BR112021008000A2

BR112021008000A2 - gabarito para trabalho plástico de metal

Info

Publication number: BR112021008000A2
Application number: BR112021008000-7A
Authority: BR
Inventors: Takuho KUMAGAI; Tomohiro Ogawa; Ryozo Shiroishi; Naoya Matsumoto; Masahiro Shimamura
Original assignee: Toyo Seikan Group Holdings, Ltd.
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-08-03
Also published as: KR102550103B1; EP3875183A4; WO2020090475A1; KR20230006600A; CN112930233A; TW202023706A; EP3875183A1; JP7338143B2; JP2020069506A; US20210354186A1; KR20210082216A

Abstract

GABARITO PARA TRABALHO PLÁSTICO DE METAL. A presente invenção provê um gabarito que é para trabalho plástico de metal e é usado para realizar trabalho plástico em uma peça de trabalho de metal ou liga, e com o qual trabalho plástico pode ser realizado de maneira tal que riscos lineares não são deixados nas superfícies de produtos processados. A presente invenção se refere a um gabarito que é para trabalho plástico de metal e é usado para realizar trabalho plástico em uma peça de trabalho de metal ou liga, ainda colocando a superfície de trabalho do gabarito em contato com a peça de trabalho e movimentando a superfície de trabalho em relação à peça de trabalho. O gabarito para trabalho plástico de metal é caracterizado em que a rugosidade superficial média aritmética Ra da superfície de trabalho do gabarito é 0,12 micrômetros ou menos e a superfície de trabalho é polida de maneira tal que projeções tendo uma largura de 200 micrômetros ou mais e uma altura de 10 micrômetros ou não são mais observadas quando vistas por projeção ao longo da direção de trabalho.

Description

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GABARITO PARA TRABALHO PLÁSTICO DE METAL CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um gabarito para trabalho plástico de metal para uso em trabalho plástico de metais.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Trabalho plástico de metais convencionalmente conhecido inclui: laminação, dobramento, compartilhamento, estampagem, estiramento e similares. Tal trabalho plástico é realizado colocando um gabarito feito de um material de base rígido de carboneto cementado, por exemplo, em contato com um metal como uma peça de trabalho.

[003] Quando trabalho plástico como mencionado anteriormente é realizado, um agente lubrificante tal como óleo é normalmente usado para evitar contato direto entre a peça de trabalho e o gabarito de trabalho. Entretanto, no caso de trabalho plástico tal como estiramento que é realizado sob alta pressão superficial, uma película lubrificante não pode ser mantida localizadamente, o que permite que a peça de trabalho e o gabarito de trabalho entrem em contato direto um com o outro, resultando em emperramento da peça de trabalho em uma superfície de trabalho. Consequentemente, um produto moldado pode ter uma superfície áspera. Além disso, em um caso onde um corpo sinterizado tal como carboneto cementado é usado como o gabarito de trabalho, vazios finos necessariamente presentes no corpo sinterizado são expostos mesmo em uma superfície com acabamento espelhado do carboneto cementado. Se trabalho plástico de um metal macio tal como alumínio for realizado usando um gabarito tendo tais vazios em sua superfície, pó de abrasão do metal macio é desvantajosamente aderido e depositado (acumulado) na superfície de trabalho. O emperramento bem como a adesão e deposição como mencionado anteriormente não apenas resultam em uma superfície áspera de um produto moldado, mas também reduzem a vida da ferramenta significativamente por uma mudança na

2 / 20 dimensão e similares devido a abrasão progressiva e retrabalho de retificação da superfície do gabarito de trabalho.

[004] Em vista do exposto, era amplamente conhecido prover a superfície de trabalho do gabarito para uso em trabalho plástico de metais com uma película dura principalmente para o propósito de assegurar resistência a abrasão, resistência a emperramento e similares (vide, por exemplo, Documentos de Patente 1 e 2).

[005] A película dura formada na superfície de trabalho do material de base rígido precisa ter um certo nível de superfície lisa. Nos Documentos de Patente 1 e 2 bem como Documentos de Patente 3 e 4, a superfície é ajustada de maneira que a rugosidade superficial média aritmética Ra, a rugosidade de altura máxima Rmax, e o tamanho e número de irregularidades fiquem em certas faixas.

[006] Entretanto, dependendo do método de trabalho plástico, existem alguns casos onde o gabarito pode ser usado eficazmente mesmo quando as exigências de rugosidade e tamanho e número de irregularidades na superfície da película dura como mencionado anteriormente não são atendidas. Por outro lado, mesmo quando o ajuste é feito para atender a exigências, um produto resultante pode ter defeitos lineares em sua superfície. Documentos da Técnica Anterior: Documentos de Patente:

[007] Documento de Patente 1: JP 2783746 B Documento de Patente 2: WO 2017/033791 A1 Documento de Patente 3: JP 4984263 B Documento de Patente 4: JP 5152836 B

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problemas a ser resolvidos pela invenção:

