JP2015508711A - Die for forming container and method for producing the same - Google Patents

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ディック,ロバート,イー.
フェドゥサ,アンソニー,ジェイ.
マイヤーズ,ゲイリー,エル.
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アルコア インコーポレイテッド
アルコア インコーポレイテッド
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Abstract

金属容器を成形するためのダイ(10)を製造する方法であって、金属容器を製造するための拡張用ダイ(10)を準備するステップと、拡張用ダイの加工面(12)の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む。金属容器を成形するためのダイ(30)を製造する他の方法は、金属容器の直径を小さくするためのダイ(30)を準備するステップと、ダイの加工面(32)の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む。【選択図】 図3A method of manufacturing a die (10) for forming a metal container, comprising the steps of preparing an expansion die (10) for manufacturing a metal container, and at least a portion of a working surface (12) of the expansion die Peening. Another method of manufacturing a die (30) for forming a metal container includes providing a die (30) for reducing the diameter of the metal container and peening at least a portion of the work surface (32) of the die. Including the step of. [Selection] Figure 3

Description

<関連出願の記載>
本特許出願は、2012年2月17日出願の米国仮特許出願第61/600,373号の優先権を主張し、その内容全体は引用を以て本願に記載加入されるものとする。
<Description of related applications>
This patent application claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 600,373, filed February 17, 2012, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

容器業界では、実質的に同一形状の金属製飲料容器が大量かつ比較的経済的に生産される。容器の直径を拡張して所定形状の容器を作製したり、容器全体の直径を拡張するに際し、各金属容器を所望量拡張するのに、幾つかの異なる拡張用ダイを使用して数回の操作を行なうことがしばしば必要とされている。また、ダイは容器のネッキングおよび成形にも使用されている。また、各金属容器を所望量縮径するのに、幾つかの異なるネッキングダイを使用して数回の操作を行なうことがしばしば必要とされている。   In the container industry, metal beverage containers having substantially the same shape are produced in large quantities and relatively economically. When expanding the diameter of the container to make a container of a predetermined shape or expanding the diameter of the entire container, several different expansion dies can be used several times to expand each metal container by the desired amount. There is often a need to perform operations. Dies are also used for container necking and molding. Also, it is often necessary to perform several operations using several different necking dies to reduce the desired amount of each metal container.

<発明の要旨>
金属容器を製造するための拡張用ダイは、閉じた底部を有する金属容器の直径を拡張するように構成された加工面(work surface)を有する。加工面は徐々に拡張する拡張部とランド部とを含む。ランド部の外径はダイの最大直径である。
<Summary of the invention>
An expansion die for manufacturing a metal container has a work surface configured to expand the diameter of the metal container having a closed bottom. The processing surface includes an extended portion and a land portion that gradually expand. The outer diameter of the land is the maximum diameter of the die.

幾つかの実施形態において、拡張用ダイの加工面の一部分は、表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部の空所が塞がれた面積、つまり空所閉塞面積(closed void area)は、最大比率(maximum ratio)が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、拡張用ダイのランド部の少なくとも一部分は、表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、拡張用ダイの徐々に拡張する拡張部の一部分は、表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。空所閉塞面積の最大比率は、総面積と空所閉塞面積の測定値を、空所閉塞面積/総面積として算出したものである(百分率表示のために100倍している)。   In some embodiments, a portion of the processing surface of the expansion die has a surface finish, and the area where the surface finish is closed, i.e., the closed void area, is The maximum ratio is approximately 1% to 30%, 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. Is one range. In some embodiments, at least a portion of the expansion die land has a surface finish, the surface finish having a maximum void closure area ratio of approximately 1% to 30%, 4%. One range of -26%, 10% -26%, 10% -20%, 10% -15%, and 12-15%. In some embodiments, a portion of the expanding portion of the expanding die has a surface finish, the surface finish having a maximum percentage of void closure area of approximately 1% to 30%. 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. The maximum ratio of the vacant blockage area is a value obtained by calculating the total area and the measured value of the vacant blockage area as the vacant blockage area / total area (multiplied by 100 for percentage display).

