BR112016021973B1

BR112016021973B1 - Método para recozimento de uma pré-conformado de metal de um recipiente, métodos para moldagem por pressão de um recipiente de metal conformado, método para pré-aquecer uma pré-conformado de metal, e, pré-conformado de metal

Info

Publication number: BR112016021973B1
Application number: BR112016021973-2A
Authority: BR
Inventors: Betty Jean Pilon; Peter Stathopoulos; Georgi Georgiev (Falecido); Benjamin Joseph Pilon
Original assignee: Montebello Technology Services Ltd.; 1949467 Ontario Inc.
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2021-03-23
Also published as: CA2943673C; IL247952A0; US20180133776A1; WO2015143540A1; EP3126533A1; EP3126533A4; US11040387B2; IL247952B; MX2016012391A; EP3126533B1; BR112016021973A2; US9943899B2; JP2017521331A; JP6586157B2; US20150273560A1; CA2943673A1

Abstract

métodos para recozimento de uma pré-forma de metal de um recipiente, para moldagem por pressão de um recipiente de metal conformado e para pré-aquecer uma pré-forma de metal, molde, recipiente de metal confor-mado, e, pré-forma de metal é descrito um método para formar por pressão uma pré-forma de metal incluindo recozimento por choque da pré-forma e subsequentemente pré-aquecer a pré-forma antes da formação por pres-são. o recozimento por choque pode ser realizado como recozimento por choque diferencial nas quais regiões diferentes da pré-forma são recozidas em diferentes graus. pré-aquecimento pode ser realizado diferencialmente pelo pré-aquecimento, opcionalmente pré-aquecimento por cho-que, diferentes regiões da pré-forma para pré-aquecer pelo menos aquelas regiões da pré-forma que serão sujeitas à expansão elevada durante formação por pressão. o recozimento por choque por aquecimento por indução pode diminuir o consumo de energia, reduzir tempos de processa-mento e permitir maior expansão da pré-forma.

Description

MÉTODO PARA RECOZIMENTO DE UMA PRÉ-CONFORMADO DE METAL DE UM RECIPIENTE, MÉTODOS PARA MOLDAGEM POR PRESSÃO DE UM RECIPIENTE DE METAL CONFORMADO, MÉTODO PARA PRÉ-AQUECER UMA PRÉ-CONFORMADO DE METAL, E, PRÉ-CONFORMADO DE METAL

[001] Este Pedido reivindica prioridade sob a 35 U.S. C.§ 119(e) para o Pedido de Patente Provisório US de Número de Série 61/670.103, depositado em 25 de março de 2014, que é aqui incorporado em sua totalidade para referência.

[002] A invenção é relativa a métodos e aparelhos para conformar recipientes de metal ou similares utilizando pressão de fluido interna para expandir um pré-conformado oco de metal ou peça em elaboração contra uma cavidade de matriz para produzir um recipiente que tem uma forma perfilada.

[003] Latas de metal usadas para bebidas e similares são ou corpos de uma peça, ou corpos abertos em uma ou ambas as extremidades e fechados nas extremidades de topo e de fundo por peças separadas. Latas convencionais geralmente têm paredes laterais verticais simples cilíndricas. Por razões de estética, apelo ao consumidor ou identificação de produto, pode ser desejado dar à lata uma forma mais complexa. Por exemplo, pode ser desejado fornecer um recipiente de metal na forma de uma garrafa, em vez de uma forma de lata cilíndrica ordinária ou fornecer uma garrafa conformada de modo ergonômico parecida com garrafas conformadas de plástico ou de vidro já disponíveis.

[004] Recipientes de alumínio foram conformados convencionalmente usando várias abordagens diferentes. Numa abordagem, uma série progressiva de matrizes é usada para estirar, reestirar ou conformar uma placa plana ou folha de metal para um pré-conformado na forma de um cilindro com um fundo fechado. O pré-conformado pode então ser dotado de uma tampa de topo para conformar uma lata, ou estirada por meio de e ter gargalo conformado usando matrizes de conformação de gargalo para uma forma de garrafa. A extremidade aberta do recipiente é ondulada e pode se rosqueada para montar uma tampa de fechamento. Em outra abordagem, um pré-conformado é formado a partir de uma folha de metal que é laminada e soldada para conformar um cilindro com extremidades opostas abertas, soldar um fundo sobre o cilindro e ou fechar a extremidade de topo ou estirar e conformar gargalo na extremidade de topo para uma forma de garrafa.

[005] Num método alternativo de conformar recipiente de alumínio, um pré-conformado é extrudado por impacto a partir de um lingote de alumínio como descrito na WO 2013040339 A1 por Stiles e outros. Extrusão por impacto é um processo utilizado para fazer recipientes metálicos e outros artigos com formas e exclusivas. Os produtos são feitos tipicamente de um lingote de metal que compreende aço, magnésio, cobre, alumínio, estanho ou chumbo. O recipiente é formado dentro de uma matriz de confinamento a partir de um lingote frio que é impactado por uma punção. A força do impacto da punção deforma o lingote de metal ao redor da punção e força o material do tarugo para trás entre a punção e a parede da matriz oposta à direção de movimento da punção. Depois da forma inicial de pré-conformado um cilindro com fundo fechado é criado, pré-conformado é então removido da punção com um ejetor contra-punição. Ferramentas para conformação de gargalo ou conformação de gargalo e conformação, são usadas para conformar o pré-conformado em uma forma preferida. Ferramentas de embutir podem também ser usadas para gerar estruturas tridimensionais dentro da parede do recipiente.

[006] Recipientes extrudados por impacto incluem recipientes para aerossol e outros vasos de pressão, bem como aqueles recipientes de alumínio tradicionais para bebida. Recipientes para aerossol e vasos de pressão exigem geralmente elevada resistência e usam materiais de medida mais espessa que recipientes tradicionais de alumínio para bebida. A extremidade de topo do préconformado pode ser estirada, laminada ou conformada em gargalo para formar uma forma de garrafa.

[007] Nos métodos de conformação descritos acima, pré-conformado é conformado com gargalo ou conformado por meios mecânicos. Num processo de conformação alternativo, o pré-conformado se aproxima da forma final do recipiente e um fluido pressurizado (gás ou líquido) é utilizado para expandir o pré-conformado num molde. Isto é geralmente referido como uma conformação por pressão ou moldagem por sopro, onde gás pressurizado é usado. Exemplos de métodos conhecidos de moldar por sopro pré-conformados para recipientes de alumínio são encontrados nas publicações: Patente US 7.107.804, datada de 19 de setembro de 2006, Patente US 6.802.196, datada de 12 de outubro de 2004, e Publicação de Pedido US 2011/0167886, datada de 14 de julho de 2011.

Conformação com Êmbolo e Pressão (PRF)

[008] US 7.107.804 descreve um processo especial de moldagem por sopro, o processo de conformação com êmbolo e pressão, ou PRF. Em PRF, um recipiente de metal de forma e dimensões laterais definidas é formado ao mesmo tempo por pressão de fluido aplicada, seja internamente ou interna e externamente, e pela translação de um êmbolo acionado por um eixo. Nesse método descrito, pré-conformado de metal oco conformado por um processo de estiramento, reestiramento ou retroextrusão a partir de uma folha de metal e tendo uma extremidade fechada é colocada em uma cavidade de matriz fechada lateralmente por uma parede de matriz que define a forma e dimensões laterais do recipiente acabado. Um êmbolo localizado em uma extremidade da cavidade de matriz é translacionável para dentro da cavidade. O pré-conformado é geralmente cilíndrico e é submetido a pressão de fluido para expandir o pré-conformado para fora, para contato substancialmente total com a parede da matriz. Isto imprime a forma definida e dimensões laterais ao pré-conformado em uma única etapa de conformação. Qualquer esticamento, dobramento, conformação, ou outra deformação do material do pré-conformado necessário para transição da forma de pré-conformado para a forma final ocorre durante uma única operação contínua de conformação. Assim, tensão extrema pode ser impressa sobre o material do pré-conformado durante conformação, especialmente para formas finais que requerem abaulamento da parede lateral do pré-conformado para uma forma expandida, e conformação de um alívio de formas salientes ou rebaixadas sobre a forma expandida. Depois que o préconformado começa a expandir, porém antes da expansão do pré-conformado estar completa, êmbolo é translacionado para dentro da cavidade para deformar para dentro a extremidade fechada do pré-conformado.

Recozimento Antes da Conformação

[009] Recipientes mais complexos podem ser fabricados com distintos métodos de conformação, como, por exemplo, embutimento, conformação por laminação, conformação eletromagnética, hidroconformação, conformação por pressão, tal como o método de conformação com êmbolo e pressão. Contudo, endurecimento do material do pré-conformado, antes ou durante conformação do pré-conformado, que é um resultado da deformação imposta ao alumínio pode conduzir a problemas de integridade durante a operação de conformação subsequente. Recozimento do material do pré-conformado para aumentar sua ductilidade antes da conformação pode ser feito aquecendo o pré-conformado.

[0010] Recozimento de uma peça de metal em elaboração geralmente envolve aquecer o material da peça em elaboração até acima de sua temperatura de transição de vidro e abaixo de seu ponto de fusão, e então resfriar. O material é comumente mantido em uma temperatura de recozimento selecionada por um tempo de residência específico, projetado para permitir remoção de desorganizações, realinhamento de grãos no material e subsequente recristalização dos grãos para conformar uma estrutura de grãos equiaxial homogênea. Recozimento pode induzir ductilidade, amolecer o material, aliviar tensões internas, refinar a estrutura tornando-a homogênea, e melhorar propriedades de trabalho a frio. Depois de recozimento objetos devem ser resfriados para interromper o processo de recozimento e limitar crescimento de grão. Se o material é mantido na temperatura de recozimento selecionada depois do ponto onde recristalização está completa, irá ocorrer crescimento do grão o que é desvantajoso, uma vez que a microestrutura do material começa a engrossar como resultado, o que pode fazer com que o material perca uma parte substancial de sua resistência original.

[0011] Pré-conformados fabricados a partir de material de folha podem ser recozidos para reduzir o efeito de endurecimento no trabalho e fazer o préconformado mais dúctil. Um recozimento de recuperação pode ser realizado no material de folha inicial antes do estiramento do pré-conformado ou no próprio pré-conformado, antes da etapa de conformação. Recozimento do referido préconformado durante um processo de conformação de lata para fins de relaxar o material no pré-conformado baseado em material de folha (recozimento de recuperação) é descrito na CA 2.445.582 por Moulton e outros. Recozimento do material de folha antes da conformação do pré-conformado é sugerido na US 7.107.804, enquanto relaxamento do material de pré-conformado antes de moldagem por sopro é descrito na CA 2.445.582 e US 2011/0113732 A1.

[0012] Em todos estes métodos o recozimento é realizado submetendo material inicial ou pré-conformado a calor aplicado externamente, por exemplo em um forno ou uma fornalha de recozimento. Este aquecimento conectivo por meio da aplicação externa de calor, ar quente, etc., é suficiente para relaxar o material. Contudo, recozimento por aquecimento convectivo é consumidor de tempo e ineficiente, uma vez que uma porção significativa do calor suprido pode ser perdida para o ambiente e não transferida para o dito pré-conformado. Ademais, para assegurar recozimento suficiente de todas as áreas do material, o tempo de residência empregado é muitas vezes mais longo do que o tempo necessário, teoricamente, para alcançar o grau de recozimento desejado. Isto pode conduzir a excesso de recozimento ou a crescimento de grão no material que está sendo recozido, provocando o uma perda progressiva em resistência do material.

[0013] O uso de aquecimento indutivo para o recozimento parcial de pré-conformados estirados e reestirados de material de folha é sugerido na US 5.058.408 e US 6.349.586. Muito embora o uso de aquecimento indutivo seja descrito, somente um recozimento parcial do material de folha é alcançado.

[0014] O recozimento de um pré-conformado extrudado por impacto é sugerido na US 6.776.270. No método descrito de conformação de recipientes várias etapas de expansão são usadas para conformar recipientes de alumínio possuindo paredes laterais altamente perfiladas não produzíveis com métodos de expansão precedentes. Um tratamento de recozimento da parede lateral é realizado antes de cada etapa de expansão para evitar ruptura da parede lateral durante a etapa de expansão subsequente. Tal tratamento de recozimento é realizado por aquecimento indutivo da parede lateral. O dito pré-conformado é primeiro parcial ou completamente recozido (até têmpera 0), submetido a uma primeira expansão, recozido novamente e, a seguir, submetido a uma segunda expansão. O aquecimento indutivo é utilizado para aquecer o material do préconformado. O processo de múltipla expansão é necessário para possibilitar uma expansão de mais do que 23,7%. Todos os exemplos são limitados a préconformados estirados e brunidos. Pré-conformados extrudados por impacto não foram testados. Recozimento total de pré-conformados estirados e brunidos foi conseguido por meio de aquecer de modo indutivo o pré-conformado até 625°F por 30 minutos. Este processo requer diversas etapas de conformação e, portanto, não é utilizável em conexão com PRF.

Pré-aquecimento Antes de Conformação

[0015] Independentemente de qualquer recozimento do material de préconformado, o dito pré-conformado pode também ser pré-aquecido até antes de pressurização para fazer o material de pré-conformado mais dúctil e impedir rachadura ou falha estrutural da parede do recipiente. Pré-aquecimento seletivo de diferentes regiões do pré-conformado antes da deformação e/ou expansão durante o processo PRF está descrito na US 7.107.804. No processo descrito, o calor é transferido ao pré-conformado por contato com um objeto aquecido, por exemplo, o êmbolo de conformação. Pré-aquecimento seccional do corpo do pré-conformado por aquecimento convectivo entre as extremidades de topo e fundo é também possível e descrito na US 2013/0167607 A1 e WO 2002087802 A.

