CN107530779B - 密闭型套管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种密闭型套管的制造方法，包括：准备步骤，准备包含铁的金属粉末及包含成型润滑剂的金属粉末体；成型步骤，将金属粉末体装入模具并施加压力以成型为压块；烧结步骤，烧结压块形成烧结体；定型步骤，向烧结体的内侧施加压力以对外壳内径形成一定的曲率并制造定型体；含浸步骤，对定型体进行树脂含浸以封堵定型体的微气孔；镀金步骤，对经树脂含浸的定型体进行镀金以完成密闭型套管。

Description

密闭型套管的制造方法
技术领域
本发明涉及用于使用制冷剂管线的家庭用、工业用、商业用、车辆用空调系统及冷藏/冷冻系统的密闭型套管的制造方法，尤其涉及一种利用包括铁粉在内的金属粉末体，执行根据粉末冶金工艺的成型工艺、烧结工艺、定型工艺及镀金工艺制造密闭型套管的方法。
背景技术
在家庭用、工业用、商业用、车辆用空调系统(空调)及家庭用、工业用、商业用冷藏/冷冻系统(冰箱、冷库等)使用高压填充的制冷剂，而形成上述制冷剂的流路的管线需要对连接接缝进行严密的密封，而作为上述密封连接的部件使用密闭型套管。
密闭型套管不仅是连接两个管的连接结构，而且，其材料及制造工艺也非常重要。在材料方面，需要具备耐蚀性、耐化学性及刚性、表面强度等，而在制造工艺方面，在密闭型套管的内径部位的加工等方面，需要很高的尺寸精度、内径部粗糙度管理等。
在韩国公开专利公报第1997-0073775号(发明名称：金属管制造方法，下称“现有技术1”)公开一种金属管制造方法，包括：成型工艺，整平作为金属原材料的板材的平面，通过滚动加工弯曲成形(Forming)金属板两侧；接合工艺，利用逐渐增大曲率，在管轴上使直角方向的剖面趋近圆形的方法，在下一个工艺沿着接缝线进行焊接(Welding)之后，切割加工焊接部；定型工艺，对其进行快速冷却(水冷)并对其进行测量；校准工艺，利用校准仪校准管的弯曲；裁切工艺，利用锯或研磨机或刀片(Tip)根据用途进行裁切。
另外，在现有技术还公开在定型工艺中，加工套管的内径时，为提高尺寸精度而采用切削加工(机械加工)的技术(下称“现有技术2”)。
发明内容
发明要解决的问题
在上述现有技术1的钣金成型方式的情况下，存在为了将长度方向形成的管制作成所需长度，必须具备用于裁切的设备，研磨焊接部位，而且，无法管理内径粗糙度的问题。
另外，如在现有技术2中那样，利用切削机械加工进行套管的内径加工时，存在因无法很好地管理内径面的粗糙度(roughness)，在将套管安装于管线的过程中，有可能发生因摩擦引起的破损，或在安装之后，发生流体的泄露等问题。
解决问题的方法
为解决上述技术问题，本发明的一实施例提供一种密闭型套管的制造方法，在用于密封结合具备贯通孔且大小不同的两个管的密闭型套管的制造方法中，包括：准备步骤，准备包含铁的金属粉末及包含成型润滑剂的金属粉末体；成型步骤，将金属粉末体装入模具并施加压力以成型为压块；烧结步骤，烧结压块形成烧结体；定型步骤，通过向烧结体的贯通孔的内壁施加压力，以使上述贯通孔的截面具备一定的轮廓的定型工艺制造定型体；含浸步骤，对定型体进行树脂含浸以封堵定型体的微气孔；镀金步骤，对经树脂含浸的定型体进行镀金以完成密闭型套管。
另外，相对于全部金属粉末体重量，成型润滑剂包含0.2～1.5wt％。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：相对于全部金属粉末重量，金属粉末由铜(Cu)8wt％以下、镍(Ni)5wt％以下、钼(Mo)2wt％以下、铬(Cr)5wt％以下、碳(石墨)1.5wt％以下及余量的铁(Fe)构成。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：在烧结步骤和定型步骤之间还包括研磨步骤及防锈步骤。