DE69431845T2

DE69431845T2 - Verfahren zum formen eines metallbehälterkörpers

Info

Publication number: DE69431845T2
Application number: DE69431845T
Authority: DE
Inventors: Hans H. Diekhoff; Smith, Jr.
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1994-08-16
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2014-08-17
Also published as: EP0721384A1; ES2187531T3; US5394727A; CA2169743A1; FI960729A; CA2169743C; ATE228901T1; KR100264680B1; SG66272A1; US5487295A; BR9407310A; PT721384E; CN1129412A; JPH0788580A; EG20518A; WO1995005253A1; EP0721384B1; DK0721384T3; FI960729A0; JO1806B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen einer gezogenen Metallschale, eines Metalldosenkörpers und eines Metallbehälterkörpers. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das die Faltenbildung von Metall während dem Formen eines Bodenprofils in einem Behälterkörper, einer Metallschale oder einem Metalldosenkörper minimiert oder vermeidet.
Allgemein bekannt ist das Ziehen und Abstreckziehen eines Metallblechrohlings zur Herstellung eines dünnwandigen Dosenkörpers zur Verpackung von kohlensäurehaltigen Getränken. Ebenfalls bekannt ist es, dass die Hersteller von Metall, Dosenhersteller und Verpackungsbetriebe für kohlensäurehaltige Getränke das Ziel verfolgt haben und weiter verfolgen, das Gewicht der Behältnisse zu reduzieren und dadurch die Verpackungskosten zu senken. Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Gewichts von Dosenkörpern und Dosen ist die Bildung eines Bodenprofils, das in der Lage ist, die Widerstandsfähigkeit der Basiswand gegen Beulungen durch den inneren Druck zu erhöhen. Dadurch kann für die Herstellung von Dosen dünneres Metall verwendet werden, wodurch das Gewicht und die Kosten gesenkt werden können. Die U.S. Patente US-A-3.905.507, US-A-4.099.475, US-A-4.151.927, US-A-4.177.746, US-A-4.294.373 und US-A-5.105.953 sind nur einige der zahlreichen Patente, welche Bodenprofile und Verfahren zur Herstellung derartiger Profile betreffen.
Viele Basiswandprofile für Getränkedosen weisen einen ringförmigen Abschnitt auf, der allgemein einwärts und abwärts von einem unteren Abschnitt der Dosenseitenwand geneigt ist, und mit einem einwärts vorstehenden Kuppelabschnitt, der von dem genannten ringförmigen Abschnitt umgeben ist. Je dünner das Metalls ist, aus dem die Behälter hergestellt werden, desto mehr neigt das Metall in der einwärts und abwärts vorstehenden ringförmigen Wand dazu, während dem Nachziehen und der Kuppelbildung Falten zu bilden. In dem U.S. Patent US-A-4.685.322 an Clowes, das das verwandteste Patent gemäß dem Stand der Technik darstellt, wird ein Verfahren zur Reduzierung der Faltenbildung durch Formen einer einwärts (aufwärts) vorstehenden ringförmigen Rollsicke in der unteren Wand der Schale offenbart, die in der Folge zu einem Behälter nachgezogen wird. In dem U.S. Patent US-A-4.372.143 an Eiert et al. wird eine weitere Lösung vorgeschlagen, welche die Anpassung der zur Bildung der Kuppel verwendeten Vorrichtung umfasst, so dass die abgeschrägte ringförmige Wand mit einem Druckring gestützt wird, während die Kuppel gebildet wird.
In WO92/06804 wird die Herstellung von einteiligen Dosenkörpern mit geregelter Metalldicke während Operationen zur Durchmesserreduzierung offenbart.
Eine weitere Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung ist der Einsatz von Deckeln mit geringerem Durchmesser zum Verschließen der Dosenkörper. Diese Alternative setzt voraus, dass die zentrale Kuppel an dem Basisprofil des Dosenkörpers auch einen kleineren Querdurchmesser aufweisen kann, um das Stapeln von Dosen übereinander zu erleichtern, wobei dies im Besonderen für volle Dosen mit Deckeln mit geringem Durchmesser übereinander.
