BR112017014188B1

BR112017014188B1 - pré-forma, e, punção e método para extrusão

Info

Publication number: BR112017014188B1
Application number: BR112017014188-4A
Authority: BR
Inventors: Betty Jean Pilon; Peter Stathopoulos; Georgi Georgiev (Falecido); Benjamin Joseph Pilon
Original assignee: 1949467 Ontario Inc.; Montebello Technology Services Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2021-05-18
Also published as: EP3240646A1; US11865600B2; MX2017008619A; MX2023005918A; JP2021098230A; KR20170107464A; US20190118235A1; EP3240646A4; JP7175335B2; US20160214156A1; CA2972280C; IL253076B; US11383281B2; US20220347731A1; JP7097182B2; WO2016106454A1; IL253076A0; BR112017014188A2; CA2972280A1; JP2018512277A

Abstract

PRÉ-FORMA, E, PUNÇÃO E MÉTODO PARA EXTRUSÃO. Uma pré-forma oca extrusada por impacto a partir de um tarugo de metal para produzir uma parede progressiva em uma espessura de parede de transição. Uma porção axialmente dianteira da parede progressiva é esticada por extrusão passado o ponto de extrusão para formar uma porção de parede lateral de uma espessura menor. A extrusão é interrompida enquanto algum dos tarugos permanecem para formar a extremidade de fundo fechado. A pré-forma tem uma porção de fundo, uma porção de parede lateral e uma porção de parede de transição que se estende entre a porção de fundo e a porção de parede lateral. A porção de parede de transição é mais fina do que a porção de parede lateral e pode ser formada em pelo menos parte do aro de um recipiente conformado em expansão. Um punção para extrusão por impacto tem um eixo geométrico central, uma superfície de impacto axialmente dianteira para impactar metal a ser extrusado, uma região de transição para direcionar material deslocado pela superfície de impacto e um ponto traseiro de extrusão para estirar material extrusado passada a região de transição.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Este pedido reivindica prioridade do pedido provisório US N°. 62/097.821, depositado em 30 de dezembro de 2014.

[002] A invenção se refere ao campo de trabalho de metal, mais particularmente a produtos metálicos conformados a frio e a um método e ferramental para conformar estes produtos de metal por extrusão por impacto.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] Recipientes de metal conformados podem ser fabricados a parir de materiais em chapa por estampagem e conformação do material em chapa no formato acabado. Recipientes de metal conformados por expansão são usualmente fabricados por moldagem de uma pré-forma tubular com um fluido pressurizado. A pré-forma pode ser feita por estampagem de um material em chapa ou por extrusão por impacto de um tarugo ou barra de metal. O material em chapa ou barra é conformado ou extrudado na pré-forma que é então conformada e expandida no recipiente expandido.

[004] A extrusão por impacto é um processo em que uma peça bruta de metal é impactada com tal força que o metal é transformado em um estado plástico em que o metal vai efetivamente escoar. A extrusão por impacto é um tipo de conformação a frio especial usada para produtos de metal com núcleos ocos e espessuras de parede relativamente pequenas. O processo de extrusão por impacto começa com uma peça bruta de metal que é colocada em uma matriz que é localizada sobre uma prensa mecânica ou hidráulica. Um punção acionado na matriz pela força da prensa faz a peça bruta de metal escoar (extrudar) no formato da matriz e em torno do punção de uma maneira de avanço (para dentro da matriz die), de uma maneira de recuo (em torno do punção), ou ambas. Na extrusão de recuo, o metal da barra escoa para trás a partir da barra para formas as paredes laterais de um tubo de paredes finas tendo uma extremidade aberta e uma fechada. Depois da formação das paredes laterais, o restante da barra forma a extremidade fechada do tubo e o punção é removido através da extremidade aberta. Tubos extrudados por impacto podem ser usados em aplicações em embalagens, como alojamentos para implementos de escrever, etc. Recentemente, tais recipientes também têm sido usados como pré-formas para recipientes conformados por expansão.

[005] US 2904173 descreve um êmbolo mergulhador e matriz para extrusão por impacto de um tarugo de metal.

[006] US 3263468 descreve um método e aparelho para extrudar tubos a partir de tarugos em que o tubo resultante tem um diâmetro interno maior do que o diâmetro do mandril em torno de que ele é extrudado e tem uma parede tubular de espessura relativamente uniforme. O fluxo do metal é controlado de modo que ele (escoa) extruda para fora e afastando-se do mandril contra uma superfície da matriz. Um tubo tendo um diâmetro interno maior do que o diâmetro do mandril é deste modo formado. Devido ao fato de que o diâmetro interno do tubo extrudado é maior do que aquele do mandril, não há nenhuma ligação do tubo sobre o mandril e o tubo pode, portanto, ser rapidamente e mais facilmente removido.

[007] US 5.611.454, US 5.377.518 e US 5.570.806 descreve, aparelho para formar tubos de metal extrudados cilíndricos de extremidade fechada tendo uma parede de extremidade fechada plana e uma projeção tubular solidariamente formada sobre a extremidade fechada. O aparelho inclui uma matriz tendo um recesso com uma configuração, que corresponde à porção de extremidade terminal do tubo desejado e inclui uma cavidade, que corresponde à projeção desejada. O aparelho inclui ainda um punção, que é pode ser recebido na matriz, e inclui uma parede de extremidade tendo uma porção periférica, que se estende angularmente para fora a um ângulo de entre aproximadamente 10 graus em relação a um plano perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da matriz. O aparelho é operado colocando um disco de metal extrudável no recesso na matriz e avançar o punção no recesso com suficiente força para extrudar metal a partir do disco para frente para dentro da cavidade e também para trás entre o punção e a matriz para formar o tubo desejado.

[008] Todos os métodos e aparelhos acima produzem tubos ocos tendo uma extremidade fechada e uma parede metal de espessura de parede constante. Tais tubos ocos podem ser usados como pré-formas em processos de conformação a pressão de fluido para a fabricação de recipientes de metal conformados por expansão. Porém, a espessura de parede constante da parede tubular cria alguns desafios durante a conformação por expansão, como faz a mudança de direção, e geralmente também de espessura, na junção da extremidade fechada com a parede lateral.

[009] A conformação de um recipiente de metal expandido pode incluir uma ou mais etapas de conformação, tais como estampagem ou extrusão, estreitamento, laminação, estiramento, moldagem a pressão de fluido, rosqueamento, etc.

[0010] Um tipo de conformação por expansão é o método de moldagem por pressão de fluido conhecido como conformação por aríete de pressão e descrito em US 7.107.804. Nesse processo, um recipiente de metal de formato e dimensões definidos é formado tanto por pressão de fluido interna aplicada quanto pela translação de um aríete. Uma pré-forma de metal oca tendo uma extremidade fechada é colocada em uma cavidade da matriz que é encerrada por uma parede de matriz definindo o formato e dimensões laterais do recipiente expandido. Um aríete localizado em uma extremidade da cavidade da matriz pode transladada para dentro da cavidade. A pré-forma é posicionada na matriz com a extremidade fechada posicionada oposta ao aríete. A pré-forma é inicialmente espaçada para dentro a partir da parede da matriz. Ao ser submetida a pressão de fluido interna, a pré-forma se expande para fora em contato substancialmente pleno com a parede da matriz. Isto confere o formato e dimensões laterais definidos da cavidade da matriz sobre a pré-forma. Depois que a pré-forma começa a expandir, mas antes que a expansão da pré-forma esteja completa, o aríete sofre translação para dentro da cavidade para engatar e deslocar a extremidade fechada da pré-forma em uma direção oposta à direção da força exercida pela pressão de fluido interna. Esta translação do aríete faz o aríete descrever um domo para dentro na extremidade fechada da pré-forma. O formato definido, em que o recipiente é formado, pode ser um formato de garrafa incluindo uma porção de gargalo, uma porção de corpo maior em dimensões laterais do que a porção de gargalo e um fundo côncavo em domo para dentro. O fundo côncavo do recipiente criado pelo aríete dota o recipiente de capacidade de pressão adicional, uma vez que ele possibilita que o recipiente resista a uma pressão interna mais alta sem deformação indesejada, especialmente da extremidade do fundo.

[0011] Depois que o recipiente foi expandido, a extremidade aberta pode ser formatada em gargalo afilado e um fecho aplicado à extremidade de topo do recipiente (e.g. uma válvula dispensadora ou pulverizadora, ou uma tampa de fechamento).

[0012] Recipientes de metal conformados, expandidos feitos por processos de conformação a pressão de fluido requerem pré-formas expansíveis. Pré-formas expansíveis convencionais para uso em processos de conformação sob pressão usualmente incluem uma extremidade fechada e uma parede tubular estendendo-se a partir da extremidade fechada.

[0013] Como mencionado acima, a parede tubular de pré-formas extrudadas por impacto convencionais tem uma espessura geralmente constante começando na extremidade fechada. A extremidade fechada usualmente tem uma espessura maior do que a parede tubular e, devido às diferenças de espessura do material, a parede tubular geralmente tem uma resistência à flexão muito menor do que a extremidade fechada. Durante a expansão sob pressão da pré-forma, a parede lateral expande-se radialmente para fora. No processo de formação de fundo envolvendo o aríete, a extremidade fechada da pré-forma é deformada axialmente para cima, mas não radialmente para fora, levando a um diâmetro reduzido. Assim, quando a extremidade fechada da pré-forma toma a forma de domo pelo aríete no processo de conformação sob pressão pelo aríete, a extremidade inferior da parede lateral é rolada para dentro para formar uma seção de aro rolada para dentro que faz uma ponte entre a extremidade de fundo agora em domo (côncava) e a parede lateral expandida do recipiente. A seção de aro circunferencial se funde com a parede lateral e forma uma base anular para suportar o recipiente. O efeito combinado de menor espessura de parede na seção de aro, comparada com a seção de fundo, e tensão de flexão aumentada na seção de aro cria uma região anular de fraqueza na seção de aro. Isto pode causar rompimento do recipiente nesta região por pressurização do recipiente. Em particular a fabricação de recipientes aerossol pode ser um desafio com este método, uma vez que a elevada pressão interna em um recipiente aerossol, comparada com um recipiente para bebida carbonatada, pode levar a tensão excessiva na seção de aro e, assim, a rompimento do recipiente iniciando-se no aro rolado para dentro.

[0014] Recipientes de embalagem conformados destinados a suportar pressões internas geralmente requerem um fundo de recipiente relativamente espesso, ou um fundo em domo para dentro, ou ambos. A extremidade de fundo em domo para dentro é o formato o mais comumente usado para recipientes pressurizados, uma vez que ele permite o uso de material mais fino seção em domo, em comparação com recipientes de fundo plano, tornando um recipiente com fundo em domo mais econômico. Durante a conformação do recipiente, as porções da pré-forma que são transformadas no fundo em domo e seção de aro do recipiente expandido são submetidas a tensões de flexão e/ou expansão. Ademais, no recipiente conformado expandido e acabado, a seção de aro é submetida a tensão de flexão adicional por pressurização do recipiente. Devido a seu respectivo formato e a direção de força atuando sobre eles durante pressurização, o fundo em domo tem uma resistência à flexão maior do que a seção de aro rolada para dentro. Uma pressurização excessiva do recipiente vai criar uma força para fora sobre a seção em domo, levando a um não rolamento da seção de aro, uma vez que o limite de resistência a pressão do recipiente na seção de aro foi excedido.

