專利名稱：金屬管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種小直徑金屬管及其制造方法，該小直徑金屬管的內(nèi)表面平滑，并可用于銷、注射針頭、聯(lián)接器、用于液晶電視的電子槍等。
現(xiàn)有技術(shù)例如外徑最大為1.3毫米并用于銷、注射針頭、聯(lián)接器、用于電視的電子槍等的小直徑金屬管，一般通過下列步驟成形卷曲一厚度最大為0.2毫米的金屬薄板，同時在其剛好進入一拉模之前拉拔、焊接該薄板的鄰接邊緣將已焊接元件穿過拉模拔出，形成一外徑約4到6毫米的管，重復拉拔過程，從而制造出具有所需外徑的管產(chǎn)品。圖3示出拉拔的一般過程。圖3中，將已經(jīng)形成4到6毫米外徑的一金屬管1拉過一具有小截面模孔的模2，從而減小外徑并制造出截面與?？紫嗤⒕哂欣缱畲?.3毫米外徑的管。附圖中，一用于限定內(nèi)徑的插塞3插入管1中，從而防止在拉拔過程中管1的內(nèi)表面發(fā)生皺折。
但當管1的直徑在重復拉拔后減小時，不可能將插塞3插入管1中，這種沒有插塞3的拉拔不可避免。當在管1中沒有插入插塞3的情況下拉拔管1時，管1的內(nèi)表面皺折，該內(nèi)表面的表面粗糙度將增加，導致對穿過管1流動的流體的阻力增加。表面粗糙度的增加還導致粘附污物和異物的表面積增大。當管用于衛(wèi)生特別重要的醫(yī)學用途時，這是一個嚴重的問題。盡管有這種情況，至今還沒有不存在粗糙內(nèi)表面問題的小直徑管。
另一方面，對于小直徑管的需求確實存在。對于日常工作是將注射針頭插入皮膚中的人來講，這是需要的，如患糖尿病必須定期注射胰島素，在插入針頭時使疼痛盡可能小的病人。由插入針頭引起的疼痛與其插入過程中的阻力幅度有關(guān)。已經(jīng)探索開發(fā)一種在其插入過程中阻力減小的注射針頭，換句話說，小直徑針頭。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是通過提供一種盡管直徑小但內(nèi)表面平滑的金屬管來解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供其制造方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有內(nèi)表面和外表面的金屬管，其內(nèi)表面在表面粗糙度上具有不超過3微米的最大高度差(Rf)，并具有不超過1.0毫米的內(nèi)徑。
本發(fā)明還提供一種金屬管，具有不超過1毫米的內(nèi)徑，并通過沖壓金屬薄板而制造。
用于沖壓的薄板在表面粗糙度上優(yōu)選地具有不超過3微米的最大高度差(Rf)。
本發(fā)明還提供一種制造金屬管的方法，包括下列步驟從一金屬薄板沖切一具有金屬管的延伸形狀的板元件，上述板元件與上述金屬薄板保持部分聯(lián)接；將上述板元件沖壓成一管元件；及切割聯(lián)接上述金屬薄板和上述板元件的部分，產(chǎn)生內(nèi)徑不超過1.0毫米的金屬管。
在用于制造金屬管的本發(fā)明的方法中，最好沿通過沖壓板元件獲得的管元件的接縫焊接。
附圖簡介

圖1A和1B示意性示出根據(jù)本發(fā)明方法的管的制造。圖1A是從一薄板上沖切下一具有管的延伸形狀的板元件時的視圖；圖1B是當板元件已經(jīng)通過沖壓而卷曲時的視圖。
圖2C和2D示意性示出根據(jù)本發(fā)明方法的管的制造，圖2C示出已經(jīng)沖壓成U形的板元件；圖2D示出已經(jīng)沖壓成管的板元件。
圖3是一視圖，示出在常規(guī)管制造過程中的拉拔步驟。
圖4A是比較例中管內(nèi)表面的顯微圖，放大1100倍。
圖4B是例1中管內(nèi)表面的顯微圖，放大1100倍。
優(yōu)選實施例的詳細描述下面參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的金屬管及用于制造金屬管的方法進行描述。