Benötigt wird ein verbessertes Verfahren zum Formen, das die Faltenbildung in dem Bodenprofil nachgezogener Dosen minimiert oder verhindert, und zwar im Besonderen bei Dosen, die aus dünnem Metall hergestellt werden und Bodenkuppeln mit geringen Querdurchmessern auf weisen.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Formen einer gezogenen Metallschale, die das Ziehen einer Metallschalle mit einer Seitenwand und einer Basiswand mit einem nach oben vorstehenden runden Vorsprung in der Basiswand umfasst, wobei der genannte runde Vorsprung einen transversale Wand aufweist, die einwärts im Verhältnis zu der genannten Basiswand versetzt ist sowie einen ringförmigen Wandabschnitt, der an die Seitenwand der Schale angrenzt, und wobei die genannte Basiswand umgeformt wird, indem das Metall in der genannten ringförmigen Wand im Verhältnis zu der genannten transversalen Wand nach oben versetzt wird, so dass ein allgemein kegelstumpfartiger, ringförmiger Wandabschnitt zwischen der genannten transversalen Wand und der genannten Seitenwand gebildet wird. Vorgesehen ist ferner ein Verfahren zum. Formen eines metallischen Dosenkörpers, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Ziehen einer Schale mit einer Seitenwand und einer Basiswand mit einem einwärts vorstehenden runden Vorsprung darin, mit einer transversalen Wand, die im Verhältnis zu der genannten Basiswand versetzt ist, und wobei eine ringförmige Wand die genannte transversale Wand und die genannte Basiswand angrenzend an die Seitenwand der Schale verbindet; wobei die Schale zur Reduzierung ihres Durchmessers erneut gezogen wird; Umformen der genannten ringförmigen Wand in einen kegelstumpfartigen Wandabschnitt, der sich nach unten und von der genannten Seitenwand einwärts zu der genannten Basiswand erstreckt, indem das Metall in der ringförmigen Wand im Verhältnis zu der transversalen Wand nach oben gerollt wird; Abstreckziehen der genannten Seitenwand, um deren Dicke zu verringern; und Formen einer aufrecht vorstehenden Kuppel in der genannten Basiswand. Ferner vorgesehen ist ein Verfahren zum Formen eines Metallbehälterkörpers, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Ziehen einer Metallschale mit einer Seitenwand und einer Basiswand, die einen zentralen transversalen Wandabschnitt, einen ringförmigen Wandabschnitt um den genannten zentralen transversalen Wandabschnitt aufweist, und mit einer Verbindung mit einem äußeren peripheren, transversalen Wandabschnitt, der im Verhältnis zu dem genannten zentralen transversalen Wandabschnitt versetzt ist; und neues Ziehen der genannten Metallschale, so dass der genannte ringförmige Wandabschnitt in einen kegelstumpfartigen Wandabschnitt zwischen dem genannten zentralen transversalen Wandabschnitt und der Seitenwand der neu gezogenen Schale neu gezogen wird, indem das Metall in der ringförmigen Wand im Verhältnis zu der transversalen Wand nach oben gerollt wird.
Das Verfahren kann ferner das Abstreckziehen der Seitenwand des Dosenkörpers umfassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Metallrohling zu einer Schale mit einem runden Vorsprung oder einem ringförmigen Vorsprung gezogen, der in die oder von der Basiswand vorsteht. Der runde Vorsprung weist eine ringförmige Wand auf, die in einem abschnitt der Basiswand angeordnet ist, der zu der kegelstumpfartigen Wand des Bodenprofils geformt wird, wenn die Schale neue gezogen wird.
Die Vorteile der Erfindung sind die Minimierung der Faltenbildung in dem Basisprofil eines Dosenkörpers während dem Nachziehen; das Vorsehen eines Basisprofils für Dosenkörper, das das Stapeln voller Dosen mit Deckeln mit geringem Durchmesser übereinander ermöglicht; sowie die Verwendung von dünnerem Metall für die Herstellung eines Dosenkörpers. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass eine Kuppel mit geringerem Querdurchmesser in dem Bodenprofil eines Dosenkörpers geformt werden kann, wobei die Druckerhaltungsmerkmale weiterhin bestehen bleiben.
In den Figuren zeigen:
