FI57707C - Foerfarande och anordning foer kallflytpressning av mjuka metaller till oeppna konformiga tubaemnen - Google Patents

Description

EjStTI ΓΒ1 m,KUULUTUSJULKAISU ςηηΛη IBJ (™) UTLÄGGNINGSSKRI FT 5 / 7 U / + C (45) Patentti myönnetty 10 10 1030

AyM Patent meddelat ^ ^ (51) K».ik.3/t«.ci.3 B 21 D 5V36 SUOM I—FI N LAN D (21) p^ttiiwk«i«u·—h*«wweiuung 33W72 (22) H^nmitpilvi —Amttknlng^ig 2U.11.72 ' (23) AlkupIWi—GIWghMsdaf 2U.11.72 (41) Tulkit julkiseksi — Blivtt offwicllg 26 05 73 ► reUi*terihal!ltU· (44) NlhtlvUuJpinon ]t kuuLJultutaun pvm. —

Patent- och raglftaratyralaan ' ' AiwMcm utitgd och uti.$krtfun pubiicand 30.06.80 (32)(33)(31) Pyr*««y tuolken-lat»rd priority 25.11.71

Ranska-Frankrike(FR) 71/1*2251 (71) SCAL Societe de Conditionnement en Aluminium, U7 rue de Monceau,

Paris 8e, Ranska-Frankrike(FR) (72) Michel Phlippoteau, Saint-Maur, Ranska-Frankrike(FR) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Menetelmä ja laite pehmeiden metallien kylmäpursuttamiseksi avoimiksi kartiomaisiksi putkilonaihioiksi - Förfarande och anordning för kall-flytpressning av mjuka metaller tili öppna konformiga tubämnen

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite taipuisien, katkaistun kartion .muotoisten metalliputkilonaihioiden valmistamiseksi.

Taipuisat, katkaistun kartion muotoiset metalliputkilot, joita käytetään ennen kaikkea tahnamaisten aineiden pakkauksina, ovat olleet tunnettuja jo kauan. Niitä on valmistettu yleensä kylmäpursutta-malla (jota kutsutaan myös iskupursutukseksi) metallista, jona käytetään edullisimmin alumiinia tai sen lejeerinkejä.

Näissä putkiloissa, jotka ovat erittäin käteviä käyttää, on kuitenkin eräs ennen niiden täyttöä ilmenevä suuri epäkohta: koska ne valmistetaan kylmäpursuttamalla, ne ovat muodoltaan sylinterimäisiä, joten niiden kuljettaminen tehtaalta, jossa ne valmistetaan, tehtaalle, jossa ne täytetään, vaatii tilavia pakkauksia, jotka yleensä ovat pahvia, sillä jokainen putkilo on pantava erilliseen lokeroon, koska ne ovat herkkiä pienimmällekin töytäisylle. Kuljetus- ja varastoin-tikustannukset nostavat siis huomattavasti putkiloiden hintaa.

57707 Tämän vuoksi keksittiin tehdä nämä taipuisat metalliset putkilot muodoltaan hieman katkaistun kartion muotoisiksi, jotta ne voitiin pakata sisäkkäin. Tällöin saavutettiin kaksi tulosta: pakkauksen tilavuuden pienenemistä ja putkiloiden vahingoittumisvaaran vähenemistä.

Eräässä menetelmässä, jota käytetään putkien saamiseksi kartiomai-siksi, pannaan aihiot kartiomaiseen matriisiin ja niitä laajennetaan paisuvan kalvon avulla tai puhaltamalla niihin suoraan ilmaa, jolloin putkilon suu on katkaistun kartion muotoisen osan sulkemana, joka osa etenee sitä mukaa kun täyttöaukko laajenee.

Karkaistun sylinterimäisen putkilon muokkaaminen kartion muotoiseksi aiheuttaa metalliin kuitenkin tiettyä kylmäkäsittelyä, joka tekee sulkemistaitteen muodostamisen vaikeaksi. Tämän työvaiheen suorittamista varten tarvitaan lisäksi ylimääräinen kone jo muutenkin pitkään ketjuun, jossa metallilevystä syntyy valmis pakattava putkilo.

Koko idea putkilon muokkaamisesta suoraan kartionmuotoiseksi jo sen valmistusvaiheessa törmää siihen seikkaan, ettei voida käyttää kar-tionmuotoista paininta. Kylmäpursutuksessa metallin on nimittäin puristuttava painimen ja matriisin välisen rengasmaisen aukon läpi, joka ulottuu painimen akselin suuntaisesti millimetrin kymmenesosan päässä painimen seinämästä.

