DE3326226A1

DE3326226A1 - Verfahren zum herstellen eines formteils

Info

Publication number: DE3326226A1
Application number: DE19833326226
Authority: DE
Inventors: Isamu Kagamihara Gifu Maeda; Kenji Nagoya Aichi Mizuno
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1984-01-26
Also published as: JPH0126847B2; JPS5920646A

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Teils mit gekrümmten Abschnitten, beispielsweise eines Gummischlauchs.
Fig. 1 veranschaulicht ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen eines Gummischlauchs mit gekrümmten Abschnitten. Bei diesem Verfahren wird ie e folgt vorgegangen: In einen Extruder 1 wird ein-gerader Dorn 10 eingeschoben, der mit Rohgummi überzogen 7i rd, so daß der Extruder 1 ein erstes Formstück 12 erzeugt. Anschließend wird das erste Formstück 12 von einer Schneidvorrichtung 2 auf eine vorbestimmte Lange geschnitten, so daß man eine entsprechend lange, erste Formstancje 13 erhalt in der sich der Dorn befindet. Dann wird der Dorn 10 aus der ersten Formstange 13 herausgezogen, so daß man 7 erstes Formteil 14 ohne Dorn erhält. Dieses erste Formteil ist ein gerades rohrförmiges Element aus Rohgunmi. In das erste Formteil 14 wird ein in gewünschter Form gekrümmter Dcrn 11 eingeschoben, so daß man eine zweite Formstanjo 15 erhalt, die entsprechend dem gekrümmten Dorn die gewünschte Gestalt aufweist. Die zweite Formstange 15 wird vulkanisiert, indem sie in einem Vulkanisierer 5 bei einer gewissen Temperatur gewärmt wird. Hierdurch erhält man ein Formteil 16 aus vulkanisiertem Gummi und einen gekrümmten Dorn. Dieses lonteil 16 besitzt die dem gekrümmten Dorn entsprechende gekrümmte Gestalt. Schließlich wird der Dorn 11 aus dem Formteil 16 herausgezogen, um das Endprodukt, nämlich einen gekrümmten Gummischlauch 17, zu erhalten.
Das bekannte Verfahren besteht also aus zwei Schritten: In dem Schritt 63B wird das erste Formteil 14 gebildet, wel- ches die Gestalt eines geraden Rohrstücks aufweist, und in dem weiteren Schritt (4) wird ein gekrümmter Dorn in das erste Formteil 14 eingeschoben, um eine zweite Formstange 15 zu erhalten, die entsprechend der gewünschten Form gekrümmt ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß man zwei Arten von Dornen benötigt, nämlich den geraden Dorn und den gekrümmten Dorn, daß sich das Einschieben des gekrümmten Dorns in das erste Formteil 14 umständlich und schwierig erweist, und daß das Endprodukt geschwächt ist, weil das Rohgummi durch die von außen einwirkenden Kräfte beim Eintreiben d25 gekrümmten Dorns in das erste Formteil 14 einer Belastung ausgesetzt wird.
Die erwähnten Probleme sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Daher liegt er Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils anzugeben, bei dem das im Stand der Techni notwendige Herausziehen eines geraden Dorns und das Einschieben eines gekrümmten Dorns überflüssig wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Verwendung einer Formspeicherlegierung für den Dorn die gekrümmte Gestalt des Formteils im Rahmen eines einzigen Verfahrensschritts erhalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht kein gekrümmter Do@n verwendet zu werden. Das durch das Verfahren erhaltene End@ :.du?St zeichnet sich dadurch aus, daß es frei von Verformungsspannungen oder belastungsbedingten Mängeln ist. Schließlich wird nicht nur die Qualität des Endprodukts vQ-*78 x7 sondern es wird auch die Wirtschaftlichkeit des Ver@@hren; erhöht.
Bei der Ausführung der Erfindung gelangen Formspeicherle- gierungen mit Martensitbildung zum Einsatz, beispielsweise eine aus Nickel und Titan bestehende Nitinol-Legierung oder eine messingähnliche Legierung aus Rupfer, Zink und Aluminium. Nachdem ein aus einer solchen Formspeicherlegzerung bestehender geradliniger Dorn gekrümmt wird, so daß er eine gewtirmschte Gestalt annimmt, wird er gewärmt, so daß sich die gewünschte Form in dem Material speichert. Die Temperaturen, bei denen das Speichern der Form in den jeweiligen Formspeicherlegierungen erfolgt (diese Temperaturen sollen im folgenden als "Formspeichertemperaturen" bezeichnet werden), unterscheiden sich zwischen den einzelnen Legierungen entsprechend der Art der Bestandteile oder des Zusammensetzungsverhältnisses. Im allgemeinen liegt die Temperatur bei 200-000C, Daher kann eine bestimmte Legierung innerhalb desjenigen Temperaturbereichs gewärmt werden, in welchem sie die Form zu speichern vermag. Dieser Vorgang stellt den ersten Schritt des erfindungsgeäßen Verfahrens dar.
Im zweiten Verfahrens schritt wird der zu der gewünschten Form gekrümmte Dorn gestreckt, so daß er gleichmäßig und ohne Schwierigkeiten mit der formmasse überzogen werden kann, Das Überziehen des gestreckten Dorns mit der Formmasse kann entweder durch gemeinsames Extrudieren von Dorn und Foritunasse erfolgen, oder aber dadurch, daß der Dorn in das beispielsweise durch Extrudieren zu einem Rohr vorgeformte erste Formteil eingeschoben wird.