如果其內(nèi)表面在表面粗糙度上具有不超過3微米的最大高度差(Rf)并最大1.0毫米的內(nèi)徑，本發(fā)明并不以任何特殊方式限制。
管的外形通常是直管形狀，但也可以是其它形狀，例如彎管的形狀。
根據(jù)JIS-B-0601-1994，表面粗糙度的最大高度差(Rf)也稱作Ry(最大高度，Rmax)，表示相對于一參照長度的平均線從最高點到最低點的高度。本發(fā)明中，管內(nèi)表面在表面粗糙度上具有不超過3微米的最大高度差(Rf)，優(yōu)選地是不超過2微米，更優(yōu)選地是不超過1微米。當管內(nèi)表面具有上述范圍內(nèi)的表面粗糙度時，管的整個內(nèi)表面將是平滑的，沒有大的刮擦，管將特別適于用作醫(yī)療器械。
管一般具有不超過1.3毫米的外徑，優(yōu)選地是不超過1毫米，更優(yōu)選地是不超過0.4毫米。當管的外徑在這個范圍內(nèi)時，用作注射針頭的管在插入皮膚中時遇到的阻力將減小，與注射相聯(lián)系的疼痛也將減少。
管具有不超過1.0毫米的內(nèi)徑，優(yōu)選地是不超過0.8毫米，更優(yōu)選地是不超過0.3毫米。如果管的內(nèi)徑在這個范圍內(nèi)，則當管的外徑在上面規(guī)定的范圍內(nèi)時，管將具有所需的足夠強度。
構(gòu)成管的金屬并不局限于任何特殊金屬，可使用的金屬包括鋼材料，如不銹鋼，有色結(jié)構(gòu)材料，如鋁，銅或鈦，阻熱材料，如鎳，鈷或鉬，低熔點金屬材料，如鉛或錫，貴重金屬材料，如金，銀或鉑，以及它們的合金。
管的長度不受限制。由于本發(fā)明的管具有不超過1.3毫米的外徑和不超過1.0毫米的內(nèi)徑，管不可避免地具有薄的壁厚。因此管的長度必須根據(jù)管所需的強度適當選擇。例如，當管用作注射針頭時，直徑對應(yīng)于刻度25到33的注射針頭的管的維氏硬度應(yīng)為200。
如果上述要求能夠滿足的話，上述管可以用任何方法制造。本發(fā)明的管優(yōu)選地通過沖壓金屬薄板而制成。
本發(fā)明的金屬管還包括一管，其內(nèi)徑不超過1.0毫米，由本發(fā)明的沖壓的金屬薄板制成。在這種情況下，Rf可不落入上面規(guī)定的范圍內(nèi)。
圖1A、1B、2C和2D示出根據(jù)本發(fā)明的方法制造金屬的一般過程。但要注意，由附圖表示的過程是為了便于理解本發(fā)明的方法，本發(fā)明的方法絕不是由這個圖示限制。
在本發(fā)明的方法中，如圖1A所示，具有管的延伸形狀的板元件5由厚度不超過0.25毫米的金屬薄板4沖切而成。該步驟中，板元件5并不完全從金屬薄板4切下，而是與薄板4保持部分聯(lián)接是很重要的。圖1A中，板元件5的較短側(cè)的中央部分6沒有切下，形成聯(lián)接板元件5和金屬薄板4的聯(lián)接部分6。然后如圖1B所示，用上下模型半部7a和7b從上下側(cè)沖壓板元件5。圖1B中，板元件5由凸形上半部7a和凹形下半部7b沖壓成環(huán)繞穿過聯(lián)接部分6的軸線的一弧形。圖2C示出已經(jīng)在一定程度上完成沖壓的板元件。圖2C中，板元件5已經(jīng)卷曲成U形。這樣卷曲成U形可用圖1B中所示的上下模型半部7a和7b沖壓而成，或者用具有不同形狀的一個模型沖壓而成。已經(jīng)卷曲成U形的板元件進一步用凹形上部模型7c成形為圖2D中所示的管。如本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解的，圖2D中所示的沖壓成管的過程可包括使用具有不同結(jié)構(gòu)模型的若干個成形步驟。
通過沖壓成形的管的接縫在某些應(yīng)用中應(yīng)當是流體密封接合的，如在注射針頭的情況下管通過從中流過流體而使用。接縫可用粘結(jié)劑接合。但由于管由金屬制成且其外徑為1.3毫米這樣細，最好沿其接縫焊接該管。接縫的焊接優(yōu)選地通過熔化管的基體而完成，例如通過激光焊接如二氧化碳焊接，YAG激光焊接，eximer激光焊接等等，其中從它們較寬的適用性，低成本以及對于微加工的適應(yīng)性來看，二氧化碳激光焊接和YAG激光焊接是特別優(yōu)選的。