幾つかの実施形態において、拡張用ダイの加工面(徐々に拡張する拡張部及び/又はランド部を含む)の一部分について、空所が閉塞された容積、つまり空所閉塞容積(closed void volume)は、正規化された値が、およそ、1〜2000mm/m、9〜1674mm/m、33〜388mm/m、100〜300mm/m、100〜250mm/m、125〜250mm/m、150〜250mm/m、および155〜231mm/mのうちの1つの範囲内である。空所閉塞容積の正規化値は、空所閉塞面積に深さをかけ算した値であり、表面の谷部に捕獲されることができる潤滑剤の量を定量化するものである。 In some embodiments, for a portion of the processing surface of the expansion die (including the gradually expanding expansion and / or land), the void is closed, i.e., the closed void volume. is normalized value is approximately, 1~2000mm 3 / m 2, 9~1674mm 3 / m 2, 33~388mm 3 / m 2, 100~300mm 3 / m 2, 100~250mm 3 / m 2 , 125-250 mm 3 / m 2 , 150-250 mm 3 / m 2 , and 155-231 mm 3 / m 2 . The normalized value of the void occlusion volume is a value obtained by multiplying the void occlusion area by the depth, and quantifies the amount of lubricant that can be trapped in the valley of the surface.

拡張部は、ダイが容器の開口端部に挿入されたとき、容器が加工面に沿って移動するときに、容器の側壁に作用して容器の直径を徐々に半径方向に拡張させることができる寸法および形状を有する。   When the die is inserted into the open end of the container, the expansion part can act on the side wall of the container and gradually expand the diameter of the container in the radial direction when the container moves along the processing surface. Has dimensions and shape.

拡張用ダイにおけるランド部は、拡張用ダイの加工面の一部分で、ダイが容器を拡張しているときに、容器の一部分に接触する最大外径を有する部分である。ダイは、各々がランド部を有する複数の部分を有することができ、各ランド部は異なる外径を有することができる。外径の小さいランド部は、外径の大きいランド部よりも、容器のさらに内部に進入することができる。複数のランド部を有するダイの一例は、図1に示されている。   The land portion of the expansion die is a portion of the processing surface of the expansion die, and has a maximum outer diameter that comes into contact with a portion of the container when the die expands the container. The die can have a plurality of portions, each having a land portion, and each land portion can have a different outer diameter. The land portion having a small outer diameter can enter further inside the container than the land portion having a large outer diameter. An example of a die having a plurality of land portions is shown in FIG.

幾つかの実施形態において、拡張用ダイの加工面の初期部(initial portion)は、容器が元の直径部から拡径部へ移行する移行部を形成する形状である。幾つかの実施形態において、移行部は段付き形状又は徐々に変化する形状である。   In some embodiments, the initial portion of the processing surface of the expansion die is shaped to form a transition where the container transitions from the original diameter portion to the expanded diameter portion. In some embodiments, the transition is a stepped shape or a gradually changing shape.

幾つかの実施形態において、拡張用ダイはアンダーカット部を有し、ランド部は徐々に拡張する拡張部とアンダーカット部との間にある。ランド部は、拡張用ダイによって形成される容器の最終径を設定するための寸法および形状である。一実施形態において、拡張用ダイのランド部の長さは0.12″以上であってよい。他の実施形態において、拡張用ダイのランド部の長さは、おおよそ、0.010″、0.020″、0.04″、0.05″、0.08″、0.10″である。一実施形態において、拡張用ダイのランド部の長さは、連続半径(continous radius)の線接触から0.01″の範囲である。拡張用ダイの幾つかの実施形態において、アンダーカット部はランド部の後に続く。拡張用ダイの幾つかの実施形態において、ランド部からアンダーカット部への移行部は一体化されている。   In some embodiments, the expansion die has an undercut and the land is between the gradually expanding expansion and the undercut. The land portion has a size and a shape for setting the final diameter of the container formed by the expansion die. In one embodiment, the land length of the expansion die may be 0.12 ″ or greater. In another embodiment, the land length of the expansion die is approximately 0.010 ″, 0 .020 ", 0.04", 0.05 ", 0.08", 0.10 ". In one embodiment, the length of the land of the expansion die is a continuous radius line. It is in the range of 0.01 ″ from the contact. In some embodiments of the expansion die, the undercut portion follows the land portion. In some embodiments of the expansion die, the transition from the land portion to the undercut portion is integrated.