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：在执行镀金步骤之前，为封堵产品的气孔，在含浸树脂并硬化之后再进行镀金。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：成型步骤在2～10Ton/cm2的压力下进行。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：烧结步骤在烧结温度1000～1300℃下进行。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：烧结步骤在烧结温度下进行20～120分钟。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：烧结步骤在氢气5～75wt％及氮气25～95wt％的氛围下进行。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：定型步骤在1～10Ton/cm2的压力下进行。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：含浸步骤，包括：真空含浸步骤，对定型体在真空状态下进行真空含浸；及硬化步骤，在70～200℃条件下对定型体进行硬化。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：含浸步骤，包括：浸渍步骤，将定型体浸渍于树脂含浸液，以向气孔填充树脂含浸液；及硬化步骤，在70～200℃条件下对定型体进行硬化。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：在浸渍步骤和硬化步骤之间还包括对定型体在真空状态下进行含浸的真空含浸步骤。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，其特征在于：为防止密闭型套管的腐蚀，在镀金步骤中使用从由锌、镍及铬构成的组中选择的一种或两种以上的合金进行镀金。
发明效果
根据本发明的实施例，具有第一效果、因为使用利用金属粉末的粉末冶金工艺，表面的粗糙度优于切削加工品，具有很高的尺寸精度；第二效果、因不进行机械加工，工艺成本低；第三效果、通过利用压力机的定型工艺完成精密的内径粗糙度管理，从而可适用于各种管线；第四效果、连接时可增加结合力，可提高密封可靠性。
本发明的效果不限于上述效果，可包括可从记载于本发明的详细说明或权利要求书的推出的所有效果。
附图概述
图1为本发明一实施例的密闭型套管的制造方法的顺序图；
图2为表示本发明的密闭型套管的制造方法的一实施例金属粉末根据不同混合时间的密闭型套管的表观密度的变化的曲线图；
图3为表示根据本发明的密闭型套管的制造方法的一实施例制造的套管的形状的模式图；
图4为表示根据本发明的密闭型套管的制造方法的一实施例制造的套管的轴向截面的模式图。
最佳实施方式
本发明的较佳的一实施例如下：
一种密闭型套管，为密封结合具备第一外径及第一内径的第一管和具备第二外径及比第一外径大的第二内径的第二管，在上述第一管和上述第二管相互插入结合的状态下，设置于插入结合部位；
包括具备主体中心轴的柱状的主体，及上述主体上的上述主体贯通孔；
用于密封结合大小不同的两个管；
上述密闭型套管的制造方法，包括：i)准备步骤，准备包含铁的金属粉末及包含成型润滑剂的金属粉末体；
ii)成型步骤，将上述金属粉末体装入模具并施加压力以成型为压块；
iii)烧结步骤，烧结上述压块形成烧结体；
iv)定型步骤，通过向上述烧结体的贯通孔的内壁施加压力，以使上述贯通孔的截面具备一定的轮廓的定型工艺制造定型体；
v)含浸步骤，对上述定型体进行树脂含浸以封堵上述定型体的微气孔；及
vi)镀金步骤，对经上述树脂含浸的定型体进行镀金以完成密闭型套管；