[0015] Durante o teste de pressão de recipientes para bebida carbonatada, a altura do recipiente é monitorada. A fim de passar com sucesso pelo teste de pressão, a altura do recipiente não pode aumentar sob pressão. Devido à geometria do fundo do recipiente, deformação do recipiente sob pressões aumentadas geralmente começa com um desenrolar da seção de aro em uma sequência oposta à que ocorre durante a formação sob pressão por aríete. Primeiramente a metade interna da seção de aro, aquela que se estende entre o fundo em domo e o pico do aro, é desenrolada e subsequentemente ocorre o achatamento do fundo em domo, geralmente na ou perto da seção de aro. Este fenômeno pode ser explicado pela maior espessura do fundo assim como pelo formato em domo para dentro do fundo. Assim, mesmo a pressão interna ascendente não leve a rompimento imediato da parede do recipiente, a pressão que atua sobre o fundo do recipiente vai causar um rolamento para fora da seção de aro, o que por sua vez aumenta a altura do recipiente. Consequentemente, mesmo se a pressão de teste não leve a uma ruptura do recipiente nessa situação, o recipiente vai falhar no teste de pressão, devido ao aumento da altura do recipiente.

[0016] Embora pré-formas com uma maior espessura de parede lateral possam ser usadas para aumentar a capacidade de pressão e a estabilidade de formato do recipiente, a deformabilidade global significativamente mais baixa de tais paredes laterais mais espessas pode tornar a pré-forma inadequada para conformação e expansão em um processo de conformação a pressão de fluido. Ademais, a quantidade aumentada de material usado pode tornar o recipiente antieconômico e inaceitável para o comprador.

[0017] Em pré-formas feitas por extrusão por impacto, a parede tubular pode ser extrudada perto da espessura final desejada da parede lateral do recipiente, levando em consideração um ligeiro afinamento que ocorre durante a expansão radial. Porém, a extremidade fechada é geralmente mais espessa do que a parede lateral. Isto leva a um ponto de tensão na junção da parede tubular e da extremidade fechada durante expansão da parede lateral e deformação da extremidade fechada. Ademais, devido ao maior diâmetro externo do recipiente conformado acabado e à espessura significativamente diferente e maior resistência à flexão associada da extremidade fechada do fundo da pré-forma, a extremidade de fundo se torna a porção de conformação em domo da pré-forma e uma extremidade de fundo da parede tubular é enrolada para dentro para formar a seção de aro do recipiente. A seção de formação de aro liga o espaço radial entre uma borda radialmente externa da extremidade de fundo fechada e em domo e a parede lateral expandida tendo um maior diâmetro do que a borda externa do fundo em domo. Portanto, a seção de aro no recipiente conformado por expansão acabado é formada por uma porção de formação de aro que era inicialmente uma parte integrante da parede tubular da pré-forma. Assim, se esta porção de aro no recipiente expandido, que se origina a partir de uma porção de formação de aro da parede tubular na pré-forma, é ter uma certa espessura, a parede tubular inteira iria precisar ter suficiente espessura para formar a seção de aro no recipiente expandido. Porém, isso significa que a parede lateral no recipiente conformado expandido, iria ser da mesma espessura que a seção de aro, levando aos desafios de conformação associados e desvantagens econômicas discutidas acima.

[0018] Pré-formas com paredes laterais de espessura variável, quando se origina a partir de produtos extrudados por impacto, correntemente requerem o uso de processos de trabalho de metal separados de e adicionais ao processo de extrusão por impacto, por exemplo estiramento ou laminação, se a espessura da parede lateral extrudada por impacto deve ser reduzida em áreas selecionadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0019] É um objeto da invenção superar pelo menos uma das desvantagens encontradas na técnica anterior. Em particular, é um objeto prever pré-formas com uma parede lateral de espessura variável. É um outro objeto prever um método de extrusão por impacto em uma única operação para a fabricação de uma tal pré-forma e um outro objeto prever u, ferramental para realizar o método.

[0020] Em um primeiro aspecto, a invenção prevê um método de extrusão por impacto de uma pré-forma oca incluindo uma extremidade de fundo fechada e uma parede tubular, a parede tubular tendo porções de espessura de parede diferente e definindo um eixo geométrico longitudinal da pré-forma. O método inclui as etapas de impactar um tarugo de metal para plastificar o metal e redirecionar o metal plastificado para formar uma parede tubular que progride axialmente em uma espessura de parede de transição; e estirar uma porção axialmente dianteira da parede que progride por extrusão da porção dianteira além de um ponto de extrusão para formar uma porção de parede lateral de uma espessura de parede lateral reduzida. A etapa de estiramento preferivelmente inclui estirar a parede tubular que progride sobre uma superfície radialmente interna empurrando a porção dianteira além do ponto de extrusão para formar uma porção de parede lateral tendo uma espessura de parede lateral menor do que a espessura da parede de transição. O processo de impacto é interrompido enquanto uma parte do tarugo permanece para formar a extremidade de fundo fechada e a parede tubular. Alisando a parede que progride, é formada uma pré-forma que inclui a extremidade de fundo, a porção de parede lateral de espessura de parede reduzida e uma porção de parede transição tendo a espessura de parede transição e estendendo-se entre a extremidade de fundo e a porção de parede lateral.

[0021] Em uma modalidade, o tarugo de metal é extrudado além de um ponto de extrusão dianteiro para formar a extremidade de fundo e a porção de parede de transição. Em uma outra modalidade, a extrusão por impacto é interrompida quando o tarugo é reduzido a uma espessura de parede de fundo maior do que a espessura da parede de transição, para formar a extremidade de fundo. Em uma outra modalidade, a extrusão por impacto é interrompida quando o tarugo é reduzido a uma espessura de parede de fundo igual ou inferior à espessura da parede de transição, para formar a extremidade de fundo.

[0022] Em ainda outras modalidades, o estiramento da primeira porção de parede lateral começa depois de uma progressão axial da parede que progride de cerca de 5 mm a cerca de 15 mm, cerca de 6 mm a cerca de 10 mm, cerca de 7 mm a cerca de 9 mm, cerca de 9 mm, ou cerca de 7 mm.

[0023] Em um segundo aspecto, a invenção prevê um punção para extrusão por impacto para inserção em uma matriz de extrusão. O punção tem um corpo com um eixo geométrico central, uma extremidade de impacto axialmente dianteira, e uma extremidade acionada axialmente traseira para fixação a uma prensa. A extremidade de impacto inclui uma superfície de impacto para impactar um tarugo de metal a ser extrudado e uma região de transição para trás a partir da extremidade de impacto para redirecionar material deslocado pela superfície de impacto. O punção inclui ainda um ponto de extrusão traseiro para estirar material extrudado além da região de transição, o ponto de extrusão traseiro sendo adjacente a uma extremidade traseira da região de transição.

[0024] Em uma modalidade, o punção de extrusão por impacto inclui ainda um ponto de extrusão dianteiro formado por um rebordo periférico da superfície de impacto. Nesta modalidade, a região de transição forma uma porção divisória estendendo-se para trás a partir do rebordo periférico.

[0025] Em uma outra modalidade, a porção divisória é posicionada ais perto do eixo geométrico na extremidade traseira no rebordo periférico.

[0026] Em uma outra modalidade, a porção divisória tem uma largura axial igual a de cerca de 3% a cerca de 40% de um espaçamento da porção divisória a partir do eixo geométrico.

[0027] Em ainda uma outra modalidade, o ponto de extrusão traseiro inclui um rebordo de extrusão para estirar o material extrudado além da região de transição, o rebordo de extrusão sendo adicionalmente espaçado a partir do eixo geométrico do que a região de transição. Em ainda uma outra modalidade, a região de transição estende-se a um ângulo de cerca de 10 graus a cerca de 40 graus até um eixo geométrico central do punção.

[0028] Em um terceiro aspecto, a invenção prevê uma pré-forma oca extrudada por impacto para um recipiente conformado por expansão tendo um fundo, um aro e uma parede lateral. A pré-forma da invenção tem uma extremidade fechada e uma parede tubular definindo um eixo geométrico longitudinal da pré-forma. A extremidade fechada tem uma porção de formação de fundo com uma espessura de parede de fundo e a parede tubular tem uma porção de formação de parede lateral com uma espessura de parede lateral. Além disso, a pré-forma tem uma porção de formação de aro posicionada intermediariamente às porções de formação de fundo e parede lateral. A porção de formação de aro inclui uma parede de transição tendo uma espessura da parede de transição e localizada adjacente à porção de formação de fundo. A espessura da parede de transição é maior do que a espessura da parede lateral.

[0029] Em uma modalidade, a espessura da parede de transição é menor do que a espessura de parede de fundo.

[0030] Em uma outra modalidade, a espessura da parede de transição é maior do que a espessura de parede de fundo.

[0031] Em uma modalidade alternativa, a espessura da parede de transição é aproximadamente igual à espessura de parede de fundo.

[0032] Em uma outra modalidade, a porção de formação de aro é de espessura constante ou variável na direção circunferencial, e a espessura média da parede de transição é maior do que a espessura da porção de formação de parede lateral.

[0033] Em ainda uma outra modalidade da pré-forma oca, a espessura de parede de fundo é maior do que a espessura da parede de transição e a espessura da parede lateral é menor do que a espessura da parede de transição. A espessura da parede de transição pode ser de até o dobro da espessura da parede lateral. A parede de transição na porção de formação de aro pode ser parte da extremidade fechada, parte da parede tubular, ou parte de tanto a extremidade fechada quanto a parede tubular. Em ainda outra modalidade, a parede de transição é parte da parede tubular e se estende a partir da extremidade fechada até uma largura de cerca de 5% a cerca de 55% do espaçamento da parede de transição a partir do eixo geométrico central. Em outras modalidades da pré-forma, a largura é cerca de 15% a cerca de 25%, ou cerca de 20%.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0034] Modalidades exemplificativas da invenção serão ainda discutidas em detalhe abaixo com referência aos desenhos, em que as figuras 1A, 1B e 1C são ilustrações esquemáticas de diferentes etapas em um processo extrusão por impacto convencional; a figura 2 ilustra um recipiente de metal convencional; a figura 3A ilustra um corte transversal axial através de uma pré- forma expansível exemplificativa de acordo com a invenção; a figura 3B ilustra um corte transversal axial através de uma variante da pré-forma expansível exemplificativa da figura 3A; a figura 4 ilustra um corte transversal axial através de uma outra pré-forma expansível exemplificativa de acordo com a invenção; a figura 5 ilustra um corte transversal axial através de uma outra pré-forma expansível exemplificativa de acordo com a invenção; a figura 6 ilustra um corte transversal axial através de ainda uma outra pré-forma expansível exemplificativa de acordo com a invenção; a figura 7A ilustra esquematicamente um corte transversal axial de um recipiente formado a partir da pré-forma da figura 3 usando um processo de conformação por aríete sob pressão; a figura 7B ilustra esquematicamente um corte transversal através de uma variante do recipiente da figura 7A; a figura 8 ilustra esquematicamente um corte transversal axial através de um recipiente formado a partir da pré-forma da figura 4 usando um processo de conformação por aríete sob pressão; a figura 9 ilustra esquematicamente um corte transversal axial através de um recipiente formado a partir da pré-forma da figura 5 usando um processo de conformação por aríete sob pressão; a figura 10 ilustra esquematicamente um corte transversal axial através de um recipiente formado a partir da pré-forma da figura 6 usando um processo de conformação por aríete sob pressão; a figura 11 é um corte transversal axial através de uma pré-forma expansível tendo uma estrutura de centralização incorporada em uma superfície exterior da extremidade fechada; a figura 12 é um corte transversal axial através de uma pré-forma expansível de acordo com a figura 11, tendo uma estrutura de centralização variante; a figura 13 é uma vista em perspectiva em elevação frontal de um punção de extrusão por impacto de acordo com a invenção e utilizável para extrusão por impacto de uma pré-forma como mostrado na figura 3; a figura 14 é uma vista em planta lateral do punção de extrusão da figura 13; a figura 15 é uma vista em planta frontal do punção de extrusão da figura 13; a figura 16 ilustra um corte transversal axial através do punção de extrusão da figura 13; a figura 17 é uma vista em corte transversal de detalhe do primeiro ponto de extrusão e ponto de extrusão traseiro do punção de extrusão mostrado na figura 16; a figura 18 é uma vista em planta lateral de uma primeira variante do punção de extrusão da figura 13 e utilizável para extrusão por impacto de uma pré-forma como mostrado na figura 4; a figura 19 é uma vista em corte transversal de detalhe do primeiro, segundo e terceiro pontos de extrusão da primeira variante de punção de extrusão mostrada na figura 18; a figura 20 é uma vista em planta lateral de uma segunda variante de punção de extrusão utilizável para extrusão por impacto de uma pré-forma como mostrada na figura 5; e a figura 21 é um gráfico comparando desempenho de resistência à pressão de recipientes expandidos feitos a partir de pré-formas com e sem uma porção de formação de aro nervurada.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS

