ES2879442T3 - Recipiente de metal conformado y procedimiento para fabricar el mismo - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la formación de un recipiente de metal (700, 190) a partir de un recipiente proporcionado que tiene una pared lateral (800, 192), en el que la pared lateral (800, 192) tiene un grosor y una altura, y en el que el grosor varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgada), en el que el procedimiento comprende la siguiente etapa: - estrechamiento de cuello del recipiente proporcionado con un molde de estrechamiento de cuello (196, 270) de modo que una superficie de trabajo (197) del molde de estrechamiento de cuello (196, 270) entra en contacto con una sección de la pared lateral (800, 192) y reduce un diámetro de la sección de la pared lateral (800, 192) en al menos 2 % de un solo golpe, en el que el grosor de la sección de la pared lateral (800, 192) varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgada) antes y después del estrechamiento de cuello.
Description
DESCRIPCIÓN
Recipiente de metal conformado y procedimiento para fabricar el mismo
Campo de la invención
La presente invención se refiere a procedimientos para fabricar recipientes de metal.
Antecedentes
En la industria de los recipientes de metal, se producen masivamente recipientes de bebidas conformados sustancialmente de manera idéntica. Se han usado moldes para estrechar las partes superiores de los recipientes. Del documento US 2007/266758 A1 se conoce un procedimiento para la formación de un recipiente de metal a partir de un recipiente proporcionado que tiene una pared lateral, en el que la pared lateral tiene un grosor y una altura, en el que el procedimiento comprende la etapa de estrechamiento de cuello del recipiente proporcionado con un molde de estrechamiento de cuello de modo que una superficie de trabajo del molde de estrechamiento de cuello entra en contacto con una sección de la pared lateral y reduce un diámetro de la sección de la pared lateral en al menos 2 % de un solo golpe.
Sumario
La invención proporciona un procedimiento para la formación de un recipiente de metal, como se define en la reivindicación 1. Además, las realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de las figuras
En la siguiente descripción 1,00 pulgada, que también se escribe como 1,00", corresponde a 25,4 mm.
La siguiente descripción detallada, dada a manera de ejemplo y que no pretende limitar la invención únicamente a la misma, se apreciará mejor junto con los dibujos acompañantes, en los que las referencias numerales similares denotan elementos y partes similares, en los que:
La Figura 1 es una representación gráfica de una progresión de estrechamiento de cuello del molde en 14 etapas para un cuerpo de lata de 53 mm de diámetro de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 representa una vista lateral en sección transversal de una realización de un molde de estrechamiento de cuello inicial de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2a representa una vista ampliada del ángulo de contacto representado en la Figura 2, en el que el ángulo de contacto se mide desde donde el material de botella entra en contacto con la superficie de estrechamiento de cuello;
La Figura 3 representa un mapeo de superficie de una realización de una superficie de estrechamiento de cuello pulida, de acuerdo con la presente invención;
La Figura 4 representa un mapeo de superficie de una realización de una superficie de estrechamiento de cuello no pulida, de acuerdo con la presente invención;
La Figura 5 muestra una vista lateral en sección transversal de una realización de un molde de estrechamiento de cuello intermedio de acuerdo con la presente invención;
La Figura 6 ilustra una vista lateral en sección transversal de una realización de un molde de estrechamiento de cuello final de acuerdo con la presente invención;
La Figura 7 muestra una vista lateral en sección transversal de la superficie de estrechamiento de cuello del hombro de cada molde de estrechamiento de cuello en un sistema de estrechamiento de cuello de 14 etapas, de acuerdo con la presente invención;
La Figura 8 es un gráfico de la fuerza de estrechamiento de cuello requerida para estrechar una botella de aluminio dentro de un molde de estrechamiento de cuello parcialmente no pulido y la fuerza requerida para estrechar una botella dentro de un molde de estrechamiento de cuello pulido, en el que, el eje y representa la fuerza en libras (lbs) y el eje x representa la distancia (pulgadas) en que se inserta la botella dentro del molde de estrechamiento de cuello;
La Figura 9 es una vista en perspectiva de una realización de un molde de expansión usado para expandir un recipiente de 2,087"de diámetro a un recipiente de 2,247" de diámetro, de acuerdo con una realización de la presente invención;
La Figura 10 es una vista desde arriba del molde de expansión de la Figura 9 que muestra la línea A-A;
La Figura 11 es una vista en sección transversal del molde de expansión de las Figuras 9 y 10 a lo largo de la línea A-A;
La Figura 12 es una vista en sección transversal de un molde de expansión usado para expandir un recipiente de 2,247" de diámetro a un recipiente de 2,363" de diámetro de acuerdo con una realización de la invención;
La Figura 13 es una vista en sección transversal de un molde de expansión que puede usarse para expandir un recipiente de 2,363" de diámetro a un recipiente de 2,479" de diámetro;
La Figura 14 es una vista en sección transversal de un molde de expansión que puede usarse para expandir un recipiente de 2,479" de diámetro a un recipiente de 2,595" de diámetro;
La Figura 15 es una vista en sección transversal de un molde que puede usarse para establecer la forma del perfil inferior;
La Figura 16 es una vista lateral de cinco recipientes, en los que cada recipiente representa una etapa de expansión de un recipiente de 2,087" de diámetro a un recipiente de 2,595" de diámetro de acuerdo con una realización de la invención;
La Figura 17 es una vista desde arriba de los cinco recipientes de la Figura 16;
La Figura 18 es una vista inferior de los cinco recipientes de la Figura 16;
La Figura 19 es una vista en sección transversal de un recipiente de metal que tiene una pared lateral de grosor variable;
La Figura 20 es una vista en sección transversal de un molde de estrechamiento de cuello de una porción inferior de la pared lateral del recipiente de metal que se muestra en la Figura 19;
La Figura 21 muestra una vista en sección transversal del molde de estrechamiento de cuello de la Figura 20; La Figura 21a es una vista en sección transversal parcial de la nariz del molde de estrechamiento de cuello que se muestra en las Figuras 20 y 21;
La Figura 22 muestra una sección transversal de un troquel usado junto con el molde de estrechamiento de cuello de las Figuras 20, 21 y 21a;
La Figura 23 es una vista en sección transversal de un molde de expansión que realiza la expansión de una porción media de la pared lateral del recipiente de metal que se muestra en la Figura 19;
La Figura 24 muestra una vista en sección transversal del molde de expansión de la Figura 23;
La Figura 25 representa un recipiente de metal después que una porción inferior se ha estrechado y una porción media se ha expandido;
La Figura 26 muestra una vista en sección transversal de un molde de estrechamiento de cuello, que puede usarse para estrechar una porción superior de la pared lateral del recipiente de metal que se muestra en la Figura 19;
La figura 27 muestra una vista en sección transversal de un molde de estrechamiento de cuello, que puede usarse para estrechar una porción superior de la pared lateral del recipiente de metal que se muestra en la Figura 19; y
La Figura 28 muestra una sección transversal de un troquel usado junto con el molde de estrechamiento de cuello de la Figura 27.