die Fig. 1A-1E eine Querschnittsansicht des Verlaufs des Formens eines gezogenen und abstreckgezogenen Dosenkörpers aus Aluminiumblech gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zum Formen einer gezogenen Schale mit einem einwärts vorstehenden runden Vorsprung in deren Basiswand gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zum Nachziehen und Umformen der Schale aus Fig. 2;
die Fig. 4-6 der Abbildung aus Fig. 3 ähnliche Teilquerschnittsansichten, welche die Schale und Zwischenstufen des Nachziehens und des Umformens darstellen;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Stanzeinrichtung aus den Abbildungen der Fig. 3 bis 6 in Verbindung mit einer kennzeichnenden Kuppelbildungseinrichtung zum Formen des Bodenprofils an einem gezogenen und abstreckgezogenen Dosenkörpers; und
Fig. 8 eine der Abbildung aus Fig. 7 ähnliche Querschnittsansicht, welche die Fertigstellung des Formens des Endprofils an dem Dosenkörper darstellt.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Veranschaulichung wird die Erfindung in Bezug auf die Herstellung eines gezogenen und abstreckgezogenen Getränkedosenkörpers beschrieben, wobei hiermit festgestellt wird, dass die Anmeldung nicht auf einen derartigen Dosenkörper beschränkt ist. Sie kann auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Behälterkörpers angewandt werden, der nicht abstreckgezogen wird, wie etwa einen Lebensmitteldosenkörper. Die Richtungen "aufwärts" und "abwärts" werden zur Vereinfachung für die Beschreibung eines Schalen- bzw. Becher- oder Dosenkörpers in einer aufrechten Stellung verwendet, wobei das offene Ende nach oben ausgerichtet ist. Der Fachmann erkennt, dass derartige Schalen und Dosenkörper bei der Ausführung der Herstellung auch andere Ausrichtungen auf weisen können. Die Begriffe "einwärts" und "auswärts" werden zur Bezeichnung der Richtungen zu dem Inneren einer Schale oder eines Dosenkörpers oder von diesem weg verwendet sowie zur Bezeichnung der Richtungen zu oder weg von einer Längsachse einer Schale oder eines Dosenkörpers verwendet.
Bei einem kennzeichnenden Fertigungsverfahren zur Herstellung eines gezogenen und abstreckgezogenen Dosenkörpers wird eine kreisförmige Scheibe oder ein entsprechender Rohling aus einem dünnen Metallblech geschnitten, wie etwa aus der Aluminiumlegierung 3004-H19, und wobei aus dem Rohling eine Schale gezogen wird. Danach wird die Schale zu einer Körperherstellungseinrichtung übertragen, die eine Stanzeinrichtung umfasst, die sich longitudinal bewegen und die Schale durch einen Nachziehstempel und danach durch koaxial ausgerichtete Abstreckziehringe gedrückt wird. Wenn die nachgezogene Schale durch die Abstreckziehringe gedrückt wird, wird die Seitenwand verdünnt. Am Ende des Verlaufs der Stanzeinrichtung arbeitet ein unteres Umformgesenk mit der Stanzeinrichtung zusammen, so dass in der Basiswand des Dosenkörpers ein Profil erzeugt wird. Das Formen des Basisprofils wird kennzeichnenderweise als "Kuppelbildung" bezeichnet.
Durch die Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens können aus dünnerem Metall, wie etwa einer Aluminiumlegierung mit einer Dicke von 0,229 bis 0,254 mm (0,009 bis 0,010 Zoll) an Stelle einer Dicke von 0,295 mm (0,0116 Zoll), Dosenkörper geformt werden. Dies führt zumindest in den Endwandabschnitten des Dosenkörpers zur Metalleinsparungen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner die Herstellung von Dosenkörpern aus dünnem Metall mit unteren Kuppeln mit kleineren Querdurchmessern mit kaum oder gänzlich ohne Faltenbildung. Dies ermöglicht zusätzliche Metalleinsparungen, indem volle Dosen mit Deckeln mit kleinerem Durchmesser darüber gestapelt werden können.