[0035] Esta invenção é pertinente a pré-formas ocas de metal expansíveis para a fabricação de recipientes de metal conformados expandidos e a um método e ferramental para a fabricação da pré-forma. Em particular, esta invenção se refere a pré-formas de metal extrudados por impacto para uso em um processo de conformação a pressão de fluido, preferivelmente um processo de conformação por aríete sob pressão. Esta invenção se refere ainda a um método de extrusão por impacto para fazer pré- formas extrudadas por impacto e a um ferramental para um tal método.

[0036] Neste relatório descritivo, o termo extrusão por impacto refere-se ao processo de plastificação e deformação de metal usando uma força de impacto. A extrusão por impacto conforme usado no presente relatório descritivo inclui impactar metal em tal força que ela é transformada em um estado plástico (plastificado) e impelido pela força de impacto para escoar para fora a partir do local de impacto.

[0037] O termo extrusão por impacto usado no presente relatório descritivo se refere a processo de conformação a frio de metal em que um ou tarugo ou peça bruta de metal é impactado em uma matriz por um punção a força suficiente para fazer o metal plastificar e escoar entre o punção e a matriz. Controlar o escoamento do metal entre o punção e a matriz pode envolver o uso de uma constrição localizada do espaçamento entre o punção e a matriz. Constrições exemplificativas são pontos de extrusão ou rebordos de extrusão. Porém, o uso de uma constrição não é essencial para o processo básico de extrusão por impacto da invenção que inclui em sua forma básica plastificar por impacto o metal da peça bruta e forçá-lo a escoar em torno do punção de impacto antes de uma etapa de estiramento de acordo com a invenção.

[0038] O termo estiramento como usado no presente relatório descritivo define um processo de afinar uma parede ou camada de metal ou avançando entre a matriz e o punção durante extrusão por impacto forçando a parede ou camada de metal em avanço além de uma constrição, tal como as um ponto de extrusão ou rebordo de extrusão.

[0039] Os termos ponto de extrusão e rebordo de extrusão como usados no presente relatório descritivo referem-se a uma saliência circunferencial sobre o punção que cria uma constrição entre o punção e a parede da matriz. O ponto de extrusão pode ter a forma de uma crista, por exemplo uma crista anular em um punção de seção transversal circular.

[0040] O estiramento de metal em chapa pode ser incorporado em um processo de estampagem profunda ou pode ser realizado separadamente. Na estampagem profunda, um punção e matriz impelem a peça através de uma restrição que age sobre uma parede exterior, ou radialmente externa da peça de trabalho para reduzir a espessura total da parede a um certo valor. O termo estiramento interior como usado no presente relatório descritivo define estiramento de uma parede tubular sobre uma superfície radialmente interna da parede para gerar um aumento no diâmetro radialmente interno da parede tubular, ao invés de que sobre o exterior da parede, como nos processos conhecidos. Além do mais o estiramento interior de acordo com a presente invenção é realizado durante a, e como parte da, operação de extrusão por impacto ao invés de que em uma etapa de fabricação separada, como na estampagem profunda.

[0041] Embora as pré-formas exemplificativas ilustradas sejam de formato geralmente cilíndrico e seção transversal circular, a presente invenção se aplica igualmente a pré-formas tubulares de qualquer outra seção transversal desejada. Seções transversais regulares ou irregulares são possíveis, por exemplo seções transversais elípticas ou de múltiplos lados. Extrusão por Impacto Convencional

[0042] As principais etapas de um processo de extrusão por impacto convencional e os principais componentes do ferramental de um tal processo são discutidos com referência às figuras 1A a 1C. Um recipiente de bebida padrão com extremidade de fundo em domo é discutido com referência à figura 2. Pré-formas exemplificativas de acordo com a invenção são discutidas com referência às figuras 3 a 6. Pré-formas exemplificativas com estruturas de centralização adicionadas para uso em um processo de conformação por aríete sob pressão são discutidas com referência às figuras 11 e 12. Um ferramental exemplificativo para uso na fabricação de uma pré- forma com espessura de parede tubular variável é mostrado nas figuras 13-20. Recipientes expandidos acabados feitos a partir das pré-formas das figuras 3-6 são mostrados nas em figuras 7-10.

[0043] Como ilustrado esquematicamente nas figuras 1A a 1C, a implementação básica de um sistema de extrusão por impacto convencional inclui uma matriz de extrusão 10 tendo uma parede interna 12 definindo uma cavidade de extrusão 14 de um formato e tamanho requeridos para geração do lado exterior de uma pré-forma oca a ser extrudada, um punção de extrusão 20 para inserção na cavidade de extrusão 14 e impacto com um tarugo de metal 30 recebido na cavidade de extrusão 14, e um ejetor 40 para ejetar a pré-forma 50, uma vez extrudada. O punção de extrusão 20 tem um eixo geométrico 23, uma extremidade de impacto axialmente dianteira 21, uma extremidade acionada axialmente traseira 25 para fixação a um aríete (não mostrado). Em uma primeira etapa do processo como ilustrada na figura 1A, uma barra ou tarugo 30 de metal, preferivelmente uma liga de alumínio, é colocada(o) sobre uma superfície de fundo 16 da cavidade da matriz 14, enquanto tanto o punção 20 quanto o ejetor 40 estão em sua respectiva posição retraída. O tarugo 30 pode ser por exemplo uma barra produzida cortando um material conformado em haste em fatias, ou uma barra produzida esboçando ou cortando um material em chapa grossa laminado. Na etapa de extrusão como ilustrada na figura 1B, o punção 20 é forçadamente levado a se apoiar sobre o tarugo 30, deste modo fazendo o metal do tarugo 30 a plastificar e escoar por extrusão reversa para cima em torno das paredes do punção 20 para preencher a cavidade da matriz 14 em torno do punção 20 e formar o material em escoamento para dentro da pré-forma 50 ilustrada na figura 7. Depois de completar o curso descendente, o punção 20 é então retirado para cima para permitir a ejeção da pré-forma 50. Na etapa de ejeção ilustrada na figura 1C, a pré-forma extrudada 50 é ejetada a partir da matriz 10 por avanço do ejetor 40. A pré-forma pode então ser adicionalmente deformada, por exemplo em um processo de conformação por aríete sob pressão conforme revelado em US 7.107.804.

[0044] Como ilustrado na figura 2, um recipiente de bebida convencional 500, especialmente para bebidas sob pressão devido a carbonatação, inclui uma parede lateral 510, uma extremidade de fundo 513 com um fundo em domo 520 e um aro 550 sobre que o recipiente é suportado. O fundo em domo 520 e o aro 550 podem ser formados por estampagem profunda de um material à base de chapa fina, ou por expansão sob pressão de uma pré-forma cilíndrica, por exemplo no processo de conformação por aríete sob pressão convencional da US 7.107.804. Neste processo de conformação por aríete sob pressão convencional, o fundo em domo 520 e o aro 550 são formados durante avanço do aríete (não ilustrado). O avanço do aríete leva a uma deformação para dentro (formação de domo) da extremidade de fundo fechada da pré-forma e a um enrolamento para dentro de uma extremidade de fundo da parede lateral 510. O processo de conformação por aríete sob pressão é bem conhecido de uma pessoa especializada na técnica e não precisa ser discutida em qualquer detalhe adicional aqui. Pré-forma Expansível

[0045] Como ilustrado nas figuras 3 a 5, uma pré-forma exemplificativa 100 de acordo com o presente relatório descritivo é destinada a uso para a fabricação de um recipiente de metal conformado por expansão tendo um fundo fechado, um aro e um parede lateral. A pré-forma inclui uma parede tubular 110, um eixo geométrico longitudinal 123 e uma extremidade fechada 120. A parede tubular 110 inclui uma porção de formação de parede lateral 111 que vai formar a parede lateral no recipiente expandido acabado. A extremidade fechada 120 inclui uma porção de formação de fundo 121 que vai formar o fundo do recipiente expandido acabado. A pré-forma 100 inclui ainda uma porção de formação de aro 131 que é enrolada para dentro durante a formação por aríete sob pressão do recipiente expandido feito a partir da pré-forma (ver figuras 7A a 10) para formar o aro do recipiente. A porção de formação de aro 131 inclui uma parede de transição 130 que pode se estender sobre toda a porção de formação de aro 131 como mostrado na figura 3A ou sobre apenas uma maior parte da porção de formação de aro 131 como mostrado na figura 3B, em cujo último caso a porção de formação de aro 131 inclui tanto a parede de transição 130 adjacente à porção de formação de fundo 121 quanto uma extremidade inferior 113 da parede tubular 110 (ver figura 3B). A porção de formação de fundo 121 tem uma espessura de parede de fundo 122, a porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112 e a parede de transição 130 tem uma espessura da parede de transição 132. Na modalidade exemplificativa da figura 3A, a espessura da parede lateral 122 é menor do que a espessura da parede de transição 132, que é menor do que a espessura de parede de fundo 122. Na modalidade exemplificativa ilustrada, a parede de transição 130 é parte da parede tubular 110 e é diretamente adjacente à extremidade fechada 120 da pré-forma. A parede de transição 130 é prevista para gerar todo o aro enrolado para dentro 150 no recipiente expandido 180, como vai ser discutido em mais detalhe abaixo com referência à figura 7A.

[0046] Com a pré-forma da figura 3A, pode ser obtido um recipiente expandido 180 como mostrado na figura 7A, que tem uma espessura de parede aumentada na extremidade inferior 113 da parede lateral 182, quando a extremidade fechada 120 da pré-forma é deformada durante um processo de conformação por aríete sob pressão para formar a extremidade de fundo em domo 184 do recipiente 180. Como mencionado acima, a parede de transição 130 da porção de formação de aro 131 na extremidade inferior 113 da parede tubular 110 é enrolada para dentro no processo de conformação por aríete sob pressão quando a extremidade de fundo 120 é transformada a partir de um formato convexo para um formato côncavo pelo aríete, formando um aro curvo 150 no recipiente expandido 180 (figura 7A).

