DE19723553A1

DE19723553A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Behälterkörpers

Info

Publication number: DE19723553A1
Application number: DE1997123553
Authority: DE
Inventors: Manfred Breuer
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG; Vaw Aluminium AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG; Vaw Aluminium AG
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-10
Also published as: EP0885671A2; EP0885671A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Be hälterkörpers durch Tiefziehen eines Aluminiumbandes, das mit Kunststoffmaterial innen kaschiert und außen lackiert ist und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

1. Stand der Technik

Bei starren Dosen, beispielsweise Fischdosen werden Behäl terkörper aus Flachmaterial, insbesondere Aluminiumband oder Weißblechband, in der Materialstärke von ca. 200 µm zur Vermeidung von Faltenbildung in 2 bis 3 Stufen tiefge zogen. Der Behälterkörper besteht üblicherweise aus einer Legierung vom Typ 3004 im Zustand H44.

Es sind auch Behälterkörper für Tiernahrung aus der Legie rung 8011 bekannt, die in einer Materialstärke von 110 µm im Zustand H0 in einer Stufe tiefgezogen werden können. Diese Materialien besitzen eine nicht-ausreichende Beul festigkeit, so daß nach den auf den Transportwegen üblichen Stoß- und Preßbeanspruchungen die Behälterkörper zahlreiche Beulen aufweisen.

2. Aufgabenstellung

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vor richtung anzugeben, um einen Behälterkörper vorzugsweise einstufig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung tief ziehen zu können. Der dabei hergestellte, tiefgezogene Aluminiumbehälter soll eine hohe Rückstellkraft aufweisen, damit bei den auf dem Transportwege üblichen Stoßbeanspruchungen keine Beu lenbildung auftritt, sondern das Material sich selbsttätig zurückstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den An sprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Material aus der Legierungsgruppe 3004 der Glühzustand H44 eine Dickenreduzierung bei gleich zeitiger Erhöhung der Beulfestigkeit durchführbar ist.

Als Verformungswerkzeug wird ein Tiefziehwerkzeug mit einer Hubzahl von 80 bis 120 Hub/min und einer variablen Konizi tät im Unterziehwerkzeug vorgeschlagen, wobei die Segmen te/der Schieber in den Radien konisch ausgebildet sind.

3. Anwendungsbeispiele

Die Legierung des erfindungsgemäßen Typs 3004 ist durch eine spezielle Verhältnisbildung der einzelnen Legierungs parameter gekennzeichnet.

Diese Verhältnisbildung wirkt sich besonders günstig auf die Tiefziehfähigkeit und auf die Ausbildung des Gefüges (insbesondere die Kornverteilung) aus.

Im Zustand 3/4 "hart" ist das erfindungsgemäße Gefüge durch eine besondere Phasenverteilung gekennzeichnet, die dadurch erzielt wird, daß nach dem Walzvorgang eine Wärmebehandlung (kurz anlaßgeglüht) durchgeführt wird, so daß das Material teilweise (nicht vollständig) rekristallisiert ist.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs besteht aus 85 µm Aluminium mit einer Kaschierung von 30 µm Poly propylen. Der Verbund wird sodann durch eine Außenlackie rung ergänzt.

Alternativ kann die Kaschierung aus Polypropylen auch durch eine Extrusionsbeschichtung ersetzt werden. Dieses hat den Vorteil einer verbesserten Haftung, einer guten Temperatur beständigkeit und Lösungsmittelfreiheit.

Der Lack (außen) wird mit einer Schichtdicke von 1,5 bis 4 g/m² aufgetragen. Es ist darauf zu achten, daß der Lacktyp nur geringe Aufrauhungen beim Tiefziehen und ein geringes Wasseraufnahmevermögen beim Sterilisieren zeigt. Dieses wird durch eine besonders geringe Porosität und eine gute Gleitfähigkeit des Lackes erreicht.

Durch eine besondere Konstruktion des Ziehwerkzeuges kann der Niederhalterdruck im einstufigen Tiefziehverfahren unterhalb von 5 bar gehalten werden. Hierzu weist das Tief ziehwerkzeug folgende Konstruktionsmerkinale auf:

1. Das Oberwerkzeug 1 weist einen umlaufenden Kragen K auf, dessen Innenwand 1 eine nach unten hin abnehmende Wandstärke besitzt. Dieses führt zu einer Abschrägung der Innenwand I von ca. 8°, die in Fig. 2 (Oberwerk zeugquerschnitt) dargestellt ist. Das Unterwerkzeug 2 ist ringförmig ausgebildet, wobei die Außenwand A eine obere und untere Wandschräge aufweist. Die obere Wand schräge A₁ verläuft in einem Winkel von 24° gegenüber senkrechten und die untere Wandschräge A₂ mit einem Winkel von 8°. In Fig. 4 ist das Unterwerkzeug in Querschnittsdarstellung gezeigt.
2. In den Eckpunkten des Unterwerkzeugs sind gemäß Fig. 3 Ausschnitte 3.1 bis 3.4 für bewegliche Zieh backen angeordnet. Diese können in Form von kippfähi gen Fassetten gemäß Fig. 5, 6 ausgebildet werden.
Die beweglichen Ziehbacken sind zumindest in zwei Richtungen elastisch verschieblich bzw. nachgiebig. Dadurch entsteht ein Unterziehwerkzeug mit variabler Konizität.

