼓基体用铝管的制造方法，该感光鼓基体用铝管通过对铝毛坯管进行拉拔加工而形成。在该方法中，通过配置在拉拔加工用模具的上游侧的刮刀，刮取附着于铝毛坯管的外周面的润滑油并且将该润滑油在毛坯管的外周面沿其圆周方向涂布扩展，同时使毛坯管沿拉拔方向Ｘ移动。由此，对毛坯管进行拉拔加工。该方法仍然存在着上述同样的问题 

为了解决这一问题，近年来出现使用拉伸加工后的铝管，经清洗后不进行表面车削，直接进行感光鼓后续制造的方法，如ED管等。这一方法要求铝管的表面有非常良好的质量，不仅需要有非常低的粗糙度，而且表面不能有针孔、坑，也不能有细微的线状缺陷，否则会影响最终产品的图像品质。

为了保证感光鼓的质量，需对清洗后的铝管进行表面检查，清理掉表面有缺陷的铝管。采用传统的铝管制造方法，生产出的感光鼓铝管，表面粗糙度无法达到要求，而且表面缺陷多，良品率非常的低，无法实现批量生产。

此外，目前生产感光鼓用铝管的铝合金原材料的化学成分较复杂，含量范围宽泛，杂质含量较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种表面品质优良的感光鼓用铝管。

本发明的另一目的是提供一种表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，该方法能够提高感光鼓用铝管的表面质量，不产生线状、坑、针孔等缺陷，并实现大产能生产。

为实现上述目的，本发明提供下述方案：

（1）本发明表面品质优良的感光鼓用铝管，各合金元素质量百分含量为：Mn：1.05～1.10%，Si：不超过0.08%，Fe：0.45～0.5%，Cu:0.11～0.14%，Ti：0.006～0.01%，其他杂质：不超过0.01%，剩余为铝。

其合金元素质量百分含量为优选为：

Mn：1.05～1.09%

Si：不超过0.08%且最好小于0.04%

Fe：0.46～0.5%

Cu:0.11～0.14%

Ti：0.006～0.01%

其他杂质：不超过0.01%

剩余为铝，且其含量范围最好为98.22%～98.37%。

本发明表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法为：

（2）采用的挤压模具

铝管挤压成型时所使用的挤压模具是由挤压模具上模、挤压模具下模组合构成。挤压模具上模控制管坯内孔尺寸及表面质量，挤压模具下模控制管坯外径尺寸及表面质量。

所述的挤压模具上模是由模芯、模芯前端工作带组合构成，模芯前端工作带通过固定螺丝安装在模芯上，所述的模芯前端工作带采用高强度耐磨合金成为管坯的内孔工作带；在所述的挤压模具下模的内孔镶有高强度耐磨合金层成为管坯外表工作带。

所述的高强度耐磨合金、高强度耐磨合金层均采用YG8钨钢合金为最佳。

（3）采用的拉伸外模、拉伸芯头

所述的拉伸外模的进料部位形状为锥形，变形锥角设定在40-80°范围，拉伸外模的内孔定径带长度设定在6-20毫米范围；所述的拉伸芯头的端部为定径带，定径带一侧的过渡部位为锥形过渡，变形锥角设定在12-30°范围，所述定径带的长度设定在1-2.5毫米范围。

在拉伸成型的时候，需向芯头与管坯之间，外模与管坯之间供应润滑油，以防止热粘及刮伤现象。如果使用的润滑油粘度高，拉伸过程中容易将润滑油压入铝管表面形成油坑，成为凹状缺陷。为保证能得到光滑无油坑的表面，拉伸成型时所使用的润滑油的运动粘度≤200cst。

本发明采用以上技术方案后，具有以下积极效果：

（1）由于将原材料的化学成分规定在上述特定范围内，能保证制造出的铝管良好的感光性，同时提高铝管的表面质量。

（2）采用了改进后的挤压模具，所用的挤压模具的工作带（铝

管成形处）不是传统的H13钢，而是镶嵌的高强度耐磨合金，从而在挤压铝管坯料的时候，挤压模具工作带的光洁度和强度大大提高，保证了挤压铝管表面光洁无竖线、无颗粒。特别是采用YG8钨钢合金，保证了铝管优良的表面和模具较长的使用寿命。

（3）由于拉伸外模的进料部位采用了锥形过渡，且拉伸外模的内孔定径带长度设定在6-20毫米范围，不仅能够制造出表面光滑度高的铝管，而且保证了拉伸后铝管长度方向上尺寸及表面的稳定性。

（4）对传统的拉伸外模、拉伸芯头进行了改进，铝管在拉伸成

型的时候，使用的内径尺寸控制模具的进料部位为锥形过渡，拉伸芯头的变形锥角角度设定在12-30°，以及定径带长度设定在1-2.5mm范围，保证了铝管内孔的良好质量及拉伸后铝管在整个圆周方向上的尺寸的稳定及良好的表面。

