FI78629C - Foerfarande foer bildande av en extrusionsform. - Google Patents

Description

1 73629

Menetelmä suulakepuristusmuotln muodostamiseksi

Keksintö koskee menetelmää suulakepuristusmuotln muodostamiseksi, joka menetelmä käsittää puristusaukon 5 muodostamisen muottikappaleeseen ja puristusaukon muotoilemisen uudelleen siten, että puristusaukon aksiaalinen syvyys on erilainen eri kohdissa sen kehällä myöhemmin muotin läpi puristettavan materiaalin oleellisesti tasaisen virtauksen aikaansaamiseksi. Menetelmää sovelletaan 10 esimerkiksi alumiinin puristamiseen käytettävien muottien muotoilussa.

On tunnettua, että puristusmuotissa, jonka aukon alku- ja loppupään välinen aksiaalinen syvyys on suunnilleen vakio, muotin läpi menevän materiaalin virtausvastus 15 vaihtelee muotin aukon eri osissa sen muodosta riippuen. Kahden vastakkaisen, yhdensuuntaisen seinämän välinen virtausvastus on esimerkiksi tavallisesti suoraan verrannollinen niiden väliseen etäisyyteen. Lisäksi puristuspaine vaihtelee yleensä muotin aukossa. Nämä virtausvastuksen 20 ja puristuspaineen vaihtelut muotin aukon eri osissa aiheuttavat taas erilaisia virtausnopeuksia puristettavassa materiaalissa, mikä synnyttää siihen puolestaan suuria sisäisiä kuormituksia. Sen vuoksi olisikin edullista, että puristusmuotti voitaisiin suunnitella niin, että puristet-25 tavan materiaalin virtausnopeus olisi suunnilleen yhtenäinen koko aukossa.

Lisäksi tiedetään, että virtausvastusta voidaan vähentää puristusmuotissa missä kohdassa tahansa pienentämällä aukon aksiaalista syvyyttä. Vastaavasti virtaus-30 vastusta voidaan lisätä aukon aksiaalista syvyyttä suurentamalla. Tästä johtuen puristusmuotit suunnitellaan niin, että niiden aksiaalinen syvyys pienenee niillä alueilla, joissa aukko on muodoltaan sellainen, että virtausvastus on suuri ja/tai puristuspaine on pieni. Esimerkiksi US-35 patenttijulkaisussa 2 538 918 on todettu, että metallien 2 78629 puristamista varten tarkoitetun muotin syvyyden tulisi olla erilainen puristusaukon kehän eri kohdissa, jotta aikaansaataisiin mahdollisimman tasainen virtaus materiaalille, joka myöhemmin puristetaan muotin läpi.

5 Tähän mennessä ei ole kuitenkaan ollut käytettävis sä sellaista helposti sovellettavaa menetelmää, jolla olisi pystytty määräämään, kuinka tarkasti aksiaalisen syvyyden tulisi vaihdella muotin aukossa, jotta päästäisiin haluttuun tulokseen. Sen sijaan muottien suunnittelu on 10 riippunut suunnittelijan omasta arvostelukyvystä ja kokemuksesta sekä normaaleissa, esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 2 538 918 kuvatuissa puristusolosuhteissa tapahtuneesta muotin testaamisesta ja muottiin testien perusteella tehdyistä muutoksista. Tämä vie kuitenkin paljon aikaa 15 ja sillä päästään vain summittaiseen tulokseen.

On myös ehdotettu, että muotin aukon muodon ja syvyyden välinen suhde määrättäisiin tietokoneanalyysin avulla, ja koska näin arvellaan saatavan ratkaisu tähän probleemaan, tarvittavien ohjelmien laatimiseen uhrataan-20 kin paljon aikaa. Lisäksi tähän tarvitaan kalliit tietokoneet. Vaikka muotin aukon mitoitus pystyttäisiinkin määräämään tällä tavalla, muotin varsinainen muotoilu tieto-konelaskelmien perusteella on kuitenkin vaikeaa.

Tämänkertaisen keksinnön tarkoituksena on sellaisen 25 yksinkertaisen menetelmän kehittäminen, jolla puristusmuo-tin syvyys sen aukon eri osissa pystytään määrittämään niin, että aukossa on suunnilleen tasainen virtaus. Keksinnön tarkoituksena on myös kehittää yksinkertainen menetelmä, jolla muotti voidaan muotoilla tarvittavien mitto-30 jen mukaan.

