專利名稱：制造金屬上墨輥，特別是供苯胺印刷用的且具高硬化表面雕刻層的方法和裝置，及用該方 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造金屬上墨輥，特別是供苯胺印刷用的且具高硬化精確網(wǎng)絡雕刻層的方法和裝置，這種方法和裝置簡單且效果好，使得上墨輥具有更好的功能和耐久的特性。本發(fā)明還涉及用本方法及裝置制造的上墨輥。
在現(xiàn)有技術中，上墨輥有三種不同的制造方法，按照第一種傳統(tǒng)的方法，雖然在開始時質(zhì)量很高，但在很短時間內(nèi)減退，首先，在由金屬制成的輥子的外層用機械雕刻，然后電鍍上一層鉻，此鉻層的厚度不得大于數(shù)個微米(最厚15微米)，使得不會因此而在無雕刻網(wǎng)絡的表面浪費鉻，此鉻層的硬度和抗油墨溶解、腐蝕的特性均優(yōu)于輥子本身的材料?？墒?，由于鍍鉻層的厚度很薄，因此，輥子使用的壽命很短。在實際使用中，輥子連續(xù)轉動，很難被金屬刮刀鏤蝕，金屬刮刀只是磨損網(wǎng)絡的凸出部分，這部分雖然很小，但卻需承受很大的壓力，因此，磨損很強烈，由于鉻層很薄，導致這一部分壽命很短。刮刀的磨損作用導致一很小的偏心，這一偏心的允許值為20微米，即使在此允許值，也會產(chǎn)生不好的上墨性，進而導致不良的印刷質(zhì)量，即使輥子是新的亦然。這是因為有兩個原因，第一，輥子一側的突出部分很難被修整，導致不好的上墨性，第二，輥子相對應的另一側，(直徑方向的另一側)，與苯胺版和金屬刮板甚小接觸。隨著網(wǎng)絡凹穴的基體被磨損，這種現(xiàn)象越來越嚴重，使得網(wǎng)絡的油墨容納能力越來越小。
另一已知方法是，在一金屬基體上用復雜工藝覆上一層陶，研磨此陶層并用激光雕刻上網(wǎng)絡，用激光在陶上雕刻的網(wǎng)絡與金屬上形成的網(wǎng)絡相似，雖有較大的容納能力，但卻不精確，陶覆蓋層的厚度為0.1～0.2mm。且很硬，因此，它比用第一種方法制造的輥子的使用壽命長5～10倍。但其工藝復雜，因此，比用第一種方法制造輥子需多花很多費用，還有，陶很脆，即使與小金屬片輕微的碰撞，也會使其破碎而損失一昂貴的輥子。
按照第三種已知的方法，在鋼基體上覆上一層銅，銅層厚度約為0.5mm。用由電子裝置控制來回運動的尖頭鉆石工具在其上雕刻，此方法制造的網(wǎng)絡的質(zhì)量和特征同用第一種方法制造的網(wǎng)絡相同。由于覆上的銅的高柔性，它具有上述電鍍鉻層相同的缺點。
為避免上述缺點，本發(fā)明提供一簡單而又便宜的制造方法。其預加工方法與第一種方法相同，使用壽命較長，如同用第二種方法制造的。網(wǎng)絡的精度由雕刻工具決定，而不會因有電路層或變形而有大的改變，變形是由相對于柔性材料，如銅，雕刻工具很硬的碰撞而產(chǎn)生的。實際上，本發(fā)明的高度硬化與覆蓋層無關，因為，它是基體本身氮化而產(chǎn)生與陶相似的硬度，而又不具脆性，精確度優(yōu)于用第三種方法制造的輥子。按照本發(fā)明一較佳的實施例，使用氮化方法，尤其是低溫滲氮方法。氮化過程中的一些措施使得輥子變形很小。雖然如此，還是存在變形，這些變形由中心控制裝置提供必要的修正，使其減小到允許的范圍內(nèi)。發(fā)明人完全明白，并沒有發(fā)明氮化硬化方法，只是從未有人將此方法用于上墨網(wǎng)絡輥的生產(chǎn)中，事實上，本發(fā)明的方法并沒有獲得什么效果，這已被本發(fā)明人證實了。