上述密闭型套管具备在作为上述大小不同的两个管的具备第一外径及第一内径的第一管和具备第二外径及比上述第一外径大的第二内径的第二管相互结合的状态下，设置于作为上述第一管及第二管的接触区域的插入结合部位的形状；
在上述定型步骤，上述贯通孔设置于上述插入结合部位，为提高设置于上述插入结合部位的安装过程中的压力以提高结合力及密封性，具备沿上述密闭型套管的长度方向使内径直逐渐变大或变小的斜率。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明进行说明。本发明可通过各种不同的形式实现而不受在此说明的实施例的限制。为了更明确地说明本发明，省略与说明无关的内容，而且，在整个说明书中的相同或类似的结构赋予相同的标记。
在全部说明书中，说某个部分与其他部分“连接(接入、接触、结合)”时，不仅包括“直接连接”的情况，而且，还包括其中间通过其他部件“间接连接”的情况。在说明书中，说某个部分“包括”某个构件时，除非有预期相反的记载，不是排出其他构件，而是还可包括其他构件。
用于本说明书中的术语只是说明特定实施例而非限制本发明。在语境中没有明显的区别，则单数的记载包含复数的含义。在本说明书中，“包括”或“拥有”等术语表示存在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合，而非预先排除一个或以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
根据本发明制造的密闭型套管具备为密封结合具备第一外径及第一内径的第一管和具备第二外径及比第一外径大的第二内径的第二管，在上述第一管和上述第二管相互插入结合的状态下，设置于插入结合部位的形状。插入结合部位表示第一管和第二管结合而接触的部位及相邻区域。在如图3或图4所示的一实施例中，表示整体上呈圆筒状并具备贯通孔的密闭型套管。贯通孔是用于装配于上述插入结合部位的结构，为了在安装过程中提高压力，贯通孔可具备从入口部到出口部一侧内径值逐渐增大的一定的截面轮廓。
下面，结合附图对本发明的实施例进行说明。
在本说明书中，金属粉末体是指为形成压块而装入模具的对象，而金属粉末体是在金属粉末中添加成型润滑剂而成。金属粉末是指以铁作为主要材料并包含铜、镍、钼、铬等金属及石墨(碳)等的粉末状的材料。在金属粉末中，铜、镍、钼、铬等可作为铁的合金材料包含在其中，或作为独立于铁粉末的粉末形状混合于其中。另外，铜、镍、钼、铬中的一部分作为铁的合金状存在，而其余作为粉末状与铁合金粉末混合在一起。铜、镍、钼、铬中的一部分可也从金属粉末的组成中去掉。
本发明的一实施例提供一种密闭型套管的制造方法，包括：准备步骤，准备包含铁的金属粉末及包含成型润滑剂的金属粉末体；成型步骤，将金属粉末体装入模具并施加压力以成型为压块；烧结步骤，烧结压块形成烧结体；定型步骤，通过向烧结体的贯通孔的内壁施加压力，以使上述贯通孔的截面具备一定的轮廓的定型工艺制造定型体；含浸步骤，对定型体进行树脂含浸以封堵定型体的微气孔；镀金步骤，对经树脂含浸的定型体进行镀金以完成密闭型套管。
另外，本发明一实施例的密闭型套管的制造方法，在烧结步骤和定型步骤之间还可包括研磨步骤及防锈步骤。
在准备步骤，金属粉末体的构成为：相对于全部金属粉末体重量，成型润滑剂可包含0.2～1.5wt％。
另外，若使用成型润滑剂，则可提高整体金属粉末体的表观密度。作为成型润滑剂的一实施例，可以选用硬脂酸锌、Kenolube、酰胺蜡(Amide wax)，但较佳地，选用硬脂酸锌、Kenolube。如图2所示，当选用硬脂酸锌、Kenolube作为成型润滑剂时，较之选用酰胺蜡(Amide wax)作为成型润滑剂，金属粉末的表观密度更好。
成型时，模具内的金属粉末随着被压缩，与模具面产生摩擦，此时有可能发生发热及模具面上的裂痕，而成型润滑剂就是防止上述情况的发生。但是，当超过1.5wt％时，压缩性降低且在烧结时烧毁(Burn-our)而在烧结体留下瑕疵，而当低于0.2wt％时，有可能在模具面引起发热及裂痕，从而不适合使用。