[0047] Formando a parede de transição 130 com uma maior espessura de parede do que o restante da parede tubular 110, o aro enrolado para dentro 150 é reforçado em comparação com recipientes feitos a partir de pré-formas com uma parede tubular de espessura da parede lateral constante. Prevendo-se a parede de transição 130 no formato de uma porção anular da pré-forma 100, um recipiente expandido 180 formado por aríete sob pressão e conformado por expansão, pode ser produzido a partir da pré-forma 100, que inclui uma porção de aro enrolado para dentro espessada 150 adjacente à extremidade de fundo côncava 184 e na extremidade inferior 113 da parede lateral 182.

[0048] Isso proporciona duas vantagens. Primeiro um aro enrolado para dentro espessado é suficientemente reforçado para suportar confiavelmente as tensões de flexão conferidas durante o processo de conformação por aríete sob pressão, deste modo diminuindo significativamente o risco de rompimento do recipiente no aro enrolado para dentro durante enchimento e pressurização do recipiente. Em segundo lugar, a porção de aro enrolado para dentro espessada tem suficiente rigidez, devido à espessura de parede adicionada, para evitar desenrolamento do aro 150 quando do enchimento e pressurização do recipiente 180. Esta é uma vantagem significante, uma vez que ela permite o uso do recipiente não apenas para bebidas carbonatadas, mas também para cargas aerossol.

[0049] A parede de transição 130 é prevista na pré-forma 100 da figura 3A para se estender sobre toda a porção de formação de aro 131 de modo que ela forma o aro enrolado para dentro completo 150 no recipiente expandido como mostrado na figura 7A. Alternativamente, a parede de transição 130 estende-se apenas sobre uma maior parte da porção de formação de aro 131, como mostrado na figura 3B de modo que ela forma uma maior parte do aro enrolado para dentro 150, nesta modalidade pelo menos a porção interna 151 do aro enrolado para dentro 150 no recipiente expandido 180, como mostrado na figura 7B.

[0050] Durante teste de pré-formas expansíveis exemplificativas com uma parede de transição 130 de acordo com o presente relatório descritivo, os inventores constataram que não era necessário fazer a parede de transição 130 de uma largura axial suficiente na pré-forma 100 para formar todo o aro 150 em no recipiente expandido acabado 180, ao contrário do que é ilustrado na figura 7A. Durante o teste, os inventores constataram que por pressurização do recipiente expandido acabado além de seu limite de resistência a pressão, a extremidade de fundo em domo 184 é forçada para fora, mas inicialmente sem deformação da extremidade em domo. Ao invés disso, a deformação começa no aro 150, em particular na metade interna 151 do aro, que se estende entre a extremidade de fundo em domo 184 e o ponto o mais baixo do aro. Os inventores verificaram surpreendentemente que a resistência a pressão do recipiente expandido acabado é melhorada mesmo se a parede de transição se estende sobre apenas uma pequena parte da porção de formação de aro 131, desde que ela se estenda a partir da porção de formação de fundo 121, uma vez que tal parede de transição vai levar a um reforço da metade interna do aro. Os inventores ainda verificaram surpreendentemente que um recipiente expandido acabado com resistência a pressão significativamente aumentada pode ser obtido com uma pré-forma em que a parede de transição 130 se estende sobre menos do que toda a porção de formação de aro 131, desde que a parede de transição 130 seja de largura axial suficiente na pré-forma para se estender sobre pelo menos essa metade interna 151 do aro 150 no recipiente expandido acabado e que alargar a parede de transição para se estender sobre o restante do aro resulta em um aumento da resistência a pressão muito menor do que aquele que é inicialmente obtido com a parede de transição estendendo-se sobre a metade interna do aro. Assim, uma vez o aro 150 no recipiente conformado 180 se origina a partir da porção de formação de aro 131 na pré-forma 100, um recipiente conformado com resistência a pressão significativamente aumentada pode ser obtido com uma pré-forma em que a parede de transição 130 se estende a partir da porção de formação de fundo 121 sobre pelo menos metade do aro, preferivelmente uma maior parte da porção de formação de aro 131, como mostrado na figura 3B. Uma tal pré- forma vai então levar a um recipiente expandido 180 em que o aro 150 tem a espessura da parede de transição 132 a partir da extremidade de fundo 184 até pelo menos além do pico do aro 150 (sobre a maior parte do aro), como mostrado na figura 7B. Isto significa que o aro enrolado para dentro 150 tem a espessura da parede de transição 132 sobre toda a metade interna 151 do aro 150, que é aquela porção do aro que é deformada primeiro durante o enrolamento para fora do aro.

[0051] Pré-formas de diferente tamanho podem ser usadas para a produção de recipiente expandidos por pressão de vários tamanhos. O termo tamanho aqui cobre tanto o diâmetro de uma pré-forma de seção transversal circular quanto a largura de uma pré-forma de seção transversal não circular. Porém, uma pré-forma de um certo tamanho não pode ser usada para a fabricação de recipientes expandidos de todos tamanhos desejado, devido aos limites de expansão dos materiais usados. A diference relativa de tamanhos entre a pré-forma de partida usada e o recipiente expandido acabado é, portanto relativamente estreita como é a faixa de larguras de parede de transição utilizáveis para a criação da metade interna do aro.

[0052] Em uma pré-forma exemplificativa de seção transversal circular e um diâmetro de 38 mm, a parede de transição 130 estende-se a partir da extremidade fechada 120 até uma largura axial de cerca de 1 mm a cerca de 15 mm. Isto iguala cerca de 5% a cerca de 80% do espaçamento da parede de transição 130 a partir do eixo geométrico 123 da pré-forma. Uma resistência a pressão vantajosa foi observada com recipientes expandidos formados por aríete sob pressão, feitos a partir de uma pré-forma exemplificativa 100 de 38 mm como ilustrada na figura 3B, em que a largura da parede de transição era cerca de 6 mm a cerca de 10 mm (cerca de 30% a cerca de 53% do espaçamento a partir do eixo geométrico). A melhor resistência a pressão era observada com recipientes feitos a partir de pré-formas tendo uma parede de transição 130 estendendo-se sobre pelo menos uma maior parte da porção de formação de aro 131, em particular sobre uma largura de cerca de 7 mm a cerca de 9 mm (cerca de 36% a o cerca de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico). Um recipiente expandido de 46 mm de diâmetro com resistência a pressão aceitável era obtido usando uma pré-forma exemplificativa de 36 mm de diâmetro, se a largura axial da parede de transição 130 era pelo menos cerca de 7 mm (cerca de 36% do espaçamento a partir do eixo geométrico). Um recipiente expandido de 48 mm de diâmetro com resistência a pressão aceitável era obtido usando uma pré-forma exemplificativa de 38 mm diâmetro, se a largura axial da parede de transição 130 era pelo menos cerca de 9 mm (cerca de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico). Como vai ficar prontamente evidente, recipientes de maior diâmetro de, por exemplo, 53 mm ou 59 mm de diâmetro, ou mais, podem também ser feitos usando pré-formas de maior diâmetro, desde que a largura axial da parede de transição na respectiva pré-forma seja cerca de 5% a cerca de 80% do espaçamento da parede de transição a partir do eixo geométrico da pré-forma, vantajosamente cerca de 30% a cerca de 53%, ou cerca de 36% a cerca de 47%.

[0053] O tarugo de metal pode ser formado de qualquer metal que possa ser plastificado por impacto e que seja apropriado para recipientes expansíveis. O metal pode ser constituído de alumínio, incluindo alumínio substancialmente puro assim como ligas de alumínio, por exemplo, das séries 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 ou 8000, por exemplo ligadas da série 1000 ou série 3000, tais como ligas 1070, 1050, 1100 e 3207.

[0054] Para resultados superiores durante a formação por aríete sob pressão, a espessura da parede de transição 132 é de preferência aproximadamente igual à espessura da parede de fundo 122.

[0055] A porção de formação de aro 131 pode ter uma espessura constante na direção circunferencial ou pode ter uma espessura variável na direção circunferencial. A espessura variável pode ser obtida prevendo a porção de formação de aro com painéis ou mais espessos e mais finos (não mostrados) ou com nervuras (não mostradas). Esta espessura circunferencialmente variável permite uma redução na quantidade de material usado, enquanto ainda dota a pré-forma com resistência adicionada para moldagem por sopro e formação por aríete sob pressão e prevê um aro no recipiente expandido acabado que dá ao recipiente acabado uma resistência a pressão comparável à de recipientes expandidos feitos a partir de pré-formas com porções de formação de aro circunferencialmente espessas regularmente.

[0056] Embora as pré-formas exemplificativas ilustradas nas figuras 3A a 6 sejam de formato geralmente cilíndrico, a presente invenção também inclui pré-formas tubulares com seção transversal multilobular ou seções transversais na forma de formatos geométricos regulares ou irregulares, tais como elípticas, triangulares, retangulares, pentagonais, hexagonais, heptagonais ou octogonais. A obtenção de pré-formas de seção transversal não cilíndrica vai apenas ser limitada pelo formato e tamanho da matriz de extrusão e do punção de extrusão usados. Porém, como vai ser apreciado pela pessoa com especialização na técnica, as características da parede lateral incluídas nas pré-formas exemplificativas descritas acima podem ser prontamente incluídas em pré-formas tubulares de qualquer formato geométrico que possam ser feitas por extrusão por impacto.

[0057] Em uma primeira variante de pré-forma 101, como ilustrada na figura 4, a parede tubular 110 tem múltiplos degraus. A primeira variante de pré-forma 101 inclui a porção de formação de parede lateral 111, uma extremidade fechada 120 e a porção de formação de aro 131. A porção de formação de aro 131 inclui a parede de transição 130 diretamente adjacente à extremidade fechada 120, assim como uma porção de parede lateral espessada 140 localizada entre a parede de transição 130 e a porção de formação de parede lateral 111. A extremidade fechada 120 tem uma espessura de parede de fundo 122, a parede de transição 130 tem uma espessura da parede de transição 132 e a porção de parede lateral espessada 140 tem uma espessura da parede lateral aumentada 142. A porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112 menor do que a espessura da parede de transição 132 e menor do que a espessura da parede lateral aumentada 142. Na modalidade ilustrada, a parede de transição 130 e a porção de parede lateral espessada 140 estão no formato de porções anulares da parede tubular 110 total. A parede de transição 130 é prevista para gerar pelo menos a metade interna 151 do aro enrolado para dentro 150 com a porção de parede lateral espessada 140 gerando o restante do aro 150 (figura 8), quando a extremidade fechada 120 da pré-forma 101 é deformada durante um processo de conformação por aríete sob pressão para a conformação de um recipiente expandido. Alternativamente, a porção de parede lateral espessada 140 pode se estender para a parede lateral 182 do recipiente expandido 180 (não ilustrado).