幾つかの実施形態において、アンダーカット部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は約8μinから約32μinである。幾つかの実施形態において、徐々に拡張する拡張部の平均表面粗さ(Ra)は約2μinないし約6μinである。幾つかの実施形態において、拡張用ダイのランド部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は、約8μinないし32μinである。幾つかの実施形態において、ランド部の少なくとも一部分、徐々に拡張する拡張部及び/又はアンダーカット部を含む拡張用ダイの加工面の少なくとも一部分の三次元測定平均表面粗さ(Sa)は、約1〜50μin、1〜48μin、7〜43μin、20〜50μin、20〜45μin、25〜45μin、30〜45μin、20〜40μin、30〜40μinの範囲である。   In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the undercut is from about 8 μin to about 32 μin. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of the gradually expanding extension is about 2 μin to about 6 μin. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the expansion die land is between about 8 μin and 32 μin. In some embodiments, the three-dimensional measured average surface roughness (Sa) of at least a portion of the land of the expansion die that includes at least a portion of the land portion, a gradually expanding portion and / or an undercut portion is about The range is 1 to 50 μin, 1 to 48 μin, 7 to 43 μin, 20 to 50 μin, 20 to 45 μin, 25 to 45 μin, 30 to 45 μin, 20 to 40 μin, and 30 to 40 μin.

アンダーカット部は外径を有するアンダーカット面を含む。アンダーカット面の外径はランド部の外径より少なくとも約0.01インチ小さく、最小径を下回ることはないので、アンダーカット面と金属容器との間の摩擦接触はゼロにはならないが低減される。アンダーカット面の外径は、拡張中に発生する可能性のある破損、割れ、しわ、および他の全ての物理的欠陥を最少にすることができる寸法に形成される。幾つかの実施形態において、アンダーカット面の直径は、ランド部の外径より約0.0075ないし約0.035インチ小さい。他の実施形態において、アンダーカット面の直径は、ランド部の外径よりも約0.01インチ、0.02インチ、または0.03インチ小さい。   The undercut portion includes an undercut surface having an outer diameter. The outer diameter of the undercut surface is at least about 0.01 inches smaller than the outer diameter of the land and never falls below the minimum diameter, so frictional contact between the undercut surface and the metal container will not be zero but reduced. The The outer diameter of the undercut surface is dimensioned to minimize damage, cracks, wrinkles, and all other physical defects that can occur during expansion. In some embodiments, the diameter of the undercut surface is about 0.0075 to about 0.035 inches less than the outer diameter of the land. In other embodiments, the diameter of the undercut surface is about 0.01 inch, 0.02 inch, or 0.03 inch less than the outer diameter of the land.

幾つかの実施形態において、拡張用ダイの加工面は、金属容器の中に挿入されたとき、ランド部全体およびアンダーカット部の少なくとも一部分が金属容器内に入り、かつランド部が容器の少なくとも一部分を拡径することができる寸法に形成される。   In some embodiments, the processing surface of the expansion die is such that when inserted into the metal container, the entire land portion and at least a portion of the undercut portion enter the metal container, and the land portion is at least a portion of the container. It is formed in the dimension which can expand diameter.

他の実施形態において、金属容器の直径を小さくする縮径用ダイは、閉じた底部を有する金属容器の直径を減じるように構成された加工面を含む。加工面はネック半径部(neck radius portion)、肩半径部(shoulder radius portion)、およびランド部を含む。ランド部の内径はダイの最小径である。   In other embodiments, a reducing die that reduces the diameter of a metal container includes a working surface configured to reduce the diameter of the metal container having a closed bottom. The work surface includes a neck radius portion, a shoulder radius portion, and a land portion. The inner diameter of the land portion is the minimum diameter of the die.