[0016] Pré-aquecer as regiões selecionadas de um pré-conformado em tubo por aquecimento por indução para fins de espessamento da parede de tubo durante conformação é descrito na US 5.992.197 por Freeman e outros. Todavia, esse tipo de pré-aquecimento exige uso de um pré-conformado contínuo e não é aplicável para expansão de pré-conformado por conformação por pressão.

Acabamento de Superfície

[0017] Recipientes de alumínio geralmente exigem um revestimento interior ou laca para impedir a corrosão e a contaminação do conteúdo ou por razões sanitárias. A parte exterior do recipiente também requer geralmente um revestimento para durabilidade, rotulagem, aparência decorativa, e razões de mercado. Aplicação de revestimentos interior e exterior depois de moldar por sopro o recipiente para formas complexas é difícil. Visto que o pré-conformado geralmente tem forma cilíndrica simples, é preferido aplicar os revestimentos ao pré-conformado antes de moldagem por sopro. Contudo, pré-aquecimento excessivo do pré-conformado antes de moldar por sopro pode danificar aqueles revestimentos.

[0018] É um objetivo enfrentar pelo menos uma desvantagem dos processos e aparelhos da técnica precedente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0019] Durante a extrusão por impacto de um lingote, aquelas tensões de cisalhamento significativas são impostas ao material do lingote. Tais tensões de cisalhamento são muito mais elevadas do que aquelas que ocorrem durante o estiramento, o reestiramento ou a retroextrusão de um material de folha. A densidade de desorganização em um metal aumenta com deformação plástica.
As tensões de cisalhamento criadas durante extrusão por impacto resultam em uma densidade de desorganização muito mais elevada em um pré-conformado extrudado por impacto do que num pré-conformado baseado em folha. Quanto mais alta a densidade de desorganização, mais duro o material e mais resistente ele se torna para deformação adicional. Este efeito é chamado endurecimento em trabalho. No contexto desta especificação, o termo lingote de metal é usado para definir discos chatos, chanfrados ou em domo de material metálico que é extrudável e que têm uma circunferência circular regular ou irregular. Peças em elaboração e extrudadas por impacto são conhecidas como sendo submetidas a significativo endurecimento em trabalho e uma densidade de desorganização localizadamente muito alta. Ademais, pré-conformados extrudados por impacto geralmente têm espessura de parede mais alta do que aqueles pré-conformados baseados em folha. Portanto, um pré-conformado extrudado por impacto será submetido a falha localizada do material de pré-conformado quando de uma deformação adicional, especialmente expansão sem recozimento do material de pré-conformado. Contudo, aquecer para recozer um pré-conformado extrudado por impacto por meio de convecção é ineficiente. Aquecimento por indução requereu no passado um número de etapas de recozimento, tornando assim os pré-conformados extrudados por impacto impraticáveis para uso em PRF.

Recozimento por Choque

[0020] Os inventores agora surpreendentemente descobriram que um pré-conformado extrudado por impacto pode ser usado no processo PRF onde o material do pré-conformado é recozido por choque antes de expansão, e que o uso de recozimento por choque elimina a necessidade por diversas etapas de recozimento.

[0021] Recozimento por choque no contexto desta descrição é definido como aquecer rapidamente o material de metal a ser recozido para atingir um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/s. O aquecimento rápido é realizado para conseguir uma temperatura de recozimento final préselecionada na faixa de 65% a 98% da temperatura de ponto de fusão do metal. Um aumento de temperatura de pelo menos 150°C/s foi observado vantajoso, pelo menos 200°C/s, por exemplo, 235°C/s até 245°C/s. Depois de tempo de aquecimento suficiente para alcançar a temperatura de recozimento final préselecionada, o aquecimento é interrompido e o material é deixado resfriar. Um recozimento por choque é atingido mais vantajosamente usando aquecimento indutivo. Resultados vantajosos são atingidos com um campo eletromagnético de uma densidade de potência de 25 até 100 W/cm2 de superfície de parede lateral do pré-conformado. Densidades de potência na faixa de 40 a 90 W/cm2 foram observados como sendo vantajosos, por exemplo, 86 W/cm2. Isto pode ser conseguido com uma entrada de potência na bobina de indução na faixa de 10 kW a 20 kW, por exemplo, 15 kW. Tempos de tratamento podem se situar na faixa de 0,3 até cerca de 4 segundos, vantajosamente, na faixa de 0,8 a 2,5 segundos, por exemplo, 2 segundos.

[0022] Num aspecto, a invenção fornece um método para recozer por choque um pré-conformado de metal, aquecendo de modo indutivo o material do pré-conformado, gerando um campo eletromagnético e expondo o dito préconformado ao campo eletromagnético para gerar um aumento de temperatura no material daquele pré-conformado de pelo menos 120°C/s para alcançar uma temperatura de recozimento na faixa de 65% 98% da temperatura do ponto de fusão do material do pré-conformado. Em certas modalidades, um aumento de temperatura de 220 a 250°C/s, por exemplo, de 235 a 245°C/s é gerado em um pré-conformado de alumínio para alcançar uma temperatura de recozimento de cerca de 500 a 520°C, por exemplo, de 510°C que iguala a cerca de 90% da temperatura do ponto de fusão em cerca de 2 segundos.

[0023] No contexto desta especificação, termo campo eletromagnético trata de um campo gerado passando uma corrente alternada (corrente indutiva) através de um condutor vantajosamente na forma de uma bobina. O termo préconformado de metal no contexto desta especificação inclui um pré-conformado feito de aço, magnésio, cobre, alumínio, estanho ou chumbo, ou ligas deles, e formado de material de folha por meio de um processo de estiramento ou de reestiramento, estiramento profundo, usinagem, fundição ou contra-extrusão ou formado por extrusão por impacto a partir de um lingote. O termo alumínio no contexto desta especificação inclui substancialmente alumínio, assim como ligas de alumínio, por exemplo, das Séries 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, ou 8000, por exemplo, Ligas de Séries 1000 ou Series 3000, tais como, Ligas 1070, 1050, 1103, 1207.

[0024] A profundidade de penetração do campo eletromagnético em tal material a ser recozido é influenciada pela frequência da corrente indutiva usada para gerar o campo eletromagnético para o aquecimento por indução. Frequências mais baixas fornecem penetração mais profunda, enquanto que frequências mais altas resultam em uma penetração mais rasa no material. A frequência da corrente alternativa usada para gerar o campo eletromagnético também influencia a eficiência do aquecimento, com frequência e eficiência sendo relacionadas de modo inverso. Muito embora frequências mais baixas teoricamente beneficiem ambas, a penetração e a eficiência, um aumento em eficiência de aquecimento também eleva risco de superaquecimento localizado do material devido a tolerâncias na espessura do material. As frequências na faixa de 10 kHz até 600 kHz podem ser utilizadas em certas modalidades da presente invenção, com frequências na faixa de 100 KHz até 400 kHz ou 200 kHz até 300 kHz, por exemplo, 300 kHz sendo vantajosas para reduzir aquele superaquecimento localizado.

[0025] Inventores descobriram adicionalmente de jeito surpreendente, que a despeito da densidade de desorganização significativa no material de um pré-conformado extrudado por impacto, um pré-conformado extrudado por impacto que é recozido por choque, conforme descrito acima, opcionalmente de modo vantajoso incluindo regiões recozidas por choque diferencialmente, podem ser usadas com sucesso para conformar com o processo PRF. O termo regiões recozidas por choque diferencialmente, como usado nesta descrição, define regiões adjacentes do pré-conformado diferindo no grau de recozimento, onde o grau de recozimento pode se situar desde o recozimento parcial até o recozimento total, desde que estas regiões esperadas sejam submetidas a uma expansão máxima ou deformação máxima durante conformação subsequente, e tenham sido recozidas substancialmente na íntegra. Os inventores observaram que recozer por choque substancialmente na íntegra apenas aquelas regiões do pré-conformado que são submetidos a deformação elevada durante moldagem é suficiente para a maior parte das modalidades. Isto pode acelerar o processo de conformação e reduzir consumo de potência.

[0026] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para recozer por choque, diferencialmente, um pré-conformado de metal recozendo por choque de maneira indutiva o material do pré-conformado em material, cujo restante é aquecido indutivamente para alcançar um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/s para alcançar temperatura de recozimento na faixa de 65% a 98% da temperatura do ponto de fusão do metal.

[0027] Em outro aspecto, a invenção fornece um pré-conformado de metal recozido por choque diferencialmente, que foi extrudado por impacto a partir de um lingote de metal e submetido a recozimento por choque diferencial como descrito acima.

Pré-aquecimento

[0028] Os inventores também surpreendentemente observaram que a seguir ao recozimento do pré-conformado, um pré-aquecimento diferencial de regiões adjacentes do pré-conformado, onde deformação tridimensional elevada durante processo PRF ocorrerá, pode auxiliar na criação de raios de deformação menores e aspectos de alívio tridimensionais mais altos devido às regiões de menos ou de nenhum pré-aquecimento fornecerem uma resistência mais alta à deformação, do que aquelas substancialmente pré-aquecidas totalmente. Préaquecimento pode ser alcançado de maneira mais efetiva por meio de um préaquecimento por choque com indução. Pré-aquecimento por choque no contexto desta descrição é definido como aquecer rapidamente o material de metal a ser pré-aquecido para alcançar um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/s e alcançar uma temperatura de pré-aquecimento final na faixa de 100°C até 300°C ou 150°C até 250°C, por exemplo 200°C.

[0029] Em um outro aspecto, a invenção fornece um método de préaquecer de modo diferencial um pré-conformado recozido anteriormente por choque diferencialmente ou recozido por choque substancialmente na íntegra, por meio de pré-aquecer por choque indutivamente quaisquer regiões do préconformado que serão submetidas a tensão de deformação elevada durante a moldagem por sopro subsequente.

Processo de Moldagem

[0030] Em ainda um outro aspecto, a invenção fornece um método de fazer um recipiente de metal moldado de uma forma desejada a partir de um pré-conformado que tem um corpo cilíndrico com uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, por exemplo, um pré-conformado que tenha sido extrudado por impacto a partir de um lingote de metal. O método inclui as etapas de recozer por choque o pré-conformado antes de pressurizar, por meio de aquecer de modo indutivo o material do pré-conformado para conseguir um aumento de temperatura mínimo no material de pelo menos 120°C/s, de maneira vantajosa pelo menos 150°C/s, por exemplo, pelo menos 200°C/s ou 235°C/s para atingir uma temperatura de recozimento na faixa de 65% a 98%, por exemplo, 90% da temperatura do ponto de fusão do metal, conformar por pressão de fluido o pré-conformado recozido numa matriz de conformação ou moldar com uma cavidade de matriz que define a forma desejada; pressurizar o pré-conformado para expandir o pré-conformado em contato com a cavidade de matriz e imprimir a forma desejada sobre o pré-conformado, e remover da matriz o recipiente moldado resultante. Para alumínio ou para recipientes de alumínio, o aumento de temperatura pode ser, por exemplo, cerca de 250°C/s.

[0031] Os termos matriz, molde, matriz de conformação e molde de conformação são usados de modo intercambiável por toda esta especificação, e todos definem a estrutura na qual o pré-conformado é submetido à conformação por pressão.

[0032] Em ainda um outro aspecto, a invenção fornece um método de moldar por pressão de fluido um recipiente de metal de uma forma desejada a partir de um pré-conformado com um corpo cilíndrico com uma extremidade aberta, uma extremidade fechada, por exemplo, um pré-conformado que tenha sido extrudado por impacto a partir de um lingote de metal; o método incluindo as etapas de recozer por choque diferencialmente o pré-conformado antes de pressurizar, aquecendo indutivamente o material do pré-conformado em pelo menos uma região para um grau menor do que o restante do material do préconformado, cujo restante é aquecido de modo indutivo para alcançar um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/s, vantajosamente de pelo menos 150°C/s, por exemplo, pelo menos 200°C/s ou 235 até 245°C/s para alcançar uma temperatura de recozimento na faixa de 65% a 98%, por exemplo, 90%, da temperatura do ponto de fusão do metal; conformar por pressão de fluido o pré-conformado recozido numa matriz com uma cavidade de matriz que define a forma desejada; pressurizar o pré-conformado para expandir o pré-conformado para contato com a cavidade da matriz e imprimir a forma desejada sobre o pré-conformado; e remover da matriz o recipiente moldado resultante.

[0033] Em ainda um outro aspecto, a invenção provê um método para moldar por pressão de fluido um recipiente de metal de uma forma desejada a partir de um pré-conformado com um corpo cilíndrico com uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, por exemplo, um pré-conformado que tenha sido extrudado por impacto a partir de um lingote de metal, o método incluindo as etapas de pré-aquecer de modo diferencial um pré-conformado recozido por choque previamente ou recozido por choque de modo diferencial antes de pressurizar, pré-aquecendo de modo indutivo regiões do pré-conformado que serão submetidas a uma tensão de deformação elevada durante deformação subsequente por pressão de fluido, conformar por pressão de fluido aquele préconformado recozido numa matriz com uma cavidade de matriz que define a forma desejada, o pré-conformado sendo colocado na matriz antes ou depois de pré-aquecimento; pressurizar o pré-conformado para expandir o pré-conformado para contato com a cavidade da matriz e imprimir a forma desejada sobre o pré-conformado; e remover da matriz o recipiente moldado resultante.

