专利名称：成型空心珠用模心装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滚锻加工用的模心装置，特别涉及一种成型空心珠用的模心装置。
在市场，并无法采用滚锻技术一体制成双边留有通孔的金属空心珠成品，目前仅有引用滚锻加工方式制作实心钢珠、铜珠或铝珠等等的技术。
然而市场上现有的金属空心珠成品，大都是利用铸造或钻孔等机械加工制成。其中运用铸造方式所制成的金属空心珠，其晶粒组织较为松散，强度不佳，且表面较粗糙，常留有气孔，导致质感甚差，已降低了艺术价值甚钜。再者，采用机械加工制成的金属空心珠，是取用滚锻制成的实心钢珠作基材，然后在予以钻制穿孔制成，其较具重量，且加工耗时，亦欠缺高品质的艺术价值。
且知，欲成型作出具刚性强度且轻盈的高品质金属空心圆珠时，必须使用中空的金属坯管作为基材，并在坯管孔内摆设模心，然后施行滚锻塑形加工制作，才能制成所需的金属空心珠。然而，市场上现行技术障碍并非是不知运用坯管作为滚锻加工的基材，而是在使用模心方面的技术能力不足，特别是当使用非铁合金坯管滚锻制作空心珠时，市场上模心的抗压强度、可塑形能力、足以充分吸收并均匀分散滚锻塑形应力的能力、以及在滚锻塑形后可简易自珠孔内取出模心的能力等，均有无法兼备的技术障碍。
市场上另有一利于取卸模心的技术(见本创作人所有的中国专利第96109029.4号专利技术)，是为利用金属制的撑管作为模心装置中的支撑轴管，此撑管的管壁上是制有多个网孔，表面上包裹有一层隔膜，并将热熔胶住入坯管壁及隔膜之间呈饱和状态，当受到塑形压力就会胀破隔膜，而使塑形压力得以宣泄至金属制的撑管中，然后使用熔缩的方式取出模心，得以解决模心无法取出的困难；但因其撑管上的多个网孔可吸收热熔胶塑形压力的较为有限，对于塑形量较大的金属空心珠轮廓成型管件的滚锻加工，仍无法有效避免滚锻时所造成的塑形应力集中的现象，因此，为能施行塑形量较大的滚锻加工作业，上述专利第96109029.4号所揭应用的模心技术，仍须加以改进，以利滚锻塑形加工金属空心珠的作业，得以简易被施行，正是本实用新型的研创动机所在。
本实用新型的目的是要提供一种成型空心珠用模心装置，使具有空心珠弧曲轮廓的较大塑形量的成型管件，得以简易被滚锻加工制成。
本实用新型的目的是这样实现的一种成型空心珠用模心装置，主要是装设于待进行滚锻塑形加工的金属坯管中，其特征在于主要包括有螺旋拉簧，是摆设于金属坯管管孔的中心位置隔膜，是包覆于螺旋拉簧的外围，填充料，是填载于隔膜外壁及坯管的内壁间。
该螺旋拉簧是使用多层交错螺旋拉簧。
该金属坯管材质为铁合金，该填充料为低熔点合金熔液。
该低熔点合金熔液的填充料中，是混入以提高抗压强度的铁砂或细小钢珠。
该金属坯管材质为非铁合金，该填充料为热熔胶熔液。
该热熔胶熔液的填充料中，是混入以提高抗压强度的铁砂或细小钢珠。
该金属坯管材质为非铁合金，亦是水加熟淀粉的混合液，作成冰冻的填充料。
该水加熟淀粉的混合填充料中，是混入使之冰冻固结后具有较高的抗压强度的铁砂或细小钢珠。
本实用新型所揭之模心装置，主要是在金属坯管内利用螺旋拉簧、隔膜及可塑性填充料所制成，其中该隔膜是包覆于螺旋拉簧外围，而填充料是填载于隔膜外壁及金属坯管内壁间，避免填充料会流入簧缝中，使螺旋拉簧中心呈中空形态，藉以构成可吸收坯管壁滚锻塑形作用力的模心装置。