Bei der für die Ausführung des vorliegenden Verfahrens verwendeten Aluminiumlegierung kann es sich um eine Legierung der Serie 3000 handeln, wie etwa um die Legierung 3004-H19, oder um eine andere Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit und Formbarkeit. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf das Formen von Dosenkörpern aus Stahlblech oder aus anderen Metallen angewandt werden.
Die Abbildung aus Fig. 1 zeigt den Ablauf des Formens eines Dosenkörpers unter Verwendung der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird aus einem Aluminiumlegierungsblech eine Scheibe oder ein Rohling 10 ausgeschnitten, wobei aus der Scheibe 10 eine Schale 12 geformt wird, wobei in der Basiswand der Schale ein runder Vorsprung oder ein ausgesparter Vorsprung 14 geformt wird, wobei die Schale 12 zu einer nachgezogenen Schale 16 nachgezogen wird, und wobei die nachgezogene Schale zu einem Dosenkörper 18 abstreckgezogen und nachgezogen wird. Der Dosenkörper 18 aus der Abbildung aus Fig. 1 weist eine gezogene und abstreckgezogene Seitenwand 20 und eine Basiswand mit einem druckfesten Profil auf. Das Basisprofil umfasst einen äußeren kegelstumpfartigen Wandabschnitt 24, der sich allgemein von der Seitenwand 20 einwärts und abwärts erstreckt, einen einwärts vorstehenden Kuppelabschnitt 26 und einen gekrümmten Abschnitt 28, der den kegelstumpfartigen Wandabschnitt 24 und dem Kuppelabschnitt 26 miteinander verbindet.
Der erste Schritt des Schneidens eines Rohlings oder einer Scheibe 10 und des Ziehens der Scheibe zu einer Schale 12 ist im Fach allgemein bekannt und ist hierin nicht abgebildet. Nachdem die Schale 12 durch ein geeignetes Ziehverfahren geformt worden ist, wird die Basiswand der Schale gemäß der Abbildung aus Fig. 2 neu geformt, so dass darin ein einwärts vorstehender runder Vorsprung 14 gebildet wird. Der Begriff "runder Vorsprung" bezieht sich hierin auf einen runden Vorsprung in dem unteren Ende der Schale. Der runde Vorsprung 14 steht vorzugsweise in die Schale 12 vor, wie dies in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellt ist, wobei er aber auch von der Schale abwärts vorstehen kann. Der runde Vorsprung 14 weist eine ringförmige Wand 15 auf, die allgemein in dem Abschnitt der Basiswand der Schale 12 angeordnet ist, die zu der sich einwärts und abwärts erstreckenden kegelstumpfartigen Wand 17 der nachgezogenen Schale 16 und der kegelstumpfartigen Wand 24 des Dosenkörpers 18 geformt wird. Als weiterer Bezugspunkt liegt die bevorzugte Position zur Lokalisierung der ringförmigen Wand 15 angrenzend an und auswärts der Nase der Stanzeinrichtung, die zum Nachziehen, Abstreckziehen und Formen des Basisprofils verwendet wird, wie dies nachstehend im Text in Bezug auf die Abbildungen der Fig. 3 bis 8 beschrieben wird. Die ringförmige Wand 15 kann eine Vielzahl von Formen aufweisen, wie etwa eine krummlinige Form gemäß der Abbildung in den Fig. 2 und 3 oder eine im Wesentlichen kegelstumpfartige Form, wobei dies unter anderem von der Konfiguration des Werkzeugs bzw. der Einrichtung abhängig ist. Die Position der Wand 15 und nicht deren Form ist für die Ausführung der vorliegenden Erfindung von Bedeutung.
Die Abbildung aus Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zum Formen eines versenkten runden Vorsprungs 14 in der Basiswand der Schale 12. Die Vorrichtung weist einen Einstelldruckring 30 auf, der vorzugsweise elastisch in eine Presse angebracht ist, wie etwa mit Federn oder Druckeinrichtungen, einen Matrizenblock 32, eine Ausstoßvorrichtung 34 und eine bewegliche Formbuchse 36. Die Buchse 36 zieht die Schale 12 über den Matrizenblock 32 und gegen den Druckring 30, so dass der runde Vorsprung 14 in der Schale ausgebildet wird. Die Ausstoßvorrichtung 34 löst die Schale 12 von der Buchse 36, wenn die Buchse nach Fertigstellung des Formvorgangs aufwärts bewegt wird. Alternativ kann die Ausstoßvorrichtung 34 durch einen nicht abgebildeten Abstreifring ersetzt werden, der um die Formbuchse 36 angeordnet werden würde. Die Abbildungen aus den Fig. 1 und 2 zeigen den in einer Schale 12 ausgebildeten runden Vorsprung 14, wobei die Schale vorher in verschiedenen Stempeleinrichtungen gezogen worden ist, wobei gemäß dem bevorzugten Verfahren der runde Vorsprung in der gleichen Presse und den gleichen Stempeln geformt wird, die zum Ziehen der Schale verwendet werden, so dass ein separater Formschritt nicht erforderlich ist.