[0034] Em adição, os inventores descobriram que um pré-conformado com regiões de espessura de parede variável pode ser aquecido por indução com sucesso, aquecendo por choque (aquecimento por choque e recozimento por choque) cada região individualmente, uma vez que isto irá evitar os picos de temperatura locais significativos e indesejáveis gerados quando regiões de diferentes espessuras de parede forem submetidas a um campo eletromagnético uniforme.

[0035] Devido àquelas variações de resistência de campo num campo eletromagnético utilizado para aquecimento por indução (para finalidades de recozimento por choque ou de pré-aquecimento por choque) geração de calor através de indução pode ser localizadamente variável, o que pode conduzir a picos de temperatura localizados dentro do material do pré-conformado. Ainda que a resistência global do campo possa ser reduzida para evitar exceder uma temperatura desejada, fazer isto aumenta o tempo de aquecimento e as perdas condutivas e expande a região do pré-conformado que é aquecido. Assim, é difícil aquecer de modo seletivo e uniforme apenas regiões limitadas do préconformado até uma temperatura específica. Contudo, inventores do presente pedido descobriram agora, de modo surpreendente, que consumo de potência pode ser ainda reduzido e o aquecimento indutivo do pré-conformado limitado para regiões menores, mais precisamente definidas do pré-conformado, ao mover o campo eletromagnético em relação ao pré-conformado. Isto significa que o pré-conformado pode ser movido dentro ou através do campo ou o campo pode ser movido ao longo do pré-conformado, ou ambos.

[0036] Ao mover o campo em relação ao pré-conformado, variações de resistência localizadas no campo não criam mais os picos de temperatura localizados, uma vez que todas as regiões do pré-conformado submetidas ao campo móvel são submetidas a todas as variações de resistência de campo. Além disto, o campo móvel permite o aquecimento por choque localizado de regiões selecionadas, sem aquecer regiões adjacentes desligando e ligando o campo durante o movimento, o que possibilita recozimento diferencial e/ou pré-aquecimento diferencial do pré-conformado.

[0037] Por meio de movimento do campo eletromagnético sobre o préconformado, é conseguido que apenas a região do pré-conformado submetida ao campo em qualquer dado momento, seja aquecida indutivamente, enquanto outras regiões do pré-conformado não o são. Isto permite um controle muito mais preciso da quantidade de potência distribuída para qualquer uma região particular do pré-conformado, uma vez que o restante do pré-conformado atua como um dissipador de calor. Isto torna possível recozer por choque e/ou préaquecer por choque somente aquelas regiões do pré-conformado nas quais o recozimento por choque e/ou o pré-aquecimento por choque do material são críticos para operações de conformação subsequentes, tal como conformação a frio, conformação por laminação, ou moldagem por sopro. Isto acelera o processo de recozimento e/ou o pré-aquecimento, e reduz consumo global de potência.

[0038] Em adição, enquanto a quantidade de potência distribuída com um campo estacionário pode apenas ser controlada por meio dos atributos da corrente na bobina, usar um campo móvel possibilita o controle em diversas maneiras diferentes. A velocidade de aquecimento de uma região particular pode ser controlada pelos atributos da corrente na bobina e a velocidade de movimento do campo. Assim, os ciclos de aquecimento e resfriamento de regiões selecionadas podem ser encurtados fazendo o campo mais forte do que necessário para alcançar a temperatura de recozimento dentro de um dado tempo, e mover o campo para controlar a quantidade de tempo que qualquer região particular do pré-conformado está exposta ao campo. Isto permite uma completação muito mais rápida da etapa de aquecimento (recozimento por choque ou pré-aquecimento por choque). Usar um campo mais focalizado e/ou mais forte em uma taxa mais alta de deslocamento também permite uma definição mais precisa da região aquecida a qualquer momento, do que com uma bobina estacionária. Assim, ao movimentar o campo, um controle muito preciso do processo de aquecimento é possível. Em adição, usar um campo móvel é vantajoso sobre o uso simultâneo de diversos campos estacionários, uma vez que aquecer regiões individuais em paralelo tem a desvantagem que as regiões do pré-conformado localizadas entre as regiões individualmente aquecidas estão sujeitas a perda de calor devido à condução, o que torna mais difícil controlar de modo preciso a quantidade de calor gerada em uma localização específica do pré-conformado.

[0039] Em ainda outro aspecto, a invenção fornece um outro método melhorado para moldar por pressão de fluido um recipiente de metal a partir de um pré-conformado com uma parede lateral substancialmente cilíndrica, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, por exemplo, um préconformado que tenha sido extrudado por impacto a partir de um lingote de metal. O método inclui recozimento por choque seletivo de regiões individuais do pré-conformado com um campo eletromagnético e movimento do mesmo subsequente, ou um campo eletromagnético diferente em relação àquele préconformado para pré-aquecer por choque de modo seletivo pelo menos uma região do pré-conformado antes de conformação adicional do pré-conformado.

[0040] Numa modalidade o campo eletromagnético é também variável em resistência. Isto combina as vantagens do campo móvel com as vantagens de aquecimento indutivo variável de regiões individuais. Isto é vantajoso mais particularmente para o aquecimento por indução para recozimento por choque ou pré-aquecimento por choque de regiões do pré-conformado com diferentes espessuras de parede. Ademais, mesmo se um único campo eletromagnético é utilizado apenas, um padrão de regiões substancialmente recozidas na íntegra e parcialmente recozidas (fatias) e/ou regiões pré-aquecidas (fatias) podem ser criadas no pré-conformado variando a resistência do campo quando o campo move axialmente em relação ao pré-conformado.

[0041] Numa outra modalidade, bobinas de indução conformadas são usadas, as quais geram um campo conformado. O campo conformado é usado para gerar um padrão conformado de regiões diferentemente aquecidas no préconformado para recozimento por choque ou pré-aquecimento por choque. O padrão pode ser assimétrico.

[0042] Em ainda outra modalidade, um padrão de regiões aquecidas diferentemente recozidas por choque ou pré-aquecidas por choque no préconformado é gerado usando-se bobinas de indução dentro e/ou fora do préconformado. O padrão pode ser assimétrico.

[0043] Em ainda uma outra modalidade, um padrão assimétrico de aquecimento é alcançado movendo-se o campo eletromagnético em mais de um eixo geométrico do pré-conformado.

[0044] Em uma modalidade, o método adicionalmente inclui as etapas de adicionar um revestimento sobre pelo menos um de uma superfície interior do pré-conformado (laca, revestimento em pó, etc.) e uma superfície exterior do pré-conformado (revestimento em pó, tinta, rótulo, imagem borrifada ou impressa, rótulo adesivo, rótulo flexível, etc.). Um rótulo pode também ser impresso sobre a superfície exterior do pré-conformado. O método pode incluir também as etapas adicionais de trabalhar a frio uma porção superior do préconformado adjacente à extremidade aberta para conformar um gargalo, aparar e ondular uma borda superior do pré-conformado adjacente à extremidade aberta. Se um revestimento é fornecido sobre uma ou mais das superfícies interior ou exterior do pré-conformado, pré-aquecimento por choque pode ser usado para aquecer o material do pré-conformado até uma temperatura acima da temperatura de cura do revestimento e mesmo até uma temperatura acima da temperatura na qual dano térmico ao revestimento deveria teoricamente começar. Adicionalmente, uma vez que o revestimento está em contato com o material de pré-conformado pré-aquecido com apenas uma de suas superfícies, algum resfriamento do revestimento ou rótulo ocorre sobre a superfície exposta a condições ambientais, de modo que mesmo temperaturas elevadas sobre a superfície de contato que estão algo acima da temperatura na qual os danos térmicos irão ocorrer, não irão conduzir a um aquecimento completo através do revestimento, com isto evitando dano térmico. Este é especialmente o caso quando um campo eletromagnético relativamente móvel é usado, uma vez que as temperaturas locais do pré-conformado podem ser controladas de maneira muito mais precisa do que com um campo estacionário e aqueles picos de calor temporariamente muito mais curtos podem ser gerados. Como discutido acima com relação àquela etapa de recozimento, uma temperatura desejada pode ser alcançada mais rapidamente, e os ciclos de aquecimento e resfriamento muito mais curtos podem ser conseguidos com um campo eletromagnético móvel, o que significa dizer que o tempo durante o qual o revestimento fica exposto à temperatura de pré-aquecimento, e, com isso, dano potencial ao revestimento, podem ser reduzidos usando um campo móvel. Como descrito anteriormente, um campo eletromagnético móvel pode ser conseguido movendo o campo, ou a bobina que gera o campo em relação ao pré-conformado revestido, movendo o pré-conformado no campo, ou fazendo ambos.

[0045] Numa modalidade preferida, bobinas de indução conformadas são usadas, as quais geram um campo conformado para gerar um padrão de regiões pré-aquecidas de modo distinto no pré-conformado revestido. O padrão pode ser assimétrico.

[0046] Em ainda uma outra modalidade, um padrão de regiões préaquecidas diferentemente no pré-conformado revestido é gerado usando-se as bobinas de indução dentro e/ou fora do pré-conformado revestido. O padrão pode ser assimétrico.

Matriz de Conformação

[0047] Os inventores também descobriram que o uso de uma matriz feita de material isolante térmico pode ser vantajoso para superar o problema de dissipação de calor criado pelo uso de uma matriz de metal. Os inventores descobriram que a alta condutividade e a capacidade de dissipação de calor de uma matriz de metal pode, em certos casos, distorcer o referido padrão de préaquecimento de um pré-conformado pré-aquecido mesmo sem contato entre o pré-conformado e a matriz. Ademais, quando o pré-conformado é pré-aquecido após a inserção na matriz de conformação (moldagem por sopro), uma porção da energia de pré-aquecimento será pedida para aquela grande capacidade de dissipação de calor de uma matriz de conformação de metal, aumentando-se potencialmente o consumo de energia e/ou tempos de tratamento durante préaquecimento. Também, uma matriz de metal pode interferir com o aquecimento por indução de um pré-conformado na matriz, por exemplo, por distorção do campo eletromagnético. Assim, o material da matriz é, de maneira vantajosa, eletricamente não condutor.

[0048] Em ainda um outro aspecto, a invenção fornece uma matriz de conformação para uso num método de moldagem por sopro de um recipiente de metal, cuja matriz de conformação tem uma cavidade de matriz que define um conformado para o interior do qual o recipiente deve ser moldado, e ela é principalmente feita de um material com condutividade térmica mais baixa do que metal, por exemplo, um material isolante térmico e/ou material isolante eletricamente. Em outra modalidade, a matriz é feita de um material plástico duro tal como, por exemplo, uma resina fenólica ou outros materiais plásticos de cura térmica.

Recipiente Moldado

[0049] O processo de moldagem da presente invenção possibilita a produção de recipientes moldados por sopro a partir de um pré-conformado extrudado por impacto, com parede lateral cilíndrica que tem um primeiro diâmetro inicial, cujos aqueles recipientes conformados têm uma parede lateral expandida definindo uma forma global do recipiente e expandida para um segundo diâmetro (diâmetro expandido) que é 20 a 50% maior que o primeiro diâmetro, e uma estrutura de alívio tridimensional na parede lateral expandida, a estrutura de alívio tridimensional incluindo pelo menos um aspecto de alívio (saliência e/ou rebaixo) deformado da parede lateral expandida a uma elevação relativa (altura da saliência ou profundidade do rebaixo) de 0,1 a 10% daquele segundo diâmetro na localização do aspecto de alívio, o aspecto de alívio incluído pelo menos uma borda com um raio de dobramento de 0,3 a 5 mm.

[0050] Numa modalidade, a parede lateral expandida tem um segundo diâmetro de 20 a 45% maior do que o primeiro diâmetro.

[0051] Em outra modalidade, o aspecto de alívio tem uma elevação relativa de 5 a 10%, e a borda tem um raio de dobramento de 0,3 a 3 mm.

[0052] Numa outra modalidade, o recipiente moldado por sopro inclui ao menos um aspecto de alívio na forma de uma saliência diretamente adjacente a pelo menos um aspecto de alívio na forma de um rebaixo.