[008] Portanto, um objetivo da presente invenção é fornecer um gabarito para trabalho plástico de metal para uso em trabalho plástico de uma

3 / 20 peça de trabalho de metal ou liga, o gabarito permitindo que trabalho plástico seja realizado sem formar defeitos lineares em uma superfície de um produto moldado.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[009] Em decorrência da condução de um estudo a respeito de defeitos lineares formados em uma superfície de um produto a ser obtido por trabalho plástico de metal, os presentes inventores descobriram o seguinte conhecimento para completar a presente invenção. Ou seja, durante trabalho plástico no qual uma superfície de trabalho de um gabarito de trabalho é movimentada em relação a uma peça de trabalho em contato com a peça de trabalho, defeitos lineares são formados ao longo de uma direção de trabalho por protuberâncias presentes na superfície de trabalho do gabarito de trabalho. A formação de defeitos lineares pode ser evitada eficazmente ajustando as posições de irregularidades de um certo tamanho que estão inevitavelmente presentes na superfície de trabalho.

[0010] A presente invenção fornece um gabarito para trabalho plástico de metal para uso em trabalho plástico de uma peça de trabalho de metal ou liga, no qual uma superfície de trabalho é movimentada em relação à peça de trabalho em contato com a peça de trabalho. A superfície de trabalho do gabarito é polida de maneira que uma rugosidade superficial média aritmética Ra não seja mais que 0,12 μm, e de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma largura de não menos que 200 μm e uma altura de não menos que 10 μm, que são calculadas com base em sua projeção ao longo de uma direção de trabalho.

[0011] É preferível para o gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção que: (1) a superfície de trabalho seja revestida com uma película de tratamento de superfície; (2) a película de tratamento de superfície seja uma película de

4 / 20 carbono; (3) a película de tratamento de superfície seja uma película de diamante policristalino; (4) o gabarito tenha um formato de anel com uma superfície anular interna que serve como a superfície de trabalho; e (5) o gabarito seja usado para estiramento.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0012] De acordo com a presente invenção, o gabarito para trabalho plástico de metal é usado para trabalho plástico no qual uma superfície de trabalho do gabarito é movimentada relativamente em contato com uma peça de trabalho de metal ou liga. Exemplos do trabalho plástico incluem estampagem, estiramento e trefilação. A superfície de trabalho é polida para ter uma rugosidade superficial média aritmética Ra de não mais que 0,12 μm, por meio disso impedindo que um produto resultante tenha uma superfície áspera. Além disso, o polimento é realizado de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma largura de não menos que 200 μm e uma altura de não menos que 10 μm, que são calculadas com base em sua projeção ao longo de uma direção de trabalho.

[0013] A saber, a superfície de trabalho é polida de maneira que a largura e altura de uma protuberância não sejam mais que os certos valores, que são calculados com base em sua projeção ao longo da direção de trabalho. Portanto, é possível impedir eficazmente que defeitos que se estendem linearmente o longo da direção de trabalho sejam formados na superfície de um produto.

[0014] O gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção é usado preferivelmente como uma matriz para estiramento resiliente que é aplicado a um metal ou liga relativamente macio tal como alumínio ou uma liga de alumínio. O gabarito da presente invenção é usado mais preferivelmente para obter um corpo de lata moldado feito de um metal

5 / 20 ou uma liga. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

[0015] [Fig. 1]: um diagrama para explicar os princípios da presente invenção; [Fig. 2]: uma vista seccional transversal lateral esquemática mostrando as partes principais de um gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção; [Fig. 3]: um diagrama mostrando um exemplo do espectro óptico de Raman de uma superfície de uma película de carbono; [Fig. 4]: um diagrama mostrando um exemplo de um processo de moldagem por prensa usando estiramento; [Fig. 5]: uma vista seccional transversal lateral parcial de uma matriz de estiramento anular à qual a presente invenção é aplicada; e [Fig. 6]: uma vista seccional transversal lateral total da matriz de estiramento anular na Fig. 5.

MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0016] Um gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção é usado para trabalho plástico no qual uma superfície de trabalho do gabarito é movimentada relativamente em contato com uma peça de trabalho de metal ou liga. A superfície de trabalho é polida para satisfazer certas condições.

[0017] A primeira condição é a seguinte: a superfície de trabalho, isto é, a superfície a ser posta em contato com a peça de trabalho, precisa ter uma rugosidade superficial Ra (JIS B-0601-1994) de não mais que 0,12 µm, particularmente não mais que 0,08 µm. A rugosidade superficial Ra representa uma assim chamada rugosidade média aritmética. Quando a superfície de trabalho é polida de maneira que a rugosidade superficial Ra fique dentro dessa faixa, as propriedades de deslizamento entre a superfície de trabalho e uma superfície da peça de trabalho (superfície da peça de trabalha)

6 / 20 são asseguradas durante o trabalho plástico, por meio disso evitando eficazmente a rugosidade de uma superfície de um produto resultante (superfície do produto).