幾つかの実施形態において、金属容器の直径を小さくするための縮径用ダイの加工面の少なくとも一部分は表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。金属容器の縮径用ダイの幾つかの実施形態において、ランド部の少なくとも一部分は表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。金属容器の縮径用ダイの幾つかの実施形態において、ネック半径部の少なくとも一部分は表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。金属容器の縮径用ダイの幾つかの実施形態において、肩半径部の少なくとも一部分は表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。   In some embodiments, at least a portion of the processing surface of the reducing die for reducing the diameter of the metal container has a surface finish, the surface finish having a maximum proportion of void closure area of approximately 1% to 30%, 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. In some embodiments of the metal container diameter reducing die, at least a portion of the land portion has a surface finish, the surface finish having a maximum percentage of void closure area of approximately 1% to 30%. 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. In some embodiments of the metal container diameter reducing die, at least a portion of the neck radius has a surface finish, the surface finish having a maximum percentage of void closure area of 1% to 30%, One of the ranges 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. In some embodiments of a metal container diameter reducing die, at least a portion of the shoulder radius has a surface finish, the surface finish having a maximum percentage of void closure area of 1% to 30%, One of the ranges 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%.

金属容器の直径を小さくするための縮径用ダイの幾つかの実施形態において、ネック半径部、肩半径部及び/又はランド部の一部分を含む加工面の一部分は、空所閉塞容積の正規化された値が、およそ、1〜2000mm/m、9〜1674mm/m、33〜388mm/m、100〜300mm/m、100〜250mm/m、125〜250mm/m、150〜250mm/m、および155〜231mm/mのうちの1つの範囲である。 In some embodiments of the reducing die for reducing the diameter of the metal container, a portion of the work surface, including a portion of the neck radius, shoulder radius, and / or land portion, can normalize the void occlusion volume. The obtained values are approximately 1 to 2000 mm 3 / m 2 , 9 to 1647 mm 3 / m 2 , 33 to 388 mm 3 / m 2 , 100 to 300 mm 3 / m 2 , 100 to 250 mm 3 / m 2 , 125 to 250 mm. 3 / m 2 , 150 to 250 mm 3 / m 2 , and one range of 155 to 231 mm 3 / m 2 .

金属容器の直径を小さくするための縮径用ダイにおいて、ランド部は、容器の一部分に接触する最小内径を有する拡張用ダイの加工面の部分である。ダイは、各々がランド部を有する複数の部分を設け、各ランド部が異なる内径を有するようにすることも可能である。内径が大きなランド部は、内径が小さなランド部よりも容器の奥の方に移動することができる。   In the diameter reducing die for reducing the diameter of the metal container, the land portion is a portion of the processing surface of the expansion die having a minimum inner diameter that contacts a part of the container. The die may be provided with a plurality of portions each having a land portion, and each land portion may have a different inner diameter. The land portion having a large inner diameter can move toward the back of the container than the land portion having a small inner diameter.

幾つかの実施形態において、金属容器縮径用ダイのランド部の長さは約0.02″から約0.08″の間である。他の実施形態において、金属容器縮径用ダイのランド部の長さは約0.03″ないし約0.07″である。さらに他の実施形態において、金属容器縮径用ダイのランド部の長さは約0.04″から約0.06″の間である。一実施形態において、金属容器縮径用ダイのランド部の長さは約0.04″である。一実施形態において、金属容器縮径用ダイのランド部の長さは連続半径の線接触から0.01″までの範囲である。   In some embodiments, the length of the land portion of the metal vessel diameter reducing die is between about 0.02 "and about 0.08". In another embodiment, the length of the land portion of the metal container diameter reducing die is about 0.03 "to about 0.07". In yet another embodiment, the length of the land portion of the metal vessel diameter reducing die is between about 0.04 "and about 0.06". In one embodiment, the land length of the metal container reducing die is about 0.04 ″. In one embodiment, the land length of the metal container reducing die is from a continuous radius line contact. The range is up to 0.01 ″.

ネック半径部はネッキングダイの一部であり、ネック部のすぐ近傍の容器の部分又はその直径がダイのランド部によって縮径された容器の部分に半径(radius)を形成する。   The neck radius is part of the necking die and forms a radius in the portion of the container immediately adjacent to the neck or the portion of the container whose diameter is reduced by the land portion of the die.

肩半径部はネッキングダイの一部であり、ネック半径部の隣接部位で縮径される容器に半径を形成する。   The shoulder radius is part of the necking die and forms a radius in the container that is reduced in diameter adjacent to the neck radius.