Tämä välimatka on tarpeen, jotta metalli sen jäähtyessä sitä mukaa, kun se loitontuu rengasmaisesta aukosta, ei kutistu itse painimelle. Tästä aiheutuva kitka jarruttaisi metallin vapaata virtausta ja pur-sutus tapahtuisi kontrolloimattomasti. On selvää, että kartion muotoinen painin estäisi metallia virtaamasta painimen seinämän suuntaisesti.

On yritetty myös voidella painimella pursutettua tuotetta pursutuk-sen aikana suurella paineella painimen sisästä, pursutusreunan korkeudella olevista aukoista tulevan ilmavirran avulla.

Tällä menetelmällä saatavien lukuisten epämuodostuneitten putkiloiden ja ennen kaikkea pituussuunnassa haijenneitten putkiloiden takia tätä menetelmää ei ole voitu käyttää rationaalisesti.

3 57707

On myös tehty yrityksiä aikaansaada putkilonaihioita, joiden poikkileikkaus suurenee asteittain pursutettaessa (DE-OS 1 452 509, DE-OS 1 627 672 ja US-PS 2 483 376). Tätä tarkoitusta varten on osalla paininta ollut rengasmaisia harjanteita, joiden kehä suurenee painimen ulkopäästä lähtien, katkaisten kappaleen muodostamiseksi, jonka akseli yhtyy painimen akseliin.

Tässä menetelmässä voidaan kuitenkin käyttää vain rajoitettua määrää harjanteita, sillä jokainen niistä aiheuttaa aihion halkaisijan yhtäkkisen suurenemisen ja sen vuoksi sitä suuremman vastuksen mitä enemmän harjanne ulkonee. Kaikkien näiden vastuksien määrä ylittää lopulta taipuisan putkilon murtumisvastuksen sen pursotuksen aikana ja se taittuu "haitariksi”.

Pullonkapseleiden valmistamiseksi pehmeästä metallista on tunnettua (US-PS 2 096 018) suorittaa pursutus siihen sopivassa työkalussa, jona on matriisi, jossa on katkaistun kartion muotoinen ontelo ja painin, joka on sovitettu pyöriväksi onteloon. Pitkin painimen kehää, sen emäviivan suuntaisesti, on laakeroitu useita kapeita rullia, jotka suorittavat sen metallin valssauksen matriisin kartiomais-ta sisäseinämää vasten, joka nousee ylös pitkin paininta. Pursutus sellaisella suurella virtausnopeudella, jota käytetään tavallisessa iskupursutuksessa, on tuskin mahdollista tässä komplisoidussa ja rasitusten alaisessa työkalussa.

Käytännössä ei siis ole ollut mahdollista saada putkiloiden kartio-kulma riittäväksi, jotta ne voitaisiin sovittaa sisäkkäin niin, että niiden välimatka, toisin sanoen kahden peräkkäisen reunan välimatka, olisi 20 millimetriä.

Tämän keksinnön kohteena on tarkemmin sanottuna menetelmä pehmeiden metallien kyimäpursuttamiseksi avoimiksi kartiomaisiksi putkilon-aihioiksi, joiden poikkileikkaus suurenee siten aihion avointa päätä kohti, että aihiot voidaan pinoa toisiinsa, ja jonka menetelmän mukaan painin pursuttaa matriisissa olevaa metallia. Menetelmän tunnusmerkit ilmenevät seuraavasta vaatimuksesta 1 . Keksinnön mukai sen laitteen tunnusmerkit ilmenevät seuraavasta vaatimuksesta 3 .

4 57707

Ruuviviivan nousu tasoon nähden, joka on kohtisuora painimen pituus-akselia vastaan, on edullisimmin suuruusluokkaa 20°, ja painimen aksiaalisessa pituusleikkauksessa on harjanteen pursutettua metallia varten olevan ohjaussivun nousukulma edullisimmin noin 25°.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla, jotka esittävät esimerkkejä laitteesta, jonka avulla menetelmä voidaan toteuttaa.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti laitetta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Kuvio 2 esittää hyvin suuressa mittakaavassa leikkauskuvaa painimen yläpinnalla olevasta harjanteesta.

Kuvio 3 esittää elimiä aihion hiomiseksi työvaiheen lopussa.

Kuvio 4 esittää painimen erästä sovellutusmuotoa, jonka avulla putkilo voidaan tasoittaa pursutuksen aikana.

Kuviossa 1 kaaviomaisesti esitetty laite käsittää matriisin 1, joka on yleisesti taipuisien metalliputkiloiden iskupursutustekniikana tapahtuvassa valmistuksessa käytettävää tyyppiä. Painin 2 on muodoltaan hieman katkaistun kartion muotoinen ja vastaa putkilon haluttua kartiomaisuutta. Näiden putkiloiden avautumiskulma on yleensä 1-2°, toisin sanoen kartion emäviivan ja pituusakselin välinen kulma on 30' - 1°. Valmistettaessa halkaisijaltaan hyvin suuria ja hyvin pitkiä putkilolta tämä kulma saattaa olla yli 2°.