Der erfindungsgemäße Aufbau eines Tiefziehwerkzeuges ist den nachfolgenden Fig. 1 bis 6 beispielhaft zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht auf ein Oberwerkzeug;

Fig. 2 Querschnitt durch ein erfindungsgemäßen Ober werkzeug;

Fig. 3 Unterwerkzeug in Draufsicht;

Fig. 4a, 4b Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Unter werkzeug;

Fig. 5, 6 Details nach Fig. 3 über die beweglichen Steu ernocken.

In Fig. 1 ist das Tiefziehwerkzeug in Draufsicht dargestellt. Man erkennt eine zentrale Bohrung 10 und vier im Randbereich angeordnete Befestigungsbohrungen 11-14. Über in diese Bohrun gen 11-14 eingeführte Maschinenschrauben 15 kann die horizon tale Grundplatte 16 des Oberwerkzeugs mit der senkrecht hierzu angeordneten rohrförmigen Wandung 17 verbunden werden. Die Wan dung 17 weist eine Wandschräge I auf, wobei der Winkel zwischen Wandschräge und vertikaler Achse S zwischen 5 und 10° vorzugs weise 8° beträgt.

Das Unterwerkzeug gemäß Fig. 3 ist analog zum Oberwerkzeug gemäß Fig. 1 mit einer mittigen Bohrung 18 für den Steuerzylin der ausgestattet. Die Unterwerkzeug-Grundplatte 19 trägt Aus schnitte 3.1 bis 3.4, die rotationssymmetrisch zur Bohrung 18 angeordnet sind. In den Ausschnitten 3.1-3.4 sind kippfähige Fassetten in den Lagerpunkten 20-23 angeordnet.

Das selbe Teil in verschiedener Querschnittform zeigen Fig. 4a, 4b, wobei analog zu der aus Fig. 2 ersichtlichen Wandschrä ge I eine Schrägfläche A mit den korrespondierenden Winkeln zur Lotrechten T an der Außenwand des Werkzeugteiles 24 angeordnet ist.

Fig. 4b zeigt eine weitere Ansicht in anderer Querschnittsebene durch das erfindungsgemäße Unterwerkzeug, wobei in der Ausspa rung 3.1-3.4 gemäß Fig. 3 kippfähige Fassetten 25, 26 an zuordnen sind. Zur Verdeutlichung sind diese Fassetten als Zieh backen in Fig. 5 im Querschnitt und in Fig. 6 als Draufsicht dargestellt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Behälterkörpers durch Tief ziehen eines Aluminiumbandes, das mit Kunststoffmaterial innen kaschiert und außen lackiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus einer Aluminiumlegierung bestehend aus Silizium 0,14 bis 0,25%, Eisen 0,35 bis 0,50%, Kupfer 0,12 bis 0,17%, Mangan 1,0 bis 1,15%, Magnesium 1,0 bis 1,20%, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, ein Behältermaterial mit der Wandstärke von 150 µm im Zu stand H44 hergestellt wird,
daß das Behältermaterial kurz anlaßgeglüht wird, bis eine teilweise Rekristallisation erfolgt ist und
daß das Behältermaterial mit 50 µm oder weniger Polypropy lenfolie kaschiert und mit 1,5 bis 4 g/m² lackiert wird, woraufhin das Behältermaterial in einem Arbeitsgang zu einem Behälterkörper tiefgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältermaterial eine Wandstärke von weniger als 85 µm aufweist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältermaterial mit einer Polypropylenfolie von 30 µm oder weniger kaschiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Behältermaterial eine Aluminiumlegierung bestehend aus Silizium 0,14 bis 0,25%, Eisen 0,35 bis 0,50%, Kupfer 0,12 bis 0,17%, Mangan 1,0 bis 1,15%, Magnesium 1,0 bis 1,20%, 0,01 bis 0,03% Chrom, 0,03 bis 0,1% Zink und 0,01 bis 0,02% Titan, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen verwendet wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestehend aus einem Tiefziehwerk zeug mit Ober- und Unterziehteil, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterziehteil bewegliche Ziehbacken am Umfang des Ziehringes angeordnet sind und der Einlauf des Ziehwerkzeu ges variablen Querschnitt aufweist.

6. Tiefziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehbacken in Form von kippfähigen Fassettenelemen ten in den Eckpunkten der Ziehform angeordnet sind.