Descripción
Para los propósitos de esta memoria descriptiva, términos tales como parte superior, parte inferior, siguiente, anterior, debajo, sobre, etc. son relativos a la posición de un recipiente de metal terminado que reposa sobre una
superficie plana, independientemente de la orientación del recipiente de metal durante la fabricación o etapas de formación o procedimientos. Un recipiente de metal terminado es un recipiente de metal que no se someterá a etapas de formación adicionales antes de que se use por un consumidor final. En algunas realizaciones, la parte superior del recipiente tiene una abertura.
El término "material de botella" se usa en toda esta memoria descriptiva. Sin embargo, todos los procedimientos, productos y aparatos divulgados en la presente memoria son aplicables a todos los recipientes de metal, que incluye latas y vasos de bebidas, latas de aerosol y recipientes de alimentos. Una comilla o "pulg" designa pulgadas.
La Figura 1 representa un material de botella después de cada etapa de estrechamiento de cuello en un sistema de estrechamiento de cuello de acuerdo con la única realización de la presente invención, en la que el ingenioso sistema de estrechamiento de cuello proporciona un esquema de reducción de estrechamiento de cuello más agresivo que el que anteriormente fue disponible con los sistemas de estrechamiento de cuello anteriores y la capacidad para estrechar un recipiente mediante porciones de pared gruesa y de pared delgada, es decir, recipientes que tienen paredes laterales que varían en grosor en al menos 0,001 pulgada y el molde de estrechamiento de cuello se desplaza más allá de la porción de pared gruesa y dentro de la parte de pared delgada de un solo golpe. La Figura 1 representa la progresión de estrechamiento de cuello desde un molde de estrechamiento de cuello inicial para producir el primer material de botella estrechado 1 hasta un molde de estrechamiento de cuello final para producir el material de botella estrechado final 14. Aunque la Figura 1 representa un sistema de estrechamiento de cuello que incluye 14 etapas, la siguiente divulgación no pretende limitarse al mismo, ya que el número de etapas de estrechamiento de cuello puede variar en función del material del material de botella, el(los) grosor(es) de la(s) pared(es) lateral(es) del material de botella, el diámetro inicial del material de botella, el diámetro final de la botella, la forma requerida del perfil de cuello, y la fuerza de estrechamiento de cuello. Por lo tanto, se ha contemplado cualquier número de moldes de estrechamiento de cuello y están dentro del ámbito de la presente invención, siempre que la progresión proporcione un estrechamiento de cuello sin colapso u otro defecto físico del material de botella.
La Figura 2 representa una vista en sección transversal de un molde de estrechamiento de cuello que incluye al menos una superficie de estrechamiento de cuello 10 parcialmente texturizada y un relieve texturizado 20 que sigue a la superficie de estrechamiento de cuello 10. En una realización, la superficie de estrechamiento de cuello 10 parcialmente texturizada incluye un hombro o una porción del radio del cuerpo 11, una parte del radio del cuello 12, y una parte de superficie 13,
En algunas realizaciones, un molde de estrechamiento de cuello incluye una superficie de estrechamiento de cuello 10 parcialmente texturizada, que reduce el contacto de superficie entre la superficie de estrechamiento de cuello y el material de botella que se estrecha de una manera que reduce la fuerza que se requiere para estrechar la botella (en lo adelante denominada como "fuerza de estrechamiento de cuello"). Se ha determinado inesperadamente que una superficie de estrechamiento de cuello que tiene una superficie texturizada proporciona menos resistencia a un material de botella que se estrecha, que a una superficie sin textura. En contraposición a la expectativa anterior de que una superficie lisa, sin textura y altamente pulida proporcionaría menos resistencia y, por lo tanto, requeriría menos fuerza de estrechamiento de cuello, se ha determinado que una superficie con un valor Ra relativamente bajo, es decir, <~ 6 micro pulgadas, tiene mayor contacto de superficie con la botella que se estrecha, que resulta en una mayor resistencia y requiere una mayor fuerza de estrechamiento de cuello. En algunas realizaciones de la presente invención, la rugosidad de la superficie aumentada (valor Ra mayor) reduce el contacto de superficie entre la superficie de estrechamiento de cuello y la botella que se estrecha, por lo tanto, la fuerza de estrechamiento de cuello requerida se reduce.