在金属粉末中，除金属粉末体中的成型润滑剂之外，相对于全部金属粉末重量，金属粉末由铜(Cu)8wt％以下、镍(Ni)5wt％以下、钼(Mo)2wt％以下、铬(Cr)5wt％以下、碳(石墨)1.5wt％以下及余量的铁(Fe)构成。
铁可以使用通过还原法或喷射法制得的粉末，而铜粉末可以使用通过喷雾法或电解法制得的粉末。另外，镍、钼及铬粉末呈与铁合金化的状态或混合使用镍、钼及铬粉末使用。
铜起到提高产品的延展性和强度的作用，当添加超过8wt％的量，则因在烧结时变形大，从而降低尺寸精度，从而不适合使用。
镍、钼及铬粉末可起到提高产品的强度的作用。当镍粉末超过5wt％，则虽然产品的强度升高，但因韧性降低，从而存在增加脆性的问题，而当钼超过5wt％时，也虽然强度升高，但因韧性降低，从而引起增加脆性的问题。另外，当铬粉末超过5wt％时，虽然产品的强度升高，但因韧性降低，从而不适合使用。
碳(石墨)起到烧结过程中与铁反应提高强度的作用，但当超过1.5wt％，则在金属组织内生成称作渗碳体的组织，从而存在脆性急剧上升的问题。
所需的金属粉末(技术粉末体)的物理特性有表观密度、流动性及压缩性。
表观密度是形成压块之前粉末状态的密度，压块的密度受此影响。在本发明中，作为金属粉末的表观密度推荐2～4g/cm3。若表观密度低于2g/cm3，则成型后的压块密度低，从而降低最终产品的密度。
流动性(flow)关系到将金属粉末装入模具时，金属粉末体能否顺利地移动至模具的角落部位，是与成型密度相关的物性。
成型步骤还可以包括成型压块之后，确认压块上下是否存在毛刺(Burr)并喷射空气去除的工艺。另外，成型步骤可在2～10Ton/cm2的压力下进行。当压力小于2Ton/cm2，则因压块的压缩密度小，从而导致最终产品的强度不够。
烧结步骤可在1000～1300℃下进行20～120分钟。当烧结温度低于1000℃，则因烧结温度过低，从而烧结不充分，而当超过1300℃，则因烧结温度过高，烧结体的尺寸变化量增加，从而降低尺寸精度，而且，因能量效率低而不适合使用。另外，当烧结时间不足20分钟，则因烧结不充分而降低强度，而当超过120分钟，则虽然强度增加，但因烧结变形降低尺寸精度。
另外，烧结步骤可在氢气5～75wt％及氮气25～95wt％的氛围下进行。这样的混合气体可称之为AX气体。AX气体是分解氨生成的气体，由氮气和氢气构成，还可添加更多的氮气使用。可由氢气5～75wt％及氮气25～95wt％构成。氢气在烧结步骤还原金属表面的氧化物，促进金属之间的扩散接合，而氮气作为惰性气体，起到防止烧结体的氧化的作用。
完成烧结步骤之后，可执行研磨步骤。研磨步骤可实施转桶法，可去除在烧结过程中生成的烧结体的毛刺(Burr)。较佳地，可使用旋转式转桶机。当然，不是排除使用旋转式转桶机之外的设备的转桶法。
完成研磨步骤之后，可执行润滑处理步骤。润滑处理步骤是将烧结体浸泡于防锈油中，以使防锈油填充于烧结体表面和气孔内，从而在作为下一步骤进行定型时减少产品和模具之间的摩擦，起到润滑作用，而其在校准时刻起到润滑作用和方式生锈的防锈作用。
定型步骤可以是校准烧结体的弯曲、尺寸或形状的工艺，尤其校准烧结体的内径部位的形状及尺寸，从而使贯通孔的截面具备一定的轮廓。如图3或图4所示，贯通孔的内侧可在长度方向具有相同的内径，但为了提高结合力，可具备沿长度方向使内径直逐渐变大或变小的斜率。
将烧结体装入冲压机的模具中并用冲头下压产品，此时可通过形成于模具的铁心形成内径的形状。成型步骤在1～10Ton/cm2的压力下进行。与通过切削工艺的定型不同，可通过上述定型工艺使内径粗糙度(表面状态)变得良好，而因内径粗糙度良好，可适用于各种管线，连接时可增加结合力，可提高密封可靠性。