当金属坯管壁受到滚锻作用力时，该可塑性填充料足以辅助抗衡并吸收坯滚壁的塑形应力，并传导至螺旋拉簧上，利用螺旋拉簧会依其簧杆的螺旋路径均匀分散作用力的能耐，使当坯管壁所受的滚锻作用力越大时，其受压部位的簧杆间簧缝间隙会随之扩大拉伸，使可塑性填充料能够被挤入螺旋拉簧的簧缝内，用以吸收滚锻作用力，避免坯管壁遭受应力集中的迫害。
该可塑性填充料，是为可熔缩(或溶缩)的材料，依选用接受滚锻加工的金属坯管基材的抗压强度之别，可使用包括低熔点合金、热熔胶及冰制成该可塑性填充料，以利在滚锻加工后，可自成型管壁内被取出。从而使具有空心珠弧曲轮廓的较大塑形量的或成型管件，得以简易被滚锻加工制成的目的。
本实用新型结构简单，是针对以金属管件作坯材，在施行滚锻加工具有较大塑形量的空心珠弧曲轮廓的成型管件时，提供应用的一种可充分吸收并均匀分散坯管壁塑形应力以及可卸除的模心装置，从而提高了滚锻加工能力，减少不良品率，而具经济实用性。
以下结合附图进一步说明本实用新型的技术方案和实施例。
图1是本实用新型装设模心装置的立体分解图；图2是本实用新型进行初步滚锻加工状态剖视图；图3是图2的侧视图；图4是本实用新型初步滚锻加工时坯管壁与模心装置间产生塑形变化的局部放大剖视图；图5是本实用新型初步滚锻加工时使用多层交错的螺旋拉簧，坯管壁与模心装置间产生塑形变化的局部放大剖视图；图6是本实用新型卸除模心装置的剖视图；图7是本实用新型进行中断滚锻加工状态剖视图；图8是本实用新型进行末段滚锻加工状态剖视图；图9是本实用新型末段滚锻加工后成型管壁与填充料间产生塑形变化的局部放大剖视图；图10是本实用新型卸除填充料并裁制空心珠状态剖视图。
请参阅图1、2所示，本实用新型是利用在金属坯管4内预设一可吸坯管壁41滚锻塑形作用力的模心装置，此模心装置包括有利用螺旋拉簧1、隔膜2及填充料3所填载制成，其中由隔膜2包围螺旋拉簧并将其放置于金属坯管4之内，在隔膜2外灌入填充料熔液31，使其能够充满金属坯管4的内壁，待填充料熔液31固化后形成具塑形能力的填充料3，促使金属坯管4能呈现有如实心金属柱般的抗压强度。
将装设有模心装置的金属坯管4，放置于滚锻轮6、61中作初步滚锻加工，经由初步加工用滚锻轮6、61的相对转动，使金属坯管4逐渐被塑型成为弧曲轮廓的初步加工成型的坯管件42(如图2所示)。同时，在滚锻加工时，待锻管壁41外围的多个滚轮组6、61间隔处，并可搭配多个护模8、81(如图3所示)，用以辅助护持该管壁41。
其中坯管壁41内部的受应力状态如图4所示，当坯管壁41受到初步加工用滚锻轮6、61所施加的初次塑形作用力时，坯管壁41内的可塑性固体填充料3施以相对的塑形作用力，进而传导至螺旋拉簧1上，使螺旋拉簧1的簧杆受到挤压而往螺旋路径方向均匀分散该作用力，此时因螺旋拉簧1受力而使簧杆间的簧缝7变大，过大的塑作用力会让可塑性固体填充料3去挤破簧缝7外围的隔膜2，使已凝固但具塑形能力的填充料3能够经簧缝7挤入1螺旋拉簧1的中心内，进而抵消了滚锻时坯管壁41所遭受的塑形应力，使坯管壁41不致遭受应力集中的迫害。
若加工的坯管壁41硬度较高，而需要有较高强度的模心时，可使用多层交错螺旋拉簧1，使其能够有足够强度以支撑坯管壁41的塑形作用力，如图5所示为增设一层反向螺旋拉簧11后产生塑形变化的局部放大剖视图。
而后必须自完成初步滚锻加工，且具有弧曲轮廓的初步加工成型的坯管件42内，取出螺旋拉簧1及固体填充料3，其方式为根据所使用的固体填充料3的熔温，而略加热温，将初步加工成型的坯管件42内的固体填充料3熔融或略为熔缩成填充料熔液31，使利于自初步加工成型的坯管件42的管孔内排出(或取出)该填充料熔液31，同时并将用以支撑及吸收应力的螺旋拉簧1取出，展现具中空弧曲轮廓的初步加工成型的坯管件42(如图6所示)。