La fuerza de estrechamiento de cuello requerida que se reduce para estrechar el material de botella permite que los moldes de estrechamiento de cuello tengan un mayor por ciento de reducción que la disponible anteriormente en moldes de estrechamiento de cuello anteriores. También ayuda a permitir estrechar el molde mediante grosores variables de pared lateral de metal.
En una realización, una superficie texturizada tiene un promedio de rugosidad de superficie (Ra) que varía desde más que o igual a 8 p pulg hasta menos que o igual a 32 p pulg, siempre que la superficie de estrechamiento de cuello texturizada no interrumpa desventajosamente los elementos de estética del acabado de la superficie (recubrimiento) del material de botella de una manera significativamente observable. En una realización, una superficie sin textura tiene un acabado promedio de rugosidad de superficie (Ra) que varía de 2 p pulg a 6 p pulg. La Figura 3 representa un mapeo de superficie de una realización de una porción de superficie 13 sin textura del molde de estrechamiento de cuello generado en ADE/Análisis de cambio de fase y MapVue EX -Software de mapeo de superficie. En este ejemplo, el valor de la rugosidad de la superficie (Ra) fue aproximadamente de 4,89 p pulg. La Figura 4 representa un mapeo de superficie de una realización de una porción de superficie 13 texturizada del molde de estrechamiento de cuello, de acuerdo con una realización de la presente invención generado por ADE/Análisis de cambio de fase y MapVue EX -Software de mapeo de superficie. En este ejemplo, el valor de la rugosidad de la superficie (Ra) fue aproximadamente de 25,7 p pulg.
Con referencia a la Figura 2, en una realización, la superficie de estrechamiento de cuello 10 parcialmente texturizada incluye una porción de superficie 13 texturizada, una parte del radio del cuello 12 sin textura y una parte del radio del hombro 11 sin textura. En otra realización, la superficie de estrechamiento de cuello 10 al menos parcialmente texturizada puede texturizarse totalmente. Con referencia a la Figura 2a, el ángulo de contacto a del material de botella 50 a la superficie de estrechamiento de cuello 10 puede ser menos que 32°, en el que el ángulo de contacto es el ángulo incluido entre 54 (el rayo que se extiende perpendicular a la superficie) y 51 (el rayo que se extiende perpendicular desde el plano tangente hasta el punto de contacto en el material de botella con la superficie de estrechamiento de cuello). En algunas realizaciones, la superficie de trabajo y/o el relieve pueden estar totalmente sin textura. En algunas realizaciones, la superficie de trabajo y/o relieve se tornea duro y se pule ligeramente para eliminar los bordes ásperos para obtener un acabado de superficie de aproximadamente 8-10 micro pulgadas, o aproximadamente 8-16 micro pulgadas o aproximadamente 8 a 32 micro pulgadas,
La porción de superficie 13 texturizada en la Figura 2 junto con el troquel (que no se muestra) proporcionan una superficie de trabajo para la formación de una parte superior del material de botella dentro de un cuello de botella durante el estrechamiento de cuello, el troquel (que no se muestra) encaja dentro del recipiente o material de botella durante el estrechamiento de cuello y ayuda al recipiente a retirarse del molde después del estrechamiento de cuello. En una realización, la superficie 13 texturizada se extiende desde el punto tangente de la parte del radio del cuello 12 de la pared del molde paralela a la línea central del molde de estrechamiento de cuello. La porción de superficie 13 texturizada puede extenderse a lo largo de la dirección de estrechamiento de cuello (a lo largo del eje y) en una distancia Y1 que es menos que 0,5", o que es del orden de aproximadamente 0,0625". En algunas realizaciones, la longitud de la porción de superficie está entre aproximadamente 0,02" a aproximadamente 0,08". En algunas realizaciones, la longitud de la porción de superficie está entre aproximadamente 0,03" a aproximadamente 0,07". En algunas realizaciones, la longitud de la porción de superficie está entre aproximadamente 0,04" a aproximadamente 0,06". En algunas realizaciones, la longitud de la porción de superficie es de aproximadamente 0,04".
Otro aspecto de algunas realizaciones de la presente invención es un relieve 20 colocado en la pared del molde de estrechamiento de cuello que sigue a la superficie de estrechamiento de cuello 10. Las dimensiones del relieve 20 se proporcionan para reducir, pero no eliminar, el contacto por fricción con el material de botella y el molde de estrechamiento de cuello, una vez que el material de botella se ha estrechado mediante la superficie 13 y el troquel. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el relieve 20, junto con la superficie de estrechamiento de cuello 10 parcialmente texturizada, contribuye a la reducción del contacto por fricción entre la pared del molde de estrechamiento de cuello y el material de botella que se estrecha, en el que el contacto por fricción reducido mantiene el rendimiento de estrechamiento de cuello mientras que se reduce la incidencia de colapso, pandeo, rotura, arrugamiento y otros defectos físicos, y mejora el desprendimiento del material de botella.
En una realización, el relieve 20 se extiende dentro de la pared del molde de estrechamiento de cuello en una dimensión X2 de al menos 0,005 pulgada medido desde la base 13a de la superficie 13, en otras realizaciones, al menos 0,010 pulgada o 0,015 pulgada. En algunas realizaciones, el relieve se extiende dentro de la pared del molde no más que 0,025". El relieve 20 puede extenderse a lo largo de la dirección de estrechamiento de cuello (a lo largo del eje y) toda la longitud de la parte superior del material de botella que entra en el molde de estrechamiento de cuello para reducir, pero no eliminar, el acoplamiento por fricción entre el material de botella y la pared del molde de estrechamiento de cuello para reducir la incidencia de colapso, pandeo, rotura, arrugamiento y otros defectos físicos, pero manteniendo el rendimiento de estrechamiento de cuello. En una realización, el relieve 20 es una superficie texturizada. La transición de la superficie al relieve se combina, sin esquinas afiladas, de modo que el material de botella de metal puede desplazarse sobre la superficie en cualquier dirección sin que se dañe.