[0058] Quando a extremidade fechada 120 da primeira variante de pré- forma 101 é em domo e a porção de formação de aro 131 é enrolada para dentro durante o processo de conformação por aríete sob pressão, é formado o aro curvo 150 o que ocorre no recipiente expandido 180 (figura 8). A parede de transição 130 é prevista na primeira variante de pré-forma 101 para formar a metade interna do aro enrolado para dentro 150 do recipiente expandido. Formando a parede de transição 130 com uma maior espessura de parede do que o restante da parede lateral 110, o aro enrolado para dentro 150 é reforçado em comparação com recipientes feitos a partir de pré-formas com uma espessura da parede lateral constante. Prevendo a porção de parede lateral espessada 140 na primeira variante de pré-forma 101, um recipiente formado por aríete sob pressão pode ser produzido a partir da primeira variante de pré-forma 101, que inclui a metade interna espessada 151 da porção de aro enrolado para dentro 150 adjacente à extremidade de fundo côncava 184 e originando-se a partir da parede de transição 130 e uma metade externa espessada 152 do aro 150 originando-se a partir da porção de parede lateral espessada 140 e localizada entre a metade interna 151 e o restante da parede lateral 182. Isto proporciona diversas vantagens. Em primeiro lugar, o aro enrolado para dentro espessado 150 é suficientemente reforçado para suportar confiavelmente as tensões de flexão conferidas durante a formação por aríete sob pressão, deste modo diminuindo significativamente o risco de rompimento do recipiente no aro enrolado para dentro durante enchimento e pressurização do recipiente. Em segundo lugar, a metade interna espessada 151 do aro enrolado para dentro 150 tem suficiente rigidez, devido à espessura de parede adicionada, para evitar desenrolamento do aro quando do enchimento e pressurização do recipiente, permitindo que o recipiente seja usado não apenas para bebidas carbonatadas, mas também para cargas aerossol. Em terceiro lugar, a metade externa espessada 152 permite o afinamento gradual escalonado do aro 150 e da parede lateral 182, deste modo reduzindo a taxa de perfuração na transição entre a porção de formação de aro 131 e a porção de formação de parede lateral 111 durante deformação por expansão da pré-forma, por exemplo por moldagem por sopro. Em quarto lugar, o afinamento gradual escalonado da parede lateral 182 do recipiente expandido acabado 180, obtido com a parede de transição anular 130 e a porção de parede lateral espessada 140 prevê para uma conformação por expansão mais controlada da primeira variante de pré-forma 101 durante um processo de moldagem por sopro, uma vez que a transição gradual escalonada da espessura da parede lateral leva a uma deformação mais centrada acima da extremidade fechada 120 durante a expansão por pressão. Em quinto lugar, a diminuição gradual escalonada no afinamento gradual da parede lateral 110 a partir da extremidade fechada 120 aumenta a capacidade de retenção de pressão do recipiente expandido 180 conformado a partir da primeira variante de pré-forma 101. A seção da primeira variante de pré-forma 101 incluindo a primeira e a segunda porções anulares de parede de transição 130 e a porção de parede lateral espessada 140 se abre como um guarda-chuva durante expansão por moldagem por sopro, deste modo mantendo a extremidade fechada 120 geralmente perpendicular ao eixo geométrico principal da pré- forma.

[0059] A porção de formação de parede lateral espessada 140 pode se estender a partir da parede de transição 130 até uma largura axial de cerca de 1 mm a cerca de 5 mm (cerca de 3% a cerca de 15% do diâmetro da pré- forma).

[0060] Uma resistência a pressão vantajosa era observada testando-se recipientes formados por aríete sob pressão feitos desta primeira variante de pré-forma 101 exemplificativa, em particular quando o diâmetro da pré-forma era 36-38 mm, a largura axial da parede de transição 130 era cerca de 6 mm a cerca de 10 mm e a largura axial da porção de formação de parede lateral espessada 140 era cerca de 2 mm a cerca de 4 mm (cerca de 6% a cerca de 12%) A melhor resistência a pressão era observada com recipientes feitos de pré-formas de 38 mm, tendo uma parede de transição com uma largura axial de cerca de 9 mm e uma porção de formação de parede lateral espessada 140 com uma largura axial de cerca de 3 mm (cerca de 9%). A resistência a pressão é o mais efetivamente controlada por meio da espessura da parede de transição 132. Uma resistência a pressão melhorada em recipientes expandidos acabados era obtida com pré-formas em que a espessura da parede de transição 132 era igual à espessura de parede de fundo 122.

[0061] Ademais, para bons resultados durante a formação por aríete sob pressão, a espessura da parede lateral aumentada 142 é preferivelmente o dobro da espessura da parede lateral 112. Outras porções anulares na parede lateral 110 podem ser adicionadas (não ilustrado) para ou variar gradualmente escalonadamente a espessura da pré-forma produzida ou aumentar e diminuir a espessura da parede lateral ao longo do eixo geométrico principal da pré- forma, ambas os casos podendo ser vantajosos para moldagem por sopro de formatos com alterações de formato agressivas. Cada porção anular pode ter espessura variável na direção circunferencial para prever ou painéis mais espessos e mais finos (não mostrados) ou nervuras (não mostradas) na porção anular, ou na porção de formação de fundo 121 e na porção de formação de aro 131, o que permite resistência adicionada para moldagem por sopro e formação por aríete sob pressão e para resistência a pressão adicionada no produto de recipiente carregado. A Tabela 1 abaixo ilustra a resistência a pressão aumentada um recipiente conformado acabado formado de uma pré- forma com uma porção de formação de aro nervurada, comparado com um recipiente feito de uma pré-forma desprovida de nervuras. Os dados de teste de pressão da Tabela 1 são resumidos no gráfico da figura 21. Como é evidente, dotar a porção de formação de aro e/ou a porção de formação de fundo com nervuras dota o recipiente expandido resultante com uma pressão de empenamento mais alta e, assim, maior capacidade de pressão. Na Tabela 1, o termo cavidade se refere a um recesso de centragem como vai ser discutido mais abaixo com referência à figura 11, e o termo válvula se refere à válvula de tucho axial discutida abaixo em relação à figura 16. Tabela 1

[0062] Em uma segunda variante de pré-forma 102 como ilustrada na figura 5, a porção de formação de fundo 121 e a parede de transição 130 são ambas partes da extremidade fechada 120 e a porção de formação de parede lateral 111 estende-se sobre todo o comprimento da parede tubular 110. A extremidade fechada 120 tem uma espessura de parede de fundo 122, a parede de transição 130 tem uma espessura da parede de transição 132 e a porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112. A porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112 menor do que a espessura da parede de transição 132. Na modalidade ilustrada, a parede de transição 130 tem o formato de uma porção anular circundando a porção de formação de fundo 121. A parede de transição 130 é prevista para gerar um aro enrolado para dentro 150 com espessura aumentada na extremidade inferior 183 da porção de parede lateral 182 no recipiente expandido 180 (figura 9), quando a extremidade fechada 120 da pré-forma é deformada durante um processo de conformação por aríete sob pressão.

[0063] Quando a extremidade fechada 120 é em domo e a porção de formação de aro 131 enrolada para dentro durante o processo de conformação por aríete sob pressão, o aro curvo 150 é formado no recipiente expandido 180 (figura 9), que suporta o recipiente ereto. A parede de transição 130 é prevista na segunda variante de pré-forma 102 para formar o aro enrolado para dentro 150 no recipiente expandido. Dotando a parede de transição 130 com uma espessura de parede maior do que a porção de formação de parede lateral 111, o aro enrolado para dentro 150 é reforçado comparado a recipientes feitos a partir de pré-formas com uma espessura de parede constante. A porção de formação de fundo 121 e a parede de transição 130 são geralmente da mesma espessura na modalidade da figura 5. Porém, a parede de transição 130 é orientada a um ângulo com o eixo geométrico central, dando à extremidade fechada da pré-forma um formato geralmente troncocônico. Naturalmente, uma extremidade fechada regularmente em domo convexamente (não mostrada) pode também ser usada, em que a parede de transição é uma porção anular localizada na parte a mais larga da extremidade em domo e a porção de formação de fundo é provida pelo restante da extremidade em domo. Nas variantes tanto de extremidade fechada troncocônica e quanto de extremidade fechada em domo, a parede de transição 130 é orientada a um ângulo com o eixo geométrico central para assegurar que, durante a formação por aríete sob pressão da pré-forma, é a parede de transição 130 que é enrolada, não a extremidade inferior 113 da porção de formação de parede lateral 111. Com este arranjo da porção de formação de fundo 121 e da parede de transição 130, um recipiente formado por aríete sob pressão pode ser produzido a partir da segunda variante de pré- forma 102, recipiente este que inclui a porção de aro enrolado para dentro espessada 150 intermediariamente à extremidade de fundo côncava 184 e a extremidade inferior 183 da parede lateral 182. Assim, a despeito do formato e proporção significativamente diferentes da pré-forma da figura 5 comparada com as figuras 3 e 4, é produzido um recipiente conformado por expansão acabado que é de construção muito similar e proporciona as mesmas vantagens que aquelas discutidas acima em relação às figuras 7A, 7B e 8.

[0064] Em uma terceira variante de pré-forma 103 como ilustrada na figura 6, a porção de formação de fundo 121 e a parede de transição 130 são ambas partes da extremidade fechada 120, mas a extremidade fechada não é nem cônica nem em domo. Como na segunda variante da figura 5, a porção de formação de parede lateral 111 estende-se sobre todo o comprimento da parede tubular 110. A extremidade fechada 120 tem uma espessura de parede de fundo 122, a porção de formação de aro 131 inclui parede de transição 130 com uma espessura da parede de transição 132 e a porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112. A porção de formação de parede lateral 111 tem uma espessura da parede lateral 112 menor do que a espessura da parede de transição 132. Na modalidade ilustrada, a parede de transição 130 tem o formato de uma porção anular ondulada circundando a porção de formação de fundo 121. A parede de transição 130 é prevista para gerar um aro enrolado para dentro 150 com espessura aumentada na extremidade inferior 183 da porção de parede lateral 182 no recipiente expandido 180 (figura 10), quando a extremidade fechada 120 da pré-forma é deformada durante um processo de conformação por aríete sob pressão. A parede de transição 130 tem uma espessura da parede de transição 132 maior do que a espessura de parede de fundo 122 e maior do que a espessura da parede lateral 112.

[0065] Quando a extremidade fechada 120 da terceira variante de pré- forma 103 é em domo para dentro e a porção de formação de aro 131 é enrolada para dentro durante o processo de conformação por aríete sob pressão, o aro curvo 150 é formado no recipiente expandido 180 (figura 10), que suporta o recipiente ereto. A porção de formação de aro 131 com parede de transição 130 é prevista na pré-forma 100 para formar o aro enrolado para dentro 150 no recipiente expandido. Prevendo a parede de transição 130 com uma espessura de parede maior do que a porção de formação de parede lateral 111, o aro enrolado para dentro 150 é reforçado comparado a recipientes feitos a partir de pré-formas com uma espessura de parede constante. A parede de transição 130 n terceira variante de pré-forma 103 é ondulada para permitir expansão da parede de transição anular 130 e para assegurar que, durante formação por aríete sob pressão da pré-forma, é a parede de transição 130 que é enrolada, não a extremidade inferior 113 da porção de formação de parede lateral 111. Com este arranjo da porção de formação de fundo 121 e da parede de transição 130, um recipiente formado por aríete sob pressão pode ser produzido a partir da terceira variante de pré-forma 103, que inclui a porção de aro enrolado para dentro porção 150 intermediariamente à extremidade de fundo côncava 184 e à extremidade inferior 183 da parede lateral 182. Assim, a despeito do formato proporção significativamente diferentes da terceira variante de pré-forma 103 da figura 6 comparada às pré- formas das figuras 3 a 5, um recipiente conformado por expansão acabado 180 é produzido (figura 10), que é de construção muito similar e prevê pelo menos algumas das mesmas principais vantagens que aquelas discutidas acima em relação aos recipientes das figuras 7A a 9.