本發(fā)明的管可通過在焊接接縫之后切割薄板與板元件之間的聯(lián)接部分而獲得。當不焊接管時，可在沖壓板元件制成管之后切割薄板與板元件之間的聯(lián)接部分而獲得。
這樣制造的管可根據(jù)管的期望用途進一步加工。例如，當管用作注射針頭時，管應(yīng)當進一步加工，例如通過適當?shù)某Ｒ?guī)方法提供具有一邊緣的管。
根據(jù)本發(fā)明的方法不需要拉拔過程，內(nèi)表面的Rf不超過3微米的管可以高產(chǎn)量地制造，不需要長的拉拔設(shè)備。
用一個寬度對應(yīng)于管長度的長細管可在同一時間由一個薄板制造出多個管，可以低成本制造出內(nèi)表面及外表面平滑的小直徑管。
舉例下面參照例子對本發(fā)明作進一步描述。
例1根據(jù)圖1A、1B、2C和2D中所示的過程，通過沖壓厚度為0.05毫米的不銹鋼薄板(SUS304)制造外徑為0.35毫米，內(nèi)徑為0.25毫米和長度為18毫米的管(管1和2)。平行于軸向方向切割該管，根據(jù)JIS B0601用掃描型激光顯微鏡1LM21(激光技術(shù)有限公司)測量內(nèi)表面的表面粗糙度，以確定最大高度差(Rf＝Rmax)。Rf測量結(jié)果示于表1中。為了確認切割管內(nèi)表面的狀態(tài)，用1LM21拍攝顯微圖。圖4B中示出例1中管內(nèi)表面的顯微圖。
比較例用常規(guī)方法對厚度為0.17毫米的薄板(SUS304)進行拉拔，制造出材料和尺寸與例1中相同(外徑0.35毫米；內(nèi)徑0.25毫米；長度18毫米)的管(管1，2)。對所產(chǎn)生的管的內(nèi)表面進行例1中的Rf測量。表1中示出Rf測量結(jié)果。也拍攝了比較例中管內(nèi)表面的顯微圖。圖4A表示比較例中管內(nèi)表面的顯微圖。
表1
從表1中可以確認，與比較例中由常規(guī)方法制造的管相比，在由本發(fā)明方法制造的管中，它們的內(nèi)表面分別具有較小的Rf，并保持平滑。
盡管本發(fā)明金屬管的直徑較小，其內(nèi)表面仍保持平滑，流經(jīng)管的流體的阻力較低。污物和異物不易粘附到其上。因此本發(fā)明的金屬管可用于需要小直徑管的各種用途，例如通過形成一注射針頭。
在根據(jù)本發(fā)明的金屬管制造方法中，只需要沖壓來獲得具有所需尺寸的管?？色@得內(nèi)表面沒有使用拉拔的常規(guī)方法中的皺折，且內(nèi)表面保持平滑的管。根據(jù)本發(fā)明的金屬管制造方法，可以低成本制造上述的管。
權(quán)利要求
1.一種金屬管，其內(nèi)表面在表面粗糙度上具有不超過3微米的最大高度差(Rf)，并具有不超過1.0毫米的內(nèi)徑。
2.一種金屬管，具有不超過1毫米的內(nèi)徑，并通過沖壓金屬薄板而制造。
3.一種制造金屬管的方法，包括下列步驟從一金屬薄板沖切一具有金屬管的延伸形狀的板元件，上述板元件與上述金屬薄板保持部分聯(lián)接；將上述板元件沖壓成一管元件；及切割聯(lián)接上述金屬薄板和上述板元件的部分，產(chǎn)生內(nèi)徑不超過1.0毫米的金屬管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括下列步驟沿通過沖壓上述板元件獲得的上述管元件的接縫焊接，產(chǎn)生內(nèi)徑不超過1.0毫米的金屬管。
全文摘要
本發(fā)明提供了內(nèi)表面平滑的小直徑金屬管及其制造方法。該金屬管的內(nèi)徑不超過1.0毫米，其內(nèi)表面在表面粗糙度上具有不超過3微米的最大高度差(Rf)。
文檔編號B21C37/06GK1419976SQ02147989
公開日2003年5月28日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者大谷內(nèi)哲也, 岡野雅行 申請人:泰爾茂株式會社, 岡野工業(yè)株式會社