金属容器の直径を小さくするための縮径用ダイの幾つかの実施形態において、ダイはレリーフ部を有し、ランド部はネック半径部とレリーフ部の間である。金属容器の縮径用ダイの幾つかの実施形態において、ランド部とレリーフ部の間の移行部は融合されている(blended)。幾つかの実施形態において、レリーフ部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は約8μinないし約32μinである。幾つかの実施形態において、肩半径部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は約2μinないし約6μinである。幾つかの実施形態において、ネック半径部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は約2μinないし約6μinである。幾つかの実施形態において、ランド部の少なくとも一部分の平均表面粗さ(Ra)は約8μinないし約32μinである。幾つかの実施形態において、ランド部、肩半径部、ネック半径部及び/又はレリーフ部の少なくとも一部分を含む加工面の少なくとも一部分は、三次元で測定された平均表面粗さ(Sa)が約1〜50μin、1〜48μin、7〜43μin、20〜50μin、20〜45μin、25〜45μin、30〜45μin、20〜40μin、30〜40μinの範囲である。   In some embodiments of the reducing die for reducing the diameter of the metal container, the die has a relief portion and the land portion is between the neck radius portion and the relief portion. In some embodiments of the metal container diameter reducing die, the transition between the land and relief is blended. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the relief is from about 8 μin to about 32 μin. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the shoulder radius is about 2 μin to about 6 μin. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the neck radius is about 2 μin to about 6 μin. In some embodiments, the average surface roughness (Ra) of at least a portion of the land is from about 8 μin to about 32 μin. In some embodiments, at least a portion of the work surface including at least a portion of the land, shoulder radius, neck radius and / or relief portion has an average surface roughness (Sa) measured in three dimensions of about 1. The range is ˜50 μin, 1 to 48 μin, 7 to 43 μin, 20 to 50 μin, 20 to 45 μin, 25 to 45 μin, 30 to 45 μin, 20 to 40 μin, and 30 to 40 μin.

レリーフ部の寸法は、金属容器がランド部およびノックアウトを通じてネッキング加工された後、金属容器およびネッキングダイとの摩擦接触が低減されるように設定される。それゆえ、幾つかの実施形態において、ネッキング表面のRaとレリーフ部は、ネッキングダイの壁部とネッキングされる金属容器との間の摩擦接触の低減に寄与する。この摩擦接触の低減により、ネッキング精度が維持され、かつ、破壊発生が低減され、金属容器のストリッピングが改善される。一実施形態において、レリーフ部は、ネッキングダイの壁部の中へ、ランド部の基部から測定して少なくとも0.005インチ進入する。レリーフ部は、ネッキング方向に沿って(y軸に沿って)金属容器の頂部の長さ全体に延在して、ネッキングダイに進入することにより、ネッキング精度を維持しつつ、金属容器とネッキングダイ壁部との間の摩擦係合を低減し、破壊発生を低減する。レリーフ部は逃げ面を有し、逃げ面の内径はランド部の内径より少なくとも約0.01インチ大きい。また、逃げ面の内径は最大径を超えないので、金属容器の側壁をネッキングする際、ネッキング精度を維持しつつ、金属容器の側壁と逃げ面との間の摩擦接触はゼロにはならないが低減される。幾つかの実施形態において、逃げ面の直径はランド部の内径よりも約0.0075ないし約0.035インチ大きい。他の実施形態において、逃げ面の直径はランド部の内径より約0.01インチ、0.02インチ、または0.03インチ大きい。   The dimension of the relief part is set so that the frictional contact with the metal container and the necking die is reduced after the metal container is necked through the land part and the knockout. Thus, in some embodiments, the Ra and relief of the necking surface contributes to reducing frictional contact between the necking die wall and the metal container to be necked. By reducing the frictional contact, the necking accuracy is maintained, the occurrence of breakage is reduced, and the stripping of the metal container is improved. In one embodiment, the relief portion enters at least 0.005 inches into the wall of the necking die, as measured from the base of the land portion. The relief portion extends along the necking direction (along the y-axis) to the entire length of the top of the metal container and enters the necking die, thereby maintaining the necking accuracy and maintaining the metal container and the necking die. Reduces frictional engagement with the wall and reduces breakage. The relief portion has a flank, and the inside diameter of the flank is at least about 0.01 inches greater than the inside diameter of the land portion. In addition, since the inner diameter of the flank does not exceed the maximum diameter, when necking the side wall of the metal container, the frictional contact between the side wall of the metal container and the flank is reduced to zero while maintaining the necking accuracy. Is done. In some embodiments, the flank diameter is about 0.0075 to about 0.035 inches greater than the inner diameter of the land. In other embodiments, the diameter of the flank is about 0.01 inch, 0.02 inch, or 0.03 inch greater than the inner diameter of the land.