在定型步骤和含浸步骤之间还可包括洗涤及干燥步骤，在洗涤步骤中使用碳化氢类的洗涤液进行作业为宜，但非限制。干燥步骤可在80～130℃下在真空氛围中进行干燥。
含浸步骤用于填充存在于定型体的微细孔，而针对定型体，含浸步骤中可包括浸渍步骤、洗涤步骤及硬化步骤。
首先，含浸步骤的浸渍步骤可以是将存在气孔的定型体浸渍于树脂含浸液中并利用空气进行数值含浸的步骤。另外，在浸渍步骤之后还可以执行真空含浸步骤，而且，根据使用上、需求上的条件省略浸渍步骤执行工艺。树脂含浸液可以是有机类含浸剂，但非限制。
还可包括对完成树脂含浸的定型体进行洗涤及硬化的洗涤步骤及硬化步骤。硬化步骤可以是在70～200℃下进行硬化。若低于70℃，则硬化不够充分，而若高于200℃，在功率效率方面欠缺且能量消耗大，从而不适合于执行工艺。
镀金步骤是为防止密闭型套管的腐蚀，使用从由锌、镍及铬构成的组中选择的一种或两种以上的合金进行镀金。当然，不排除锌之外的防止腐蚀的金属的镀金。
下面，通过本发明的实施例及实验例具体说明本发明的效果。下述实施例只是本发明的具体示例，而非限制本发明的范围。作为本发明的一实施例，套管的制造方法可在贯通孔内壁形成一定的轮廓，并可根据使用上的要求、制造上的要求、实际上的要求确定金属粉末及定型步骤的贯通孔内壁的定型工艺。
<实施例1>
准备混合纯铁粉96.4wt％、铜粉末2wt％、石墨粉末0.8wt％及硬脂酸锌0.8wt％的金属粉末，而测量金属粉末的表观密度及流动性的结果如表1所示。
[表1]
表观密度，g/cm<sup>3</sup> 流动性，s/50g
2.65 29
金属粉末的表观密度为2.65g/cm3，流动性为29s/50g，而在压块成型方面，这属于可获得精密的压块形状和密度的范围。
另外，根据压缩压力的不同测得的压块的压缩率(compressibility)如表2所示。
[表2]
压缩压力 压缩率，g/cm<sup>3</sup>(0.8％Zn-st)
300MPa(21.6tsi) 6.35
500MPa(36.0tsi) 6.91
700MPa(50.4tsi) 7.16
可以确定上述压缩率为可满足最终产品规格(强度、刚性)所需的范围之内的值。
层压金属粉末并利用冲压机(型号：CP-5)施加3Ton/cm2的压力制造压块。之后，对成型的压块确认密度的均匀性，检查是否存在裂缝或表面瑕疵。
根据不同施加压力的压块的湿强度(green strength)的测量结果如表3所示。
[表3]
压缩压力 湿强度，MPa(103psi)(0.8％Zn-st)
300MPa(21.6tsi) 7(1.0)
500MPa(36.0tsi) 13(1.9)
700MPa(50.4tsi) 17(2.5)
对去除毛刺(Burr)的压块在1120℃的温度下进行烧结，完成烧结之后，利用旋转转桶机作业10分钟，利用防锈机进行2分钟的浸渍防锈。
对完成防锈的压块，利用冲压机进行根据规定的轮廓定型贯通孔的内径，以提高尺寸精度的定型工艺。在冲压机的模具中装入压块及铁心并施加压力完成。
对定型体利用碳氢类洗涤液进行洗涤及干燥，使用了自动真空超声波洗涤干燥机。完成干燥之后，对定型体进行树脂含浸，使用了树脂含浸液(IP1000)。在树脂含浸液(IP1000)中浸渍10分钟。
完成数值含浸之后进行洗涤及硬化，并通过镀锌制造密闭型套管。
上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。例如，单一型的各结构要素可分散实施，同样，分散的结构要素可以结合形式实施。
本发明的范围不受上述详细说明的限制，而只根据权利要求来确定，而权利要求的意思及范围和等价导出的所有变更或变形形式都包含在本发明的范围之中。
符号说明
10：套管

Claims (13)

1.一种密闭型套管的制造方法，用于密封结合呈具备贯通孔的形状且大小不同的两个管，其特征在于，包括：
i)准备步骤，准备包含铁的金属粉末及包含成型润滑剂的金属粉末体；