對陳述的對此種輥的熱處理條件有很多的爭論，其中，材料的選擇及規(guī)格，雕刻的技術及材料的處理及圓周結構、品質(zhì)熱處理的選擇及重要程序步驟的目的，定性的規(guī)格及形狀的測試及中間調(diào)整。操作和測試的工具的研究，了解和使用是所需提供的為預想結果所不可缺少的。當然，其中有些部分比其它部分重要，但是，最佳結果的獲得是經(jīng)過全部程序所到的。任何部分的取消取決于它們特殊的操作條件。尤其重要的是用(影響形狀及中心度)測試和修正裝置的中間調(diào)整的可能性。它包括選擇一低溫氮化硬化過程。據(jù)此可免除變形或用本發(fā)明的裝置控制在允許的范圍內(nèi)。裝置是由支承旋轉輥子的裝置和一橋架液壓機組合而成的機器。機器為手動操作的。在測試偏心中，需要一有控制下降量的程序化電路。安裝了這些裝置后，機器就可運行對其行進必要修正。而不會產(chǎn)生不必要的變形，必須弄明白它由固體或是厚壁很小的管狀輥子，并據(jù)此操作機器，以上措施均是為了保證輥子的軸向直度，也就是消除不必要的偏心度和免除片段的局部變形。換句話說，制造的目的就是使橫截面變化，因為這一變化不影響使用。此種結構并非只是無害于使，而且也正是此設計的優(yōu)點。
下面通過具體實施例和附圖，對本發(fā)明加以詳細的敘述例1三個可滲氮的長鋼棒1、2、3，1)unI30Cr，Mo10;2)unI40Cd4;3)unILf2，它們均為直徑110mm長1470mm。用以制作供苯胺印刷用的直徑100mm，長1170mm，其上有相同油墨網(wǎng)絡的上墨輥。每一根輥進入下列程序，進行回火、加熱至1000℃、在空氣中回火至630℃，然后放進爐內(nèi)冷卻。在此期間，對其進行粗車，至直徑102mm，并提供軸襯，在新的穩(wěn)定性建立起來的粗車結束時，提供以下加熱程序加熱至600℃，在爐中冷卻。在這一周期結束時，將輥子車至尺寸要求，磨削拋光，其強度經(jīng)測試為75kg/cm2。在這些坯料的磨光表面上用一新模進行機械雕刻，在每一公分的線性長度上雕刻出120個網(wǎng)絡的凹穴。所用壓力10.000kg/cm2，時間10小時，速度20rpm，模子的進給節(jié)距80微米。在雕刻時，測試三個輥子的偏心率，輥子1)長度中部的偏心率為0.35mm，輥子2)的為0.07mm，輥子3)的為0.02，輥子1)暫時報廢，對其它兩輥子進行氣體氮化。將輥子懸掛于適當?shù)臓t子中，加熱至500℃，時間15小時。冷卻后，測試硬度，結果輥子2)的硬度為60HRC，輥子3)的硬度為63HRC，亦即，相當于已知輥子的覆鉻層的硬度。然后測試偏心率，結果輥子2)的為0.12mm，輥子3)的為0.075mm。在網(wǎng)絡上的很多點測試經(jīng)氮化的雕刻表面。發(fā)現(xiàn)兩輥子的性質(zhì)均已改變，由明亮無孔變?yōu)榱瞬煌该鞫嗫?。由測試結果，2)、3)兩輥不得不報廢，無論怎樣，完成的網(wǎng)絡表面的不良質(zhì)量是一重要原因。
例2兩個可氮化長鋼棒4、5，4為unI LF2，5為unI 31 Cr，Mn 19，它們的直徑為110mm，長度為1470mm，用以制作直徑100mm，長1170mm的供苯胺印刷的網(wǎng)絡上墨輥，兩個輥由下列程序提供回火;加熱至1000℃，在空氣中回火到630℃，然后放到爐內(nèi)冷卻。粗車至直徑102mm并提供軸襯，在一新的穩(wěn)定性建立起來的粗車結束時，提供下列加熱程序加熱至600℃，在爐中冷卻。在此周期的結束時，將輥子車至所需尺寸，磨削拋光，然后，測試其強度為75kg/cm2。