[0053] Em ainda outra modalidade, o recipiente moldado por sopro tem uma forma moldada global assimétrica a um eixo geométrico longitudinal do recipiente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0054] Para que a presente invenção possa ser facilmente entendida, uma modalidade da invenção tomada como exemplo está ilustrada à guisa de exemplo nos desenhos que acompanham, em que:
a figura 1 é uma vista esquemática de um ajuste de ferramental para o método para recozimento por choque de acordo com a invenção que inclui um mandril estacionário e uma bobina de indução móvel;
a figura 2 mostra o ajuste de ferramental da figura 1 com um pré-conformado posicionado no mandril e bobina de indução movendo através de uma primeira região adjacente à extremidade fechada do pré-conformado;
a figura 3 mostra o ajuste de ferramental da figura 1 com um pré-conformado posicionado no mandril e bobina de indução movendo através de uma segunda região sem ser completamente energizada;
a figura 4 mostra o ajuste de ferramental da figura 1 com um pré-conformado posicionado no mandril e bobina de indução movendo através de uma terceira região;
a figura 5 mostra o ajuste de ferramental da figura 1 com um pré-conformado posicionado no mandril e bobina de indução movendo através de uma quarta região adjacente à extremidade aberta do pré-conformado;
a figura 6 é uma vista esquemática de um ajuste de ferramental para o processo de conformação com êmbolo por pressão de acordo com a invenção;
a figura 7 é uma vista esquemática do ajuste de ferramental da figura 6 com um pré-conformado inserido nele;
a figura 8 é uma vista esquemática do ajuste de ferramental da figura 6 com o pré-conformado inserido e antes de pré-aquecimento, com a bobina de indução posicionada na extremidade fechada do pré-conformado;
a figura 9 é uma vista esquemática do ajuste de ferramental da figura 6 com o pré-conformado inserido e tendo sido pré-aquecido, a bobina de indução sendo posicionada na extremidade aberta do pré-conformado;
a figura 10 é uma vista esquemática do ajuste de ferramental da figura 6 com o pré-conformado no molde fechado antes de encher com um fluido pressurizado;
a figura 11 é uma vista esquemática do ajuste de moldagem da figura 10 com o pré-conformado totalmente expandido para corresponder à forma da cavidade de molde;
a figura 12 é uma vista lateral de um lingote de alumínio sólido na forma de um disco com uma borda chanfrada para o uso em extrusão por impacto de um pré-conformado de metal;
a figura 13 é uma seção transversal axial e parcial de um préconformado extrudado por impacto, feita do lingote da figura 12 e sendo um cilindro substancialmente oco com uma extremidade aberta, uma parede lateral e uma extremidade fechada, como é utilizado no processo ilustrado de modo esquemático nas figuras 6 até 11;
a figura 14 é uma vista lateral do pré-conformado da figura 13 após aparagem da borda superior, recozimento, revestimento interno/externo, conformação de gargalo da porção superior e ondulação sobre a borda de topo;
a figura 15 é uma vista lateral de um recipiente conformado de acordo com a invenção, com uma parede lateral que define uma forma global básica simétrica, após moldagem por sopro do pré-conformado ser completada e porção de gargalo superior ter sido operada a frio para conformar roscas e um cordão para acomodar um fechamento com tampa para evidência de violação;
a figura 16 é uma vista lateral de um recipiente conformado de acordo com a invenção, tendo uma parede lateral definindo uma forma global assimétrica mais difícil de conseguir com aspectos de alívio tridimensionais;
a figura 17 é uma vista em seção transversal do detalhe A que é identificado na figura 16;
a figura 18 é uma vista em seção transversal do detalhe B que é identificado na figura 16;
a figura 19 é uma vista em seção transversal do detalha C que é identificado na figura 16; e
a figura 20 é uma seção transversal feita ao longo da linha D-D na figura 16.

[0055] Outros detalhes da invenção e suas vantagens serão evidentes a partir da descrição detalhada incluída abaixo

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES TOMADAS COMO EXEMPLO

[0056] Processos convencionais de conformação de recipiente, a fim de fazer um recipiente conformado a partir de um pré-conformado feito de material de folha conforme descrito, por exemplo, na US 2011/0167886, aqui incorporada para referência em sua totalidade, geralmente incluem as etapas de conformar um pré-conformado e estirar, reestirar ou com retroextrusão de um material de folha, submeter o material do pré-conformado a recozimento de recuperação, revestir e/ou rotular pré-conformado e expandir pré-conformado até a forma final desejada, por exemplo, com um processo de conformação com êmbolo e pressão.

[0057] Pré-conformados extrudados por impacto, feitos por extrusão por impacto a partir de um lingote de metal são conhecidos. Todavia, o uso de um pré-conformado extrudado por impacto em um processo de conformação por pressão, por exemplo, um processo de conformação com êmbolo, embora sugerida na US2011/0113732 A1, provou-se excessivamente difícil de realizar.

[0058] Os inventores agora, de modo surpreendente, observaram que o uso de um pré-conformado extrudado por impacto em um tal processo de conformação por pressão, especialmente processo de conformação com êmbolo e pressão no qual toda a expansão do pré-conformado é conseguida em uma única etapa de conformação, pode de fato ser conseguido se o pré-conformado for recozido por choque, antes de expandi-lo por conformação com pressão. Ademais, os inventores desenvolveram um processo para recozer por choque de jeito diferencial o pré-conformado. Uma modalidade tomada como exemplo do método para o recozimento por choque de acordo com a invenção, bem como o processo de recozimento diferencial por choque serão discutidos em mais detalhe abaixo com referência às figuras 1 até 5.

[0059] Os inventores também descobriram que o pré-aquecimento, e, especialmente, aquele pré-aquecimento diferencial do pré-conformado, antes de conformação por pressão, para pré-aquecer pelo menos as regiões do préconformado que serão submetidas a uma expansão elevada durante conformação com pressão, permite criação de uma estrutura de alívio tridimensional sobre o recipiente conformado, anteriormente não obtenível. Uma modalidade tomada como exemplo de um processo de pré-aquecimento diferencial de acordo com a invenção será descrita em mais detalhe abaixo, com referência às figuras 7 até 10.

[0060] Uma modalidade tomada como exemplo de um processo PRF modificado de acordo com a invenção incluindo um pré-aquecimento indutivo de um pré-conformado recozido por choque, antes de expansão por pressão, será descrita em mais detalhe abaixo com referência às figuras 6 até 11.

[0061] Durante processo PRF modificado de acordo com a invenção, os inventores também descobriram que o uso de uma matriz de conformação feita pelo menos em parte de um material que tem uma condutividade térmica mais baixa do que do metal, é vantajoso para uso no processo PRF modificado de acordo com a invenção. Por exemplo, uma matriz de conformação, ou um molde de conformação, feito de um material que é também eletricamente não condutor é vantajoso para uso quando o pré-conformado é pré-aquecido de modo indutivo enquanto suspensa no molde. Uma modalidade tomada como exemplo de uma matriz ou molde de conformação de acordo com a invenção será descrita em mais detalhe abaixo, com referência à figura 6.

[0062] Processo PRF modificado de acordo com a invenção permite a produção de um recipiente de metal conformado a partir de um pré-conformado extrudado por impacto e com uma forma de aspectos de alívio tridimensionais anteriormente não obtenível. Recipientes conformados, tomados como exemplo de acordo com a presente invenção, serão discutidos em mais detalhe abaixo, com referência às figuras 12 até 20.

Recozimento por Choque

[0063] Moldagem por sopro de um pré-conformado pode resultar em regiões significativas de deformação e/ou expansão de material. Para evitar a falha de material nestas regiões, recozimento do pré-conformado para aumentar a ductilidade é usado. Os inventores observaram que embora o recozimento total do tipo convencional do pré-conformado por aquecimento por convecção num forno ou similar aumente a ductilidade do pré-conformado, aquecimento por convecção tem várias desvantagens. Aquecimento convectivo está associado com baixa eficiência em potência devido a perdas térmicas para o ambiente e a necessidade por aquecer não só o material do pré-conformado, mas o espaço que o circunda. Aquecimento do pré-conformado pode também ser desigual, conduzindo a recozimento desigual do pré-conformado. O mesmo problema pode ocorrer com pré-conformados que têm variações em espessura de parede. Além disto, embora aumentar a temperatura de recozimento e/ou o tempo de residência resultará em recozimento ou mais equilibrado do pré-conformado, outros problemas potencialmente ainda mais sérios podem ocorrer.

[0064] Teoricamente, quanto mais alta a temperatura de recozimento e/ou mais longo o tempo de residência, mais completo e equilibrado será o recozimento do material do pré-conformado. Não obstante, quanto mais perto a temperatura de recozimento utilizada está da temperatura de fusão, mais alto o risco de deformação do pré-conformado devido a amolecimento do material do pré-conformado. Ainda, mesmo em temperaturas de recozimento que não necessariamente causam deformação do pré-conformado, tempos de residência prolongados podem levar a empenamento do pré-conformado e/ou crescimento do grão na estrutura cristalina do material do pré-conformado, levando a uma perda em resistência do material. Pré-conformados deformados ou empenados, ou pré-conformados com resistência de material reduzida são indesejáveis para uso na conformação subsequente do pré-conformado, especialmente em uma moldagem por sopro.

[0065] Os inventores descobriram agora um processo de recozimento vantajoso que permite uso de temperaturas de recozimento significativamente mais elevadas do que as convencionalmente usadas, sem os efeitos nocivos de deformar e empenar. Os inventores também descobriram que a conformação mais agressiva do pré-conformado é tornada possível com tal processo do que com métodos convencionais de recozimento total. O método para recozimento da invenção está baseado em um aquecimento por choque do material do préconformado para alcançar a temperatura de recozimento desejada, em uma quantidade de tempo muito curta, dentro de segundos, enquanto que ao mesmo tempo a temperatura de recozimento desejada é mais elevada do que é usada convencionalmente. Este método para recozimento é referido através de toda a invenção como revestimento por choque, requer o aquecimento do material do pré-conformado para alcançar um aumento de temperatura no material do pré-conformado de pelo menos 120°C/s e, de maneira vantajosa, pelo menos 150°C/s, por exemplo pelo menos 200°C/s, por exemplo, 235°C/s até que a temperatura de recozimento desejada seja alcançada. Usar tal aumento rápido em temperatura permite o uso de temperaturas de recozimento na faixa de 65 a 98%, por exemplo, cerca de 90% da temperatura do ponto de fusão do material, sem deformação ou empenamento indesejados do pré-conformado, uma vez que a temperatura de recozimento é alcançada dentro de um período de tempo muito curto.

[0066] Sem desejar ser limitado por esta teoria, deveria aparecer que o fator mais crítico para atingir recozimento substancialmente total e ductilidade máxima é a temperatura de recozimento máxima alcançada durante processo. Além disto, por meio de recozimento por choque do material por um período de tempo muito curto, realinhamento total dos grãos na estrutura cristalina do material do pré-conformado parece ser atingido com um mínimo crescimento de grão, com isto minimizando a perda de resistência de material resultante de crescimento de grão. Em outra teoria, o grau de recozimento é dependente da quantidade total de energia transferida para o material do pré-conformado e usando um fluxo de potência elevado por um curto período de tempo como em recozimento por choque possibilita a transferência da quantidade total de energia necessária para um recozimento substancialmente total durante um tempo de recozimento significativamente curto para minimizar deformação de material ou empenamento, e o crescimento de grão. Assim, as vantagens de recozimento por choque são que os valores de ductilidade elevados e a perda mínima em resistência de material são alcançados para aquele material do préconformado por um recozimento simples em alta temperatura e tempo curto. Em adição a isso, o assim chamado recozimento por choque provoca pouca ou nenhuma deformação de componente ou empenamento do artigo, reduzindo a porcentagem de rejeição e eliminando qualquer processo de endireitamento do pré-conformado. Em adição, tratamento de recozimento por choque pode ser alcançado mais economicamente por meio de aquecimento por indução do préconformado de metal.

[0067] Os inventores também observaram que a quantidade de energia total e densidade de energia necessárias para atingir o aumento de temperatura desejado e temperatura final de recozimento por choque é dependente da massa do pré-conformado, assim como a eficiência do processo de aquecimento por indução. A eficiência do processo, por sua vez, é dependente da relação entre a resistência da bobina e a resistência do pré-conformado, bem como a frequência da corrente utilizada para gerar o campo eletromagnético. Quanto mais alta é a resistência da lata, mais alta a eficiência. A frequência utilizada influencia na profundidade de penetração do campo eletromagnético naquele material do préconformado.

[0068] Em teoria, as frequências mais baixas fornecem penetração mais profunda no material e quanto mais alta é a frequência, mais baixa a eficiência. Assim, seria teoricamente preferível usar a frequência mais baixa possível para alcançar a eficiência mais alta e, portanto, aumento de temperatura mais rápido. Contudo, o aumento de temperatura alcançado em qualquer dada localização no pré-conformado também depende da espessura do material do pré-conformado naquela localização, e variações em espessura do material podem conduzir a variações de temperatura localizadas. Tais variações são esperadas se tornarem mais pronunciadas quanto maior a densidade de energia usada e quanto maior a eficiência do processo, e pode se tornar amplificada para picos de temperatura conduzindo a queima ou fusão localizada do material do pré-conformado.

[0069] Para testar os efeitos de frequência e espessura de parede, préconformados de diferentes espessuras de parede foram expostos a um campo eletromagnético de densidade de energia constante, mas de frequência variável. As correlações observadas entre a frequência, a profundidade de penetração e a eficiência são evidentes dos resultados representados na tabela a seguir:

[0070] Como é evidente dos resultados listados, espessura de parede, frequência e eficiência foram correlacionadas como teoricamente esperados, enquanto que a profundidade de penetração excedeu a espessura de parede. Contudo, impacto de espessura de parede na eficiência se torna muito reduzido a 100 kHz e, virtualmente, desapareceu a 200 kHz. Isto traduz que o perigo de picos de temperatura localizados devido a tolerâncias de espessura de material, cujos picos são exagerados em densidades de energia mais elevadas, pode ser significativamente reduzido usando as frequências mais altas do que aquelas teoricamente práticas. Frequências de 10 kHz até 600 kHz podem ser usadas no processo da invenção, desde que um equilíbrio cuidadoso seja alcançado entre entrada de potência (densidade de potência) e frequência para minimizar o risco de queima ou fusão localizada em um pré-conformado de dada massa, resistência e espessura de parede. Entretanto, devido a efeito reduzido daquela espessura de parede na eficiência do processo de aquecimento, em frequências mais altas, uma faixa de frequência de 10 kHz até 400 kHz foi encontrado ser prática. Ademais, densidade de material e tolerâncias de espessuras são mais altas num pré-conformado extrudado por impacto do que num pré-conformado estirado de material de folha, e as frequências encontradas vantajosas para os pré-conformados extrudados por impacto são mais altas do que aquelas para pré-conformados estirados. Uma faixa de frequência de 200 kHz até 300 kHz foi encontrada ser prática com pré-conformados extrudados por impacto. Uma frequência de 300 kHz foi encontrada ser a mais prática para pré-conformados extrudados por impacto de 0,013 polegada até 0,018 polegada, (0,330 mm a 0,457 mm de espessura de parede).