En algunas realizaciones de la presente invención, se proporciona un sistema de estrechamiento de cuello en el que al menos uno de los moldes de estrechamiento de cuello de los sistemas puede proporcionar una reducción agresiva en el diámetro del material de botella. Aunque la Figura 2 representa un molde introductorio, la discusión anterior con respecto al radio del hombro 11, radio del cuello 12, superficie 13 y relieve 20 es igualmente aplicable y puede estar presente en cada molde de estrechamiento de cuello del sistema de estrechamiento de cuello. La geometría de la superficie de estrechamiento de cuello de al menos uno de los moldes sucesivos proporciona una reducción que aumenta, en la que el término "reducción" corresponde a que disminuye el diámetro del material de botella desde el diámetro inicial del material de botella hasta un diámetro final.
En una realización, el molde introductorio redujo el diámetro del recipiente que se estrecha en más que 5 % de un solo golpe de estrechamiento de cuello, o más que 9 % de un solo golpe de estrechamiento de cuello. El nivel de reducción que se puede lograr en los moldes del sistema de estrechamiento de cuello es parcialmente dependiente sobre el acabado de superficie de la superficie de estrechamiento de cuello, la fuerza de estrechamiento de cuello, el material del material de botella, el perfil de cuello requerido y el(los) grosor(es) de la pared lateral. En una realización, un molde de estrechamiento de cuello introductorio proporciona una reducción mayor que 9 %, en la que el molde de estrechamiento de cuello inicial se configura para producir un envase estrechado de botella de aluminio desde una lámina de aluminio compuesta de una aleación de la Asociación de Aluminio 3104, que tiene un grosor de pared lateral superior de aproximadamente 0,0085 pulgada o menos y un límite de elasticidad después del horneado que varía de aproximadamente 234 a 255 MPa (34 a 37 ksi). En algunas realizaciones, el grosor de la pared lateral
superior puede ser 0,0085, 0,0080, 0,0075, 0,0070, 0,0060, 0,0050 pulgada, solo por nombrar algunos ejemplos. En algunas realizaciones, el grosor de la pared lateral en las partes inferiores estrechadas varía en al menos 0,0010 pulgada. En algunas realizaciones, el grosor de la pared lateral en las partes superiores estrechadas varía en al menos 0,0010 pulgada. En otras realizaciones, el grosor de la pared lateral en cualquiera de las partes superior o inferior, o ambas, varía en al menos 0,0015" o 0,002". En algunas realizaciones, el grosor de la pared lateral varía en no más que 0,0015", 0,002", 0,0025, 0,003" o 0,004".
La Figura 5 representa una realización de un molde intermedio de acuerdo con la presente invención, en la que el molde de estrechamiento de cuello intermedio puede emplearse una vez que el material de botella se ha estrechado con un molde de estrechamiento de cuello inicial. En comparación con el molde de estrechamiento de cuello introductorio representado en la Figura 2, el molde de estrechamiento de cuello intermedio representado en la Figura 5 proporciona una reducción menos agresiva. En una realización, una pluralidad de moldes de estrechamiento de cuello intermedios cada uno proporciona una reducción que varía desde 4 % a 7 %. El número de moldes de estrechamiento de cuello intermedios depende del diámetro inicial del material de botella, el diámetro final requerido, el perfil de cuello, el grosor de la pared lateral y la variabilidad del grosor de la pared lateral.
La Figura 6 representa una realización de un molde de estrechamiento de cuello final de acuerdo con la presente invención. El molde de estrechamiento de cuello final se utiliza una vez que el material de botella se ha estrechado en los moldes de estrechamiento de cuello intermedios. El molde de estrechamiento de cuello final tiene una superficie de estrechamiento de cuello que da como resultado en la dimensión del cuello del producto terminado. En una realización, el molde de estrechamiento de cuello final proporciona una reducción de menos que 4 %. En una realización, el molde de estrechamiento de cuello final puede tener una reducción de 1,9 %.
En una realización, se proporciona un sistema de estrechamiento de cuello en el que la pluralidad de moldes de estrechamiento de cuello incluye un molde de estrechamiento de cuello introductorio que tiene una reducción mayor que 9 %, 12 moldes intermedios que tienen una reducción que varía desde 4,1 a 6,1 % y un molde de estrechamiento de cuello final que tiene una reducción de 1,9 %.
En una realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento de estrechamiento de cuello de recipientes de metal, que utiliza un sistema de estrechamiento de cuello como se describió anteriormente, que incluye las etapas de proporcionar una pieza en bruto de aluminio, tal como un disco o una babosa; dar forma a la pieza en bruto dentro de un material de botella de aluminio; y el estrechamiento de cuello del material de botella de aluminio, en el que el estrechamiento de cuello comprende al menos un molde de estrechamiento de cuello que tiene una superficie de estrechamiento de cuello al menos parcialmente texturizada.
Algunas realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de estrechamiento de cuello que incluye un número reducido de moldes y troqueles, por lo tanto, se reduce ventajosamente el costo de la máquina asociada con las herramientas para las operaciones de estrechamiento de cuello en la fabricación de botellas.
En el número de etapas de molde de estrechamiento de cuello que se reduce, la presente invención reduce ventajosamente el tiempo asociado con el estrechamiento de cuello en la fabricación de botellas.
Aunque la invención se ha descrito en general anteriormente, se proporcionan además los siguientes ejemplos para ilustrar la presente invención y demostrar algunas ventajas que surgen de ella. No se pretende que la invención se limite a los ejemplos específicos divulgados.