随后将该初步加工成型的坯管件42内重新灌入填充料熔液31，待其固化撑持坯管壁41后，再将该初步加工成型的坯管件42摆置于中继加工用滚锻轮62及63中作中继的滚锻加工，经由中继加工用滚锻轮62及63的相对转动，使具有弧曲轮廓的初步加工成型的坯管件42逐渐被滚锻塑制成空心珠弧曲轮廓的中继加工的坯管件43(如图7所示)。
在此中继滚锻加工作业中，因初步加工成型的坯管件42本身已具有珠球的基本轮廓，因此再次接受另一组中继加工用滚锻轮62及63的渐进滚锻加工时，其塑形变化量不致于太大，因此可不予装设螺旋拉簧1，而只须填载填充料3作为模心支撑坯管壁41即可。当坯管壁41受到中继加工用滚锻轮62及63的塑形作用力施加时，更能足够轻易的渐进被塑形，进而滚锻制成空心珠弧曲轮廓的中继加工的坯管件43。
最后将该中继加工成型的坯管件43，直接摆置于末段加工用滚锻轮64及65中作最后的滚锻加工，经由末段加工用滚锻轮64及65的相对转动，使具有空心珠弧曲轮廓的中继加工成型的坯管件43逐渐被滚锻塑制成空心珠弧曲轮廓的末段加工的坯管件44(如图8所示)。
在此最后滚锻加工作业中，因中继加工的坯管件43本身已具有空心珠弧曲轮廓，因此再次接受另一组末段加工用滚锻轮64及65的最后滚锻加工时，其塑形变化量不致于太大，因此可不予装设螺旋拉簧1，而只须填载填充料3作为模心支撑坯管壁41即可，故填充料3不需取出。其中坯管壁41内部的受应力状态如图9所示，当坯管壁41受到末段加工用滚锻轮64及65的塑形作用力施加时，更能够轻易的渐进被塑形，进而滚锻制成空心珠弧曲轮廓的末段加工的坯管件44。
其间，上述的填充料3，可依照使用的金属坯管4本身抗压强度的强弱，而选用适当。
例如对铁合金材质的金属坯管4施行滚锻加工时，须使用固结后具有较高的刚性强度的低熔点合金熔液为填充料3，才能充分承载受锻的坯管壁41。
该低熔点合金熔液制成的填充料3，是可依下表所示的A、B、C、D及E等五种中任一种配比元素的混合熔液制成(资料来源ASM International,Metals of handbook,U.S.A.1990)
从表中可知，经由铋(Bi)、铅(Pb)、锡(Sn)、镉(Cd)及铱(Ir)等元素混制成的低熔点合金，其熔点温度可达到如A种所示的较低的47℃，或是E种所示的95℃，可依所需的抗压强度自行选择。
例如上述表中所揭熔温为47℃的A种低熔点合金熔液作为填充料3时，其置于常温环境时是呈具刚性的固结状，若施予加温至50℃时则呈可流动的熔融状，使填充料熔液31能够由弧曲轮廓的初步加工成型的坯管件42中轻易排出，以利卸除螺旋拉簧1。
换言之，若是对非铁合金材质的金属坯管4进行滚锻加工时，则可使用热融胶熔液作为填充料3。
当使用上述热熔胶熔液为填充料3时，只要施予热熔胶熔温度使之成熔液状，以利灌入坯管壁41与隔膜2之间，待常温固结后用以撑持坯管壁41。且亦可藉由微温熔缩坯管件42或末段加工的坯管件44中的热熔胶使之分离，进而抽拉螺旋拉簧1一起取出模心。
另外，亦可使用水加热淀粉的混合液，作为填充料溶液31，当装填进入坯管壁41与隔膜2之间后，须将其冰冻至固结，以利在螺旋拉簧1外围撑持坯管壁41，当在完成各阶段的滚锻加工后，也只须要将其置于常温或微温下，就会逐渐溶化，使能够轻易卸除螺旋拉簧1。