[0071] As deformações no material de um pré-conformado de metal durante conformação de gargalo e/ou conformação por pressão podem exceder a formabilidade do pré-conformado endurecido em trabalho, particularmente quando um pré-conformado extrudado por impacto for utilizado, que tem uma elevada intensidade de desorganização. Conformação por pressão de um préconformado extrudado por impacto geralmente conduzirá à falha de material quando da expansão acima de 3% do primeiro diâmetro do pré-conformado (diâmetro inicial ou de partida). Logo, para a formabilidade e expansibilidade melhoradas, o pré-conformado de metal em uma modalidade de acordo com a invenção é submetido a recozimento por choque após a extrusão por impacto e antes de qualquer outra das etapas de conformação.

[0072] Recozimento do pré-conformado endurecido em trabalho torna o pré-conformado mais dúctil. Os inventores observaram que aqueles métodos convencionais de recozimento, aquecendo-se o pré-conformado em um forno ou parcialmente recozendo o pré-conformado por aquecimento indutivo são insatisfatórios para a obtenção de expansibilidade e deformabilidade elevadas do material do pré-conformado num pré-conformado extrudado por impacto. Os inventores adicionalmente observaram que o recozimento por choque do pré-conformado antes de qualquer conformação ou expansão irá maximizar a expansibilidade e deformabilidade do pré-conformado. Recozimento por choque é definido nesta descrição como aquecer o material a ser recozido para conseguir um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/s para alcançar uma temperatura de recozimento na faixa de 65 a 98% da temperatura do ponto de fusão do metal. Um aumento de temperatura de pelo menos 150°C/s foi ainda encontrado ser vantajoso, por exemplo, pelo menos 200°C/s ou 235°C/s e, no máximo, 250°C/s. Depois de tempo de aquecimento suficiente para alcançar a temperatura de recozimento final pré-selecionada, aquecimento é interrompido e o material é deixado resfriar. Os inventores observaram que recozimento por choque é alcançado de modo mais vantajoso usando aquecimento indutivo com uma entrada de potência na faixa de 10 kW até 20 kW e uma densidade de potência de 25-100 W/cm2 de material de pré-conformado para tempos de tratamento (tempos de residência) na faixa de 0,3 a cerca de 4 segundos. Além disso, a profundidade de penetração do campo indutivo naquele material a ser recozido e eficiência do processo de aquecimento indutivo podem ser controladas por meio da frequência da corrente indutiva usada para gerar o campo indutivo. Os inventores observaram que frequências mais baixas fornecem penetração mais profunda e eficiência mais alta, enquanto que as frequências mais altas fornecem penetração mais rasa e eficiência mais baixa. Frequências na faixa de 10 kHz a 600 kHz podem ser usadas, com frequências na faixa de 200 kHz a 400 kHz sendo vantajosas, e a frequência de 300 kHz tendo sido encontrada como fornecendo um compromisso vantajoso de profundidade de penetração e eficiência.

[0073] Recozimento por choque também pode ser usado para recozer pré-conformados feitos de material de folha. A Tabela 2 abaixo ilustra o efeito esperado de recozimento parcial ou total usando métodos convencionais como discutidos, por exemplo, na US 5.058.408, US 6.349.586 e US 5.776.270 sobre expansibilidade de um pré-conformado quando comparada a recozimento por choque de acordo com a invenção. Os resultados esperados quando de uma expansão PRF de 20% de pré-conformados recozidos com aqueles métodos da técnica precedente são comparados àqueles alcançados com um pré-conformado de alumínio extrudado por impacto de 38 mm de diâmetro e recozido por choque e expandido num ajuste de PRF por pelo menos 25% de acordo com a invenção. Entrada de potência foi calculada com base na entrada de potência total e no diâmetro de bobina. Falha de material reflete a presença de micro perfurações, perfurações visíveis, ou rachadura por tensão em um raio de dobramento na região expandida da parede lateral de 5 mm ou menos.

[0074] Os inventores ainda surpreendentemente descobriram que apesar da densidade de desorganização significativa no material de um pré-conformado extrudado por impacto, um pré-conformado extrudado por impacto incluindo as regiões recozidas por choque de modo diferencial, onde nem todas as regiões do pré-conformado são substancialmente totalmente recozidas, pode ser usada com sucesso para conformar com o processo PRF. O termo porções recozidas por choque de modo diferencial, como usado nesta descrição, define regiões adjacentes no pré-conformado que diferem em grau de recozimento, pelo que, o grau de recozimento pode se situar desde recozimento parcial a recozimento substancialmente total, desde que tais regiões sujeitas a expansão ou deformação máxima durante o processo de conformação por pressão à jusante tenham sido substancialmente totalmente recozidas. Os inventores observaram que recozer por choque substancialmente na íntegra apenas as regiões do pré-conformado que são submetidas à deformação elevada durante moldagem é suficiente desde que aquelas regiões remanescentes do pré-conformado sejam pelo menos 70% recozidas, uma vez que algumas regiões do pré-conformado tal como aquelas na extremidade fechada de fundo, podem ser produzidas aproximadamente na dimensão conformada final. Isto pode acelerar o processo de conformação e reduzir consumo de potência. Escolher uma forma final que reduz a quantidade de material que é esticado durante deformação por pressão também reduz as regiões do pré-conformado que necessitam uma ductilidade mais alta e daí necessitam recozimento total por choque. Os custos de energia e tempos de ciclo de fabricação podem ser ainda mais reduzidos com o uso de um campo eletromagnético móvel para aquecimento por indução.

[0075] Na modalidade tomada como exemplo, dito pré-conformado é recozido por geração de campo eletromagnético de uma densidade de energia de cerca de e 25 W/cm2 a cerca de 100 W/cm2 do material do pré-conformado, de modo vantajoso, cerca de 40 W/cm2 até cerca de 90 W/cm2, por exemplo, 86 W/cm2, para induzir uma corrente no pré-conformado e expor de maneira seletiva uma primeira região do pré-conformado ao campo eletromagnético por tempo suficiente para alcançar um recozimento por choque da primeira região, e daí em diante expor de modo seletivo as regiões remanescentes do dito pré-conformado ao mesmo campo eletromagnético pelo mesmo tempo de recozimento para recozer por choque todo o pré-conformado até um recozimento substancialmente total. É também possível utilizar os campos de densidade de energia diferentes para diferentes regiões do pré-conformado ou usar a mesma densidade de energia para todas as regiões, mas variar o tempo de residência para conseguir um recozimento por choque das diferentes seções para um recozimento de 70 a 100%. As regiões individuais do pré-conformado podem ser expostas em sequência usando uma única bobina de indução ou expostas simultaneamente usando uma bobina segmentada. Caso uma única bobina seja usada, movimento relativo entre o campo eletromagnético e o pré-conformado é conseguido ou movendo a bobina em relação ao pré-conformado ou movendo o pré-conformado em relação à bobina, ou ambos.

[0076] Um ajuste tomado como exemplo para expor de modo seletivo uma ou mais regiões do pré-conformado ao campo eletromagnético é ilustrado na figura 1. O ajuste inclui uma base 60, um mandril 62 montado à base, por exemplo, numa posição verticalmente para cima, uma montagem de aquecedor por indução 64 e um aquecedor por indução 66 incluindo uma bobina de indução 70. O aquecedor por indução 66 com a bobina 70 é montado à montagem 64 de tal modo que a bobina 70 seja coaxial com o mandril 62 e móvel entre uma posição de carregamento A no topo da montagem 74 e uma posição totalmente abaixada B ilustrada em linhas interrompidas.

[0077] Exposição sequencial de diferentes regiões do pré-conformado será discutida no que segue abaixo com referência às figuras 2 até 5. A figura 2 mostra um pré-conformado 18 colocado no mandril 62 com a extremidade fechada 20 repousando sobre uma extremidade de topo conformada em domo 63 (ver figura 1) do mandril 62, e uma extremidade aberta 22 orientada para baixo, de modo que a gravidade mantenha o pré-conformado sobre o mandril. Aqueles arranjos nos quais mandril e montagem de aquecedor por indução são orientados diferentes de vertical e pré-conformado é mantido sobre o mandril por meio diferente da gravidade, por exemplo, por pressão de vácuo, também podem ser empregados. Os termos extremidade superior, extremidade aberta e extremidade aberta superior são intercambiáveis e usados nesta especificação, e todos definem a extremidade aberta do pré-conformado, enquanto os termos extremidade de fundo, extremidade fechada, e extremidade de fundo fechada são usados de modo intercambiável nesta especificação e servem para definir a extremidade fechada do pré-conformado.

[0078] No processo tomado como exemplo discutido acima e apenas para facilidade de referência, pré-conformado é dividido em seções axialmente transversais (regiões) A-C, C-D, D-E, E-F, e F-B. Tais seções podem representar a extremidade fechada do pré-conformado (A-C), uma extremidade de fundo da parede lateral adjacente à base (C-D), uma seção intermediária inferior da parede lateral (D-E), uma seção intermediária superior da parede lateral (E-F) e um gargalo do pré-conformado (F-B). Movendo o aquecedor de indução 66 da posição A para a posição B, cada seção do pré-conformado pode ser aquecida individualmente por indução e em sequência com as porções respectivamente adjacentes. No exemplo como ilustrado, a extremidade inferior da parede lateral é recozida por meio de movimento da bobina totalmente energizada 70 sobre a seção C-D (figura 2), a seção intermediária inferior da parede lateral é aquecida menos, movendo a bobina 70 parcialmente energizada (como ilustrado pelas linhas interrompidas) sobre a seção D-E (figura 3), seção intermediária superior é recozida pelo movimento da bobina totalmente energizada 70 sobre a seção E-F (figura 4) e gargalo do pré-conformado é recozido minimamente, movendo a bobina levemente energizada 70 rapidamente sobre a seção F-B (figura 5), ou não recozida na íntegra. A temperatura de recozimento alcançada em cada seção irá depender do tamanho e frequência da corrente que escoa através da bobina 70, do tamanho, diâmetro e número de enrolamentos da bobina 70, do espaçamento da bobina 70 do pré-conformado, da relação de resistência entre a bobina e o pré-conformado, e da taxa de avanço do aquecedor por indução 66 em cada seção. Todos estes aspectos estruturais da bobina 70 têm efeito sobre a densidade de energia no campo gerado pela bobina. No exemplo ilustrado, uma bobina capaz de gerar um campo com uma densidade de energia de 25 até 100 W/cm2, por exemplo, cerca de 86 W/cm2 foi usada. A entrada de potência para a bobina era 10 a 20 kW, por exemplo, 15 kW. O espaçamento da bobina 70 do pré-conformado 18, o tamanho da bobina, e o número de enrolamentos, todos influenciam a densidade de campo e são geralmente fixos. Contudo, cada um de ditos parâmetros remanescentes pode ser controlado independentemente para controlar a temperatura de recozimento final alcançada na região do préconformado dentro de cada seção e para controlar a velocidade do aumento de temperatura em cada região. Consequentemente, cada região pode ser aquecida em uma temperatura separada. Por exemplo, caso a porção de gargalo do préconformado deva ser significativamente comprimida durante conformação de gargalo, pode ser desejável recozer substancialmente na íntegra a porção de gargalo e aquecer toda a porção de gargalo a uma temperatura de recozimento de 525°C.

[0079] Aquecedor por indução pode incluir pelo menos uma bobina de indução 70 tal como bobina solenoide, para induzir campo eletromagnético no pré-conformado 18. Bobina de indução pode incluir vários membros de bobina (não mostrados) ou membro de bobina contínuo com diversos enrolamentos, como ilustrados de modo esquemático nas figuras 1 até 5. A bobina de indução pode ser um tubo oco para permitir o resfriamento da bobina quando correntes mais altas são aplicadas. Na modalidade tomada como exemplo, a bobina de indução é formada de tubulação de cobre de 1/4 in2, e o diâmetro interior da bobina é ajustado para criar espaçamento mínimo de 1 mm do pré-conformado todo o tempo. Bobinas de indução adequadas são disponíveis comercialmente (Fairview Coil Fabrication (FCF), Scottsville, em N.Y.). Em geral, a bobina é conformada e está dimensionada para gerar o campo eletromagnético de modo uniforme por toda a região do pré-conformado, na qual a corrente indutiva é induzida.

[0080] A bobina de indução pode ser conectada eletricamente a uma fonte de potência por meio de diversos dispositivos que incluem fio condutor ou conexões tubulares condutoras. As conexões tubulares podem ser formadas por extensões da tubulação de cobre que forma a bobina de indução. Numa modalidade tomada como exemplo, a fonte de potência fornece uma corrente elétrica, por exemplo, uma corrente alternada de cerca de 380 V a 300 kHz. A corrente é levada através da bobina de indução e induz campo eletromagnético dentro do pré-conformado. A temperatura de recozimento alcançada no préconformado pode ser determinada monitorando a potência suprida pela fonte de potência. A profundidade de penetração e eficiência do campo indutivo no material a ser recozido pode ser controlada pela frequência da corrente indutiva. Frequências mais baixas fornecem a penetração mais profunda em eficiência mais alta, enquanto frequências mais altas fornecem eficiência mais baixa em penetração mais rasa. Frequências na faixa de 10 kHz até 600 kHz podem ser usadas com frequências na faixa de 200 kHz até 400 kHz sendo vantajosas. Na modalidade tomada como exemplo, uma frequência de 300 kHz foi usada fornecendo um bom compromisso de profundidade de penetração e eficiência.