Ejemplo
La Tabla 1 siguiente muestra la reducción proporcionada en un programa de estrechamiento de cuello de molde de 14 etapas, en el que la geometría del molde de estrechamiento de cuello se configuró para formar un envase estrechado de botella de aluminio desde un material de botella de aluminio que tiene un grosor de lámina de la pared lateral superior de aproximadamente 0,0085 pulgada y un límite de elasticidad después del horneado que varía de aproximadamente 234 a 255 MPa (34 a 37 ksi). La composición de aluminio es Asociación de Aluminio (Aa ) 3104. Como se indica en la Tabla 1, el material de botella se estrecha desde un diámetro inicial de aproximadamente 2,0870" a un diámetro final de 1,025" sin fallas, tal como el colapso de la pared.
Como se representa en la Tabla 1, el sistema de estrechamiento de cuello incluye un primer molde de estrechamiento de cuello que proporciona una reducción de aproximadamente 9 %, 12 moldes intermedios que tienen una reducción que varía desde aproximadamente 4,1 a 6,1 %, y un molde de estrechamiento de cuello final que tiene una reducción de 1,9 %. La Figura 7 representa una vista lateral en sección transversal de la superficie de estrechamiento de cuello del hombro de cada molde de estrechamiento de cuello del sistema de estrechamiento de cuello de 14 etapas representado en la Tabla 1. En este ejemplo, la parte del material de botella que se estrecha tiene un grosor sustancialmente uniforme.
La Figura 8 representa la fuerza requerida para estrechar una botella dentro de un molde de estrechamiento de cuello que tiene una superficie texturizada de acuerdo con la invención, como se indica en la línea de referencia 100, y la fuerza requerida para estrechar un recipiente de aluminio dentro de un molde de estrechamiento de cuello sin textura, como se indica en la línea de referencia 105, en la que el molde de estrechamiento de cuello sin textura representa un ejemplo comparativo. La geometría del molde de estrechamiento de cuello que tiene la superficie texturizada y el molde de control es similar al molde de estrechamiento de cuello representado en la Figura 2. La botella que se estrecha tenía un grosor de lámina de la pared lateral superior de aproximadamente 0,0085 pulgada, un límite de elasticidad después de horneado de aproximadamente 234 a 255 MPa (34 a 37 ksi) y una composición de aluminio que es Asociación de Aluminio 3104.
Con referencia a la Figura 8, se realiza una disminución significativa en la fuerza de estrechamiento de cuello comenzando en el punto en el que la botella que se estrecha entra en contacto con la superficie texturizada, como se ilustra en el punto de datos 110 en la línea de referencia 100, en comparación con una superficie de estrechamiento de cuello sin textura, representada en la línea de referencia 105.
Ahora, volviendo al molde de expansión, una expansión gradual de un recipiente compuesto de una aleación de temple duro mediante el uso de múltiples moldes de expansión de diámetros que aumentan, en contraposición de usar un molde de expansión, permite que el diámetro del recipiente se expanda hasta aproximadamente 40 % sin fractura, arrugamiento, pandeo o dañar de cualquier otra manera el metal que comprende el recipiente. Cuando se realiza la expansión de un recipiente construido de una aleación más blanda, puede ser posible expandir el recipiente 25 % mediante el uso de un molde de expansión. El número de moldes de expansión usados para expandir un recipiente a un diámetro deseado sin dañar significativamente el recipiente depende del grado de expansión deseado, el material del recipiente, la dureza del material del recipiente y el grosor de la pared lateral del recipiente. Por ejemplo, cuanto mayor sea el grado de expansión deseado, mayor será el número de moldes de expansión requeridos. De manera similar, si el metal que comprende el recipiente tiene un temple duro, se requerirá un mayor número de moldes de expansión en comparación a la expansión de un recipiente compuesto de un metal más blando en el mismo grado. Además, cuanto más delgada sea la pared lateral, se requerirá mayor número de moldes de expansión. La expansión progresiva mediante el uso de una serie de moldes de expansión puede proporcionar aumentos en el diámetro del recipiente del orden de 25 %, en el que se han contemplado expansiones mayores, siempre que el metal no se dañe significativamente durante la expansión. En algunas realizaciones, el diámetro del recipiente se expande más que 8 %. En otras realizaciones el diámetro del recipiente se expande menos que 8 %, mayor que 10 %, mayor que 15 %, mayor que 20 %, mayor que 25 % o mayor que 40 %. Se contemplan otros porcentajes de expansión y están dentro del ámbito de algunas realizaciones de la invención. Además, cuando se realiza la expansión de un recipiente recubierto, una expansión gradual ayudará a mantener la integridad del recubrimiento. Alternativamente, puede expandirse un recipiente antes del recubrimiento.
El estrechamiento de cuello de un recipiente expandido, formado, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención a un diámetro mayor que o igual al diámetro X original del recipiente, no requiere el uso de un troquel debido a que la pared lateral del recipiente está en un estado de tensión circunferencial siguiente a la expansión. En algunas realizaciones de la invención, puede usarse un troquel cuando se realiza el estrechamiento de cuello del recipiente.
Con referencia a las Figuras 9-16, en algunas realizaciones, el molde de expansión se compone de acero para herramientas A2, 58-60 Rc endurecido, acabado 32, aunque puede usarse cualquier material de molde de conformación del recipiente adecuado. En algunas realizaciones, el molde de expansión 500 incluye una superficie de trabajo 100, que tiene una porción de expansión de manera progresiva 150, una porción de superficie 200, y una porción rebajada 350. Una parte inicial 300 de la superficie de trabajo 100 en la realización representada tiene una geometría para la transición gradual del diámetro de la pared lateral 800 del recipiente 700. La porción de expansión de manera progresiva 150 tiene dimensiones y una geometría que cuando se inserta dentro del extremo abierto de un recipiente 700 trabaja la pared lateral 800 del recipiente para expandir radialmente el diámetro del recipiente de una manera progresiva a medida que el recipiente se desplaza a lo largo de la superficie de trabajo 100. En algunas realizaciones, el molde de expansión 500 proporciona las operaciones de expansión y formación apropiadas sin la necesidad de un troquel o estructura similar. En algunas realizaciones puede usarse un troquel.