Keksintö perustuu siihen, että juoksevan materiaalin mennessä puristusmuotin läpi, jossa virtausvastus ja puristustuspaine vaihtelevat aukon eri osissa, puristettavan materiaalin etupinta muuttaa muotoaan. Tämän defor-35 maation suuruus riippuu tällöin muotin eri kohdissa ole- 3 78629 vasta virtausvastuksesta ja puristuspaineesta, ts. muotin aukon siinä kohdassa, jossa virtausvastus on suhteellisen pieni ja/tai puristuspaine on suuri, materiaalin etupinta siirtyy ennen muotin sen osan pintaa, jossa virtausvastus 5 on suurempi ja/tai puristuspaine on pienempi.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että puristusaukon alkumuodostuksen jälkeen juoksevaa materiaalia pakotetaan vain osittain puristusaukon läpi, niin että se koskettaa aukon kehäpinnan siihen osaan, joka 10 on sisääntulopään sekä sisääntulopään ja ulostulopään väliseen viivan välissä, ja että puristusaukon uudelleen-muotoilu käsittää materiaalin poistamisen aukon kehäpinnan siitä osasta, joka on viivan ja ulostulopään välissä, niin että aukon tehollinen aksiaalinen syvyys kussakin kehän 15 kohdassa on sen osan aksiaalinen syvyys, johon juokseva materiaali koskettaa.

Näin ollen sillä alueella, jossa deformaatio on pieni, jolloin puristusvastus on suuri ja/tai puristuspaine on pieni, saadaan aksiaalinen syvyys vastaavasti pie-20 neksi muotoilemalla muottikappale uudelleen, jolloin virtausvastus tulee huomattavasti pienemmäksi. Niillä alueilla, joissa materiaali muuttaa tuntuvasti muotoaan, koska virtausvastus on pieni ja/tai puristuspaine on suuri, uudelleen muotoillun muotin aksiaalinen syvyys on suurempi, 25 jolloin virtausvastus ei pienene lainkaan tai pienenee vain vähän. Tällä tavoin virtaus voidaan saada suunnilleen tasaiseksi muotin koko aukossa.

Muottimateriaalia voidaan poistaa kemiallisella tai sähkösyövytysmenetelmällä. Tämä voi tapahtua silloin, kun 30 juokseva materiaali on vielä puristusaukossa, niin että materiaali suojaa sitä pintaa, johon kemiallista syövytys-menetelmää käytettäessä syövytyskemikaali koskettaa tai johon sähkösyövytysmenetelmän vaikutus kohdistuu.

Keksinnön erästä rakennetta selostetaan nyt lähem-35 min esimerkkinä viittaamalla tällöin oheisiin piirustuk- 4 73629 siin, joissa kuva 1 on kaavio puristusmuotista, kuva 2 on kaavio pystyleikkauksena kuvan 1 muotista, ja 5 kuvat 3, 4 ja 5 havainnollistavat keksinnön mukai sen menetelmän eri vaiheita.

Kuvan 1 mukaisessa muottikappaleessa 10 on puris-tusaukko 11, jonka keskellä on lieriöosa 12 ja kaksi siitä sivuille suuntautuvaa kapeampaa yhdensuuntaista varsiosaa 10 13. Nyt on kuitenkin huomattava, että asian havainnollis tamiseksi kuvassa 1 on muodoltaan vain hyvin yksinkertainen puristusaukko, vaikka keksinnön periaatteita voidaan yhtä hyvin soveltaa muodoltaan kaikkiin mahdollisiin auk-korakenteisiin ja myös onttojen kappaleiden puristamiseen 15 käytettävien aukkojen muotoilemiseen.

Aukon 11 mitat on laskettu tavalliseen tapaan ottamalla tällöin huomioon muottimateriaalin kutistuminen ja taipuminen puristusprosessin aikana. Aukko tehdään muottikappaleeseen yleensä sähkösyövytysmenetelmää käyt-20 täen, minkä jälkeen se puhdistetaan ja kiillotetaan.

Kuvan 2 esittämällä tavalla muottikappale 10 on tasavahvuinen joten puristusaukon aksiaalinen syvyys on alkuvaiheessa vakio.