在輥子的磨光表面上用一新模子進行機械雕刻。每公分直線長度上雕120個網(wǎng)絡凹穴，所用壓力為10，000kg/cm2，時間10小時，速度20rpm模子進給節(jié)距80微米。在雕刻時，對輥子進行測試，偏心率為，輥子4長度中央為0.03mm，輥子5的為0.02mm。按本發(fā)明，對輥子4、5進行離子氮化。將輥子懸掛在一適當?shù)臓t子中，由其它注入流帶入高密度氮氣。等離子氮環(huán)繞輥子，溫度400℃，11小時后在爐中冷卻。冷卻后，測試輥子的硬度，輥子4為65HRC，輥子5為為65HRC，亦即，高于鉻覆蓋層的硬度。測試偏心率，輥子4為0.06mm，輥子5為0.07mm。在氮化的雕刻層表面上進行多點測試，兩輥子的性質(zhì)無變化。亦即光亮而無孔。由于它本身防礙了輥子的高質(zhì)量的平行排列，減小了精度，兩輥子按本發(fā)明接受直化，減小它們的偏心率，使輥子4減小到0.015mm，輥子5減小到0.018mm。兩輥子供印刷，經(jīng)測試，雖然經(jīng)空氣的輕微氧化和腐蝕形成慢的退化，與氮化相比其硬度無顯著變化化，其效果優(yōu)于新使用的傳統(tǒng)輥。
例3依據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，兩可由氨水硬化的兩不銹鋼棒6)、7)均勻為ALSI420，直徑為110mm，長度為1470mm以制造兩個網(wǎng)絡上墨輥，供苯胺印刷使用。提供下列共同的程序回火加熱至1000℃，在空氣中回火至630℃，然后在爐中冷卻。粗車至直徑為102mm，提供軸襯。在新的穩(wěn)定性建立起來的粗車結束后，提供下列加熱程序，加熱至600℃，在一爐中冷卻。在此周期結束時，車至所需尺寸，磨削拋光，測其強度為80kg/cm2，在拋光的輥子表面上用一新模機械雕刻，在每一公分長的線上雕出120個凹陷。使用壓力為12，000kg/cm2，時間10小時，速度為20rpm，模子進給節(jié)距為80微米。在雕刻時，測試每一輥子，輥子6的長度中部偏心率為0.015mm，輥子7的為0.02mm。依據(jù)本發(fā)明，離子氮化每一輥子。其它注入流攜帶的氮氣注入一爐子中，爐中垂直懸掛輥子，溫度400℃，時間9小時。然后在爐中冷卻，測試其硬度，兩者均為72HRC，與陶相同。測試偏心率，輥子6的為0.04mm，輥子7的為0.03mm。在網(wǎng)絡上的許多點測試經(jīng)氮化的雕刻表面，其性能無改變。仍環(huán)淺Ｃ髁輛暈蘅?。蟹€(wěn)緙飩喬曳淺Ｍ昝饋Ｓ捎謁舊矸漣斯踝擁母叨戎被?，精度减小，按悲d⒚鞫怨踝佑枰災被?。这种操作改进了棍c櫻運塹玫攪絲山郵艿墓?，綑n土焦鱟擁鈉穆手 .01mm。兩輥子為印刷而予以測試，而得到非常好的結果，無論是耐久性和上油墨的可撓性勻甚佳，與鉻覆層的輥子比較所得的印刷效果優(yōu)異，完全沒有不良的結果。
已知輥子與本發(fā)明的比較的資料已得出，而且標出了不同的特性，該特性是苯胺版用的上墨輥所需要的。以下所繪制的表顯示出這些資料。
以上這些數(shù)據(jù)為實際實驗所得，足以證實實用的測試。舉例而言，大部分的數(shù)據(jù)，如，已知輥子的網(wǎng)絡的磨光及印刷的質(zhì)量本發(fā)明的有所不同，相差20%。為更好的解釋此結果和強化裝置的操作，請看
。
圖1，已知苯胺版印刷上墨輥的網(wǎng)絡的顯微照片，放大250倍，每平方公分有19600個凹穴，由機械雕刻得到的類型，鋼的基礎上有15微米厚的鉻覆蓋層;