La porción de superficie 200 tiene dimensiones y una geometría para establecer el diámetro final del recipiente que se forma en ese molde de expansión 500. En una realización, la porción de superficie 200 puede extenderse una distancia de 0,12" o más. En otras realizaciones, la superficie puede extenderse 0,010", 0,020", 0,04 ", 0,05, 0,08 o
0,10 o más o menos. Una porción rebajada 350 sigue a la porción de superficie 200. La transición desde la porción de superficie 200 a la porción rebajada 350 se combina. La porción rebajada 350 se extiende al menos más allá de la abertura del recipiente cuando el molde está en la parte inferior del golpe de expansión para permitir que el molde mantenga el control del metal a medida que se expande y para minimizar que el recipiente llegue a fuera de redondez,
La superficie de trabajo 100 puede ser una superficie sin textura o una superficie texturizada. En una realización, una superficie sin textura tiene un acabado promedio de rugosidad de superficie (Ra) que varía de 2 p pulg a 6 p pulg. En una realización, la superficie de trabajo 100 puede ser una superficie texturizada que tiene un promedio de rugosidad de superficie (Ra) que varía de más que o igual a 8 p pulg hasta menos que o igual a 32 p pulg, siempre que la superficie de trabajo texturizada 100 no degrade significativamente el recubrimiento del lado del producto dispuesto a lo largo de la superficie interna del recipiente.
En algunas realizaciones, inmediatamente siguiente de la porción de superficie 200, la superficie del molde de expansión pasa suavemente a una porción rebajada 350 con el fin de reducir, pero no eliminar, el contacto por fricción entre el recipiente 700 y el molde de expansión 500 a medida que el recipiente se trabaja mediante la porción de expansión de manera progresiva 150 y la porción de superficie 200 de la superficie de trabajo 100. El contacto por fricción reducido minimiza la incidencia de colapso, pandeo, rotura, arrugamiento y otros defectos físicos, y mejora el desprendimiento del recipiente 700 durante el procedimiento de expansión. En algunas realizaciones, la porción rebajada 350 es una superficie texturizada que tiene un promedio de rugosidad de superficie (Ra) que varía de más que o igual a 8 p pulg hasta menos que o igual a 32 p pulg. En algunas realizaciones, la porción rebajada 350 puede extenderse dentro de la pared del molde de expansión en una dimensión L de al menos 0,005 pulgada, en otras realizaciones, al menos 0,015 pulgada o 0,025". En algunas realizaciones, la porción rebajada se extiende dentro de la pared del molde no más que 0,025".
Se proporciona un sistema de molde para producir recipientes que incluye el molde de expansión 500. El sistema de molde incluye al menos un primer molde de expansión 500 que tiene una superficie de trabajo 100 configurada para aumentar el diámetro del recipiente, y al menos un molde de expansión progresivo, en el que cada molde sucesivo de la serie de moldes de expansión progresivos tiene una superficie de trabajo configurada para proporcionar un grado que aumenta de expansión en el diámetro del recipiente desde el molde de expansión anterior. En una realización, el sistema de molde también puede incluir uno o más moldes de estrechamiento de cuello.
Aunque la invención se ha descrito en general anteriormente, se proporciona además el siguiente ejemplo para ilustrar la presente invención y demostrar algunas ventajas que pueden surgir de ella. No se pretende que la invención se limite al ejemplo específico divulgado.
En un ejemplo, los cuatro moldes de expansión representados en las Figuras 11-14 se utilizan para aumentar el diámetro interno del recipiente 700 desde aproximadamente 2,087" hasta un diámetro de aproximadamente 2,595", como se representa en las Figuras 16-18. El molde de expansión 500 representado en las Figuras 9-11 puede usarse para expandir el recipiente de diámetro de 2,087" a un recipiente de diámetro de 2,247". El molde de expansión que se muestra en la Figura 12 puede usarse para expandir el recipiente de diámetro de 2,247" a un recipiente de diámetro de 2,363". El molde de expansión que se muestra en la Figura 13 puede usarse para expandir el recipiente de diámetro de 2,363" a un recipiente de diámetro de 2,479". El molde de expansión que se muestra en la Figura 14 puede usarse para expandir el recipiente de diámetro de 2,479" a un recipiente de diámetro de 2,595". Se debe señalar que a medida que el diámetro del recipiente se expande, también llega a ser más corto.
En una realización, los recipientes de las Figuras 16-18 se componen de una aleación de aluminio 3104 que tiene un temple H19. El grosor de la pared lateral es aproximadamente 0,0088". Se debe señalar que, mediante el uso de algunas realizaciones de la invención, es posible expandir latas de aluminio de paredes delgadas (iguales a o aproximadamente menores que 0,0041"), temple duro (H19, H39), dibujadas y planchadas en cantidades variables que incluyen la expansión de estos recipientes de diámetro mayor que 8 %, mayor que 10 %, mayor que 15 % y mayor que 20 %.
En un ejemplo, la Figura 19 muestra un recipiente 190 que tiene una pared lateral 192 con un grosor que varía entre aproximadamente 0,006" y aproximadamente 0,008". El recipiente 190 es de aluminio en este ejemplo, pero puede componerse de cualquier metal, tal como acero, por ejemplo,
La Figura 20 muestra un molde de estrechamiento de cuello 196 que estrecha una porción inferior 194 de la pared lateral 192. También se ilustra la porción inferior estrechada 198 así como también un troquel 220.