Muottia käytettäessä virtausvastus on aukon lieriö-25 osassa 12 pienempi kuin varsiosien 13 sivuseinämien välissä oleva virtausvastus. Virtausvastus on varsiosien 13 ulommissa päissä suurempi, mikä johtuu taas kummankin varren päätyseinämän kitkavastuksesta. Lisäksi on huomattava, että puristuspaine laskee muotin keskiosasta kauempana 30 olevissa osissa, joten puristettaessa materiaalia kuvassa 2 esitetyn muotin läpi virtaus on epätasainen ja aiheuttaa sisäisiä kuormituksia. Kuvat 3-5 havainnollistavat menetelmää, jolla muotin aukon aksiaalinen syvyys säädetään niin, että virtaus pysyy suunnilleen tasaisena.

35 Kuvassa 3 sopiva materiaaliseos 14 työnnetään osit- 5 78629 tain puristusaukkoon 11 männällä (ei kuvassa), jolla simuloidaan suulakepuristimen toimintaa. Mäntä pysäytetään, kun seoksen 14 todetaan lähestyvän aukon loppupäätä 15. Aukkoon voidaan panna myös sondi, joka ilmoittaa, koska 5 seos on aukossa etukäteen määrätyssä syvyydessä. Sondi voidaan varustaa esim. sähkövärähtelylaitteella, joka ilmaisee värähtelytaajuuden muutoksen, kun seos koskettaa sondiin.

Kuten kuvasta 3 voidaan todeta, seoksen 14 etupinta 10 muuttaa muotoaan akselin suunnassa muotin aukon eri osissa olevasta erilaisesta puristuspaineesta ja virtausvastuksesta johtuen. Lieriöosan 12 läpi menevä osa seosta liikkuu tällöin ennen varsiosien 13 läpi menevää osaa. Männän pysähtyessä seoksen 14 etupinnan kehäreuna koskettaa aukon 15 12 sisäpintaan viivaa 16 pitkin puristusaukon alkupään 17 ja loppupään 15 välissä.

Seoksen 14 etupinnan aksiaalinen deformaation tietyssä kohdassa aukkoa esitetty viivan 16 ja aukon alkupään 17 käsittävän perustason välisenä etäisyytenä - rajaa ha-20 lutun aksiaalisen syvyyden puristusaukon tässä kohdassa. Näin ollen viivan 16 voidaan katsoa esittävän puristusau-kosta tulevan seoksen tehollista sijaintia.

Muotti voidaan nyt muotoilla uudelleen aivan yksinkertaisesti poistamalla pintamateriaali puristusaukon si-25 säpuolelta viivan 16 ja loppupään 15 väliseltä alueelta, jolloin aukko saadaan suuremmaksi tällä alueella ja aukon tehollinen aksiaalinen syvyys voidaan rajata viivan 16 ja alkupään 17 väliselle alueelle.

Materiaali voidaan poistaa millä tahansa tähän so-30 pivalla tavalla. Esimerkiksi viiva 16 voidaan piirtää muotin sisäpintaan, seos 14 poistetaan ja liika materiaali jyrsitään pois. Materiaalin poistamiseen suositetaan kuitenkin happo- tai sähkösyövytysmenetelmää.

Vaikka seos 14 voi olla mitä tahansa tähän tarkoi-35 tukseen sopivaa juoksevaa materiaalia, niin seuraavassa 6 78629 selostettavaa happosyövytysmenetelmää varten suositetaan kuitenkin mieluimmin haponkestävää materiaalia, esim. paksua haponkestävää painomustetta, jota käytetään yleisesti painettuja piirejä valmistettaessa. Seoksen 14 ollessa 5 vielä paikallaan muottlkappale voidaan panna happokylpyyn. Tätä ennen muotin ulkopuoli on päällystettävä tai peitettävä haponkestävällä materiaalilla.

Muotti pidetään happokylvyssä niin kauan, että pu-ristusaukon sisäpuolelta seoksen 14 pinnan ja loppupään 15 10 välistä saadaan pois tarvittava määrä materiaalia. Pois-tosyvyys on tällöin yleensä 0,038-0,051 cm. Kun syövyttäminen on suoritettu, muotti otetaan pois happokylvystä ja seos 14 poistetaan.