圖2，本發(fā)明的苯胺印刷用上墨輥的網(wǎng)絡的顯微照片，放大250倍，每平方公分有19600個凹穴，由機械雕刻得到的類型，在鋼的基礎上氮化，也就是上述的第三個實施例，本發(fā)明的例子，它相當于表1中最下一行的輥子。
圖3，橋式壓力機的正視圖，以提供根據(jù)本發(fā)明及上述例子的強化操作。
圖4為圖3的側視圖。
如圖1，如2所示，測量3網(wǎng)絡穴的規(guī)格和它容納油墨或其它類似物的能力，其中0為中空部分，1為實心部分，0中空部分/1實心部分，圖2優(yōu)于圖1約20%，證實數(shù)值上的差距。進行相同測試本發(fā)明圖2中的網(wǎng)較尖且整齊，角形完整，比圖1中的已知的表面裂痕小及壁薄，圖1中的已知輥子相當于表1中的第二行。
在說明直化操作之前，必須指出，輥上的整個網(wǎng)絡已被氮化，這種處理可用已知的方法和設備進行，以去除偏心率，如同熱處理的結果一樣。直化作用必須提供一永久性的變形，與凸起的方向相反，以除去凸起。當輥子是實心的或具有符合結構要求的非常薄的壁的空心時，校正作用實施在很大的面積上而不會損壞網(wǎng)絡，這種校正是使輥子截面積局部變形，而不會擠掉0部分。這種作用不會改變其性能，而是增加別的問題代替它，空心輥的小的壁厚當其兩端被支撐，而應力作用其中部時，與直徑方向的作用成正比，與長度方向的作用成反比，可獲得永久性的變形，且軸向的改變早與橫向或截面上的改變。
參看圖3及圖4，它是直化裝置，它包括一車床型式的主架9和兩側的縱向導桿90、91。導桿90與壓力機8的壁80相連，包括壓力部件8′，8′由泵8″驅動。此部件可上輥子89上縱向滑動，而在導軌90上滾動。在上方導桿91上，支承臺7、7′可滑動，部件7為一驅動器，它包括一握板頭部70，輥子(圖中未示出)在每一個轉動中被直化，測試偏心率及定位的另一裝置為尾座，兩裝置均由單元柱狀活塞77、77′連接于一泵上(圖中未示出)，輥子被設置在尖錐6之間，其偏心率在若干點被測出并畫出一適當?shù)膱D。機器的控制嵌板5監(jiān)督此偏心率并提供校正它的控制。輥子由用軟金屬(例如銅)所制造的半透軸提供直接壓力作用。
權利要求
1.一種制造金屬上墨輥，特別是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，它包括一由金屬制造的，用模子機械雕刻的網(wǎng)絡，它需承受對包括網(wǎng)絡的表面層進行準備，其特征在于，選擇一可由氨硬化的材料，尤其是不銹鋼做為輥子的材料，其上穴壁的變形在其兩端被支撐中間受力時與直徑方向的作用成正比，而與長度方向的作用成反比，小厚度的壁的永久變形在軸向方向早與橫向或截面的變形，需在雕刻后有一氮化步驟，使雕刻網(wǎng)絡的表面硬度增加到至少60HRC。至少有一最后的直化步驟，以校正偏心率至0.02mm以下。
2.如權利要求所述鬧圃旖鶚羯夏醯姆椒ǎ繞涫槍┍槳酚∷⒂?，其特征灾冓：选择可由氮化守暤a嬗捕卻锏街遼 0HRC的不銹鋼。
3.如權利要求所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于可由氨硬化的不銹鋼的氮化表面硬度可達到77HRC。
4.如權利要求3所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于可由氨氣硬化的不銹鋼為420AISI。
5.如權利要求3或4所述的制造金屬上墨輥，尤其是制造供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于在初期的粗車之前提供下列程序，在空氣中加熱至1000℃，回火至630℃后在爐中冷卻。