幾つかの実施形態において、加工面の寸法は、ダイが金属容器の中に挿入されたときに、ランド部全体およびレリーフ部の少なくとも一部分が容器に対して軸方向に移動し、レリーフ部の少なくとも一部分が容器の頂部を超えて移動するように作られる。   In some embodiments, the dimension of the work surface is such that when the die is inserted into the metal container, the entire land portion and at least a portion of the relief portion move axially relative to the container and at least the relief portion is A portion is made to move beyond the top of the container.

金属容器を製造するための拡張用ダイは、閉じた底部を有する金属容器の直径を拡張するように構成された加工面を有する。加工面は徐々に拡張する拡張部とランド部とを含む。ランド部の外径はダイの最大直径である。拡張用ダイが金属容器を拡張しているときに、加工面の少なくとも一部分は、金属容器に接触する面積と、金属容器に接触しない面積との比が、およそ、25〜99%、30〜71%、41〜71%、40〜55%、40〜52%、35〜55%、および30〜60%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、この段落に記載した拡張用ダイの特徴は、上述した拡張用ダイの特徴と同じである。   An expansion die for manufacturing a metal container has a working surface configured to expand the diameter of the metal container having a closed bottom. The processing surface includes an extended portion and a land portion that gradually expand. The outer diameter of the land is the maximum diameter of the die. When the expansion die is expanding the metal container, at least a part of the processing surface has a ratio of an area that contacts the metal container to an area that does not contact the metal container is approximately 25 to 99%, 30 to 71. %, 41-71%, 40-55%, 40-52%, 35-55%, and 30-60%. In some embodiments, the features of the expansion die described in this paragraph are the same as the features of the expansion die described above.

他の実施形態において、金属容器を製造するためのダイは、閉じた底部を有する金属容器の直径を小さくするように構成された加工面を含む。加工面はネック半径部、肩半径部、およびランド部を含む。ランド部の内径はダイの最小径である。拡張用ダイが金属容器を拡張しているときに、加工面の少なくとも一部分は、金属容器に接触する面積と、金属容器に接触しない面積との比が、およそ、25〜99%、30〜71%、41〜71%、40〜55%、40〜52%、35〜55%、および30〜60%のうちの1つの範囲である。   In other embodiments, a die for manufacturing a metal container includes a work surface configured to reduce the diameter of the metal container having a closed bottom. The processing surface includes a neck radius portion, a shoulder radius portion, and a land portion. The inner diameter of the land portion is the minimum diameter of the die. When the expansion die is expanding the metal container, at least a part of the processing surface has a ratio of an area that contacts the metal container to an area that does not contact the metal container is approximately 25 to 99%, 30 to 71. %, 41-71%, 40-55%, 40-52%, 35-55%, and 30-60%.

他の実施形態は、金属容器を成形するためのダイを製造する方法であり、該方法は、閉じた底部を有する金属容器の直径を拡大するように構成された加工面を含む拡張用ダイを配備するステップと、加工面の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む。加工面は徐々に拡張する拡張部およびランド部を含む。ランド部の外径はダイの最大直径である。   Another embodiment is a method of manufacturing a die for forming a metal container, the method comprising an expansion die that includes a work surface configured to expand the diameter of a metal container having a closed bottom. Deploying and peening at least a portion of the work surface. The processing surface includes an extended portion and a land portion that gradually expand. The outer diameter of the land is the maximum diameter of the die.

幾つかの実施形態において、ランド部の少なくとも一部分はピーニングされる。幾つかの実施形態において、徐々に拡張する拡張部の少なくとも一部分はピーニングされる。   In some embodiments, at least a portion of the land is peened. In some embodiments, at least a portion of the gradually expanding extension is peened.

幾つかの実施形態において、加工面は、直径が1/16インチ〜3/32インチおよび1/16インチ〜5/32インチのうちの1つの範囲内にある精密ボールによりピーニングされる。   In some embodiments, the work surface is peened with precision balls having a diameter in the range of 1/16 inch to 3/32 inch and 1/16 inch to 5/32 inch.