Nachdem, die gezogene Schale 12 mit dem runden Vorsprung 14 in deren Basiswand geformt worden ist, wird die Schale zu einer Körperherstellungseinrichtung übertragen, in der die Schale nachgezogen, deren Seitenwand abstreckgezogen und deren Basiswand umgeformt werden. Die Abbildungen der Fig. 3 bis 8 veranschaulichen diese aufeinanderfolgenden Abläufe. Die Körperherstellungseinrichtung weist einen Hubstößel mit einer Abstreckzieh-Stanzeinrichtungsbuchse 40, einer Abstreckzieh- Stanzeinrichtungsnase 42 und einer daran angebrachten Nachziehbuchse 44 auf. Der Stößel bewegt die Abstreckzieh- Stanzeinrichtungsbuchse 40, die Nase 42 und die Nachziehbuchse 44 in die Schale 12 und trägt die Schale mit der Abstreckzieh- Stanzeinrichtung und der Nachziehbuchse, bis die Schale und die Nachziehbuchse an dem Nachziehstempel 46 anstoßen. Die Abstreckzieh-Stanzeinrichtungsbuchse 40 und die Nase 42 bewegen danach die Schale 12 durch den Nachziehstempel 46 und durch eine Reihe herkömmlicher Abstreckziehringe, die nicht abgebildet sind. Die Stanzeinrichtungsnase 42 weist eine ausgesparte Mitte oder ein hohles Ende auf, um das Formen der Kuppel in dem Ende des Dosenkörpers am Ende des Stößelhubs zu ermöglichen (Fig. 8). Die Stanzeinrichtungsnase 42 weist ferner an ihrem axial vorstehenden Nasenabschnitt 54 eine allgemein kegelstumpfartige, äußere periphere Oberfläche 48 auf, zum Formen eines kegelstumpfartigen Wandabschnitts an der nachgezogenen Schale (Fig. 6) und dem Dosenkörper (Fig. 8). Die Oberfläche 48 ist vorzugsweise leicht konkav, so dass sie mit einer konvexen Oberfläche der Kuppelbildungswerkzeuge zusammenpassen, wie dies in der Abbildung aus Fig. 8 dargestellt ist, und so dass eine bevorzugte konkav-konvexe ringförmige Wand 24 an dem Behälterkörper erzeugt wird.
Für die vorliegende Erfindung ist es von Bedeutung, dass die Schale 12 so bemessen ist, dass die ringförmige Wand 15 des runden Vorsprungs 14 an der Schale im Wesentlichen axial in einer Linie (des Schalenkörpers und der Stanzeinrichtungsbuchse 40) mit der kegelstumpfartigen Oberfläche 48 an der Stanzeinrichtung angeordnet ist. Dies ist wichtig, da die Wand 15 das Metall vorsieht, aus dem die kegelstumpfartige Wand 17 an der nachgezogenen Schale 16 neu geformt und danach die Wand 24 an dem Dosenkörper geformt wird, wie dies nachstehend im Text beschrieben wird.
Das Umformen der ringförmigen Wand 15 ist in den Abbildungen der Fig. 4 bis 6 veranschaulicht. Beim derartigen Umformen rollt das Metall in der Wand 15 aufwärts in Richtung der Oberfläche 48 an der Stanzeinrichtungsnase 42 in einen freien, offenen Zwischenraum zwischen der Stanzeinrichtungsoberfläche 48 und der Nachziehbuchse 44, bis das Metall allgemein mit der Oberfläche 48 übereinstimmt, wie dies in der Abbildung aus Fig. 6 dargestellt ist. Bei dem derartigen Rollen bzw. Walzen wirkt das Metall in der Wand 15 quasi als Hilfsmittel zur Regelung des Flusses von angrenzendem Metall und minimiert die Faltenbildung des Metalls. Der Abstand zwischen der ringförmigen Wand 15 und der axialen Mittellinie der Schale 12 bleibt während dem Rollen unverändert oder verändert sich nur sehr geringfügig. Stattdessen wird das Metall ungefähr mit dem gleichen Radius umgeformt, der von der Mittellinie der Stanzeinrichtungsbuchse 40 gemessen wird. Dadurch wir die Faltenbildung des Metalls während dem Umformen so gering wie möglich, gehalten. Eine Faltenbildung kann bei dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren auftreten, wenn Metall in einer Schale dazu gebracht wird, sich in Richtung der Längsachse der Schale zu bewegen oder gezogen wird, was bedeutet, dass das Metall in einen kleineren Umfang gedrängt wird. Und das Drängen von Metallblech in einen kleineren Umfang ist eine Ursache für Faltenbildungen.