Las Figuras 21 y 21a muestran un molde de estrechamiento de cuello 196, que se muestra en la Figura 20, que representa una serie de dos moldes de estrechamiento de cuello usados para crear la porción inferior estrechada 198 del recipiente 190. La tabla que se muestra al lado de las Figuras 21 y 21a muestra las dimensiones que varían entre el primer y el segundo molde, que comprenden la serie de dos moldes usados para formar la porción inferior estrechada 198 (que se muestra en las Figuras 20 y 25) del recipiente 190. Parte de la superficie de trabajo 197 del molde de estrechamiento de cuello 196, que incluye la superficie 199, tiene una superficie texturizada con un valor
Ra de aproximadamente 12 micro pulgadas. El valor Ra de la superficie de trabajo 197 que no se texturizó tenía un valor Ra de aproximadamente 8-10 micro pulgadas.
La Figura 22 muestra un troquel 220 representativo de los dos troqueles usados junto con los moldes de estrechamiento de cuello 196 que se muestran en las Figuras 20, 21 y 21a. La tabla que se muestra al lado de la Figura 22 muestra las dimensiones que varían entre el primer y el segundo troquel 220, que se usaron con la serie de dos moldes para formar la porción inferior estrechada 198 del recipiente 190.
La siguiente tabla muestra las dimensiones del recipiente 190 antes y después de cada etapa de estrechamiento de cuello en el estrechamiento de cuello de la porción inferior 194 de la pared lateral 192.
Las dimensiones están en pulgadas. La "abertura" es la distancia radial entre el diámetro interno de la superficie 199 de los moldes de estrechamiento de cuello 196 y el diámetro externo de los troqueles 220. El "grosor de metal estimado" es el grosor máximo del metal que se forma en el molde de estrechamiento de cuello. Como se mencionó anteriormente, el grosor del metal de la pared lateral 192 de los recipientes formados en este ejemplo varía en aproximadamente 0,002" en la porción de la pared lateral 192 que se forma, es decir, los moldes de estrechamiento de cuello 196 se desplazan sobre el metal que varía en grosor en aproximadamente 0,002". Los moldes de estrechamiento de cuello 196 y los troqueles 220 acompañantes se diseñan para acomodar el metal más grueso, así como también el metal más delgado sobre el que ellos pasan en el procedimiento de estrechamiento de cuello. El metal más grueso en la pared lateral 192, en este ejemplo, está cerca de la parte superior del recipiente 190. Esta información también aplica a las tablas que aparecen posteriormente en esta memoria descriptiva.
Las Figuras 23 y 24 muestran un molde de expansión 230 usado para expandir el diámetro de una parte media 236 de la pared lateral 192 del recipiente 190 después de las dos etapas de estrechamiento de cuello. En este ejemplo, dos etapas de expansión siguieron a las dos etapas de estrechamiento de cuello. La tabla que se muestra debajo de la Figura 24 muestra las dimensiones que varían entre el primer y el segundo molde de expansión 230, que comprenden una serie de dos moldes de expansión. Ninguno de los moldes de expansión 230 se texturizaron en este ejemplo.
En la siguiente tabla, "radio del cuerpo" y "radio del cuello" se refieren a los radios de los moldes de expansión,
La Figura 25 muestra el recipiente después que se estrecha con los dos moldes de estrechamiento de cuello que se muestran en las Figuras 20, 21 y 21a, y la expansión con los dos moldes de expansión que se muestran en las Figuras 23 y 24. Se muestran la parte de pared delgada 234 y la parte de pared gruesa 232. La transición entre la pared delgada y la pared gruesa puede ser corta o larga y gradual. Las etapas de estrechamiento de cuello seguidas de las etapas de expansión forman un pellizco 242 en el recipiente 190.
La Figura 26 muestra un molde de estrechamiento de cuello 260 para la formación de la parte superior estrechada 262 en una parte superior 240 del recipiente 190. Debido a la escala del dibujo, no se muestran la superficie y el relieve en el molde de estrechamiento de cuello. La parte superior estrechada 262 se estrechó en múltiples estaciones de estrechamiento de cuello con una serie de múltiples moldes de estrechamiento de cuello diferentes. Pueden usarse estaciones de estrechamiento de cuello y moldes adicionales para obtener una botella u otra forma deseada. En la Figura 27 se muestra un molde representativo de los cinco moldes usados en las estaciones 1-5. Las dimensiones que varían entre cada uno de los cinco moldes utilizados para producir la parte superior estrechada se
muestran en la tabla denominada "Perfil 'I''' debajo de la Figura 27. Ninguno de los moldes en esta serie de cinco se texturizó. La Figura 28 muestra un troquel 280 que representa los troqueles usados junto con los cinco moldes de estrechamiento de cuello representados en la Figura 27. La tabla al lado de la Figura 28 enumera las dimensiones que varían entre los cinco troqueles 280. En este ejemplo, el diámetro externo de la parte superior del recipiente antes del estrechamiento de cuello fue aproximadamente 53 mm (2,087 pulgadas).
Una vez descritas las realizaciones preferentes actualmente, debe entenderse que la invención puede realizarse de cualquier otra manera dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas.
Si bien se han descrito en detalle las realizaciones específicas de la invención, los expertos en la técnica apreciarán que puedan desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas generales de la divulgación. En consecuencia, los arreglos particulares divulgados se destinan a ser ilustrativos únicamente y no se limitan en cuanto al ámbito de la invención, a la que debe darse todo el alcance de las reivindicaciones anexas.