[0018] No entanto, é impossível suprimir eficazmente a formação de defeitos com uma grande largura de linha que se estendem linearmente ao longo de uma direção de trabalho apenas por polimento da superfície de trabalho de maneira que a rugosidade superficial Ra não seja mais que o certo valor descrito acima.

[0019] Uma descrição será feita com referência à Fig. 1, na qual (a) é uma vista plana da superfície de trabalho do gabarito; (b) mostra uma projeção em uma superfície ao longo da direção de trabalho; e (c) é uma vista plana da superfície da peça de trabalho (superfície da peça de trabalho) após o trabalho. Como mostrado na Fig. 1, a superfície de trabalho do gabarito tem três protuberâncias A, B e C tendo larguras WA, WB e WC, respectivamente. Como pode ser entendido em (c) na Fig. 1, a protuberância B está presente no trajeto da protuberância A na direção de trabalho, enquanto a protuberância C está presente for a do trajeto da protuberância A na direção de trabalho.

[0020] Dessa forma, as protuberâncias na superfície de trabalho do gabarito podem ser projetadas em uma superfície ao longo da direção de trabalho como mostrado em (b) na Fig. 1. Projeções da protuberância A e da protuberância B são vistas sobrepondo uma à outra, de maneira que uma largura X resultante seja maior que cada uma da largura WA da protuberância A e a largura WB da protuberância B, enquanto a largura da projeção da protuberância C permanece igual à largura WC.

[0021] A saber, durante trabalho plástico usando o gabarito que tem as protuberâncias A a C em sua superfície de trabalho como aqui descrito, quando a superfície de trabalho é movimentada relativamente em contato com a superfície da peça de trabalho da peça de trabalho, um defeito linear A’ tendo a largura de linha WA, um defeito linear B’ tendo a largura de linha WB,

7 / 20 e um defeito linear C’ tendo a largura de linha WC são formados ao longo da direção de trabalho correspondendo às projeções das protuberâncias A, B e C, respectivamente, como mostrado em (c) na Fig. 1. Cada uma das larguras dos defeitos lineares A’, B’ e C’ é dentro de uma faixa que não apresenta problema de qualidade. Nesse caso, devido às projeções sobrepostas das protuberâncias A e B, o defeito linear A’ e o defeito linear B’ formados correspondendo às protuberâncias A e B, respectivamente, resultam na formação de um defeito linear tendo a largura de linha X que é maior que cada uma das larguras WA e WB.

[0022] Como pode ser entendido pela descrição acima, em um caso onde uma pluralidade de protuberâncias presentes na superfície de trabalho do gabarito são próximas umas às outras (isto é, em um caso onde um defeito está presente no trajeto de uma outra protuberância na direção de trabalho), um defeito linear tendo uma largura maior que a de cada uma das protuberâncias é formado na superfície da peça de trabalho. Ou seja, mesmo se um ajuste for feito para reduzir a largura de cada uma das protuberâncias, o defeito linear tendo a largura de linha X maior que a largura de cada uma das protuberâncias é formado na superfície da peça de trabalho se as projeções das protuberâncias se sobrepõem. Como um resultado, um produto a ser obtido por trabalho plástico tem a aparência prejudicada.

[0023] Com o exposto em mente, na presente invenção, a superfície de trabalho do gabarito é polida de maneira que não haja protuberância tendo uma certa largura, que é calculada com base em sua projeção ao longo da direção de trabalho, e especificamente de maneira que não haja protuberância no trajeto de uma outra protuberância na direção de trabalho. Mais especificamente, na presente invenção, a superfície de trabalho do gabarito é polida de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma largura de não menos que 200 µm, preferivelmente não menos que 160 µm, que é calculada com base em sua projeção ao longo da direção de

8 / 20 trabalho.

[0024] Além disso, é também importante na presente invenção que a superfície de trabalho seja polida de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma altura h (vide, (b) na Fig. 1) de não menos que 1 µm, particularmente não menos que 10 µm, que é calculada com base na projeção como mencionado anteriormente. Ou seja, mesmo se a largura da protuberância que é observada com base na projeção tiver sido ajustada para ser não mais que o certo valor como anteriormente descrito, a presença de uma protuberância tendo uma grande altura h resulta na formação de um defeito profundo na superfície da peça de trabalho. Como um resultado, um produto a ser obtido por trabalho plástico tem aparência prejudicada. Considerando que a espessura da película de óleo varia dependendo da condição lubrificada durante o trabalho, é difícil determinar exclusivamente a altura da protuberância. Em vista do fato de que um defeito tendo uma profundidade de 1 µm ou mais em uma peça de trabalho é visualmente perceptível, uma protuberância de não menos que 1 µm torna-se um problema mediante suposição de que o trabalho é realizado sem usar nenhum agente lubrificante. Após a devida consideração, os presentes inventores observaram, como mostrado no Exemplo 1 a ser descrito a seguir, que uma altura de 10 µm pode servir como uma referência sob uma condição lubrificada na técnica anterior.