Das Aufwärtsrollen des Metalls in der Wand 15 gemäß der vorstehenden Beschreibung kann ferner zu einer in gewisser Weise vorteilhaften Verdickung des Metalls führen, wenn dies während dem Umformen in Bezug auf die Knicklast zusammengedrückt wird. Die Verdickung des Metalls kann die Druckfestigkeit des Dosenkörpers erhöhen.
Nachdem die Schale 12 gemäß den Abbildungen aus den Fig. 3 bis 6 nachgezogen worden ist, bewegt sich die Abstreckzieh- Stanzeinrichtung weiter, so dass die Nachziehschale 18 durch eine Mehrzahl herkömmlicher Abstreckziehringe bewegt wird, die nicht abgebildet sind. Kennzeichnenderweise weist eine Körperherstellungseinrichtung zwei oder mehr Abstreckziehringe auf, die koaxial mit dem Nachziehring 46 ausgerichtet sind, wobei jeder Abstreckziehring einen etwas kleineren Durchmesser als er vorhergehende Ring auf weist, so dass die Seitenwand der Schale stetig dünner und länger gestaltet wird.
Die Abbildungen der Fig. 7 und 8 zeigen das Formen der einwärts vorstehenden Kuppel des Dosenkörpers 18 durch Drücken der Basiswand des gezogenen und abstreckgezogenen Körpers gegen Kuppelbildungswerkzeuge, nachdem der Körper durch den letzten Abstreckziehring verlaufen ist. Die Kuppelbildungswerkzeuge, bei denen es sich um im Fach kennzeichnenderweise eingesetzte Werkzeuge handelt, umfassen einen Kuppelbildungsstempel 50 zum Formen der Basiswand des Dosenkörpers zu einer aufwärts vorstehenden Kuppel 26 sowie ein Ziehwerkzeug 52 zum Formen der kegelstumpfartigen Wand 24 des Dosenkörpers 18 an der Oberfläche 48 an der Stanzeinrichtungsnase 42. Die Abbildung aus Fig. 8 zeigt die Stanzeinrichtung, die bei Beendigung des Formens des Basisprofils an dem Dosenkörper 18 an den Kuppelbildungswerkzeugen durchschlägt.
Der Fachmann wird erkennen, dass der im Wesentlichen kegelstumpfartige Wandabschnitt 24 des Dosenkörpers eine Vielzahl von Formen und Größen aufweisen kann. Der Wandabschnitt kann zum Beispiel einen konvexen, geraden, auswärts konkaven Abschnitt oder eine Kombination aus gekrümmten und/oder geraden Abschnitten darstellen. Hiermit wird ferner festgestellt, dass der Kuppelabschnitt 26 eine Vielzahl von Formen und Größen aufweisen kann, wie dies im Fach allgemein bekannt ist.
Es wird davon ausgegangen, dass die Reduzierung oder Vermeidung einer Faltenbildung in der kegelstumpfartigen Wand 24 durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung auch die unerwünschte Verdünnung des Metalls verringert, die während der Kuppelbildung auftreten kann. Das Formen der einwärts vorstehenden Kuppel in dem Basisprofil setzt ein gewisses Einwärtsziehen des Metalls über die vorstehende Nase 54 der Abstreckzieh-Stanzeinrichtung und in die Kuppel voraus. Falten in der kegelstumpfartigen Wand 24 erzeugen einen Widerstand gegen das Ziehen, da die Falten das Ziehen des Metalls einwärts in die Kuppel erschweren. Dieser Widerstand kann eine lokale Elongation und Verdünnung des Metalls in dem gekrümmten Abschnitt 28 des Basisprofils bewirken. Die Reduzierung der Faltenbildung durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung minimiert den Widerstand gegen das Ziehen von Metall in die Kuppel und verringert somit die unerwünschte Verdünnung des Metalls in dem gekrümmten Abschnitt 28.
Nachdem das Basisprofil geformt worden ist, wird die Abstreckzieh-Stanzeinrichtung einzogen oder von den Kuppelbildungswerkzeugen weg bewegt, und der Dosenkörper wird von der Stanzeinrichtung getrennt. Die Trennung erfolgt durch nicht abgebildete Einrichtungen, wie zum Beispiel durch im Fach allgemein bekannte mechanische und/oder Druckluft- Abstreifeinrichtungen.
Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren Metall strategisch in der ringförmigen Wand der Basis in der gezogenen Schale platziert, so dass das Metall zu der kegelstumpfartigen Wand in der Basiswand des Behälterkörpers bei geringer oder ohne Faltenbildung in dem Metall umgeformt wird. Diese speziellen Formen verhindern die Faltenbildung durch den erzeugten Versteifungseffekt, und sie regeln somit den Metallfluss während dem ersten Nachziehen, bis der untere Körperradius und der Nachziehradius ungefähr tangential verlaufen. Danach sehen die Werkzeugprofile, der Zwischenraum und der Nachziehbuchsendruck gemeinsam die erforderliche Kontrolle für die Fertigstellung des Nachziehvorgangs vor. Das Metall in der ringförmigen Wand des runden Vorsprungs wird zu einer kegelstumpfartigen Wand der nachgezogenen Schale umgeformt, ohne dass das Metall im Verhältnis zu der Längsachse der Schale wesentlich versetzt wird, so dass jede Begrenzung des Metalls in einen geringeren Umfang minimiert wird, was eine Faltenbildung bewirken würde.
Das Formen mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die Verwendung des Aluminiums 3004-H19 mit einer Dicke von 0,203 bis 0,305 mm (0,008 bis 0,012 Zoll) für die Herstellung eines Dosenkörpers mit einem Durchmesser von 211 mit geringfügiger oder ohne Faltenbildung in den profilierten Abschnitten der Endwand und ohne Verringerung der Fähigkeit zur Aufrechterhaltung des Drucks. Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung wurden erfolgreich im Wesentlichen faltenfreie Dosenkörper mit einem Durchmesser von 211 mit 3004-H19 mit einem Basisdurchmesser von 0,254 mm (0,010 Zoll) bis 47 mm (1,850 Zoll) geformt. Der im Fach verwendete Begriff Basisdurchmesser bezeichnet den Durchmesser eines Dosenkörpers an dem Boden des ringförmigen stützenden Abschnitts 28 (Fig. 1). Frühere Versuche der Dosenfertigungsindustrie zur konstanten Herstellung von Dosenkörpern mit einem Durchmesser von 211 aus 300-H19-Rohlingen mit einer Dicke von unter 0,279 mm (0,011 Zoll) bei gleichen Basisdurchmessern und ohne Falten in der Endwand waren nicht erfolgreich.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar zur Herstellung von Dosenkörpern mit dem Durchmesser 211 mit einem Bodenprofil mit einem Basisdurchmesser von 47 mm (1,850 Zoll) entwickelt, und die Erfindung eignet sich auch speziell für diesen Zweck, jedoch eignet sie sich auch zum Formen von Dosenkörpern mit größerem oder kleinerem Durchmesser mit proportional größeren bzw. kleineren Basisdurchmessern an deren unteren Profilen.
Es wird davon ausgegangen, dass die Verringerung oder Beseitigung der Faltenbildung in der kegelstumpfartigen Wand 24 durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung auch die Verdünnung des Metalls verringert, die während der Kuppelbildung auftreten kann. Das Formen der einwärts vorstehenden Kuppel in dem Basisprofil setzt ein gewisses Einwärtsziehen von Metall über die vorstehende Nase 54 der Abstreckzieh-Stanzeinrichtung zur Kuppelbildung voraus. Falten in der kegelstumpfartigen Wand 24 erzeugen einen Widerstand gegen das Ziehen, d. h. sie erschweren das Einwärtsziehen des Metalls und können eine größere lokale Elongation und Verdünnung des Metalls in dem Kuppelabschnitt 26 bewirken. Die Verringerung der Faltenbildung verringert somit auch die unerwünschte Verdünnung des Metalls oder gestaltet eine etwaig auftretende Verdünnung einheitlicher.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend durch bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei die Erfindung jedoch alle Ausführungsbeispiele umfasst, die gemäß dem Umfang der anhängigen Ansprüche möglich sind. Möglich ist eine Durchführung einer teilweisen Formung der aufwärts vorstehenden Kuppel in der unteren Wand des nachgezogenen Behälters vor dem Abstreckziehen der Seitenwand des Dosenkörpers.