Claims (6)
1. Un procedimiento para la formación de un recipiente de metal (700, 190) a partir de un recipiente proporcionado que tiene una pared lateral (800, 192), en el que la pared lateral (800, 192) tiene un grosor y una altura, y en el que el grosor varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgada), en el que el procedimiento comprende la siguiente etapa:
- estrechamiento de cuello del recipiente proporcionado con un molde de estrechamiento de cuello (196, 270) de modo que una superficie de trabajo (197) del molde de estrechamiento de cuello (196, 270) entra en contacto con una sección de la pared lateral (800, 192) y reduce un diámetro de la sección de la pared lateral (800, 192) en al menos 2 % de un solo golpe, en el que el grosor de la sección de la pared lateral (800, 192) varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgada) antes y después del estrechamiento de cuello.
2. El procedimiento de la reivindicación 1,
en el que el molde de estrechamiento de cuello (196, 270) comprende:
- una superficie de estrechamiento de cuello (10) y un relieve (20);
en el que la superficie de estrechamiento de cuello (10) comprende una porción de superficie (13, 199, 200), una porción del radio del cuello (12) y una porción del radio del hombro (11), cada una que tiene un diámetro interno;
en el que la porción de superficie (13, 199, 200) está entre la porción del radio del cuello (12) y el relieve (20) y el diámetro interno de la superficie (13, 199, 200) es un diámetro mínimo del molde;
en el que los diámetros internos de la porción del radio del cuello (12) y la porción del radio del hombro (11) son mayores que el diámetro interno de la superficie (13, 199, 200);
en el que el relieve (20) comprende:
(a) una superficie de relieve;
(b) un diámetro interno de la superficie de relieve es al menos aproximadamente 0,3 mm (0,01 pulgada) mayor que el diámetro interno de la porción de superficie (13, 199, 200);
(c) un diámetro interno de la superficie de relieve no es mayor que un diámetro máximo de manera que reduce, pero no elimina, el contacto por fricción entre el recipiente de metal (700, 190) y la superficie de relieve mientras que se mantiene el rendimiento de estrechamiento de cuello cuando se realiza el estrechamiento de cuello del recipiente de metal (700, 190); y
en el que el molde de estrechamiento de cuello (196, 270) se dimensiona de modo que cuando se realiza el estrechamiento de cuello del recipiente de metal (700, 190), toda la superficie (13, 199, 200) y el relieve (20) se desplazan con relación al recipiente (700, 190) en una dirección axial y al menos una porción del relieve (20) se desplaza más allá de la parte superior del recipiente (700, 190).
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2 que comprende además:
- estrechamiento de cuello del recipiente (700, 190) con una serie de moldes de estrechamiento de cuello (196,270).
4. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2 que comprende además:
- expansión del diámetro de una porción de la pared lateral (800, 192).
5. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2 que comprende además:
- expansión del diámetro de la porción de la pared lateral (800, 192) con una serie de moldes de expansión (500, 230).
6. El procedimiento de las reivindicaciones 4 o 5,
en el que un molde de expansión (500, 230) expande la porción de la pared lateral (800, 192), en el que el molde de expansión (500, 230) comprende:
- una superficie de trabajo que comprende una porción de expansión de manera progresiva (150) y una porción de superficie (13, 199, 200); y una porción rebajada (350);
en la que la porción de superficie (13, 199, 200) está entre la porción de expansión de manera progresiva (150) y la porción rebajada (350) y el diámetro externo de la porción de superficie (13, 199, 200) es un diámetro máximo del molde; en el que la porción rebajada (350) comprende:
(a) una superficie rebajada; y
(b) un diámetro externo de la superficie rebajada, en el que el diámetro externo de la superficie rebajada es: (i) al menos aproximadamente 0,3 mm (0,01 pulgada) más pequeño que el diámetro externo de la porción de superficie (13, 199, 200); y
(ii) no menos que un diámetro mínimo de manera que reduce, pero no elimina, el contacto por fricción entre la superficie rebajada y el recipiente de aluminio (700, 190); y
en el que la superficie de trabajo se dimensiona de modo que cuando se inserta dentro del recipiente de metal (700, 190) toda la porción de superficie (13, 199, 200) y al menos una porción de la porción rebajada (350) entran en el recipiente de metal (700, 190) lo que hace que el diámetro de al menos una porción de la pared lateral (800, 192) se expanda.
El procedimiento de la reivindicación 1,
en el que el grosor de la sección de la pared lateral (800, 192) que se estrecha varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,04 mm (0,0015 pulgadas).
El procedimiento de la reivindicación 1,
en el que el grosor de la sección de la pared lateral (800, 192) que se estrecha varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,05 mm (0,002 pulgadas).
El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:
- proporcionar un recipiente que tiene una pared lateral (800, 192), en el que la pared lateral (800, 192) tiene un grosor variable entre 0,13 mm (0,005 pulgadas) y 0,22 mm (0,0085 pulgadas), una porción más delgada y una altura, y en el que el grosor varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgadas) hasta no mayor que 0,1 mm (0,004 pulgadas); y
- estrechar el cuello del recipiente con un molde de estrechamiento de cuello (196, 270) de modo que una superficie de trabajo (197) del molde de estrechamiento de cuello (196, 270) entra en contacto con una sección de la pared lateral (800, 192) y reduce un diámetro de la sección de la pared lateral (800, 192) en al menos 2 % de un solo golpe, en el que el grosor de la sección de la pared lateral (800, 192) que se estrecha varía a lo largo de la altura de la pared lateral (800, 192) en al menos 0,03 mm (0,001 pulgadas) hasta no mayor que 0,1 mm (0,004 pulgadas) en ubicaciones que entran en contacto directamente con el molde de estrechamiento de cuello (192, 270) antes y después del estrechamiento de cuello, en el que la sección de la pared lateral (800, 192) que se estrecha incluye la porción más delgada de la pared lateral (800, 192).
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