CN110777399A - 一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，属于电化学加工技术领域。该芯模包括金属圆管、上堵头、下堵头、填充液体、引电柱；上堵头和下堵头分别可拆卸地与金属圆管的两端密封联接；填充液体无空隙无气泡地充盈于由上堵头、金属圆管、下堵头共同形成的空腔内。本发明易于实现，结构紧凑，脱模效果好，且其工艺成本低，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及电化学加工技术领域，尤其涉及一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模。
背景技术
金属定影膜是一种薄壁无缝金属圆管，它是打印机或复印机中的重要部件之一。目前主要有冲压成型和电铸成型等方法来制备金属定影膜。其中电铸成型的金属定影膜由于具有超薄壁厚、高材料性能等诸多优点而备受关注。但在使用电铸成型法制备金属定影膜时，电铸层无间隙地紧密“环抱”在芯模表面，导致在脱模时不易将电铸的无缝金属圆管从芯模上取下。
由于芯模普遍使用不锈钢等金属材质，它与电铸镍（电铸无缝金属管常用材料）的热膨胀系数差值非常小，因此在采用热胀冷缩法脱模时，芯模与电铸层之间的最大脱模间隙只能达到几微米，根本无法实现脱模。采用其他脱模方法，如专利号为JP 2006-213960 A和JP 2012-58644 A的日本专利通过在芯模与电铸层之间喷射高压液体和高压气体来进行脱模，但它们都依赖于昂贵的辅助设备才能实现，而且脱模操作复杂、效率低、成本高。为此，亟需开发易于实现、成本低、高效的电铸无缝金属管的脱模装置。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，以解决上述中提到的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，它包括金属圆管、上堵头、下堵头、填充液体、引电柱；所述的上堵头和下堵头分别可拆卸地与金属圆管的两端密封联接；所述的填充液体无空隙无气泡地充盈于由上堵头、金属圆管、下堵头共同形成的空腔内。
所述的填充液体的体积膨胀系数α≥0.0002（1/℃），压缩系数β≤4.5×10-4（1/MPa）。
所述的上堵头和下堵头均为耐酸碱腐蚀的金属制件。
所述的引电柱固定于上堵头上。
本发明的有益效果是：
1、易于实现，结构紧凑。本发明只需在芯模内部填充液体，并利用内部填充液体受热（电铸液温度）产生的热膨胀力来胀大芯模直径、常温下收缩就可获得大的脱模间隙，脱模容易，而且，脱模功能（机构）与电铸芯模集成于一体，辅助部件少，结构紧凑。
2、易于操作，脱模效果好。相比于诸如芯模自身热胀冷缩等脱模方法，本发明不需要额外的加热操作，仅利用电铸液与常温之间的温差即可获得脱模所需的足够大间隙，操作简单。
3、工艺成本低，实用性强。本发明的脱模不依赖于昂贵的辅助设备，且其径向的变化量在芯模的弹性变形内，芯模可长期反复使用，适用于大批量的生产，成本低。
附图说明
图1为本发明的整体视图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的脱模原理示意图。
图中标号及名称：1、金属圆管；2、上堵头；3、下堵头；4、填充液体；5、引电柱；6、电铸层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步描述。
如图1~2所示，一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，它包括金属圆管1、上堵头2、下堵头3、填充液体4、引电柱5；金属圆管1的外径D=30mm、内径d=28mm、长度L=350mm，材质为45号钢（正火处理）；上堵头2和下堵头3分别可拆卸地与金属圆管1的两端密封联接；填充液体4无空隙无气泡地充盈于由上堵头2、金属圆管1、下堵头3共同形成的空腔内。
填充液体4为体积膨胀系数α=0.000208（1/℃），压缩系数β=4.5×10-4（1/MPa）的超纯水。
上堵头2和下堵头3均为SUS304不锈钢制件。
引电柱5焊接固定于上堵头2上。
本发明的工作原理如下。
计算可得，使芯模中的金属圆管1开始发生塑性变形时的内部压力为
=23.43MPa（
），故当芯模的内部压力P不超过23.43MPa时，芯模将发生弹性变形。
将该芯模由常温20℃下转移至温度为55℃（电铸液温度的常规取值）的电铸液内进行电铸。受电铸液温度的影响，填充液体4发生体积热膨胀，密闭空间下填充液体4产生的膨胀力使芯模的外径胀大了ΔD≈24.30μm（
）。此时芯模的内部压力P≈12.32MPa＜
（
），故此时芯模处于弹性变形阶段，未发生塑性变形。当电铸层6达到所需厚度时，停止电铸并从电铸液中取出带有电铸层6的芯模（剖视图如图3（a）所示）。
将带有电铸层6的芯模置于常温20℃下，芯模内部的填充液体4的体积恢复为原态，芯模的外径也随之收缩恢复为原始尺寸。此时在芯模与电铸层6之间形成ΔH=ΔD≈24.30μm的脱模间隙（如图3（b）所示），该脱模间隙的存在使得脱模变的非常容易，将电铸层6取下即制得所需薄壁无缝金属圆管。
以上计算公式中涉及的符号含义如下。
ΔT：填充液体4的温度变化量，ΔD：芯模的外径胀大量，α：填充液体4的体积膨胀系数，β：填充液体4的压缩系数，σs：金属圆管1材料的屈服强度，E：金属圆管1材料的弹性模量，γ：金属圆管1材料的泊松系数，D：金属圆管1的外径，d：金属圆管1的内径，P：芯模的内部压力。
Claims (4)
1.一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，其特征在于：它包括金属圆管（1）、上堵头（2）、下堵头（3）、填充液体（4）、引电柱（5）；所述的上堵头（2）和下堵头（3）分别可拆卸地与金属圆管（1）的两端密封联接；所述的填充液体（4）无空隙无气泡地充盈于由上堵头（2）、金属圆管（1）、下堵头（3）共同形成的空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，其特征在于：所述的填充液体（4）的体积膨胀系数α≥0.0002（1/℃），压缩系数β≤4.5×10-4（1/MPa）。
3.根据权利要求1所述的一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，其特征在于：所述的上堵头（2）和下堵头（3）均为耐酸碱腐蚀的金属制件。
4.根据权利要求1所述的一种用于电铸制备薄壁无缝金属圆管的芯模，其特征在于：所述的引电柱（5）固定于上堵头（2）上。
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