Claims

1. Verfahren zum Formen einer gezogenen Metallschale, die das Ziehen einer Metallschalle (12) mit einer Seitenwand und einer Basiswand mit einem nach oben vorstehenden runden Vorsprung (14) in der Basiswand umfasst, wobei der genannte runde Vorsprung (14) einen transversale Wand aufweist, die einwärts im Verhältnis zu der genannten Basiswand versetzt ist sowie einen ringförmigen Wandabschnitt (15), der an die Seitenwand der Schale angrenzt, und wobei die genannte Basiswand umgeformt wird, indem das Metall in der genannten ringförmigen Wand (15) im Verhältnis zu der genannten transversalen Wand nach oben versetzt wird, so dass ein allgemein kegelstumpfartiger, ringförmiger Wandabschnitt (24) zwischen der genannten transversalen Wand und der genannten Seitenwand gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Abstreckziehen der Seitenwand der neu gezogenen Schale aufweist, so dass ein Dosenkörper (18) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner das Formen eines einwärts vorstehenden Kuppelabschnitts (26) in der Basiswand des genannten Dosenkörpers umfasst.

4. Verfahren zum Formen eines metallischen Dosenkörpers (18), wobei das Verfahren folgendes umfasst:

Ziehen einer Schale (12) mit einer Seitenwand und einer Basiswand mit einem einwärts vorstehenden runden Vorsprung (14) darin, mit einer transversalen Wand, die im Verhältnis zu der genannten Basiswand versetzt ist, und wobei eine ringförmige Wand (15) die genannte transversale Wand und die genannte Basiswand angrenzend an die Seitenwand der Schale verbindet; wobei die Schale zur Reduzierung ihres Durchmessers erneut gezogen wird;

Umformen der genannten ringförmigen Wand in einen kegelstumpfartigen Wandabschnitt (24), der sich nach unten und von der genannten Seitenwand einwärts zu der genannten Basiswand erstreckt, indem das Metall in der ringförmigen Wand (15) im Verhältnis zu der transversalen Wand nach oben gerollt wird;

Abstreckziehen der genannten Seitenwand, um deren Dicke zu verringern; und

Formen einer aufrecht vorstehenden Kuppel (26) in der genannten Basiswand.

5. Verfahren zum Formen nach Anspruch 4, wobei das genannte erneute Ziehen, Abstreckziehen und Formen einer nach vorstehenden Kuppel (26) in einem einzigen Hub eines Formwerkzeugs (42) ausgeführt werden.

6. Verfahren zum Formen nach Anspruch 4, wobei die genannte Schale (12) aus einem Aluminiumlegierungs-Blechmaterial mit einer Dicke von 0,305 mm (0,012 Zoll) oder weniger gezogen wird.

7. Verfahren zum Formen eines Metallbehälterkörpers, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

Ziehen einer Metallschale (12) mit einer Seitenwand und einer Basiswand, die einen zentralen transversalen Wandabschnitt, einen ringförmigen Wandabschnitt (15) um den genannten zentralen transversalen Wandabschnitt aufweist, und mit einer Verbindung mit einem äußeren peripheren, transversalen Wandabschnitt, der im Verhältnis zu dem genannten zentralen transversalen Wandabschnitt versetzt ist; und

neues Ziehen der genannten Metallschale, so dass der genannte ringförmige Wandabschnitt (15) in einen kegelstumpfartigen Wandabschnitt (24) zwischen dem genannten zentralen transversalen Wandabschnitt und der Seitenwand der neu gezogenen Schale (12) neu gezogen wird, indem das Metall in der ringförmigen Wand (15) im Verhältnis zu der transversalen Wand nach oben gerollt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der genannte zentrale Wandabschnitt nach dem neuen Ziehen der genannten Schale (12) in einen nach oben vorstehenden Kuppelabschnitt (26) umgeformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Seitenwand der neu gezogenen Schale (12) abstreckgezogen wird.