[0025] O material para o gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção não é limitado particularmente, desde que a superfície de trabalho seja polida de maneira a satisfazer as condições supradescritas. Considerando que a peça de trabalho é de metal ou liga e que o gabarito é aplicado a plástico de trabalho resistente no qual a superfície de trabalho é movimentada relativamente em contato com a superfície da peça de trabalho, é normalmente preferível que o gabarito inclua um material de base rígido 1 e uma película de tratamento de superfície 3 provida na superfície de o material

9 / 20 de base rígido 1 como mostrado na vista esquemática da Fig. 2. A superfície de trabalho polida como aqui descrito é presente na superfície da película de tratamento de superfície 3.

[0026] O material de base rígido 1 não é limitado particularmente, e é preferivelmente feito de um material que tem rigidez suficiente para suportar trabalho plástico severo e resistência térmica suficiente para suportar a formação de película. Exemplos típicos do material tendo tanto rigidez quanto resistência térmica incluem: o assim chamado carboneto cementado obtido por sinterização de uma mistura de carboneto de tungstênio (WC) e um aglutinante de metal tal como cobalto; cermet obtido por sinterização de uma mistura de carboneto de metal tal como carboneto de titânio (TiC) ou um composto de titânio tal como carbonitreto de titânio (TiCN) e um aglutinante de metal tal como níquel ou cobalto; e cerâmica dura tal como carboneto de silício (SiC), nitrito de silício (Si3N4), alumina (Al2O3) e zircônia (ZrO2).

[0027] A película de tratamento de superfície 3 é selecionada adequadamente de acordo com o efeito pretendido, e o material da mesma não é limitado. Por exemplo, a película de tratamento de superfície 3 pode ser formada de qualquer de vários tipos de óxidos metálicos e similares. Quando uma ênfase é colocada na resistência a abrasão e resistência a emperramento para prover um gabarito para trabalho plástico de metais macios, uma película dura de TiC, TiN, TiAlN, CrN, DLC ou similares é normalmente preferível. Dentre as mesmas, uma película de carbono contendo cristais de diamante, tal como uma película DLC ou uma película de diamante policristalino, é particularmente preferível.

[0028] Preferivelmente, a película de carbono (isto é, a película de tratamento de superfície 3) na presente invenção tem uma razão de intensidade em uma faixa de 0,5 a 5,0, particularmente 0,8 a 3,0. A razão de intensidade é representada pela seguinte Fórmula (1): ID/IG (1)

10 / 20 onde ID é a intensidade de pico máxima a 1.333 ± 10 cm-1 no espectro óptico de Raman da superfície da película de carbono 3; e IG é a intensidade de pico máxima a 1.500 ± 100 cm-1 no espectro óptico de Raman da superfície da película de carbono 3.

[0029] Uma descrição será feita com referência à Fig. 3 que mostra o espectro óptico de Raman da película de carbono formada nos exemplos a serem descritos a seguir. A intensidade de pico máxima ID a 1.333 ± 10 cm-1 é derivada de componentes de diamante na película, enquanto a intensidade de pico máxima IG a 1.500 ± 100 cm-1 é derivada de componentes de grafite na película. Dessa forma, uma menor razão de intensidade de pico indica que a película contém uma grande quantidade de grafite, enquanto uma maior razão de intensidade de pico indica que a película está mais próxima a cristais de diamante. Como pode ser entendido a partir disso, a película de carbono da presente invenção preferivelmente contém componentes de grafite de maneira a satisfazer a razão de intensidade supramencionada, por meio disso assegurando excelente rigidez e adesão ao material de base rígido 1 subjacente e exibindo resistência ao impacto favorável. Por exemplo, mesmo após repetido trabalho plástico severo, a película é eficazmente impedida de se descascar, de maneira que pode-se esperar que o gabarito de trabalho tenha uma vida mais longa.

[0030] A película de carbono supradescrita é formada na superfície do material de base rígido 1 por um método CVD de filamento quente bem conhecido ou um método CVD por plasma bem conhecido tal como CVD por plasma de micro-ondas, CVD por plasma de alta frequência, ou CVD por plasma com calor, seguido por polimento de superfície.

[0031] A formação da película normalmente usa, como um gás fonte, um gás obtido diluindo gás de hidrocarboneto tal como metano, etano, propano, ou acetileno a cerca de 1% com um gás hidrogênio. O gás fonte pode ser adequadamente misturado com uma pequena quantidade de gás tal

11 / 20 como oxigênio, monóxido de carbono, ou dióxido de carbono para o propósito de ajustar a qualidade da película e a taxa de formação de película.

[0032] A película é formada da seguinte maneira. Por o uso do gás fonte supramencionado, o material de base rígido 1 é aquecido a uma alta temperatura em uma faixa de 700˚C a 1.000˚C, de maneira que plasma seja gerado por potência de micro-ondas, potência de alta frequência, ou similares. O gás fonte é decomposto no plasma para gerar espécies ativas, e cristais de diamante crescem naturalmente no material de base rígido 1. Durante a formação de película, grafite e carbono amorfo produzido no material de base rígido 1 são atacados seletivamente por átomos de hidrogênio dissociados no plasma. Isso permite que a película contenha uma grande quantidade de componentes de diamante, resultando na razão de intensidade de pico do espectro óptico de Raman na faixa supramencionada.