（5）在对坯料进行拉伸成型时，采用的润滑油的运动粘度≤

200cst，能够在不增加拉伸道次的前提下，修复坯料表面的微小模痕，同时不造成刮伤及油坑，得到表面非常光滑的铝管。

采用本发明提供的方法，能够制造出适用于打印机、复印机、传真机等电子照相装置的感光鼓的铝管。

附图说明

图1是本发明采用的挤压模具上模的结构示意图；

图2是本发明采用的挤压模具下模的结构示意图；

图3是本发明采用的挤压上下模具的组合示意图；

图4是本发明采用的拉伸外模的结构示意图；

图5是本发明采用的拉伸芯头的结构示意图。

具体实施方式

为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明表面品质优良的感光鼓用铝管及其制造方法作详细说明。

首先是表面状态良好的坯料的挤压形成。

在生产坯料的时候，必须保证挤压出的坯料表面光滑无毛刺、模痕，这样经拉伸之后才能得到表面粗糙度合格的铝管。毛刺、模痕的形成跟挤压模具工作带的硬度及光洁度密切相关。传统的挤压模具 的工作带是H13钢，在受到热冲击一定次数后，表面会出现细微的破损，并且在工作带末端粘上铝颗粒，后果是成型后的管坯表面会出现模痕、手感的竖线、以及一个一个的小毛刺。

为此，本发明对挤压模具进行了改良，将工作带的材质改变成了YG8钨钢合金。

由图1所示的本发明采用的挤压模具上模的结构示意图看出，在模芯1的前端，用固定螺丝2将模芯前端工作带3锁死，模芯前端工作带3采用钨钢合金代替了原模芯前端成为管坯的内孔工作带。

由图2所示的本发明采用的挤压模具下模的结构示意图看出，在挤压模具下模4的内孔镶有高强度耐磨合金层5；所述的高强度耐磨合金层5采用钨钢合金代替原H13钢基体，成为新的管坯外表工作带。

改良之后，将挤压模具上模与挤压模具下模按照图3进行装配后进行热挤压生产的时候，金属铝从内外两层钨钢合金工作带中挤出成为管坯6，合金超高光洁度的表面保证了成型后的管坯6良好的表面，合金与金属铝之间很低的粘附性保证了合金表面不会残留铝颗粒，防止了管坯6表面毛刺的产生。

然后，为了得到良好的真圆度、合格的内外径尺寸、以及可以免车削的表面，需对管坯进行拉伸成型。

拉伸后铝管表面的光滑程度，决定了铝管是否可以免车削直接用于感光鼓生产。而拉伸后表面的粗糙度大小，取决于变形时的摩擦。传统的拉伸模具为了便于控制尺寸，进料部位采用的是圆弧过渡，其变形时受到的压力小，摩擦力不够，无法得到良好的表面光洁度。

为此，本发明对拉伸模具进行了改良。

由如图4所示的本发明采用的拉伸外模的结构示意图看出，拉伸外模7的进料部位形状为锥形，变形锥角8设定在40-80°，当变形锥角8小于40°时，拉拔加工角度小，铝管的真圆度难以控制；当变形锥角8大于80°时，摩擦不够，难以得到优良的光滑表面。定径带长度9设定在6-20毫米范围，当定径带长度9小于6毫米时，铝管的真圆度、壁厚等出现偏差，尺寸不稳定，并且拉拔铝管直线度难以控制；当定径带长度9大于20毫米时，会产生热粘现象，得到糟糕的表面。

由图5所示的本发明采用的拉伸芯头的结构示意图看出，本发明采用的拉伸芯头的过渡方式是锥形过渡，变形锥角10设定在12-30°，当变形锥角10小于12°时，铝管的圆度难以控制；当变形锥角10大于30°时，铝管的圆度、壁厚等出现偏差，尺寸不稳定。定径带11的长度设定在1-2.5毫米范围，当定径带11的长度小于1毫米时，铝管圆度难以控制；当定径带11的长度大于2.5毫米时则会产生热粘现象，并且拉拔铝管直线度难以控制。

使用改良后的拉伸外模和芯头对上述坯料进行组合拉伸，会获得表面状态接近于镜面，并且铝管的各项尺寸都稳定的产品，可以不经车削直接投入到感光鼓的后续生产中去。

此外，由于原材料的化学成分，会影响挤压管坯的表面质量，化学杂质元素过多时将会导致管坯表面明显竖线，铝管表面色泽不一，拉伸后的铝管整个管面上各处的光洁度相差很大，故最好原材料的化学成分的控制为：Mn：1.05～1.10%、Si：不超过0.08%、Fe：0.45～0.5%、Cu:0.11～0.14%、Ti：0.006～0.01、其他杂质：不超过0.01%、剩余为铝。

在拉伸成型的时候，需向芯头与管坯之间，外模与管坯之间供应润滑油，以防止热粘及刮伤现象。如果使用的润滑油粘度高，拉伸过程中容易将润滑油压入铝管表面形成油坑，成为凹状缺陷，如果使用运动粘度不超过200cst的润滑油，就能得到光滑无油坑的表面。