[0066] Embora a porção de formação de aro 131 incluindo a parede de transição 130 tenha sido ilustrada nas figuras 3 a 6 como sendo parte de ou a parede tubular 110 ou a extremidade fechada 120, a porção de formação de aro 131 com parede de transição 130 pode também ser parte de tanto a parede tubular 110 quanto a extremidade fechada 120 (não ilustrada), desde que a espessura da parede de transição seja sempre maior do que a espessura da parede lateral.

[0067] Em um outro aspecto, a invenção estabelece que a extremidade fechada 120 da pré-forma básica 100 inclui uma estrutura de centralização, tal como uma cavidade 119, que é usada para centragem da pré-forma. Especialmente durante moldagem por sopro da pré-forma e pelo início da deformação da porção de formação de parede lateral 111, expansão irregular e descentrada da pré-forma pode às vezes ocorrer, devido a ligeiras variações na espessura da pré-forma, tanto radialmente quanto axialmente. Assim, o recipiente conformado por expansão resultante iria se tornar assimétrico com a extremidade de fundo 120 e o aro 150 estando fora do eixo geométrico central. Muito frequentemente este recipiente resultante não está repousando inteiramente vertical quando suportado sobre o aro 150. Este é um significante desafio de fabricação e pode levar a uma alta taxa de desperdício, a menos que a extremidade fechada 120 da pré-forma é retida centrada durante as etapas de expansão por pressão e avanço do aríete. Isso é obtido em uma pré-forma de acordo com a invenção e como ilustrado nas figuras 11 e 12 com a estrutura de centralização 119, 119a, que é destinada a ser engatada por uma estrutura complementar centrada sobre o aríete do aparelho de formação por aríete sob pressão em que a pré-forma deve ser moldada. A estrutura de centralização pode ter qualquer formato desejado e pode estar em recesso na ou se projetando a partir da extremidade fechada 120. Em uma modalidade como ilustrada na figura 11, a estrutura de centralização é uma cavidade 119, em uma outra modalidade como ilustrado na figura 12, a estrutura de centralização é uma ponta cônica 119a.

[0068] Para obter uma pré-forma 100 com uma parede lateral escalonada 110 como ilustrada nas figuras 3A e 3B, uma implementação de ferramental por impacto exemplificativa é usada de acordo com este pedido que preferivelmente inclui um punção de extrusão com uma superfície de impacto para impactar metal a ser extrudado; uma região de transição para trás a partir da superfície de impacto para direcionar material deslocado pela superfície de impacto; e um ponto de extrusão traseiro para estirar material direcionado para além da região de transição para produzir a porção de formação de parede lateral de espessura de parede reduzida.

[0069] Na primeira variante de pré-forma 101, a parede lateral tem múltiplas etapas (ver figura 4), que são produzidas com uma variante de punção de extrusão por impacto que inclui a região de transição e ponto de extrusão traseiro do punção de extrusão básico da invenção e um ou mais pontos de extrusão adicionais para gerar um ou mais degraus na parede lateral da pré-forma. Ferramental de Extrusão por Impacto

[0070] Uma modalidade exemplificativa de um punção de extrusão por impacto 200 de acordo com o presente pedido vai agora ser discutida em mais detalhe com referência às figuras 13 a 20. O punção de extrusão 200 inclui um corpo 210 com um eixo geométrico central 223, uma extremidade de impacto axialmente dianteira 221 e uma extremidade acionada axialmente traseira, 225 para fixação a um pistão de acionamento ou biela (não mostrados) de uma prensa de extrusão por impacto (não mostrada). A extremidade de impacto 221 inclui uma superfície de impacto 224 para impactar a barra de metal 30 a extrudada (ver figuras 1A a 1C). O corpo 210 inclui ainda uma região de transição 230 e um ponto de extrusão traseiro 260 axialmente para trás a partir da região de transição 230. Na modalidade exemplificativa ilustrada, a região de transição 230 é formada por um rebordo periférico arredondado 232 da superfície de impacto 224 e uma porção divisória 234 estendendo-se para trás a partir de uma extremidade dianteira 235 no rebordo periférico 232 até uma extremidade traseira 236. O ponto de extrusão traseiro 260 é previsto para estirar o material redirecionado pela região de transição 230. O ponto de extrusão traseiro 260 é adjacente à extremidade traseira 236 da porção divisória 234. A região de transição 230 do punção 200 é prevista para redirecionar o material da barra ou tarugo de metal 30 (ver figuras 1A a 1C) plastificado pela energia introduzida por impacto pelo punção 200. A energia de plastificação é introduzida pela superfície de impacto 224 do punção 200. A energia de impacto conferida pela superfície de impacto 224 plastifica o material e faz o material da barra escoar. A superfície de impacto 224 desloca o material plastificado, em geral radialmente para fora, enquanto que a região de transição 230 do punção redireciona o material em escoamento para trás. Na extremidade dianteira 235, a porção divisória 234 pode ser posicionada mais distante do eixo geométrico central 223 do que na extremidade traseira 236. O corpo 210 pode ter uma seção transversal circular, multilobular ou poligonal. Quando o corpo 210 tem uma seção transversal circular, a porção divisória 234 pode ter um formato troncocônico com um diâmetro que decresce axialmente para trás.

[0071] A porção divisória 234 preferivelmente tem uma largura em direção axial de cerca de 1 mm a cerca de 15 mm. Geralmente, a largura axial da porção divisória 234 é cerca de 5% a cerca de 80% do espaçamento da porção divisória 234 a partir do eixo geométrico 223, na extremidade dianteira 221. Esta largura axial é selecionada de acordo com a largura axial da porção de parede de transição 130 da pré-forma 100 a ser produzida (ver figura 7). Portanto, a porção divisória 234 preferivelmente tem uma largura de cerca de 6 mm a cerca de 10 mm (30% a cerca de 53% do espaçamento a partir do eixo geométrico), em particular uma largura de cerca de 7 mm a cerca de 9 mm (cerca de 36% a cerca de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico). Em um punção para uma pré-forma de 36 mm, a largura da porção divisória 234 pode ser pelo menos cerca de 7 mm (cerca de 36% do espaçamento a partir do eixo geométrico), enquanto que em um punção para uma pré-forma de 38 mm, a largura da porção divisória 234 pode ser pelo menos cerca de 9 mm (cerca de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico).

[0072] Como mostrado em mais detalhe na figura 17, o ponto de extrusão traseiro 260 inclui um rebordo de extrusão axialmente dianteiro 262 para estirar o material deslocado além da região de transição, por extrusão para fora do material da parede lateral inicial extrudado além da superfície de transição ou o ponto de extrusão dianteiro. O rebordo de extrusão 262 é seguido por uma segunda porção divisória 264 e uma restrição 266 para facilitar a remoção do punção a partir da pré-forma. Para resultados vantajosos, o rebordo de extrusão é preferivelmente orientado em um ângulo cego com o eixo geométrico central 223, preferivelmente um ângulo de cerca de 10 graus a cerca de 40 graus, o que significa que ele iria encerrar um ângulo de cerca de 10 graus a cerca de 40 graus com o eixo geométrico 223, se o rebordo de extrusão fosse estendido ao longo de todo o eixo geométrico.

[0073] Voltando agora à figura 16, o punção de extrusão básico 200 de acordo com o presente relatório descritivo pode ainda incluir um furo central 229 e uma válvula de tucho axial 240 para facilitar a remoção do punção a partir da pré-forma. No fim da fase de extrusão, quando movimento para frente do punção 200 é completado, a remoção do punção a partir da pré- forma por retração do punção (ver figura 1C) é facilitada permitindo que ar entre o punção 200 e o fundo 120 da pré-forma. Isto é obtido por meio da válvula de tucho 240, que é mantida fechada pela pressão de impacto durante extrusão e se abre automaticamente por reversão do movimento do punção, devido tanto a inércia quanto ao vácuo criado entre a superfície de impacto 224 e o fundo 120 da pré-forma 100. A válvula de tucho 240 inclui um eixo 241, uma extremidade dianteira cônica 242 assentável hermeticamente em uma sede de válvula dianteira complementar 246 no punção 200, e uma extremidade traseira cônica 244 para limitar movimento para a frente da válvula 240. O comprimento do eixo 241 é selecionado para permitir que a válvula de tucho 240 se mova livremente entre uma posição de vedação, em que a extremidade dianteira cônica 242 é pressionada para dentro da sede de válvula dianteira 246 e uma posição de exaustão, em que a extremidade dianteira 242 é desengatada da sede de válvula dianteira 246 e a extremidade traseira cônica 244 se apoia contra um rebordo de batente 248 do furo central 229. Canais de exaustão axialmente orientados 227 são previstos no punção 200, os quais se abrem na sede de válvula dianteira 246 e conectam a sede de válvula dianteira com o furo central 229. Na posição de vedação da válvula de tucho 240, a extremidade dianteira cônica 242 veda os canais de exaustão 227, enquanto que na posição de exaustão, ar é permitido escoar além da extremidade traseira cônica 244, através dos canais de exaustão 227 e além da extremidade dianteira cônica 242 para impedir a criação de um vácuo entre a superfície de impacto 224 e o fundo 120 da pré-forma por retração do punção 200.

[0074] O punção 200 pode ser usado em combinação com uma matriz 270 tendo uma extremidade de fundo 272 e paredes laterais 274. A extremidade de fundo 272 preferivelmente inclui um ponto saliente 271 para gerar uma cavidade de centralização 119 na extremidade de fundo 120 da pré- forma 100 produzida (ver figura 11), para uso em manter a pré-forma axialmente alinhada no molde durante moldagem por sopro da pré-forma como discutido acima. Alternativamente, a matriz 270 pode incluir um recesso 273 (não mostrado) na extremidade de fundo 272, para gerar um ponto de centralização 119a na extremidade de fundo 120 da pré-forma 100 (ver figura 12).