[0033] Embora a descrição apresentada tenha sido direcionada para o método para formação da película de carbono, a película de tratamento de superfície 3 feita de um outro material de óxido inorgânico pode ser também formada na superfície do material de base rígido 1 da mesma maneira acima usando um método convencionalmente conhecido tal como CVD ou PVD.

[0034] A película de tratamento de superfície da maneira aqui descrita, particularmente a película formada usando CVD, tende a ter uma superfície áspera em virtude de o ataque químico seletivo ser realizado da maneira exigida para melhorar o crescimento de cristal durante a formação da película. Dessa forma, a fim de usar esta película para o gabarito para trabalho plástico, a película assim formada precisa ser submetida a um tratamento de retificação para polimento.

[0035] A superfície da película de tratamento de superfície 3 pode ser retificada por um método bem conhecido.

[0036] Exemplos do método de retificação incluem: retificação mecânico usando um rebolo tal como grãos abrasivos de diamante; retificação

12 / 20 usando uma ação química; e uma combinação da retificação mecânica e da retificação química. Para realizar qualquer desses métodos de retificação, a rugosidade superficial média aritmética Ra da película pode ser ajustada na faixa supradescrita.

[0037] Na presente invenção, é necessário que pelo menos a superfície de trabalho seja polida de maneira que não haja protuberância tendo uma largura e uma altura maior que as faixas predeterminadas, que são calculadas com base em sua projeção ao longo da direção de trabalho.

[0038] Em um caso onde processamento de retificação convencional é feito para polimento, existem necessariamente algumas protuberâncias tendo uma largura e uma altura maior que os valores predeterminados, que são calculados com base na projeção. Isto é por causa de, embora a superfície como um todo seja retificada para ser polida, resultando em uma pequena rugosidade superficial Ra, cristais que cresceram especificamente com base nas substâncias estranhas, defeitos no material base e similares durante a formação de película são deixadas sem ser retificada devido a uma diferença na dureza entre os cristais e suas periferias. A fim de evitar isto, na presente invenção, observação microscópica ou similares é feita, por exemplo, de maneira a encontrar uma protuberância tendo uma largura e uma altura de não menos que os valores predeterminados. Então, a protuberância assim encontrada é retificada localmente, de maneira que a largura e a altura fiquem menores que os valores predeterminados (retificação de acabamento). Isto é também verdadeiro para a superfície de uma película fina formada por PVD que é menos provável de causar grande rugosidade. Devido a partículas que cresceram especificamente na superfície da película, a superfície precisa ser retificada como no caso de CVD.

[0039] O método de retificação local não é limitado particularmente. Exemplos do mesmo incluem retificação mecânica usando um rebolo, e remoção apenas de cristais específicos usando um feixe de alta energia tal

13 / 20 como um laser pulsado.

[0040] Na presente invenção, o gabarito para trabalho plástico de metal que tem a superfície de trabalho supradescrita é usado como uma ferramenta para uso em trabalho plástico no qual a superfície de trabalho é movimentada relativamente em contato com a superfície da peça de trabalho. Exemplos do trabalho plástico incluem estampagem, estiramento, trefilação e similares. Em particular, o gabarito da presente invenção é usado preferivelmente como uma matriz de estiramento para uso em trabalho plástico no qual uma alta pressão superficial é aplicada entre a superfície de trabalho e a superfície da peça de trabalho.

[0041] Na presente invenção, o material da peça de trabalho pode ser qualquer de vários tipos de metais ou ligas, e não é limitado particularmente. Exemplos do mesmo podem incluir: alumínio, cobre, ferro, uma liga contendo esses metais, uma chapa fina de aço estanhada como uma chapa de estanho, uma chapa fina de aço com superfície tratada tal como uma chapa de alumínio submetida a um tratamento de conversão química, e uma chapa fina metálica pré-revestida, pelo menos uma superfície das quais tem um revestimento orgânico de poliéster ou similares.

[0042] A Fig. 4 mostra um processo para produzir uma lata metálica por trabalho em prensa que usa o gabarito para trabalho plástico de metal da presente invenção como uma matriz de estiramento.

[0043] Na Fig. 4, uma folha de elemento (por exemplo, uma chapa de alumínio) 11 a ser moldada em uma lata metálica é inicialmente submetida a puncionamento, por meio disso obtendo uma chapa circular 13 para a lata metálica (vide, Fig. 4(a)).

[0044] O puncionamento é realizado usando uma punção 15 para puncionamento que tem um diâmetro externo equivalente ao diâmetro da chapa circular 13, e uma matriz 17 que segura a folha de elemento 11 e tem uma abertura correspondente ao diâmetro da chapa circular 13. Mais

14 / 20 especificamente, quando a folha de elemento 11 segura na matriz 17 é puncionada pela punção 15, a chapa circular 13 de um tamanho predeterminado é obtida.