Jos materiaalia poistetaan sähkösyövytysmenetelmää 15 käyttäen, seoksen 14 on oltava sähköä johtamatonta materiaalia, esim. sähköä johtamatonta vahaa. Muotin ulkopuoli on myös päällystettävä tai peitettävä sähköä johtamattomalla kerroksella, esim. ohuella muovikalvolla. Muotti upotetaan sitten sopivaan elektrolyyttiin, jolloin se toi-20 mii anodina. Elektrolyyttiin upotetaan myös erillinen katodi. Elektrolyytissä olevaa muottiin ja katodiin johdetaan sähköjännite, irti muotista ja että se kiinnittyy katodiin. Syövytysprosessin päätyttyä muottikappale otetaan pois elektrolyytistä ja seos 14 poistetaan.

25 Kummassakin edellä kuvatussa syövytysmenetelmässä osa puristusaukon pintaa syöpyy pois (kohta 18 kuvassa 5), joten muotin tehollisena osana on tällöin vain se osa, joka suojattiin seoksella 14 ja jonka aksiaalinen syvyys vaihtelee. Koska syvyys on säädetty automaattisesti käsit-30 telemättömän muottikappaleen läpi menevän virtauksen perusteella, virtaus on nyt suunnilleen yhtenäinen koko pu-ristusaukossa, jolloin muotilla valmistettujen puristeiden sisäiset kuormitukset ovat huomattavasti pienempiä.

Vaikka edellä kuvattu menetelmä havainnollistaakin 35 hyvin suoraa tapaa, jolla aksiaalinen syvyys voidaan kor- 7 73629 reloida puristettavan materiaalin deformaatioon nähden, keksinnön suojapiiriin kuuluu myös muita korrelaatiomene-telmiä, jotka eivät ole yhtä suoria. Muodoltaan muuttuneen materiaalin mitat kuvan 3 esittämässä rakenteessa voidaan 5 esimerkiksi mitata ja niitä voidaan käyttää pohjana muotoiltaessa muotti uudelleen jollain muulla tavalla, jolloin syvyyttä voidaan vaihdella näiden mittojen perusteella.

Edellä selostetussa menetelmässä aksiaalisen syvyy-10 den on esitetty vastaavan tarkasti puristettavan materiaalin etupinnan siirtymistä tietystä peurstasosta, mutta joissakin muottirakenteissa saattaa olla edullista ottaa huomioon myös muita virtaukseen vaikuttavia tekijöitä järjestämällä suoran ekvivalentin asemesta jokin muu mate-15 maattinen suhde aksiaalisen syvyyden ja muodoltaan muuttuneen materiaalin vastaavan mitan välille.

Claims (5)

8 73629

1. Menetelmä suulakepuristusmuotin muodostamiseksi, joka menetelmä käsittää puristusaukon (11) muodostamisen 5 muottikappaleeseen (10) ja puristusaukon (11) muotoilemisen uudelleen siten, että puristusaukon (11) aksiaalinen syvyys on erilainen eri kohdissa sen kehällä myöhemmin muotin läpi puristettavan materiaalin oleellisesti tasaisen virtauksen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, 10 että puristusaukon (11) alkumuodostuksen jälkeen juoksevaa materiaalia (14) pakotetaan vain osittain puristusaukon (11) läpi, niin että se koskettaa aukon kehäpinnan siihen osaan, joka on sisääntulopään (17) sekä sisääntulopään (17) ja ulostulopään (15) välisen viivan (16) välissä, ja 15 että puristusaukon uudelleenmuotoilu käsittää materiaalin poistamisen aukon kehäpinnan siitä osasta (18), joka on viivan (16) ja ulostulopään (15) välissä, niin että aukon tehollinen aksiaalinen syvyys kussakin kehän kohdassa on sen osan aksiaalinen syvyys, johon juokseva materiaali 20 koskettaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muottimateriaali poistetaan kemiallisella syövytysmenetelmällä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että kemiallinen syövytysprosessi suoritetaan silloin, kun juokseva materiaali (14) on vielä puristusaukossa (11), materiaalin (14) ollessa tällöin käytettävän kemikaalin kestävää ja suojatessa kosketuspintaa syövytyskemikaalin vaikutukselta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muottimateriaalin poisto tapahtuu sähkösyövytysmenetelmällä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähkösyövytysprosessi suori-35 tetaan juoksevan materiaalin ollessa vielä puristusaukossa sekä käytettävän materiaalin ollessa sähköä johtamatonta ja suojatessa kosketuspintaa sähkösyövytykseltä. 9 78629