无论是使用上述低熔点合金熔液、热熔胶熔液或是水加熟淀粉的混合液作为填充料3使用，其间皆可视抗压强度的需求，而在低熔点合金熔液、热熔胶熔液或是水加熟淀粉的混合液中混入适量细小的钢珠或铁砂，并使固结成固体填充料3，以形成较高抗压强度的模心填料。
由上述可知，本实用新型提供了一种成型空心珠45用模心装置，只要明了填充料3的种类及熔融温度，均可以将模心轻易取出，而将取出模心的完成后的末段加工的坯管件44利用切割刀5对其作裁切，就能取得各单位具有双端通孔46及内部球孔47的中空珠球状的空心珠45(如图10所示)，该双端通孔46处亦可稍加研磨去除毛边并作修饰，便能得到完美的空心珠45成品。
综上所述，利用可塑性填充料的吸收锻压作用力的特性，以及结合螺旋拉簧受力后会往螺旋路径方向均匀分散并吸收滚锻作用力的能力，使之制成的模心装置，确实能有效提高较大塑形量的管件产品的滚锻加工能力，并减少产品的不良品率，实已备具可供产业利用的创作先进性，故依法提出实用新型专利申请。
权利要求1.一种成型空心珠用模心装置，主要是装设于待进行滚锻塑形加工的金属坯管中，其特征在于主要包括有螺旋拉簧，是摆设于金属坯管管孔的中心位置隔膜，是包覆于螺旋拉簧的外围，填充料，是填载于隔膜外壁及坯管的内壁间。
2.如权利要求1所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该螺旋拉簧是使用多层交错螺旋拉簧。
3.如权利要求1所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该金属坯管材质为铁合金，该填充料为低熔点合金熔液。
4.如权利要求3所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该低熔点合金熔液的填充料中，是混入以提高抗压强度的铁砂或细小钢珠。
5.如权利要求1所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该金属坯管材质为非铁合金，该填充料为热熔胶熔液。
6.如权利要求5所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该热熔胶熔液的填充料中，是混入以提高抗压强度的铁砂或细小钢珠。
7.如权利要求1所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该金属坯管材质为非铁合金，亦是水加熟淀粉的混合液，作成冰冻的填充料。
8.如权利要求7所述的成型空心珠用模心装置，其特征在于该水加熟淀粉的混合填充料中，是混入使之冰冻固结后具有较高的抗压强度的铁砂或细小钢珠。
专利摘要一种成型空心珠用模心装置，主要是以金属坯管作坯材，并在其坯孔内预设的模心装置，其特征包括螺旋拉簧、隔膜及填充料，该隔膜包覆于螺旋拉簧外围，该填充料填载于隔膜金属坯管内壁间，以利将设有装载模心装置的金属坯管载入圆珠滚锻模具中施进滚锻塑形加工，并简易制成所需空心珠弧曲轮廓形体的成型管件，同时可藉熔缩该填充料而自成型管壁内简易取出模心装置，使制作空心珠弧曲轮廓的成型管壁的锻作业得以被简易实施。
文档编号B21D15/06GK2451256SQ0025732
公开日2001年10月3日 申请日期2000年10月30日 优先权日2000年10月30日
发明者曾绍谦 申请人:曾绍谦