Im dritten Verfahrensschritt wird durch Wärmen ein Formteil geschaffen. Die Wäflitemperatur liegt etwa bei demjenigen Wert, bei dem die Formspeicherlegierung des Dorns in die gespeicherte Form transformiert werden kann, d.h., bei dem die Martensitbildung abgeschlossen wird. Bei einer solchen Temperatur kann außerdem die den Dorn bedeckende Formmasse entsprechend der gespeicherten Gestalt verformt werden. Die Temperatur, bei der die jeweilige Forrctspeicherlegierung in die ursprüngliche, gespeicherte Form zurückgebildet wird (diese Temperatur soll im folgenden als "Formrückbildungstemperatur" bezeichnet werden), ist leerungsspezifisch und hängt ab von der Art oder dem Verhältnis der in der jeweiligen Legierung enthaltenen Bestandteile. Bei dem Material des Formteils kann es sich um Polymermaterial handeln, welches bei der Formrückbildungstemperatur der Formspeicherlegierung Plastizität besitzt, beispielsweise Kunstharz oder Kunstgummi. Außerdem können als Formmasse Keramik und derglei chen verwendet werden. Bei Verwendung von keramischer Formmasse kann diese mittels Bindemitteln oder Weichmachern beim Formrückbildungsvorgang plastifiziert werden.
im vierten Schritt wird dann nach dem Herausziehen des Dorns aus dcm Formteil letzteres erwärmt und gebrannt, um ein keramisches Formteil zu erhalten. Andernfalls wird bei Verwendung von Guminimasse das Vulkanisieren gleichzeitig mit dem Formrückbildungsvorgang durch das Wärmen durchgeführt, so daß beide Prozesse ZU einem gemeinsamen Verfahrensschritt zusa.mnengefaßt werden. In diesem Fall muD die Formröckbildungstemperatur des Dorns niedriger sein als die Vulkanisiertemperatur. Als Querschnitt für den Dorn kommen n jedem speziellen Fall beliebige Formen in Frage.
Werden im Rahmen der Massenproduktion nacheinander Formteile gleicher Gestalt hergestellt, so kann der vierten Verfahren sschritt herausgezogene Dorn erneut entsprechend dem zweiten Verfahrensschritt gestreckt werden, woraufhin sich die weiteren Verfahrensschrite anschießen.
Bei der Massenproduktion kann alsoa nachdem im ersten Verfahrensschritt die Formspeicherlegierung des Dorns einmal die gewünschte Gestalt 1n sich gespeichert hat, bei den weiteren Arbeitszyklen der erste Verfahrensschritt fort- .gelassen werden, so daß dann bei Fertigung des zweiten und der weiteren Formteile die Folge der Verfahrensschritte (2), (3) und (4) sukzessiv wiederholt wird.
Experimente haben bestätigt, daß der Dorn, der einmal die Gestalt gespeichert hat, selbst dann zufriedenstellend in die gespeicherte Gestalt transformiert werden kann, wenn im Rahmen der Massenproduktion über tausend Arbeitszyklen stattgefunden harzen.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen eines gekrümmten Gummischlauchs, und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines gekrümmten Gummi schlauchs.
Das in Fig. 2 veranschaulichte Verfahren dient zum Herstellen eines Gummischlauchs mit gekrümmten Abschnitten.
Der aus einer aus Nickel und Titan bestehenden Formspeicherlegierung bestehende Dorn wird entsprechend der gewünschten Gestalt des Endprodukts geformt. Anschließend wird die Legierung in einem Hochtemperaturofen 7 etwa zwanzig Minuten lang bei 5000C gewärmt, so daß die vorgesehene Form gespeichert wird. Der die vorbestimmte Gestalt aufweisende gekrümmte Dorn 20 wird in einer Streckeinrichtung 8 zu einer geraden Form gestreckt, so daß ein gerader Dorn 21 erhalten wird. Dieser gerade Dorn 21 wird in einen Extruder 1 eingeführt, so daß er mit Rohgummi überzogen wird. Der it dem Gummi überzogene Dorn 21 wird von dem Extruder 1 zu einer geraden Stange extîndrert, so daß man ein erstes Formstück 22 erhält. Nachdem dieses von der Schneid'orrichtung 2 auf eine orbestimmte Länge geschnitten ist, wird es in dem Vulkanisierer 5 etwa fünfzehn bis zwanzig Minuten lang auf einer Temperatur von 1500C geiaitn. Da die Formrückbildungstemperatur des Dorns hier auz etwa 1000C eingestellt ist, bildet sich der Dorn spontan zu der ursprünglichen, gespeicherten Form zurück, wcnn er bei 1000C gewärmt wird.
Hierbei verformt sich das Pohgummi durch die Rückbildung des Dorns, so daß es die gewünschte gekrümmte Form erhält, die dem Endprodukt nal-kommt. Danach wird das Rohgummi während des Wärmens bei 100°C vulkanisiert, so daß man ein Formteil 24 mit der darin befindlichen Dorn erhält. Aus diesem Teil wird der Dorn 20 herausgezogen, so daß man als Endprodukt einen Schlauch 25 erhält.
Anstatt - wie oben beschrieben - den Dorn zu überziehen, kann man auch vorab aus dem Rohgummi eine rohrförmige Vorform bilden, in die anschließend der gerade Dorn einge- setzt wird.
Die Erfindung läßt sich also wie folgt zusammenfassen: Der Dorn für das Formteil wird durch Verwendung der Fsrmspeicherlegierung als Dornmaterial in die gerade Gestalt: gebracht, so daß er mit der Formmasse gleichmäßig und einfach überzogen werden kann. Der mit der Formmasse uberzogene Dorn wird durch Wärmen in die vorgesehene Gestalt gebracht, wobei die Forinspeicherlegierung in die ursprüngliche, gespeicherte Form zurückgebildet wird, so daß man ein den gekrümmten Dorn enthaltendes Formteil erhält. Anschließend wird der Dorn herausgezogen, so daß man das die gewünschte Form aufweisende Formteil erhält.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist Insofern besonders wirtschaftlich, als im Vergleich zum Stand der Technik ein weiterer gekrümmter Dorn nicht notwendig ist, das mühsame Einschieben des gekrümmten Dorns entfällt, das Endprodukt frei von Verformungsspannunyen oder belastungsbedingten Mängeln ist, weil der gekrümmte Dorn nicht unter Kraftaufwand in das Rohmaterial eingetrieben werden muß, und am Ende des Herstellungsvolgangs der gekrümmte Dorn aufgrund der Superelastizität der Ewormspeicherlegierung einfach aus dem Formteil herausgezogen werden kann, wodurch Fehl ordnungen in dem Produkt vermieden werden.
Leerseite