幾つかの実施形態において、加工面のピーニングされた部分は、表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。   In some embodiments, the peened portion of the work surface has a surface finish that is approximately 1% to 30%, 4% to 26 with a maximum percentage of void blockage area. %, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%.

幾つかの実施形態において、加工面のピーニングされた部分は、金属容器に接触する面積と、金属容器に接触しない面積との比が、およそ、25〜99%、30〜71%、41〜71%、40〜55%、40〜52%、35〜55%、および30〜60%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、ピーニングされる加工面の面積の百分率は、およそ、50〜100%、71〜76%、68〜78%、50〜80%、60〜80%、および60〜70%のうちの1つである。幾つかの実施形態において、ダイ表面のピーニング中に精密ボールをスラストさせるのに用いられる空気圧は、およそ、10〜30psi、15〜20psi、10〜20psi、および15〜30psiのうちの1つの範囲である。   In some embodiments, the peened portion of the work surface has a ratio of the area that contacts the metal container to the area that does not contact the metal container that is approximately 25-99%, 30-71%, 41-71. %, 40-55%, 40-52%, 35-55%, and 30-60%. In some embodiments, the percentage of the work surface area that is peened is approximately 50-100%, 71-76%, 68-78%, 50-80%, 60-80%, and 60-70%. One of them. In some embodiments, the air pressure used to thrust the precision ball during die surface peening is approximately in the range of 10-30 psi, 15-20 psi, 10-20 psi, and 15-30 psi. is there.

他の実施形態は、金属容器を成形するためのダイを製造する方法であり、該方法は、閉じた底部を有する金属容器の直径を小さくするように構成された加工面を含む金属容器製造用ダイを配備するステップと、加工面の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む。加工面はネック半径部、肩半径部、およびランド部を含む。ランド部の内径はダイの最小径である。幾つかの実施形態において、ランド部の少なくとも一部分はピーニングされる。幾つかの実施形態において、肩半径部の一部分はピーニングされる。幾つかの実施形態において、ネック半径部の少なくとも一部分はピーニングされる。幾つかの実施形態において、加工面は、直径が1/16インチ〜3/32インチおよび1/16インチ〜5/32インチのうちの1つの範囲内にある精密ボールによりピーニングされる。幾つかの実施形態において、加工面のピーニングされた部分は、表面仕上げ部を有し、該表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、加工面のピーニングされた部分は、金属容器に接触する面積と、金属容器に接触しない面積との比が、およそ、25〜99%、30〜71%、41〜71%、40〜55%、40〜52%、35〜55%、および30〜60%のうちの1つの範囲である。幾つかの実施形態において、ピーニングされる加工面の面積の百分率は、およそ、50〜100%、71〜76%、68〜78%、50〜80%、60〜80%、および60〜70%のうちの1つである。幾つかの実施形態において、ダイ表面のピーニング中に精密ボールにスラスト作用させるのに用いられる空気圧は、およそ、10〜30psi、15〜20psi、10〜20psi、および15〜30psiのうちの1つの範囲である。   Another embodiment is a method of manufacturing a die for forming a metal container, the method including a work surface configured to reduce a diameter of a metal container having a closed bottom. Deploying the die and peening at least a portion of the work surface. The processing surface includes a neck radius portion, a shoulder radius portion, and a land portion. The inner diameter of the land portion is the minimum diameter of the die. In some embodiments, at least a portion of the land is peened. In some embodiments, a portion of the shoulder radius is peened. In some embodiments, at least a portion of the neck radius is peened. In some embodiments, the work surface is peened with precision balls having a diameter in the range of 1/16 inch to 3/32 inch and 1/16 inch to 5/32 inch. In some embodiments, the peened portion of the work surface has a surface finish that is approximately 1% to 30%, 4% to 26 with a maximum percentage of void blockage area. %, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to 15%. In some embodiments, the peened portion of the work surface has a ratio of the area that contacts the metal container to the area that does not contact the metal container that is approximately 25-99%, 30-71%, 41-71. %, 40-55%, 40-52%, 35-55%, and 30-60%. In some embodiments, the percentage of the work surface area that is peened is approximately 50-100%, 71-76%, 68-78%, 50-80%, 60-80%, and 60-70%. One of them. In some embodiments, the air pressure used to thrust the precision ball during die surface peening is approximately in the range of 10-30 psi, 15-20 psi, 10-20 psi, and 15-30 psi. It is.