Painimen 2 alapäässä on ympyränmuotoinen pursutusreunus 3, jonka toiminta on sinänsä tunnettu. Pursuttamisen jälkeen on metalli jäähdytettävä, jonka tuloksena metalli kutistuu. Tämä kutistuminen on siis otettava huomioon, kun painimen halkaisijaa suurennetaan metallin laajenemiskertoimen mukaan määrätyissä lämpötiloissa. Tämän halkaisijan suurentuminen vaihtelee 0,05 ja 0,1 mm:n välillä.

Purs utetun metallin ja painimen välille jäävä välimatka on säilytettävä koko kartionmuotoisen painimen pituudella. Keksinnön mukaisesti se saadaan aikaan yhden tai useamman kierukkamaisen harjanteen 4 avulla. Kulma a, jonka tämä kierukka muodostaa painimen pituusakselia vastaan kohtisuorassa olevan tason kanssa, on edullisimmin 20°.

5 57707

Toisaalta on tärkeätä, että pursutettu metalli ei kosketa lainkaan painimen seinämää kahden kierukkamaisen harjanteen välillä. Harjanteen pohjan pystysuora projektio jää aina välittömästi sen alapuolel-• la olevan harjanteen sisäpuolelle painimen määrätyllä emäviivalla. Useita kierukkamaisia harjanteita voidaan sovittaa tasaisesti pitkin painimen kehää siten, että kahden kierukan välimatka on 12-20 mm.

Tämä välimatka lasketaan kohtisuoraan vaakatasossa 20°:n kulmassa oleviin kierukoihin.

Toinen mitta samansuuntaisten reunuksien lukumäärän määräämiseksi on näiden harjanteiden korkeus, joka yleensä on vakio koko painimen pituudella. Kuvio 2 esittää leikkausta esimerkkiharjänteestä. Sen muoto lähenee puolisuunnikasta, mutta on huomattava, että tämän puo-lisuunnikkaan pohjasivu muodostaa painimen akselin kanssa tietyn kulman, kun taas sen lyhyt sivu on olennaisesti painimen akselin suuntainen. Tämän pseudopuolisuunnikkaan korkeus x, toisin sanoen harjanteen korkeus, saattaa vaihdella 0,2 mm:stä 0,5 mm:iin; tässä esimerkissä se on 0,3 mm.

Pursutettaessa metalli etenee nuolen 5 osoittamaan suuntaan (kuvion 2 alaosasta) ja kohtaa harjanteen. Kulman b valinta, joka määrää metallivirtaa ohjaavan viiston sivun 6 kaltevuuden, on erittäin tärkeä: tämän sivun kaltevuuden on oltava sellainen, että se helpottaa metallin liukumista pakottamatta sitä kuitenkaan pitempään kosketukseen. Käytännössä noin 25°:n kulmalla saadaan hyviä tuloksia. Pienen sivun leveyden on oltava jokseenkin pieni, kun taas toisen viiston sivun kaltevuudella ei ole varsinaista merkitystä laitteen toiminnalle. Viimeksi mainitut mitat määrätään olennaisesti painimen materiaalin ja sen valmistusmenetelmän mukaan.

Tältä pohjalta on helppoa ymmärtää kuinka keksinnön mukaisen menetelmän mukaan toimitaan käytännössä: metallipala pannaan matriisiin 1, painin 2 murskaa sen etukäteen lasketulla iskulla ja metalli (esimerkiksi alumiini) pursuaa pitkin tätä paininta 2 muodostaen putkilon 7. Metalli pursuaa pursutusreunuksen 3 ja matriisin 1 väliin jäävästä raosta ja virtaa painimen 2 akselin suuntaisesti, kunnes se kohtaa harjanteen 4. Tämä kohtaaminen tapahtuu harjanteen kieruk-kamaisuuden vuoksi vähitellen, kierukan nousun mukaisesti.

6 57707

Harjanteen 4 kalteva sivu 6 ohjaa metallin virtauksen tämän sivun päähän saakka, mistä se jatkaa alkuperäiseen suuntaansa painimen 2 akselin suuntaisesti, kunnes se kohtaa seuraavan harjanteen. Koska nämä kohtaamiset ja poikkeamiset alkuperäisestä virtaussuunnasta tapahtuvat kohta kohdalta, metalliin ei kohdistu hetkeksikään merkittävää reunapuristusta ja putkilon halkaisija suurenee vähitellen.

Työvaiheen päättyessä putkilonaihio 7 poistetaan painimesta 2. Siinä on silloin yksi tai useampia harjanteiden aiheuttamia kierukkamaisia painaumia.