[0075] Uma variante do punção de extrusão por impacto exemplificativo das figuras 13 a 17, a saber primeira variante de punção 302 é ilustrada em vista detalhada na figura 18. A variante de punção de extrusão 302 inclui um corpo 310 com um eixo geométrico central 323, uma extremidade de impacto axialmente dianteira 321 e uma extremidade acionada axialmente traseira, 325 para fixação a um pistão de acionamento ou biela de uma prensa (não mostrada). A extremidade de impacto 321 inclui uma superfície de impacto 324 para impactar a barra de metal 30 a ser extrudada (ver figuras 1A a 1C). O corpo 310 inclui ainda uma região de transição 330, um ponto de extrusão traseiro 360 axialmente para trás a partir da região de transição 330 e um ponto de extrusão de afinamento 380 axialmente para trás a partir do ponto de extrusão traseiro 360. A região de transição 330 é formada por um rebordo periférico arredondado 332 da superfície de impacto 324 e uma porção divisória 334 estendendo-se para trás a partir de uma extremidade dianteira 335 no rebordo periférico 332 até uma extremidade traseira 336. O ponto de extrusão traseiro 360 é previsto ara estirar o material redirecionado pela região de transição 330. O ponto de extrusão traseiro 360 é adjacente a extremidade traseira 336 da porção divisória 334. Na extremidade dianteira 335, a porção divisória 334 é posicionada mais distante do eixo geométrico central 323 do que na extremidade traseira 336. O corpo 310 pode ter uma seção transversal circular, multilobular ou poligonal. Quando o corpo 310 tem uma seção transversal circular, a porção divisória 334 tem um formato troncocônico com um diâmetro que decresce axialmente para trás. A largura axial da porção divisória 334 da variante de punção 302 pode ser selecionada com os mesmos critérios usados para a porção divisória 234 do punção 200. Como mostrado em mais detalhe na figura 19, o ponto de extrusão traseiro 360 inclui um rebordo de extrusão axialmente dianteiro 362 para estirar o material da parede lateral inicial por extrusão para fora do material da parede lateral inicial extrudado além do ponto de extrusão dianteiro. O rebordo de extrusão 362 é seguido por uma segunda porção divisória 364 e uma restrição 366 para facilitar remoção do punção a partir da pré-forma. Para resultados vantajosos, o rebordo de extrusão 362 pode ser orientado a um ângulo cego com o eixo geométrico central 323, preferivelmente a um ângulo de cerca de 10 graus a cerca de 40 graus. O ponto de extrusão de afinamento 380, que é adicionado na variante de punção 302 das figuras 18 e 19, inclui um rebordo de extrusão axialmente dianteiro 382 para reduzir a espessura do material da parede lateral estirado pelo ponto de extrusão traseiro 360. O ponto de extrusão de afinamento 380 extruda para fora o material da parede lateral estirada extrudado além do ponto de extrusão traseiro. O rebordo de extrusão de afinamento 382 é seguido por uma segunda porção divisória 384 e uma restrição 386 para facilitar a remoção do punção a partir da pré-forma. Para resultados vantajosos, o rebordo de extrusão de afinamento 382 pode ser orientado a um ângulo cego com o eixo geométrico central 323, preferivelmente a um ângulo de cerca de 10 graus a cerca de 40 graus, enquanto que a restrição 386 é orientada a um ângulo de cerca de 1 grau a cerca de 3 graus com o eixo geométrico central 323. Usar um ponto de extrusão de afinamento 380 permite um afinamento gradual mais escalonado da parede lateral da pré-forma produzida, deste modo reduzindo a taxa de perfuração durante a deformação da pré-forma, por exemplo por moldagem por sopro.

[0076] Em outras variantes do punção de extrusão da invenção, outros pontos de extrusão (não ilustrados) da mesma construção pontos como os pontos de extrusão traseiro de afinamento 360, 380 podem ser adicionados para variar gradualmente a espessura da pré-forma produzida, o que pode ser vantajoso para moldagem por sopro de formatos com variações de formato agressivas. Os pontos de extrusão incluídos em um punção de acordo com o presente relatório descritivo causam um estiramento ou afinamento do material extrudado além do ponto de extrusão, o que significa um estiramento do material sobre uma superfície interna do material, ou uma superfície interior da pré-forma.

[0077] Uma segunda variante de punção de extrusão 400 como mostrada na figura 20 inclui um corpo 410 com um eixo geométrico central 423, uma extremidade de impacto axialmente dianteira 421 e uma extremidade acionada axialmente traseira 425 para fixação a um pistão de acionamento ou biela de uma prensa hidráulica ou mecânica (não mostrada). A extremidade de impacto 421 inclui uma superfície de impacto 424 para impactar a barra de metal 30 a ser extrudada (ver figuras 1A a 1C). O corpo 410 inclui uma região de transição 430 e um ponto de extrusão traseiro 460 axialmente para trás a partir da região de transição 430 e um ponto de extrusão de afinamento 480 axialmente para trás a partir do ponto de extrusão traseiro 460. A região de transição 430 é formada por um rebordo periférico arredondado 432 da superfície de impacto 424 e uma porção divisória 434 estendendo-se para trás a partir de uma extremidade dianteira 435 no rebordo periférico 432 até uma extremidade traseira 436. O ponto de extrusão traseiro 460 é previsto para estirar o material plastificado por impacto com a superfície de impacto 424 e redirecionado pelo rebordo 432 e porção divisória 434 da região de transição 430. O ponto de extrusão traseiro 460 é adjacente à extremidade traseira 436 da porção divisória 434. Na extremidade dianteira 435, a porção divisória 434 é posicionada mais perto do eixo geométrico central 423 do que na extremidade traseira 436. O corpo 410 pode ter uma seção transversal circular, multilobular ou poligonal. Quando o corpo 410 tem uma seção transversal circular, a porção divisória 434 tem um formato troncocônico com um diâmetro que aumenta axialmente para trás. A porção divisória 434 tem uma largura em direção axial que pode ser selecionada com os mesmos critérios usados para a porção divisória 234 do punção 200. O ponto de extrusão traseiro 460 e o ponto de extrusão de afinamento 480 na variante ilustrada são de construção substancialmente idêntica àqueles mostrados nas figuras 18 e 19.

[0078] Embora o ferramental de impacto e os punções de extrusão exemplificativos descritos acima sejam de seção transversal circular para a produção de pré-formas cilíndricas, um punção de extrusão de acordo com a presente invenção pode também ter uma seção transversal diferente de circular, tal como multilobular ou ter uma seção transversal geométrica regular ou irregular para a geração de pré-formas multilobulares ou pré- formas tendo uma seção transversal geométrica regular ou irregular. Extrusão por Impacto com Estiramento

[0079] Um processo de extrusão por impacto exemplificativo de acordo com o presente pedido, para a fabricação de uma pré-forma oca tendo um eixo geométrico longitudinal, uma extremidade de fundo fechada e uma parede tubular axialmente estendida de espessura variável inclui as seguintes etapas. Um tarugo de metal é extrudado por impacto por impactar o tarugo de metal para plastificar o metal; redirecionar o material plastificado em uma parede tubular que progride axialmente; estirar uma porção axialmente dianteira da parede que progride por extrusão da porção dianteira além de um ponto de extrusão para formar um porção de parede lateral tendo uma espessura reduzida; e interromper o impacto enquanto uma parte do tarugo permanece não extrudada para formar a extremidade de fundo fechada e a parede tubular, a parede tubular incluindo a porção de parede lateral e uma porção de parede de transição, a porção de parede de transição estendendo-se entre a extremidade de fundo e a porção de parede lateral.

[0080] No processo exemplificativo, o impacto é interrompido quando o tarugo de metal é reduzido a uma espessura de parede de fundo desejada, a parede que progride é redirecionada a uma espessura da parede de transição e a porção de parede lateral é estirada a uma espessura da parede lateral menor do que a espessura da parede de transição. A espessura da parede de transição pode ser superior, igual, ou inferior à espessura de parede de fundo. Na pré- forma ilustrada nas figuras 3A e 3B, a espessura da parede de transição 132 é menor do que a espessura de parede de fundo 122 e maior do que a espessura da parede lateral 112, enquanto que na pré-forma ilustrada na figura 5, a espessura da parede de transição 132 é aproximadamente igual à espessura de parede de fundo 122.

[0081] Em uma alternativa ao processo exemplificativo, o impacto é interrompido quando o tarugo de metal é reduzido a uma espessura de parede de fundo, a parede que progride é redirecionada a uma espessura da parede lateral igual ou superior à espessura de parede de fundo e a porção de parede lateral é estirada a uma espessura da parede lateral inferior à espessura da parede de transição.

[0082] Vantajosamente, o estiramento da parede que progride começa depois de um comprimento de transição da parede que progride de cerca de 5 mm a cerca de 15 mm. Preferivelmente, o comprimento de transição é cerca de 6 mm a cerca de 10 mm. Para pré-formas de 38 mm de diâmetro, verificou-se que uma porção de parede de transição de cerca de 7 mm a cerca de 9 mm de largura axial era vantajosa, o que é preferivelmente obtido começando o estiramento da parede que progride depois de um comprimento de transição de cerca de 7 mm a cerca de 9 mm.

[0083] Em uma outra alternativa ao processo exemplificativo, o impacto é interrompido quando o tarugo de metal é reduzido a uma espessura de parede de fundo, a parede que progride é redirecionada a uma espessura da parede de transição igual ou superior à maior espessura de parede de fundo e a porção de parede lateral é primeiramente estirada a uma primeira espessura da parede lateral inferior à espessura da parede de transição e então estirada a uma segunda espessura da parede lateral inferior à primeira espessura da parede lateral, para gerar uma pré-forma tendo uma parede de fundo, uma parede de transição e um parede lateral escalonada.

[0084] O impacto pode ser interrompido quando o tarugo de metal é reduzido a uma espessura de parede de fundo de cerca de 0,009 mm a cerca de 0,050 mm, preferivelmente cerca de 0,013 mm a cerca de 0,015 mm.

[0085] A força usada para impacto do tarugo de metal é suficientemente alta para obter confiavelmente uma plastificação do metal no tarugo. Faixas de força adequadas vão ser evidentes para uma pessoa com especialização na técnica. Porém, quando se estira a parede lateral como parte do processo de extrusão por impacto global, como no processo da presente aplicação, a força de impacto usada deve também ser suficientemente alta para permitir estiramento confiável no ponto de extrusão traseiro. Uma força de impacto insuficiente pode levar a um estiramento irregular e uma espessura irregular da parede lateral afinada da pré-forma produzida, com o potencial de trincas se formando na parede lateral afinada ou durante a formação da pré-forma ou durante expansão da pré-forma em um recipiente conformado. Os inventores verificaram que pressão de impacto suficiente para uma operação de estiramento confiável é gerada com operação impacto de 68-208 toneladas métricas, em particular forças de cerca de 172 toneladas métricas a cerca de 190 toneladas métricas. Um estiramento confiável era obtido na fabricação de uma pré-forma de 38 mm de diâmetro com uma força de impacto de cerca de 181 toneladas métricas. Forças mais altas vão ser requeridas para pré-formas de maior diâmetro. EXEMPLOS

[0086] Barras de alumínio comercialmente disponíveis feitas de uma liga da série 1100 ou 3000, tendo um diâmetro de 38 mm e espessura de 12 mm foram extrudadas por impacto em uma prensa extrusora por impacto convencional (Prensa Schuler), usando um punção de acordo com a invenção como mostrado na figura 20, tendo um único ponto de extrusão traseiro. A força de impacto usada era de 200 t. A pré-forma cilíndrica de alumínio resultante de 38 mm de diâmetro tinha um fundo plano fechado de cerca de 0,013 mm de espessura, uma parede lateral cilíndrica de cerca de 200 mm de altura e 0,010 mm de espessura e uma parede de transição de cerca de 7 mm de largura e cerca de 0,013 mm espessura. A pré-forma era submetida a tratamentos convencionais de aparamento, limpeza e escovamento, para gerar uma borda de topo regular, remover lubrificante de extrusão e proporcionar uma aparência externa global regular. A pré-forma foi recozida, preaquecida e expandida por aríete sob pressão de acordo com o processo aríete como descrito em WO2015/143540, cujo conteúdo é aqui incorporado em sua totalidade.

[0087] O recipiente expandido completo que tinha um diâmetro de 48 mm era submetido a pressurização até 651 kPa. Nenhuma deformação ou empenamento da extremidade de fundo do recipiente, incluindo o fundo em domo e o aro, foram observados, nem qualquer aumento de comprimento do recipiente foi detectado.