[0081] Quando o enrolamento da bobina de indução é tubular e define uma passagem para circular um fluido de resfriamento, a bobina pode ser conectada por meio de uma ou mais mangueiras, tubos, tubulações ou outros condutos, até uma fonte de refrigerante. Uma bomba pode ser fornecida para circular fluido refrigerante a partir da fonte de refrigerante através da bobina de indução e de volta. Isto permite o uso de campos de indução de correntes mais altas com densidades de energia mais altas, já que superaquecimento da bobina pode ser impedido circulando-se um fluido de resfriamento através da bobina.

Processo de Moldagem

[0082] US 7.107.804, incorporada aqui para referência na sua totalidade, descreve o processo de conformação com êmbolo e pressão PRF, no qual um recipiente de metal de forma e dimensões laterais definidas é conformado ao mesmo tempo por pressão de fluido, aplicada ou internamente ou interna e externamente, e pela translação de êmbolo acionado por um eixo. No método descrito, um pré-conformado de metal oco conformado por um processo de estiramento, reestiramento ou contra-extrusão a partir de uma folha de metal e tendo uma extremidade fechada, é colocado numa cavidade de matriz fechada lateralmente por uma parede de matriz que define a forma e dimensões laterais do recipiente acabado. Um êmbolo localizado numa extremidade da cavidade de matriz é translacionável para o interior da cavidade. O pré-conformado é posicionado na matriz com aquela extremidade fechada sendo posicionada em relação próxima faceando o êmbolo. O pré-conformado é inicialmente espaçado para dentro a partir da parede da matriz, porém ao ser submetido à pressão de fluido expande para fora para contato substancialmente total com a parede da matriz. Isto imprime a forma definida e dimensões laterais ao pré-conformado. Depois o pré-conformado começa a expandir, porém antes da expansão do préconformado estar completa, êmbolo é translacionado para o interior da cavidade para engatar e para deslocar a extremidade fechada do pré-conformado em uma direção oposta à direção da força exercida pela pressão de fluido, e para deformar a extremidade fechada do pré-conformado para dentro. A forma definida na qual recipiente é conformado pode ser uma forma de garrafa incluindo uma porção de gargalo e uma porção de corpo maior em dimensões laterais do que a porção de gargalo. A matriz é geralmente uma matriz dividida que é separável para a remoção do recipiente conformado, e possibilita uma forma definida que pode ser assimétrica ao redor do eixo geométrico ao longo da cavidade.

[0083] Conformação de gargalo do pré-conformado pode ocorrer na etapa de conformação por pressão a qualquer momento depois de recozimento e antes de conformação por pressão ou depois de conformação por pressão. Existem diversas opções para o trajeto de conformação completo e a escolha apropriada é determinada pela conformabilidade da folha de metal ou lingote sendo usado. O pré-conformado pode ser feito de folha de alumínio com uma medida na faixa de 0,5 mm até 1,5 mm, ou a partir de um lingote conformado em disco 30 de metal como mostrado na figura 12, que é formado por corte por serra do disco a partir de matéria prima redonda ou por um processo de fundição e superfície recozida e tratada. O pré-conformado é um cilindro de extremidade fechada que pode ser feito de material de folha por meio de, por exemplo, um processo de estiramento-reestiramento, por contra-extrusão ou a partir de um lingote por extrusão por impacto. O diâmetro do pré-conformado geralmente se situa em certo ponto entre diâmetros mínimo e máximo do recipiente de produto desejado, embora diâmetros de pré-conformado ligeiramente maiores possam ser usados, desde que o enrugamento ou o dobramento do pré-conformado seja evitado quando do fechamento da matriz de conformação.

[0084] O pré-conformado poderá ser um pré-conformado de alumínio. O método da invenção poderia também ser usado para conformar recipientes de outros materiais tais como aço, estanho, chumbo, cobre, magnésio ou ligas deles. Muito embora venha a ser apreciado pela pessoa versada na técnica que as temperaturas alvo de recozimento discutidas aqui em relação a recozimento por choque de um pré-conformado de alumínio deverão ser ajustadas para o recozimento por choque de outros metais, o conceito principal de recozimento por choque que alcança um aumento de temperatura de pelo menos 120°C/s seja aplicável a outros tipos de pré-conformados de metal levando em conta as propriedades específicas e comportamento do respectivo material quando de aquecimento por indução. Por exemplo, o aço é magnético e tem resistividade elétrica mais alta e poderia, portanto, ser aquecido mais rápido. Contudo, pelas mesmas razões, aço aquece mais rápido na superfície do que mais profundamente dentro da parede lateral. Assim sendo, efeitos de pele podem ocorrer em préconformados de aço com paredes laterais relativamente espessas. Esses efeitos são, contudo, conhecidos, e uma pessoa versada na técnica deveria ser capaz de selecionar de maneira adequada as condições para executar o método para recozimento por choque da invenção vertente com pré-conformados de distintos materiais.

[0085] Um pré-conformado extrudado por impacto é ilustrado na figura 2. Um lingote de alumínio 30 de 12 mm de espessura, de 38 mm de diâmetro (primeiro diâmetro), e, geralmente, selecionado de uma liga de Série 1000 ou 3000 foi usado para criar o pré-conformado. O lingote é extrudado por impacto de uma maneira convencional entre uma matriz anular e uma punção cilíndrica (não mostrada) para produzir um pré-conformado oco 18 possuindo uma parede lateral substancialmente cilíndrica 19, uma extremidade aberta superior 22 e uma extremidade fechada inferior, côncava para fora, plana ou convexa para fora 20.
O processo de extrusão por impacto deixa uma borda superior irregular. Aparar uma porção superior da borda do pré-conformado adjacente à extremidade aberta superior produz uma borda superior esquadrejada. Depois de aparar e escovar, se requerido, o pré-conformado fica isento de lubrificante ou óleo de corte, por exemplo, com uma lavagem cáustica. A aparagem, escovação e processos de limpeza convencionais podem ser usados.

[0086] Recipientes conformados para uso em embalagem de alimentos podem necessitar um revestimento interior ou laca para impedir a corrosão e a deterioração do conteúdo, ou ainda por razões sanitárias. O exterior do recipiente geralmente também exige revestimento para durabilidade, rotulagem, aparência decorativa e razões de mercado. Os revestimentos interiores e/ou exteriores são geralmente aplicados antes da conformação por pressão, já que a sua aplicação após a moldagem por sopro sobre o recipiente conformado de forma complexa é difícil, mais difícil do que simplesmente aplicá-los aos pré-conformados de forma cilíndrica simples. Contudo, tensão ou esticamento excessivo do material do pré-conformado durante moldagem por sopro pode danificar os revestimentos como pode também o pré-aquecimento do pré-conformado antes da moldagem.

[0087] Um pré-conformado com gargalo é ilustrado na figura 14, o qual é obtido por operação a frio da porção superior do pré-conformado adjacente à extremidade aberta para conformação de um gargalo 23. Diversas operações de conformação convencionais podem ser usadas para a conformação de gargalo de um pré-conformado. O pré-conformado é geralmente submetido a uma série de matrizes que estiram o material do pré-conformado gradualmente até a forma de ombro acabada. Este processo é bastante conhecido pela pessoa versada na técnica, e não precisa ser discutido aqui em mais detalhes. O bico poderá ser conformado por laminação de uma maneira convencional para um colar 24. A aparagem, a conformação de gargalo e a ondulação da extremidade superior do dito pré-conformado adjacente à extremidade aberta produz a porção superior parcialmente acabada do pré-conformado visto na figura 14.

[0088] Um ou mais revestimentos de superfície são preferencialmente aplicados depois de recozimento e antes de conformação por pressão e curados na superfície interior de tal pré-conformado e/ou na superfície exterior de tal préconformado. O tipo de revestimento pode incluir qualquer tipo de revestimento conhecido para recipientes deste tipo, como revestimento de base ou primário, revestimento impresso com rotulagem de produto, revestimentos de pó, lacas, revestimentos protetores transparentes sobre verniz, rótulos adesivos, rótulos flexíveis, etc.

[0089] Como mostrado de modo esquemático nas figuras 5 até 11, o processo de conformação com êmbolo e pressão usa um ajuste de ferramental básico que inclui uma matriz dividida 10 com uma cavidade perfilada 11 que define uma forma de garrafa, um êmbolo 12 que tem o contorno desejado para fundo do recipiente (por exemplo, um contorno convexamente em domo 12a para imprimir uma forma de modo côncava em domo ao fundo do recipiente formado) e um eixo 14 que é ligado ao êmbolo. Para facilidade de fabricação, a matriz é preferivelmente orientada com a forma de garrafa sendo axialmente vertical. Vedação do pré-conformado na matriz é auxiliada orientando o préconformado de cabeça para baixo. A matriz é igualmente orientada com a forma de garrafa e de cabeça para baixo. As duas metades da matriz dividida podem ser imagens espelhadas para a produção de uma garrafa simétrica, tal como mostrada na figura 15, ou diferentes como mostradas nas figuras 5 a 11 para a produção de uma garrafa assimétrica, como mostrado na figura 16. Durante a deformação com pressão, as duas metades de matriz 10a, 10b são comprimidas juntas e correspondem num plano que contém o eixo geométrico longitudinal da forma da garrafa definida pela cavidade de matriz 11. Se pré-aquecimento do pré-conformado antes da conformação com pressão é desejada, uma bobina 50 é incluída no ajuste de ferramental básico que pode ser movida axialmente sobre o pré-conformado 18. De modo vantajoso, a bobina 50 é construída e montada de tal maneira que ela pode ser movido ao longo do pré-conformado 18, enquanto o pré-conformado está suspenso na matriz aberta 10, como será descrito no que segue abaixo. Uma modalidade alternativa, na qual a bobina 50 é construída e montada de sorte a mover coaxialmente com o pré-conformado no exterior da matriz fechada 10, é também possível.

[0090] Como ilustrado na figura 6, o pré-conformado é posicionado na cavidade de matriz 11 abaixo do êmbolo 12 em um ajuste de pressão que está representado de modo esquemático 16 na extremidade aberta 11a para permitir pressurização interna. Na extremidade aberta 11a, diâmetro mínimo da cavidade de matriz 11 é igual ao diâmetro exterior do pré-conformado 18. Pressurização pode também ser conseguida por algum outro tipo de ajuste de pressão.

[0091] A etapa de conformar pressão de fluido envolve fechar a matriz ou molde 11 ao redor do pré-conformado 18, conforme ilustrado na figura 9, e introduzir para o interior do pré-conformado oco 18 um fluido sob tal pressão de modo a fazer com que o pré-conformado 18 expanda para fora no sentido da parede da cavidade de matriz 11. Expansão do pré-conformado 18 continua até que a parede do pré-conformado seja espremida contra a parede da matriz, como mostrado na figura 10. Isto corresponde a forma e dimensões laterais do pré-conformado expandido 18 com aquelas da cavidade 11, de modo tal que o pré-conformado assuma a forma desejada.

[0092] Fluidos compressíveis ou não compressíveis podem ser usados para pressurização do pré-conformado. Se líquidos são usados, deve ser tomado o cuidado para limitar as operações de conformação a temperaturas abaixo do ponto de ebulição do líquido. Uma vez a forma desejada sendo alcançada, a pressurização do fluido de pressão é liberada, a matriz dividida é aberta, e o recipiente formado como mostrado na figura 4 a ou 4b (dependendo da forma da matriz usada) é removido da matriz.

[0093] Na modalidade tomada como exemplo conforme ilustrada, dito pré-conformado 18 é uma peça em elaboração de alumínio, cilíndrica, oca, com uma extremidade inferior fechada 20 e uma extremidade superior aberta 22, tendo um diâmetro exterior igual ao diâmetro exterior do gargalo da forma de garrafa a ser conformada. O movimento do eixo 14 e a taxa de pressurização interna são tais para minimizar as deformações da operação de conformação e para produzir a forma desejada do recipiente. Aspectos de gargalo e de parede lateral resultam de modo primário da expansão do pré-conformado devido à pressão interna, enquanto a forma do fundo é definida de modo primário pelo movimento do eixo e do êmbolo 12 e do contorno da superfície do êmbolo que faceia a extremidade fechada do pré-conformado 20.

[0094] A sincronização da pressurização de dito pré-conformado com o avanço do eixo e êmbolo limita esticamento axial do pré-conformado sob a influência da pressão interna suprida. Enquanto o pré-conformado está sendo expandido, o seu comprimento axial diminui. Ao avançar o êmbolo durante a expansão do pré-conformado, destacamento da extremidade fechada do préconformado da parede lateral é impedido. Ainda, quando o pré-conformado se aproxima da forma final expandida, avanço do eixo 14 continua para forçar o êmbolo contra a extremidade fechada do pré-conformado para deformar aquela extremidade fechada do pré-conformado para cima, até que ele corresponda à forma do êmbolo.

[0095] Antes de moldagem por sopro, o pré-conformado pode ser préaquecido ou no molde na posição de carregamento como mostrado nas figuras 7 e 8, ou fora do molde, num aquecedor por indução exterior (não mostrado).