Jos aihiot on tasoitettava pinottavuuden parantamiseksi tai esteettisistä syistä, ei tämän työvaiheen suorittamiseksi ole tarpeen erityinen uusi kone, sillä tämä työ voidaan suorittaa samanaikaisesti menetelmässä tavallisesti käytettävien viimeistelyvaiheiden kanssa, esimerkiksi vaipan jyrsimisen, varren tasoittamisen tai suun kierteillä varustamisen kanssa.

Tasoittamisvaihetta varten aihio 7 sovitetaan tuurnalle 8, joka on samanmuotoinen kuin valmiin putkilon sisäseinämä. Tämä tuurna 8 saatetaan pyörimään käyttöpyörän 9 avulla. Yksi tai useammat telat 10, jotka ovat sovitetut vapaasti tuurnan 8 emäviivan suuntaiselle akselille 11, suorittavat akselin suuntaista liikettä minkälaisen mekanismin avulla tahansa (ei esitetty kuviossa). Telojen 10 vaikutuksesta kierukkapainaumat häviävät ja työvaiheen päättyessä (ks. kuviota 3) putkilonaihio on sileä ja katkaistun kartion muotoinen.

Edellä esitetyn sovellutusmuodon muunnelman avulla tasoittaminen voidaan suorittaa jo aihiota kartiomaiseksi tehtäessä (ks. kuviota 4). Tätä tarkoitusta varten painimessa 12 on sylinterinmuotoinen sydän 13, jonka on oltava riittävän kiinteä pystyäkseen suorittamaan iskupursutuksen. Se on laajennettu vapaasta päästään täydellisen iskupinnan 14 muodostamiseksi pursutusreunuksen 3 kanssa. Tämä laajennus muodostaa reunuksen 15, joka toimii kuoren 16 tukena.

Kuoren 16 ulkopuoli on muotoiltu paininta 2 vastaavaksi, toisin sanoen sen ulkopinta on hieman katkaistun kartion muotoinen, ja siinä on yksi tai useampia kierukanmuotoisia harjanteita 4. Kuoren 16 sisäpinta on sylinterinmuotoinen, ja koko kuori pääsee pyörimään sydämen 13 ympärillä.

Claims (6)

7 57707 Kuoressa 16 on reunusta 15 vastapäätä olevassa päässä pyörä 17, jota pyörittää esimerkiksi moottori 18. Kylmäpursutuksen aikana kuori saatetaan nopeaan pyörimisliikkeeseen ja kierukanmuotoiset epätasaisuudet häviävät hetkessä, joten aihio ei kaipaa enää tasoittamista.

1. Menetelmä pehmeiden metallien kylmäpursuttamiseksi avoimiksi kar-tiomaisiksi putkilonaihioiksi, joiden poikkileikkaus suurenee siten aihion avointa päätä kohti, että aihiot voidaan pinoa toisiinsa, ja jonka menetelmän mukaan painin pursuttaa matriisissa olevaa metallia, tunnettu siitä, että aihion jokainen poikkileikkaus saatetaan koko pursuttamisen ajan säteittäisten laajennusvoimien alaiseksi vain poikkileikkauksen kehän osaan vaikuttavasti, ja että tämä osa on siirtynyt kehän suunnassa poikkileikkauksesta toiseen pitkin aihion pitkittäisakselia.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihio saatetaan sen useissa poikkileikkauksissa säteittäisten laajen-nusvoimien alaiseksi samanaikaisesti useissa paikoin tasaisin kehä-välein.

3. Laite vaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmä soveltamiseksi, pehmeiden metallien kylmäpursuttamiseksi avoimiksi kartiomaisiksi putkilonaihioiksi (7), joiden poikkileikkaus suurenee siten putkilon avointa päätä kohti, että aihiot voidaan pinoa toisiinsa, joka laite käsittää matriisin (1) metallia varten ja painimen (2), jonka kehä-pinta laajenee kartiomaisesti putkilon avointa päätä kohti, tunnettu siitä, että kartiomainen laajennus on muodostettu ainakin yhdellä painimesta (2) ulkonevalla kierukkamaisella harjanteella (4) .

4. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun kierukkamaisen harjanteen (4) nousukulma (a) on noin 20°.

5. Vaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa harjanteessa (4) on painimen (2) aksiaalisessa pituus-leikkauksessa pursutussuunnassa ulospäin kalteva pursutetun metallin ohjaussivu (6), jonka kaltevuuskulma (b) on noin 25°. 8 57707

6. Vaatimusten 3-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että painin (2) on sinänsä tunnetulla tavalla sovitettu pyöritettäväksi suuntaan, joka vastaa painimen sisäänkiertosuuntaa aihioon (7).