ii)成型步骤，将所述金属粉末体装入模具并施加压力以成型为压块；
iii)烧结步骤，烧结所述压块形成烧结体；
iv)定型步骤，通过向所述烧结体的贯通孔的内壁施加压力，以使所述贯通孔的截面具备一定的轮廓的定型工艺制造定型体；
v)含浸步骤，对所述定型体进行树脂含浸以封堵所述定型体的微气孔；以及
vi)镀金步骤，对经所述树脂含浸的定型体进行镀金以完成密闭型套管；
所述大小不同的两个管包括第一管及第二管，所述第一管具备第一外径及第一内径，所述第二管具备第二外径及大于所述第一外径的第二内径，所述第一管和所述第二管在相互插入结合的状态下，所述密闭型套管呈用于设置于插入结合部位的形状，所述插入结合部位为所述第一管及所述第二管的接触区域，
在所述定型步骤中，所述贯通孔设置于所述插入结合部位，具备沿所述密闭型套管的长度方向使内径值逐渐变大或变小的斜率，以提高设置于所述插入结合部位在安装过程中的压力，从而提高结合力及密封性。
2.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
在所述i)步骤中的成型润滑剂，相对于全部金属粉末体重量，包含0.2～1.5wt％。
3.根据权利要求2所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述i)步骤中的金属粉末，相对于全部金属粉末重量，由铜(Cu)8wt％以下、镍(Ni)5wt％以下、钼(Mo)2wt％以下、铬(Cr)5wt％以下、碳(石墨)1.5wt％以下及余量的铁(Fe)构成。
4.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
在所述烧结步骤和所述定型步骤之间，还包括研磨步骤及防锈步骤。
5.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述成型步骤在2～10Ton/cm2的压力下进行。
6.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述烧结步骤在烧结温度1000～1300℃下进行。
7.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述烧结步骤在烧结温度下进行20～120分钟。
8.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述烧结步骤在氢气5～75wt％及氮气25～95wt％的氛围下进行。
9.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述定型步骤在1～10Ton/cm2的压力下进行。
10.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述含浸步骤，包括：真空含浸步骤，将所述定型体含浸于树脂含浸液；及硬化步骤，在70～200℃条件下对所述定型体进行硬化。
11.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述含浸步骤，包括：浸渍步骤，将所述定型体浸渍于树脂含浸液，以向所述气孔填充树脂含浸液；及硬化步骤，在70～200℃条件下对所述定型体进行硬化。
12.根据权利要求11所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
在浸渍步骤和硬化步骤之间还包括对定型体在真空状态下进行含浸的真空含浸步骤。
13.根据权利要求1所述的密闭型套管的制造方法，其特征在于：
所述镀金步骤是为防止所述密闭型套管的腐蚀，使用从由锌、镍及铬构成的组中选择的一种或两种以上的合金进行镀金。
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