6.如權利要求3或4或5所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于在粗車之后的新的穩(wěn)定性建立起來之時提供下列程序加熱至600℃，在爐中冷卻。
7.如權利要求3至6中任一項所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于模子的機械雕刻壓力為6，000kg/cm2至20，000kg/cm2，網(wǎng)絡的穴為每公分線上3-200個。
8.如上述權利要求中的任一項所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于輥子為一實心棒，當輥子呈管狀時，其壁厚的變化與直徑方向的作用成正比，而與長度方向的作用成反比，當其兩端被支撐而中間受力時，在其軸向產(chǎn)生永久形的變形以代替橫向和截面上的變形。
9.如權利要求1所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的方法，其特征在于使用離子氮化程序。
10.如權利要求9所述的制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷的金屬上墨輥的方法，其特征在于使用低溫離子氮化程序。
11.如權利要求10所述，其特征在于輥子垂直懸掛在-400℃的爐子中9小時，高密度氮氣隨其它注入流進入爐子環(huán)繞輥。
12.如權利要求1所述，其特征在于直化程序為，提供一100噸的壓力于兩端支撐的輥子的變形處，壓力由一銦或類似的軟金屬軸提供。
13.如權利要求1所述，其特征在于直化過程中，有一測試，校正裝置作用在輥外表面上，有一支撐及轉動輥子的裝置和一壓力裝置，壓力裝置為平的，一下降控制裝置，有一程序化的電子電路測試偏心率和輥子線線的永久性變形。
14.一種制造金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥的裝置，其特征在于起直化作用的壓力機包括一車床式的主架9，兩旁的導桿90及91，90在頂部與壓力機8的臂80相連，壓力機有一壓力裝置8′，由泵8″驅動，整個壓力裝置可在輥子89上縱向移動，在底部導軌90上移動，部件7、7′可在導軌91上滑動，裝置7為一驅動裝置，它包括一抓握板頭部70，使輥子轉動而測其偏心率和一直化效果，另一裝置有一尾座，兩裝置上均設有77、77′柱狀話塞，它與泵相連。
15.一種金屬上墨輥，尤其是供苯胺印刷用的金屬上墨輥，其特征在于，有一硬度為77HRC的表面，偏心率低于0.02mm，一非常明亮絕對無孔的氮化網(wǎng)絡表面，網(wǎng)絡形狀完整如同雕刻模子，尖狀角型態(tài)，尺寸完整無缺。
全文摘要
一種制造金屬上墨輥，特別是供苯胺印刷的上墨輥的方法，它包括，選擇可被氨水硬化的金屬，尤其是不銹鋼做輥子的材料，管狀輥子結構中非常薄的壁與直徑方向的作用成正比，而與長度方向的作用成反比，當其兩端被支撐，而應力作用于中部的，變形在表面相應分布，壁厚的永久性變形在軸向上早于在橫向和截面上；至少一在雕刻后的熱處理使其硬度最小為60HRC，最少一直化作用，使網(wǎng)絡的偏心率小于0.02mm。
文檔編號B41N7/06GK1035982SQ881092
公開日1989年10月4日 申請日期1988年8月20日 優(yōu)先權日1987年8月20日
發(fā)明者雷納德·迪拉·多雷 申請人:雷納德·迪拉·多雷