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Formteils Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils, g e k e n n -z e i c h n e t durch folgende Schritte: a) ein aus einer Formspeicherlegierung bestehender Dorn (20) wird entsprechend einer gewünschten Form gekrümmt, und der Dorn wird zum Speichern der Form bei der Formspeichertemperatur gewärmt, bB der Dorn (20) mit der gespeicherten Form wird gekühlt und in eine gerade Form gestreckt, und im Anschluß daran wird der gerade Dorn (21) mit einer Formmasse überzogen, c) der überzogene Dorn (23) wird gewärmt, so daß er seine ursprüngliche, gespeicherte Form annimmt, und gleichzeitig erfolgt entsprechend der ursprünglichen, gespeicherten Form eine plastische Verformung in dem Überzugsmaterial, und d) das Formteil wird abgekühlt und der Dorn (20) wird aus ihm herausgezogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß sich die Formmasse aus einem thermoplastischen Polymermaterial zusammensetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sich die Formmasse aus einem Gummimaterial zusammensetzt, und daß der Schritt c) einen Vulkanisierungsvorgang einschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch den Schritt: e) zum Herstellen einer großen Stückzahl von Formteilen wird der im Schritt d) herausgezogene Dorn (20) im Schritt b) erneut als Dorn irit der gespeicherten Form verwendet, woraufhin sich die. Schritte c) unc d) wiederholt anschließen.