[0045] De acordo com a forma de um artigo moldado a ser produzido por este processo de produção, a folha de elemento 11 pode ser puncionada de maneira que o chapa 13 assuma um outro formato (por exemplo, um formato retangular).

[0046] A chapa circular 13 assim obtida é submetida a estampagem, por meio disso obtendo uma lata estampada (corpo cilíndrico com fundo) 19 tendo uma pequena altura (vide, Fig. 4(b)).

[0047] Durante a estampagem, a chapa circular puncionada 13 é segura em uma matriz 21 com sua periferia segura por um gabarito de suporte da peça em bruto 23. A matriz 21 tem uma abertura, na qual a chapa circular 13 é pressionada por uma punção 25 para estampagem, por meio disso obtendo a lata estampada 19.

[0048] Na extremidade superior da abertura da matriz 21, uma quina (no lado que segura a chapa circular 13) é arredondada (parte da curvatura), de maneira que a chapa circular 13 seja pressionada na abertura da matriz 21 rapidamente sem se romper. O diâmetro externo da punção 25 é definido menor que o diâmetro da abertura da matriz 21 por uma quantidade correspondente praticamente à espessura da chapa circular 13. A saber, esta estampagem dificilmente envolve um processo de redução de espessura. A estampagem pode ser realizada uma pluralidade de vezes dependendo do formato de um produto moldado.

[0049] Então, a lata estampada assim obtida 19 é submetida a estiramento, resultando em um corpo de base de lata metálica (lata estampada e estirada) 27 tendo uma maior altura e uma menor espessura (vide, Fig. 4(c)).

[0050] Este estiramento é realizado da seguinte maneira. Uma punção 29 para estiramento é inserido na lata estampada 19 obtida pela estampagem,

15 / 20 supradescrita e então é abaixada, permitindo que a superfície externa do corpo cilíndrico 19 seja soldada por pressão na superfície interna de uma matriz de estiramento anular 31, por meio do que a pare lateral do corpo cilíndrico 19 fica mais fina pela matriz 31. Consequentemente, o corpo de base da lata metálica 27 é obtido que torna-se mais fino e tem uma maior altura de acordo com o grau de afinamento.

[0051] Como pode ser entendido na Fig. 4, em uma série de processos de puncionamento, estampagem e estiramento, capacidade de deslizamento é exigida durante o puncionamento, enquanto a capacidade de deslizamento entre a matriz usada e a peça de trabalho torna-se mais necessária à medida que o processo continua da estampagem ao estiramento. Isto é porque a superfície de trabalho do gabarito e a superfície da peça de trabalho são movimentadas relativamente sob alta pressão superficial. Em particular, o estiramento exige a máxima capacidade de deslizamento uma vez que uma pressão superficial maior que a tensão de escoamento da peça de trabalho é aplicada.

[0052] Na presente invenção, o gabarito para trabalho plástico de metal que tem a superfície de trabalho polida como anteriormente descrito é usado como a matriz de estiramento anular 31.

[0053] Uma descrição será feita da matriz de estiramento 31 com referência à Fig. 4 (especialmente, Fig. 4(c)), a Fig. 5 mostrando uma seção transversal parcial da matriz 31 bem como a lata estampada 19 como uma peça de trabalho, e a Fig. 6 mostrando uma vista seccional transversal lateral da matriz 31. A matriz de estiramento 31 inclui uma superfície inclinada 33 localizada à montante da direção de trabalho de estiramento da lata estampada (peça de trabalho) 19, uma superfície inclinada 35 localizada à jusante da direção de trabalho de estiramento, e uma superfície plana 37 localizada entre as mesmas. Uma região a ser posta em contato com a peça de trabalho 19 serve como uma superfície de trabalho 41. A película de tratamento de

16 / 20 superfície supradescrita 3 é formada em toda a superfície incluindo as superfícies 33, 35 e 37.

[0054] Na matriz de estiramento 31 mostrada nas Figs. 4 a 6, a superfície de trabalho 41 é formada em uma superfície anular interna (uma região onde a superfície inclinada 33, a superfície plana 37 e a superfície inclinada 35 estão presentes) incluindo a superfície plana 37 (esta parte é também referida como uma base). A película de tratamento de superfície 3 pode ser formada pelo menos na superfície de trabalho 41 (isto é, a superfície na qual uma pressão superficial é aplicada durante o estiramento). Preferivelmente, ambas as extremidades da película de tratamento de superfície 3 são localizadas afastadas da superfície de trabalho 41, de maneira que a película seja confiavelmente impedida de se descascar durante o estiramento resistente. Em vista disto, é normalmente mais adequado que a película de carbono 3 seja formada em toda a superfície anular, particularmente toda a superfície do material de base rígido 1 (excluindo a superfície superior na Fig. 4). Com a película de carbono 3, pelo menos a superfície de trabalho 41 é polida para satisfazer as condições supradescritas.