Pré-aquecimento

[0096] Pré-aquecimento do pré-conformado pode ser conseguido com aquecedores dentro do molde, aquecedores externos ou aquecedores por indução exteriores ou interiores ao pré-conformado. Numa modalidade do processo de conformação de acordo com a invenção, um pré-conformado de liga de alumínio 18 com um revestimento é usado, o qual é pré-aquecido a uma temperatura de menos do que ou igual a 200°C para minimizar dano ao revestimento, enquanto que fornece maior ductilidade para moldagem por sopro.

[0097] Numa segunda modalidade, o processo inclui pré-aquecer uma região selecionada da parede lateral do pré-conformado, aquecendo-se a uma temperatura de pré-aquecimento com uma bobina de indução 50. A bobina de indução 50 e, por exemplo, o campo eletromagnético gerado pela bobina de indução e as correntes no pré-conformado induzidas pelo campo, aquecem o material mais rapidamente e com menos energia do que, por exemplo, um aquecedor radiante. Ainda, um aquecedor por indução poderá ser direcionado para aquecer apenas as regiões selecionadas, enquanto que mantém as regiões remanescentes da parede lateral e regiões remanescentes da extremidade fechada abaixo da temperatura de pré-aquecimento. Um gradiente de temperatura entre a pré-aquecida e as regiões remanescentes irá ocorrer naturalmente e devido à condutividade térmica do material de alumínio do pré-conformado. A etapa de pré-aquecimento pode também ser realizada com um primeiro aquecedor de indução disposto externamente à pré-conformado e um segundo aquecedor de indução disposto internamente ao pré-conformado. A pequena dimensão de aquecedores por indução possibilita acesso ao interior do pré-conformado do recipiente. Aquecimento por indução também expõe quaisquer revestimentos a calor por um período de tempo mais curto, reduzindo, com isto, o potencial a dano térmico ao revestimento durante conformação com pressão. Aquecedores por indução da construção principal discutidos acima com relação à etapa de recozimento, podem ser usados para a etapa de pré-aquecimento.

[0098] Na segunda modalidade da etapa de pré-aquecimento de acordo com a invenção, pré-aquecimento por choque do pré-conformado 18 pode ser usado, no qual o pré-conformado revestido é submetido a aquecimento indutivo para alcançar um aumento de temperatura no pré-conformado de pelo menos 120°C/s. Quando o pré-aquecimento por choque é usado, o material do préconformado pode ser aquecido a uma temperatura de pré-aquecimento na faixa de 100°C a 300°C para um tempo de tratamento de menos do que 4 segundos. Em outra modalidade, o pré-conformado pode ser pré-aquecido por choque a uma temperatura de pré-aquecimento na faixa de 100°C a 200°C para um tempo de tratamento de 0,1 até 2 segundos. Revestimentos convencionais aplicados a recipientes de grau para alimento têm um limite de tolerância de temperatura acima do qual o dano térmico ao revestimento ocorre geralmente na faixa de 100°C a 200°C. Logo, pré-aquecimento do pré-conformado durante moldagem por sopro é, em geral, limitado a uma temperatura abaixo do limite de tolerância de temperatura do revestimento. Contudo, quando pré-aquecimento por choque é usado, o material do pré-conformado pode ser aquecido até uma temperatura até 50% acima do limite de tolerância, o que é muito vantajoso para a etapa de conformação por pressão, uma vez que quanto mais alta a temperatura de préaquecimento, mais dúctil o material do pré-conformado, e mais expansão o material suportará antes de falha do material. A despeito da temperatura estar acima do limite de tolerância de temperatura, dano ao revestimento é mínimo ou evitado por tempo de tratamento geralmente curto e a condutividade térmica geralmente baixa do revestimento, bem como o resfriamento do revestimento por contato com ar circundante, que está usualmente na temperatura ambiente ou próximo da mesma. Nesta modalidade tomada como exemplo do processo da invenção, tempo de tratamento de menos de 2 segundos foi selecionado. A densidade de energia do campo eletromagnético usado para pré-aquecimento por choque no processo tomado como exemplo foi selecionada como descrito acima em relação ao processo de recozimento por choque.

[0099] Na segunda modalidade do pré-aquecimento do pré-conformado de acordo com a invenção, o pré-conformado 18 é pré-aquecido, enquanto que ele está posicionado dentro da matriz aberta 10, e antes de fechamento do préconformado dentro da cavidade de matriz 11, como será discutido em seguida com referência às figuras 7 e 8. No processo tomado como exemplo, dito préconformado 18 é pré-aquecido gerando o campo eletromagnético com a bobina 50 para induzir uma corrente no pré-conformado 18 e, seletivamente, expor tais primeira e segunda regiões 18a, 18b do pré-conformado a campo eletromagnético para aquecimento por indução das primeira e segunda regiões, cada uma para uma temperatura de recozimento. As primeira e segunda regiões 18a, 18b são, de preferência, expostas movendo campo eletromagnético em relação ao préconformado 18. Isto é conseguido seja movendo o pré-conformado através do campo, movendo o campo como ilustrado nas figuras 7 e 8, onde a bobina 50 que gera o campo é movida pelo pré-conformado 18 dentro do pré-conformado (não ilustrado), ou fazendo ambos, movendo o pré-conformado e o campo (não ilustrado). Em uma modalidade, as primeira e segunda regiões são primeira e segunda regiões transversais do pré-conformado 18.

[00100] Para progressão da forma de pré-conformado da figura 3 para a lata totalmente moldada 40, 40a, na forma como mostrada nas figuras 15 e 16, respectivamente, a matriz ou molde 10 é fechado para circundar o referido préconformado, e a extremidade superior aberta do pré-conformado é vedada como mostrado na figura 9. O pré-conformado é enchido com um fluido pressurizado (gás ou liquido) e, como observado acima, o êmbolo 12 move-se da posição de carregamento 52 como mostrada nas figuras 6, 8 e 9, em que apenas um ponto de centralização 12 sobre a porção convexa 12a do êmbolo 12 (figuras 5 a 7) engata a extremidade fechada 20 do pré-conformado (figura 7a) para a posição moldada 54, na qual toda a porção convexa 12a do êmbolo 12 engata aquela extremidade fechada 20 do pré-conformado 18 (ver figura 10), e conforma a extremidade fechada para um fundo côncavo do recipiente acabado 40a, 40b.

[00101] Uma pressão de conformação de 6 MPa (60 bar) ou menos foi usada no processo tomado como exemplo, e qualquer pressão acima de 2 MPa (20 bar) foi notada como sendo adequada. A combinação de pressão interior e movimento da base do molde expande as regiões selecionadas e reproduzidas daquela parede lateral do pré-conformado radialmente para fora, para engatar a superfície lateral interior do molde. A extremidade fechada do pré-conformado citado também é conformada a partir de uma forma côncava para fora, plana ou convexa, para uma forma côncava para fora que corresponde à base do molde.

[00102] A força de contato entre dita extremidade fechada daquele préconformado e o ponto de centralização 12b sobre o êmbolo 12, cuja força de contato é gerada mediante pressão de conformação sobre a superfície interior da extremidade fechada do pré-conformado, é em geral suficiente para restringir a extremidade fechada da matriz contra movimento lateral durante a expansão do pré-conformado. Contudo, em alguns casos, tal pressão de fluido dentro do pré-conformado pode ser inadequada para criar uma força de contato suficiente para impedir movimento lateral da extremidade fechada do pré-conformado. Para estas situações, o pré-conformado pode ser dotado de uma ondulação de alinhamento numa superfície exterior da extremidade fechada, para engate por uma saliência de alinhamento correspondente sobre o êmbolo 12, por exemplo, o ponto de centralização 12.

Recipiente Moldado

[00103] O processo de conformação da presente invenção possibilita a fabricação de recipiente de metal conformado de acordo com a invenção, que é moldado por pressão numa etapa de expansão a partir de um pré-conformado de alumínio extrudado por impacto, que tem uma parede lateral cilíndrica de um primeiro diâmetro (diâmetro inicial ou de partida) e uma extremidade de fundo fechada. O dito recipiente de metal conformado inclui uma extremidade fechada (extremidade de fundo), por exemplo, uma extremidade de fundo em domo para dentro, e uma parede lateral que define uma forma global daquele recipiente. Em ao menos uma região conformada, o recipiente conformado tem um diâmetro expandido (segundo diâmetro) maior do que o primeiro diâmetro. Aquela parede lateral em pelo menos uma região conformada ainda inclui uma estrutura de alívio tridimensional. Tal estrutura de alívio tridimensional inclui ao menos um aspecto de alívio deformado da parede lateral até uma elevação relativa de 0,1 a 10% do segundo diâmetro na localização do aspecto de alívio e o aspecto de alívio inclui pelo menos uma borda com um raio de dobramento de 0,3 até 5,0 mm. A expansão global máxima da parede lateral no aspecto de alívio é 25% a 50% do primeiro diâmetro. Um recipiente conformado tomado como exemplo, com forma simétrica, é mostrado na figura 15, enquanto que um recipiente conformado com forma simétrica e diversos aspectos de alívio tridimensionais de aparência variável é ilustrado na figura 16. Vistas de detalhe de determinados aspectos de alívio do recipiente da figura 16 são ilustrados nas figuras 17-20, nas quais raio de dobramento nas respectivas dobras e/ou bordas da estrutura de alívio são identificadas como Rx, pelo que R permanece para raio e x identifica o tamanho do respectivo raio em mm.

[00104] Usando o processo de recozimento por choque de acordo com a invenção e, conforme necessário, também o processo de pré-aquecimento por choque da invenção, recipientes de metal conformados podem ser fabricados a partir de pré-conformados de metal, cujos recipientes têm uma estrutura de alívio de superfície anteriormente não alcançável. Usando aqueles processos de revestimento por choque e de pré-aquecimento por choque em combinação, recipientes de metal conformados podem ser obtidos, onde a parede lateral do recipiente foi submetida numa única etapa de expansão a uma expansão global máxima de 25 a 45% do primeiro diâmetro. Recipientes de metal conformados segundo a invenção podem ter um ou mais aspectos de alívio de uma elevação relativa de 5 a 10% e uma ou mais bordas com um raio de dobramento de 0,3 a 3,0 mm. Os aspectos de alívio podem ser uma saliência a partir da parede lateral ou um rebaixo na parede lateral. Recipientes conformados nos quais as saliências e rebaixos são diretamente adjacentes também podem ser produzidos. A forma global do referido recipiente pode ser simétrica a um eixo geométrico longitudinal do recipiente ou assimétrica ao eixo geométrico longitudinal. Como mostrado na figura 15, depois que moldagem por sopro é completada e o recipiente é removido do molde, roscas podem ser formadas sobre a porção superior do gargalo e um cordão ondulado sobre ela pode ser formado sobre a borda superior do gargalo.

Matriz de Conformação

[00105] O molde de conformação ou matriz de conformação 10 usado no processo tomado como exemplo de acordo com a invenção, como ilustrado de modo esquemático nas figuras 6 a 11, pode ser formado de qualquer material capaz de suportar uma pressão de conformação de até pelo menos 6 MPa (60 bar). Numa modalidade, a matriz de conformação 10 para uso na conformação por pressão de recipientes de metal de uma forma tridimensional predeterminada inclui um corpo de molde que possui uma superfície interior complementar à forma tridimensional predeterminada. Uma maior parte do corpo é feita de modo vantajoso de um material que tem uma condutividade térmica mais baixa do que metal. Em uma modalidade, a maior parte do corpo é feita de um material isolante térmico. Em outra modalidade, material do corpo ainda é eletricamente não condutor, por exemplo, um material plástico selecionado dentre o grupo de resinas fenólicas ou outras resinas de cura térmica. Uma matriz tomada como exemplo 10, usada no processo da invenção, foi fundida de um material tecido de algodão/resina fenólica. Outros materiais possíveis são resinas de melanina, resinas epóxi e resinas epóxi reforçadas com substratos de papel, substratos de fibra de vidro, ou substratos sintéticos (combinação fenólica, epóxi, Kevlar, fibra de carbono, etc.). Outra matriz tomada como exemplo foi fornecida sobre a superfície interior do molde com um revestimento de metal aplicado por deposição de vapor de metal, para aumentar uma resistência a desgaste da superfície interior, e para fornecer resfriamento do pré-conformado expandido quando de contato com a matriz.

EXEMPLO Pré-conformado

[00106] Lingotes de alumínio comercialmente disponíveis feitos de uma Liga Série 1100 ou 3000, com diâmetro de 38 mm e espessura de 12 mm, foram extrudados por impacto em um ajuste de extrusora por impacto convencional (Prensa Schuler) para um pré-conformado de alumínio cilíndrico de 38 mm de diâmetro tendo um fundo plano fechado e uma parede lateral cilíndrica de cerca de 200 mm de altura e 0,333 mm de espessura. O pré-conformado foi submetido a tratamentos convencionais de aparagem, limpeza e escovação para gerar uma borda de topo equilibrada, remover lubrificante de extrusão e fornecer uma aparência externa global equilibrada.