[0088] O mesmo processo exemplificativo de extrusão, conformação e teste foi realizado com uma pré-forma de 36 mm de diâmetro e uma parede de transição de 7 mm de largura, usando um punção como mostrado nas figuras 13 a 17. Mais uma vez, nenhuma deformação, empenamento ou aumento de comprimento foram observados t pressões até 651 kPa. Um ligeiro desenrolamento do aro do recipiente expandido acabado foi observado a 651 kPa se uma pré-forma de 36 mm e uma parede de transição com 5 mm de largura for usada. Um maior grau de desenrolamento do aro era observado quando uma pré-forma de 36 mm de diâmetro e uma parede de transição com largura de 3 mm era usada.

[0089] O grau máximo de desenrolamento era observado quando a parede de transição era completamente omitida. Assim, a inclusão da parede de transição na pré-forma expansível dota o recipiente expandido feito a partir da pré-forma com resistência a pressão melhorada, enquanto que uma resistência a pressão confiável de até 651 kPa de pressão interna no recipiente expandido é obtida quando a parede de transição se estende sobre uma maior parte da porção de formação de aro. Sem se estar limitado por esta teoria, os inventores acreditam que prever uma porção anular espessada na extremidade de fundo da parede tubular da pré-forma resulta em um aro enrolado para dentro no recipiente formado por aríete sob pressão que tem uma maior espessura do que a parede lateral e que vai reforçar a metade interna do aro para reduzir a chance de desenrolamento do aro. Resultados superiores eram obtidos com pré-formas em que a parede de transição estende-se sobre a maior parte da largura da porção de formação de aro. Por exemplo, em uma pré-forma de cerca de 38 mm de diâmetro, uma largura da parede de transição de cerca de 7 mm vai cobrir pelo menos metade da largura da porção de formação de aro em um recipiente expandido de cerca de 46 mm formado a partir desta pré-forma.

[0090] Embora a descrição acima se refira a modalidades específicas preferidas como presentemente contemplado pelos inventores, vai ficar entendido que a invenção em seu aspecto amplo inclui equivalentes mecânicos e funcionais dos elementos aqui descritos.

Claims

1. Pré-forma de recipiente expansível (100) para um recipiente de metal conformado (180), o recipiente conformado (180) tendo um fundo de recipiente fechado (184), um aro (150) para suportar o recipiente (180), e uma parede lateral de recipiente (182), a pré-forma (100) compreendendo: uma extremidade fechada (120); e uma parede tubular (120) que se estende a partir da extremidade fechada e que define um eixo geométrico longitudinal (123) da pré-forma (100); caracterizada pelo fato de que: a extremidade fechada (120) que inclui uma porção que forma um fundo plano de recipiente (121) com uma espessura da parede de fundo (122) constante e a parede tubular (110) incluindo uma parede lateral de recipiente que forma porção (111) com uma espessura da parede lateral constante (112) se estendendo verticalmente a partir de uma parede de transição (130); a pré-forma (100) que inclui adicionalmente um aro que forma porção (131) intermediária, a porção de formação de fundo de recipiente (121) e a porção de formação de parede lateral de recipiente (111), a porção de formação de aro (131) que inclui a parede de transição (130) adjacente e se estendendo verticalmente a partir da porção de formação de fundo de recipiente (121), a parede de transição (130) tendo uma espessura de parede de transição (132) maior do que a espessura da parede lateral (112) e igual ou menor do que a espessura de parede de fundo (122); a pré-forma sendo extrudada a partir de um único tarugo, barra de metal (30) ou peça de material em chapa.

2. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede de transição (132) é menor do que a espessura da parede de fundo (122).

3. Pré-forma de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede de transição (132) é igual à espessura da parede de fundo (122).

4. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede de transição (132) é constante em uma direção circunferencial.

5. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede de transição (132) varia em uma direção circunferencial.

6. Pré-forma de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a parede de transição (130) inclui alternar circunferencialmente primeiras e segundas regiões tendo espessuras diferentes uma da outra.

7. Pré-forma de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que as segundas regiões incluem deformações convexas e/ou côncavas para rigidez aumentada.

8. Pré-forma de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que as deformações convexas estão na forma de nervuras e as deformações côncavas estão na forma de ranhuras.

9. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a parede de transição (130) tem uma espessura constante (132) na direção radial e/ou axial da pré-forma (100).

10. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a parede de transição (130) tem espessuras diferentes na direção radial e/ou axial da pré-forma (100).

11. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a parede tubular tem um espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123) e a parede de transição (130) tem uma largura axial igual a 5% a 80% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

12. Pré-forma de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a largura axial é de 30% a 53% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

13. Pré-forma de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a largura axial é de 36% a 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

14. Pré-forma de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123) é de 18 mm e a largura axial é de 36% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

15. Pré-forma de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123) é de 19 mm e a largura axial é de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

16. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a espessura de parede de transição (132) é de duas vezes a espessura da parede lateral (112).

17. Pré-forma de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o metal da pré-forma (110) é alumínio ou uma liga de alumínio.

18. Punção para extrusão por impacto (200) para inserção em uma matriz de extrusão por impacto (270), o punção (200) compreendendo: um corpo (210) com um eixo geométrico central (223), uma extremidade de impacto axialmente dianteira (221), uma extremidade acionada para afixação (225) a uma prensa axialmente para trás; uma superfície de impacto (224) na extremidade de impacto (221) para impactar metal a ser extrudado; e uma região de transição anular (230) traseira da extremidade de impacto (221) para direcionar material deslocado pela superfície de impacto (224); caracterizado pelo fato de que compreende ainda um ponto traseiro de extrusão (260) para estirar material direcionar passada a região de transição (230), o ponto traseiro de extrusão (260) sendo adjacente a uma extremidade traseira (236) da região de transição (230) e que inclui um rebordo de extrusão (262) para estirar o material direcionado passada a região de transição (230), o rebordo de extrusão (262) que se estende para fora a partir da extremidade traseira (236) da região de transição (230) para um espaçamento maior a partir do eixo geométrico central (223) do que a extremidade traseira (236) e que se estende em um ângulo de 10 graus a 40 graus para o eixo geométrico central (223).

19. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o ponto traseiro de extrusão (260) ainda inclui uma restrição (266) se estendendo para trás a partir de uma extremidade traseira do rebordo de extrusão (262) a um espaçamento menor a partir do eixo central (223) do que a extremidade traseira do rebordo de extrusão (262), a restrição (266) sendo configurada para remover o punção (200) do metal extrudado.

20. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a região de transição (230) inclui um rebordo periférico (232) da superfície de impacto (224) e a porção divisória (234) que se estende para trás a partir do rebordo periférico (232).

21. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a extremidade traseira (236) da porção divisória (234) está posicionada em um espaçamento a partir do eixo geométrico central (223) mais diferente do que uma extremidade dianteira (235) da porção divisória (234) no rebordo periférico (232).

22. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a extremidade traseira (236) está posicionada mais distante a partir do eixo geométrico central (223) do que da extremidade dianteira (235).

23. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a extremidade traseira (236) está posicionada mais próxima ao eixo geométrico central (223) do que a extremidade dianteira (235).

24. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a superfície de impacto (224) é geralmente circular e a porção divisória (234) é troncocônica.

25. Punção para extrusão por impacto de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 24, caracterizado pelo fato de que a porção divisória (234) tem um comprimento axial igual a 5% a 80% de um espaçamento da porção divisória a partir do eixo geométrico central (223).

26. Punção para extrusão por impacto de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 24, caracterizado pelo fato de que a porção divisória (234) tem um comprimento axial igual a 30% a 53% de um espaçamento da porção divisória (234) a partir do eixo geométrico central (223).

27. Punção para extrusão por impacto de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 24, caracterizado pelo fato de que a porção divisória (234) tem um comprimento axial igual a 36% a 47% de um espaçamento da porção divisória (234) a partir do eixo geométrico central (223).

28. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ponto de extrusão de redução para reduzir adicionalmente material de parede lateral estirado extrudado passado o ponto traseiro de extrusão.

29. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o corpo (210) inclui um furo central (229) e uma válvula de tucho axial (240) no furo (229) para permitir o ar dentro de uma peça de trabalho extrudada com o punção (200) após a remoção do punção a partir da peça de trabalho extrudada.

30. Punção para extrusão por impacto de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a extremidade de impacto (221) inclui uma sede de válvula (246), a válvula de tucho (240) inclui um eixo (241) para movimento no furo (229), uma extremidade dianteira (242) assentável hermeticamente na sede de válvula (246), a válvula (240) sendo móvel entre uma posição de vedação em que a extremidade dianteira (242) é assentada hermeticamente na sede de válvula (246) e uma posição de exaustão, em que a extremidade dianteira (242) é desengatada da sede de válvula (246).

31. Método para extrusão por impacto de uma pré-forma de recipiente oca (100) tendo um eixo geométrico longitudinal (123), uma extremidade de fundo fechado (120) e uma parede tubular que se estende axialmente (110), definindo um eixo geométrico longitudinal (123) da pré- forma de recipiente (100), o método compreendendo: impactar um único tarugo de metal (30) para plastificar o material do tarugo (30) e deslocar e direcionar o material plastificado para formar uma parede de transição axialmente tubular de progressão (130) em uma espessura de parede de transição (132); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: estirar uma porção axialmente dianteira da parede de transição de progressão (130) em uma superfície radialmente interna forçando a porção dianteira passado um ponto de extrusão (260) para formar uma parede lateral axialmente tubular de progressão tendo uma espessura da parede lateral (112) menor do que a espessura de parede de transição (132), em que estirar uma porção axialmente dianteira da parede de transição de progressão (130) é realizado por um rebordo de extrusão (262) do ponto de extrusão (260); e interromper o impacto e o estiramento enquanto alguns dos tarugos (30) restantes, formam a extremidade fechada de fundo, quando o tarugo é reduzido a uma espessura da parede de fundo (122) igual ou mais do que a espessura da parede de transição (132).

32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o impacto e o estiramento são interrompidos quando o tarugo (30) for reduzido para uma espessura da parede de fundo (122) maior do que a espessura de parede de transição (132).

33. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o impacto e o estiramento são interrompidos quando o tarugo (30) é reduzido a uma espessura da parede de fundo (122) igual à espessura de parede de transição (132).

34. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 31 a 33, caracterizado pelo fato de que o estiramento da primeira porção de parede lateral começa após uma progressão axial da parede progressiva de 5 mm a 15 mm, ou de 5% a 80% de um espaçamento da parede progressiva a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

35. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que a progressão axial da parede progressiva é de 6 mm a 10 mm, ou de 30% a 53% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

36. Método de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que a progressão axial da parede progressiva é de7 mm a 9 mm, ou de 36% a 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

37. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que o espaçamento da parede progressiva a partir do eixo geométrico longitudinal (123) é de 18 mm e a progressão axial da parede progressiva é de 7 mm, ou de 36% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

38. Método de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o espaçamento da parede progressiva a partir do eixo geométrico longitudinal (123) é de 19 mm e a progressão axial da parede progressiva é de 9 mm, ou de 47% do espaçamento a partir do eixo geométrico longitudinal (123).

39. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 31 a 38, caracterizado pelo fato de que o metal do tarugo (30) é alumínio ou liga de alumínio.