[0055] Embora não mostrado nas figuras, é preferível que um tubo de resfriamento ou similar seja provido através do interior do material de base rígido 1 de maneira a suprimir uma elevação de temperatura da superfície de trabalho 41 durante o estiramento.

[0056] Embora a única matriz de estiramento anular 31 seja colocada no exemplo mostrado na Fig. 4, uma pluralidade de matrizes de estiramento anulares 31 pode ser colocada em intervalos adequados ao longo da direção de trabalho. Neste caso, a matriz 31 colocada à jusante da direção de trabalho tem um menor vazio D, permitindo que a lata estampada 19 fique gradualmente mais fina.

[0057] Na presente invenção, o estiramento usando a matriz de estiramento 31 como aqui descrito pode ser realizado em um ambiente de

17 / 20 líquido (fluido de arrefecimento) incluindo água e um agente lubrificante, que é denominado trabalho úmido, ou, alternativamente, pode ser realizado sem o uso de um fluido de arrefecimento, que é denominado trabalho a seco. No caso de trabalho a seco, a espessura da película de óleo durante moldagem é menor que a no trabalho úmido, de maneira que a capacidade de transferência da superfície da matriz para a peça de trabalho é melhorada, resultando em propriedades de superfície espelhada superior. Entretanto, trabalho a seco não apenas reduz a taxa de estiramento limite, mas também exige um dispositivo de resfriamento para suprimir uma elevação de temperatura da superfície de trabalho como mencionado anteriormente. Por causa disso, o trabalho úmido é preferível como uma modalidade.

[0058] Na presente invenção, o estiramento usando a matriz de estiramento 31 como aqui descrito é também aplicável a vários tipos de materiais de metal ou liga como anteriormente descrito. Exemplos dos mesmos incluem: alumínio, cobre, ferro, uma liga contendo esses metais, uma chapa fina de aço estanhada como uma chapa de estanho, uma chapa fina de aço tratada na superfície tal como uma chapa de alumínio submetida a um tratamento de conversão química, e uma chapa fina metálica pré-revestida, pelo menos uma superfície da qual tem um revestimento orgânico. Estiramento resistente com uma alta taxa de estiramento pode ser realizado repetidamente.

[0059] Em particular, o estiramento usando a matriz de estiramento anular 31 pode ser realizado preferivelmente para produzir um corpo de base de lata metálica pelo processo da Fig. 4 como anteriormente descrito neste documento, e mais preferivelmente para produzir uma lata de alumínio. Exemplos

[0060] A presente invenção será descrita por meio dos exemplos seguintes.

[0061] Nos exemplos seguintes, a rugosidade superficial foi obtida

18 / 20 medindo a rugosidade superficial média aritmética Ra usando um instrumento de medição de rugosidade superficial fabricado por TOKYO SEIMITSU CO., LTD. (SURFCOM 2000SD3) em conformidade com JIS-B-0601. <Exemplo 1>

[0062] Uma chapa de alumínio foi submetida a estiramento usando uma matriz tendo uma largura e uma altura máxima mostradas na Tabela 1 e tendo um revestimento de diamante em sua superfície. A chapa de alumínio para uso em testes de moldagem foi obtida como se segue: um material A3004 foi laminado em uma espessura de chapa de 0,29 mm; e a chapa assim obtida foi submetida a puncionamento e então estampagem para ser moldada em um corpo cilíndrico com fundo tendo um diâmetro φ de 95 mm.

[0063] Testes de moldagem foram realizados da seguinte maneira. Inicialmente, a estampagem foi realizada movimentando uma punção tendo um diâmetro externo φ de 66 mm a uma velocidade de 200 spm para obter um corpo cilíndrico tendo um diâmetro φ de 66 mm, seguido por três vezes de estiramento. Durante o estiramento, uma emulsão de fluido de arrefecimento foi ejetada por cada uma das matrizes de estiramento, de maneira que a moldagem foi realizada em um ambiente úmido para obter uma lata moldada. Além disso, as protuberâncias na matriz foram medidas com um microscópio laser para obter um formato seccional transversal de cada uma das protuberâncias. Com base no formato seccional transversal assim obtido e na posição da protuberância na matriz, o formato de uma projeção ao longo da direção de trabalho foi calculado para comparação com um defeito na lata moldada. O defeito na lata foi medido com um interferômetro branco. Nesse momento, a presença ou ausência de defeitos lineares foi observada visualmente. Os resultados são mostrados na Tabela 1. [Tabela 1] protuberância Projetada Defeito no cilindro da lata Presença/ausência de defeito Largura altura máxima Largura profundidade linear (observação visual) máxima Ex. 1-1 155 μm 8,4 μm 155 μm 0,30 μm ○ Ex. 1-2 90 μm 9,2 μm 85 μm 0,86 μm ○