Recozimento

[00107] Uma bobina de indução cilíndrica comercialmente disponível (FCF) de 42 mm de diâmetro e cerca de 50 mm de altura foi usada no tratamento de recozimento. O pré-conformado foi colocado no mandril 63 e a bobina 70 foi movida sobre o pré-conformado em velocidade constante. Uma tensão de 380 V em uma frequência de 300 Hz foi aplicada à bobina em uma entrada de energia total de 15 kW. A eficiência do processo de aquecimento por indução foi calculada em cerca de 38% o que se traduziu em uma entrada de energia total na área de superfície do pré-conformado sob a bobina de 5,2 kW. Em uma altura de bobina de 50,8 mm e OD da lata de 38 mm a área de superfície do pré-conformado sobre a bobina é 85,79 cm2 e assim a densidade de potência introduzida no pré-conformado era cerca de é 85,8 W/cm2. A velocidade de avanço da bobina foi selecionada para expor cada localização axial no préconformado por cerca de 2 segundos ao campo eletromagnético gerado pela bobina. A temperatura de recozimento final alcançada foi 510°C se traduzido num aumento de temperatura de cerca de 240°C/s numa temperatura ambiente de cerca de 26°C. Cada região axial do pré-conformado foi exposta ao campo eletromagnético e com isto aquecida apenas pelo tempo necessário até a bobina passar sobre a região. Resfriamento da região por condições ambientes começou imediatamente depois da passagem da bobina. Depois de um passe completo axialmente ao longo de todo o pré-conformado, a bobina foi retornada para a localização de partida.

Revestimento e Conformação de Gargalo

[00108] Depois de resfriamento até uma temperatura abaixo de 100°C, o pré-conformado foi dotado de um revestimento de laca interior e um rótulo impresso exterior, usando tecnologias convencionais. Pré-conformado revestido e decorado foi então submetido a um procedimento de conformação de gargalo convencional para gerar um gargalo com um aro como ilustrado na figura 14.

Pré-aquecimento

[00109] Pré-aquecimento do pré-conformado pode ser realizado fora ou dentro da matriz. Quando aquecido externo à matriz, o pré-conformado é préaquecido numa posição intermediária para reduzir tempo de ciclo e melhorar eficiência da máquina. Embora aquecimento externo possa ser realizado mais facilmente, mais resfriamento daquele pré-conformado pode ocorrer antes da conformação do que com pré-aquecimento dentro da matriz. Neste exemplo, o pré-conformado revestido e decorado foi movido para dentro da matriz aberta 10 conforme ilustrado na figura 7, e pré-aquecido por exposição a um campo eletromagnético móvel. Uma bobina de mesmas dimensões como descrita acima em relação a etapa de recozimento foi usada. A entrada de energia para o préconformado foi controlada para o material do pré-conformado alcançar uma temperatura de 300°C e para limitar o tempo de exposição de qualquer parte do material do pré-conformado para no máximo 2 segundos. A densidade de energia suprida ao material do pré-conformado foi 40 W/cm2, e o aumento de temperatura foi no máximo 140°C/s. Em outras palavras, o pré-conformado foi exposto a um processo de pré-aquecimento por choque similar ao processo de recozimento com choque descrito acima em relação à etapa de recozimento. Pré-aquecimento diferencial foi alcançado modificando-se ambas, a resistência do campo e a velocidade de avanço da bobina quando a bobina foi movida axialmente ao longo do pré-conformado. Após um passe completo axialmente ao longo de todo o pré-conformado, a bobina foi retornada para a localização de partida.

Conformação

[00110] A matriz 10 foi fechada, conforme está mostrada na figura 10, pressurizada com ar comprimido a cerca de 5 MPa (50 bar) para forçar a parede lateral do pré-conformado 18 contra a cavidade de matriz 11 e o êmbolo 12 foi movido para o interior da matriz para conformar uma extremidade de fundo côncavo no recipiente. Depois da completação do processo de conformação, a matriz 10 foi aberta e o recipiente conformado como ilustrado na figura 16 foi removido da matriz.

[00111] Muito embora a descrição acima seja referente às modalidades preferidas específicas, como atualmente consideradas pelos inventores, deverá ser entendido que a presente invenção no seu aspecto amplo inclui equivalentes mecânicos e funcionais dos elementos descritos aqui.

Claims

Método para recozimento de um pré-conformado de metal de um recipiente, o pré-conformado tendo uma parede lateral, uma extremidade fechada e uma extremidade aberta, compreendendo a etapa de:
gerar um campo eletromagnético,
caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de:
recozer por choque pelo menos uma região do pré-conformado de metal expondo-se o pré-conformado ao campo eletromagnético para aquecer de forma indutiva o material de pré-conformado para geração de um aumento de temperatura naquele material de pelo menos 120°C/segundo para alcançar uma temperatura de recozimento na faixa de 65% a 98% da temperatura do ponto de fusão do material de pré-conformado.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado é feito de alumínio ou de liga de alumínio e o aumento de temperatura é de 250°C/segundo, ou menos.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de gerar o campo eletromagnético inclui gerar um campo eletromagnético para expor o material de pré-conformado a uma densidade de potência de 25 W/cm2 a 100 W/cm2 de área de superfície do pré-conformado.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que aquela pelo menos uma região do pré-conformado é recozida por choque por um tempo de tratamento de 0,3 segundo a 4 segundos.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o campo eletromagnético tem uma frequência na faixa de 10 kHz a 600 kHz.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos primeira e segunda regiões de tal pré-conformado são diferencialmente recozidas por choque ao sequencialmente aquecer de forma indutiva aquelas primeira e segunda regiões.
Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda regiões estão sequencialmente expostas a um ou mais campos eletromagnéticos de resistência igual ou diferente movendo-se pelo menos um ou ambos dentre o pré-conformado e o um ou mais campos um em relação ao outro.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o pré-conformado de metal ser um pré-conformado extrudado por impacto.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de recozimento está na faixa de 425 a 550°C.
Método para moldagem por pressão de um recipiente de metal conformado de um formato desejado a partir de um pré-conformado de metal possuindo um corpo cilíndrico com uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
recozer por choque o pré-conformado como definido no método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9;
conformar por pressão de fluido o pré-conformado recozido em um molde com uma cavidade de molde definindo o formato desejado mediante pressurização do pré-conformado para expandir o pré-conformado em contato com a cavidade de molde para proporcionar o formato desejado sobre o préconformado; e,
remover o recipiente moldado resultante no formato desejado a partir do molde.
Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado de metal é recozido por choque antes de inserção no molde.
Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado é um pré-conformado extrudado que foi extrudado por impacto a partir de um tampão de alumínio.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas adicionais de aplicar e curar um revestimento sobre pelo menos uma dentre uma superfície interna do pré-conformado e uma superfície externa do pré-conformado após a etapa de recozimento por choque e antes da etapa de conformação por pressão de fluido, para criação de um préconformado revestido.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de a etapa de conformação por pressão de fluido compreender:
colocar o pré-conformado num molde tendo um formato interno complementar ao formato desejado do recipiente e uma base de molde móvel entre uma posição de carregamento e uma posição moldada;
pressurizar o dito pré-conformado com fluido pressurizado para expandir pelo menos uma dentre uma primeira porção da parede lateral do préconformado e uma porção da extremidade fechada do pré-conformado em contato com o molde e mover a base de molde a partir da posição de carregamento para a posição moldada para conformar a extremidade fechada do pré-conformado em um formato interiormente côncavo.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de préaquecer diferencialmente o pré-conformado revestido, ou pré-conformado com gargalo e revestido antes da etapa de conformação por pressão de fluido.
Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a etapa de pré-aquecer diferencialmente o pré-conformado compreender aquecer sequencialmente de forma indutiva primeira e segunda regiões do préconformado com um campo eletromagnético expondo-se sequencialmente tais primeira e segunda regiões ao campo eletromagnético movendo-se pelo menos um ou ambos dentre o pré-conformado e o campo um em relação ao outro, em que pelo menos uma das primeira e segunda regiões está sujeita à deformação tridimensional elevada durante a etapa de conformação por pressão.
Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda regiões são aquecidas a uma temperatura de pré-aquecimento na faixa de 100°C a 300°C e as primeira e segunda regiões são aquecidas por um tempo de tratamento de menos do que 4 segundos.
Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer de forma indutiva inclui gerar um campo eletromagnético com uma entrada de potência de 5 kW a 8 kW.
Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o campo eletromagnético tem uma frequência na faixa de 10 kHz a 600 kHz.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que tal pré-conformado é um pré-conformado revestido tendo um revestimento sobre pelo menos uma das superfícies interna e externa, cujo revestimento tem um limite de tolerância de temperatura acima do qual dano causado pelo calor ocorre no revestimento, em que a temperatura de pré-aquecimento é selecionada para ficar até 50% acima do limite de tolerância e o tempo de tratamento é selecionado para ser menor do que 2 segundos.
Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado é expandido em pelo menos uma região por 25% a 50% durante a etapa única de conformação por pressão.
Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a parede lateral do pré-conformado possuindo um primeiro diâmetro é expandida na etapa única de conformação por pressão (a) para um formato total do recipiente e para um segundo diâmetro 25% a 50% maior do que o primeiro diâmetro, e (b) para gerar uma estrutura de alívio tridimensional na parede lateral expandida, a estrutura de alívio tridimensional incluindo pelo menos um recurso de alívio deformado a partir da parede lateral para uma elevação relativa de 0,1% a 10% do segundo diâmetro no local do recurso de alívio, dito recurso de alívio incluindo pelo menos uma borda com um raio de flexão de 0,3 mm a 5 mm.
Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o recurso de alívio é um dentre uma protuberância e um rebaixo.
Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado inclui um rebaixo de alinhamento numa superfície externa da extremidade fechada, e a base de molde inclui uma protuberância de alinhamento para engate na mesma durante a etapa de conformação por pressão, para manter o pré-conformado centrado dentro do molde.
Método para moldagem por pressão de um recipiente de metal conformado de um formato desejado, compreendendo as etapas de:
obter um pré-conformado de metal recozido possuindo um corpo cilíndrico com um primeiro diâmetro, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada,
conformar por pressão de fluido o pré-conformado recozido em um molde com uma cavidade de molde definindo o formato desejado mediante pressurização do pré-conformado para expandir o pré-conformado em contato com a cavidade de molde para proporcionar o formato desejado sobre o préconformado em uma etapa única de conformação; e,
remover o recipiente moldado resultante do formato desejado a partir do molde, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado recozido é préaquecido em uma etapa de pré-aquecimento antes da etapa de conformação por pressão de fluido, e expandido durante a etapa de conformação por pressão de fluido numa região de deformação elevada para um segundo diâmetro pelo menos 25% maior do que o primeiro diâmetro.
Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o dito molde inclui uma base de molde móvel entre uma posição de carregamento e uma posição moldada, a etapa de pressurização inclui encher o pré-conformado com fluido pressurizado para expandir a primeira região do préconformado e uma porção da extremidade fechada do pré-conformado em contato com o molde e a etapa de conformação por pressão de fluido inclui ainda mover a base de molde a partir da posição de carregamento para a posição moldada para deformar aquela extremidade fechada do pré-conformado em um formato interiormente côncavo.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-aquecimento inclui préaquecer diferencialmente o pré-conformado de metal.
Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de a etapa de pré-aquecer diferencialmente ser realizada diretamente antes ou após colocar o pré-conformado no molde e antes da etapa de conformação por pressão de fluido.
Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-aquecer diferencialmente o pré-conformado de metal compreende aquecer sequencialmente de forma indutiva primeira e segunda regiões do pré-conformado de metal com um campo eletromagnético para um aquecimento indutivo, em que pelo menos uma daquelas primeira e segunda regiões está sujeita à deformação elevada durante a etapa de conformação por pressão.
Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer sequencialmente de forma indutiva é alcançada expondo-se sequencialmente as ditas primeira e segunda regiões ao campo eletromagnético movendo-se pelo menos um ou ambos dentre o pré-conformado e o campo um em relação ao outro.
Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a temperatura de pré-aquecimento está na faixa de 100°C a 200°C e por um tempo de tratamento de 0,1 segundo a 2 segundos.
Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer de forma indutiva inclui gerar um campo eletromagnético com uma densidade de potência de 20 W/cm2 a 40 W/cm2.
Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o campo eletromagnético tem uma frequência na faixa de 10 kHz a 600 kHz.
Método para pré-aquecer um pré-conformado de metal antes de moldagem por pressão, compreendendo a etapa de obter um pré-conformado de metal tendo um corpo cilíndrico com um primeiro diâmetro, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de pré-aquecer diferencialmente o pré-conformado de metal aquecendose sequencialmente de forma indutiva primeira e segunda regiões daquele préconformado de metal com um campo eletromagnético para aquecimento indutivo, em que em pelo menos uma das primeira e segunda regiões está sujeita a uma deformação elevada durante a etapa de conformação por pressão.
Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer sequencialmente de forma indutiva é alcançada expondo-se sequencialmente aquelas primeira e segunda regiões ao campo eletromagnético movendo-se pelo menos um ou ambos dentre o pré-conformado e o campo um em relação ao outro.
Método de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda regiões estão expostas sequencialmente a um ou mais campos eletromagnéticos de resistência igual ou diferente movendo-se pelo menos um ou ambos dentre o pré-conformado e o um ou mais campos um em relação ao outro.
Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o pré-conformado de metal é pré-aquecido na etapa de pré-aquecer por pré-aquecimento por choque de pelo menos uma seção transversal do préconformado de metal mediante aquecimento de forma indutiva do material de pré-conformado para alcançar um aumento de temperatura no material de pelo menos 120°C/segundo e até que uma temperatura de pré-aquecimento na faixa de 100°C a 300°C seja alcançada.
Pré-conformado de metal, caracterizado pelo fato de ser para uso em um processo de moldagem por pressão, que compreende um corpo (a) extrudado por impacto a partir de um tampão de metal para conformar um préconformado extrudado tendo uma parede lateral, uma extremidade fechada e uma extremidade aberta e (b) recozido com um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.