经过上述挤压及拉伸成型后，就得到了表面接近与镜面的铝管，只要切断及清洗掉表面残留的润滑油后，就可以不用车削直接用于感光鼓的制作了。

下文是本发明的具体实施例。

使用的原材料化学成分为：Mn：1.05～1.10%、Si：不超过0.08%、Fe：0.45～0.5%、Cu:0.11～0.14%、Ti：0.006～0.01、其他杂质：不超过0.01%、剩余为铝。挤压铝管的尺寸为外径38mm，壁厚1.3mm，挤压时的温度为460℃，挤压速度5.4mm/s

挤压模具：分别使用了传统的H13钢模具，以及改良的镶嵌了钨钢合金的模具。

拉伸模具：分别使用了传统的弧形过渡模具，以及改良后的锥形过渡模具。

锥形模具的尺寸为：

外模：变形锥角40°、定径带长度10mm

芯头：变形锥角22°、定径带长度2mm

润滑油粘度：分别使用了300cst，200cst

经过挤压及拉伸工序后，取样品进行粗糙度及表面缺陷状况检测，结果如下表。

 

如上表所示，采用传统的挤压模具及拉伸模具、润滑油生产的铝管表面无法达到免切削铝管的光滑度要求，或者生产出的铝管很大部分需报废；与此相对，用本发明制造方法生产的铝管不仅可以达到表面免切削的要求，而且产品出现不良的比率很低。

根据本发明制造的铝管已经得到感光鼓制造商的认可，并未经车削直接投入到感光鼓的生产中。

当然，本发明方法采用的原材料化学成分也不限于上述组分及含量，只要采用本发明提供的挤压模具、拉伸外模、拉伸芯头，也能生产出表面品质较优的感光鼓用铝管。

Claims (8)

1. 一种表面品质优良的感光鼓用铝管，其特征在于各合金元素质量百分含量为：Mn：1.05～1.10%，Si：不超过0.08%，Fe：0.45～0.5%，Cu:0.11～0.14%，Ti：0.006～0.01%，其他杂质：不超过0.01%，剩余为铝。

2.如权利要求1所述的表面品质优良的感光鼓用铝管，其特征在于其中Mn、Si 、Fe合金元素质量百分含量为：Mn：1.05～1.09%，Si：不超过0.04%，Fe：0.46～0.5%。

3.如权利要求2所述的表面品质优良的感光鼓用铝管，其特征在于：所述的铝含量范围为98.22～98.37%。

4.如权利要求1、2或3所述的表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，包含挤压、拉伸工序，其特征在于采用以下技术方案：

（1）采用的挤压模具

所述的挤压模具是由挤压模具上模、挤压模具下模（4）组合构成；所述的挤压模具上模是由模芯（1）、模芯前端工作带（3）组合构成，模芯前端工作带（3）通过固定螺丝（2）安装在模芯（1）上，所述的模芯前端工作带（3）采用高强度耐磨合金成为管坯的内孔工作带；在所述的挤压模具下模（4）的内孔镶有高强度耐磨合金层（5）成为管坯外表工作带；

（2）采用的拉伸外模、拉伸芯头

所述的拉伸外模（7）的进料部位形状为锥形，变形锥角（8）设定在40-80°范围，拉伸外模（7）的内孔定径带（9）长度设定在6-20毫米范围；所述的拉伸芯头的端部为定径带（11），定径带（11）一侧的过渡部位为锥形过渡，变形锥角（10）设定在12-30°范围，所述定径带（11）的长度设定在1-2.5毫米范围。

5.如权利要求4所述的表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，其特征在于：所述的高强度耐磨合金、高强度耐磨合金层（5）均采用YG8钨钢合金。

6.如权利要求5所述的表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，其特征在于：拉伸成型时所使用的润滑油的运动粘度≤200cst。

7.一种表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，包含挤压、拉伸工序，其特征在于：其特征在于采用以下技术方案：

（1）采用的挤压模具

所述的挤压模具是由挤压模具上模、挤压模具下模（4）组合构成；所述的挤压模具上模是由模芯（1）、模芯前端工作带（3）组合构成，模芯前端工作带（3）通过固定螺丝（2）安装在模芯（1）上，所述的模芯前端工作带（3）采用高强度耐磨合金成为管坯的内孔工作带；在所述的挤压模具下模（4）的内孔镶有高强度耐磨合金层（5）成为管坯外表工作带；

（2）采用的拉伸外模、拉伸芯头

所述的拉伸外模（7）的进料部位形状为锥形，变形锥角（8）设定在40-80°范围，拉伸外模（7）的内孔定径带（9）长度设定在6-20毫米范围；所述的拉伸芯头的端部为定径带（11），定径带（11）一侧的过渡部位为锥形过渡，变形锥角（10）设定在12-30°范围，所述定径带（11）的长度设定在1-2.5毫米范围。

8.如权利要求7所述的表面品质优良的感光鼓用铝管的制造方法，其特征在于：所述的高强度耐磨合金、高强度耐磨合金层（5）均采用YG8钨钢合金，拉伸成型时所使用的润滑油的运动粘度≤200cst。

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