19 / 20 Ex. 1-3 5 μm 9,0 μm 5 μm 0,92 μm ○ Ex. 1-4 10 μm 7,7 μm 10 μm 0,13 μm ○ Ex. 1-5 200 μm 8,0 μm 200 μm 0,14 μm × Ex. 1-6 40 μm 10,3 μm 30 μm 1,0 μm × Ex. 1-7 220 μm 11,0 μm 210 μm 1,3 μm ×

[0064] A Tabela 1 mostra seletivamente apenas resultados característicos. Uma comparação entre os formatos de uma protuberância projetada e um defeito no cilindro da lata mostra que suas larguras são praticamente iguais entre si e que um defeito tendo uma largura de 200 μm ou mais pode ser observado visualmente. É mostrado que a profundidade do defeito no cilindro da lata é menor que a altura da protuberância na matriz devido ao uso do fluido de arrefecimento, enquanto o defeito tendo uma profundidade maior que 1,0 μm pode ser observado visualmente; a altura da protuberância nesse momento é cerca de 10 μm. <Exemplo 2>

[0065] Uma lata moldada tendo um diâmetro φ de 66 mm foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1. Nesse momento, como mostrado na Tabela 2, a rugosidade superficial média aritmética Ra da matriz de estiramento foi variada para determinar se a moldagem foi ou não realizada com sucesso e observar a aparência da lata. Os resultados são mostrados na Tabela 2. No Exemplo 2, não é feita nenhuma consideração quanto ao defeito linear formado pela protuberância projetada na superfície da matriz como mostrado no Exemplo 1. Tabela 2 Rugosidade superficial Ra Resultado Ex. 2-1 0,20 μm × Moldagem bem sucedida Ex. 2-2 0,14 μm × Moldagem bem sucedida Ex. 2-3 0,12 μm ○ Defeito formado Ex. 2-4 0,10 μm ○ Defeito formado Ex. 2-5 0,08 μm ◎ Superfície espelhada Ex. 2-6 0,05 μm ◎ Superfície espelhada

[0066] Os resultados na Tabela 2 mostram o seguinte. A fim de realizar com sucesso trabalho em um ambiente úmido de maneira a obter um corpo de lata, a superfície da matriz precisa ser polida para ter uma rugosidade superficial Ra de não mais que 0,12 μm, e mais preferivelmente

20 / 20 não mais que 0,08 μm de maneira a conseguir propriedades de superfície espelhada superiores para melhorar o valor de aparência.

[0067] Os exemplos supradescritos mostram o seguinte. Durante trabalho plástico no qual uma superfície de trabalho é movimentada relativamente em contato com uma peça de trabalho de metal ou liga, a fim de impedir eficazmente que defeitos que se estendem linearmente ao longo da direção de trabalho sejam formados na superfície de um produto, é desejável que a superfície de trabalho seja polida de maneira que a rugosidade superficial média aritmética Ra não seja mais que 0,12 μm e de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma largura de não menos que 200 μm e uma altura de não menos que 10 μm, que são calculadas com base em sua projeção ao longo da direção de trabalho.

[0068] A presente invenção não é limitada às modalidades e exemplos supradescritos, e várias modificações podem ser feitas sem fugir do espírito e escopo da presente invenção. Explicações de Letras ou Números

[0069] 1: material de base rígido 3: película de carbono 19: peça de trabalho (corpo cilíndrico) 31: matriz de estiramento 41: superfície de trabalho.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Gabarito para trabalho plástico de metal, caracterizado pelo fato de ser para uso em trabalho plástico de uma peça de trabalho de metal ou liga, na qual uma superfície de trabalho é movimentada em relação à peça de trabalho em contato com a peça de trabalho, em que a superfície de trabalho do gabarito é polida de maneira que uma rugosidade superficial média aritmética Ra não seja mais que 0,12 μm, e de maneira que não seja observada nenhuma protuberância que tenha uma largura de não menos que 200 μm e uma altura de não menos que 10 μm, que são calculadas com base em uma projeção da mesma ao longo de uma direção de trabalho.

2. Gabarito para trabalho plástico de metal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos a superfície de trabalho do gabarito é revestida com uma película de tratamento de superfície dura.

3. Gabarito para trabalho plástico de metal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a película de tratamento de superfície é uma película de carbono.

4. Gabarito para trabalho plástico de metal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a película de tratamento de superfície é uma película de diamante policristalino.

5. Gabarito para trabalho plástico de metal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem um formato de anel com uma superfície anular interna que serve como a superfície de trabalho.

6. Gabarito para trabalho plástico de metal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser para uso em estiramento.

DIREÇÃO DE TRABALHO Petição 870210038032, de 27/04/2021, pág. 33/37

SUPERFÍCIE DE TRABALHO DO GABARITO SUPERFÍCIE DA PEÇA DE TRABALHO 1/4

PROJEÇÃO AO LONGO DA

DIREÇÃO DE TRABALHO

Deslocamento de Raman (cm-1)

puncionamento estampagem estiramento baixa pressão na superfície alta pressão na superfície Petição 870210038032, de 27/04/2021, pág. 35/37 3/4

DIREÇÃO DE TRABALHO