上記の実施形態は全て、潤滑剤を使用せずに金属容器を縮径するときまたは拡張するときに使用することができる。上記の実施形態は全て、閉じた底部を一体に有する絞りしごき加工されたアルミニウム容器、すなわち2ピース容器を含むあらゆる種類の金属容器に好適に使用されることができる。上記の実施形態の全てにおいて、金属容器を含む金属は、当該分野で既知のあらゆる金属であってよく、アルミニウムおよびスチールを挙げることができるが、これらに限定されない。金属容器はドーム部の有無を問わない。幾つかの実施形態において、金属容器は閉じた底部を有する1ピース金属容器である。幾つかの実施形態において、金属容器は複数の金属片がシーミングされて形成される。   All of the above embodiments can be used when reducing or expanding a metal container without the use of a lubricant. All of the above embodiments can be suitably used for all types of metal containers, including wrought and wrought aluminum containers having a closed bottom together, ie, two-piece containers. In all of the above embodiments, the metal comprising the metal container may be any metal known in the art, including but not limited to aluminum and steel. The metal container may or may not have a dome. In some embodiments, the metal container is a one-piece metal container with a closed bottom. In some embodiments, the metal container is formed by seaming a plurality of metal pieces.

表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が、およそ、1%〜30%、4%〜26%、10%〜26%、10%〜20%、10%〜15%、および12%〜15%のうちの1つの範囲であり、これらは本明細書において「テクスチャー面」と称するものとする。空所容積と空所閉塞容積は、文献「Surface Characterisation in Forming Processes by Functional 3D Parameters」、S.Weidel、U.Engel、Int.J.Adv.Manuf.Technol.(2007)33:130-136)」に記載されたWinSam(Windows(登録商標)用の表面解析モジュール)によって特性化される。この文献は引用を以て本願へ記載加入されるものとする。   In the surface finish portion, the maximum ratio of the void closed area is approximately 1% to 30%, 4% to 26%, 10% to 26%, 10% to 20%, 10% to 15%, and 12% to One of the 15% ranges, these shall be referred to herein as “textured surfaces”. The void volume and void blockage volume are described in the document `` Surface Characterisation in Forming Processes by Functional 3D Parameters '', S. Weidel, U. Engel, Int. J. Adv. Manuf. Technol. (2007) 33: 130-136). "Surface analysis module for Windows (registered trademark)". This document is incorporated herein by reference.

一実施形態において、テクスチャー面は、精密ボールベアリングによるピーニングにより、ネッキングダイおよび拡張用ダイの上に、平滑であるがディンプルのあるテクスチャーが形成される。ピーニングは、ダイよりも高硬度の精密ボールによるスラスト作用により、ツール表面にディンプルを形成するものである。仕上げ面の設計は、ボールの大きさおよび硬度、ブラスト工程の速度、ダイに対する繰返し打撃回数に依存する。この仕様を達成するには、精密ボールの直径誤差は約1%以下である。   In one embodiment, the textured surface forms a smooth but dimple texture on the necking and expansion dies by peening with precision ball bearings. Peening forms dimples on the tool surface by a thrust action by a precision ball having a hardness higher than that of a die. The design of the finished surface depends on the size and hardness of the ball, the speed of the blasting process, and the number of repeated strikes on the die. To achieve this specification, the precision ball diameter error is about 1% or less.

ツール表面は、平滑であるが平坦ではないので、過度の残屑(debris)発生またはツール摩耗を生じることなく、摩擦を低減することができる。摩擦の低減は、ダイと金属容器との接触面積の低減による。接触面積は、文献「Surface Characterisation in Forming Processes by Functional 3D Parameters」、S.Weidel、U.Engel、Int.J.Adv.Manuf.Technol.(2007)33:130-136)」に記載されたWinSam(Windows用の表面解析モジュール)によって特性化される。この文献は引用を以て本願へ記載加入されるものとする。摩擦低減により、容器を損傷することなく、拡張用ダイまたはネッキングダイの1回のストロークで金属容器をより大幅に拡張するかまたは縮径することができる。損傷は、金属容器のしわ、割れ、ルダリング(ludering)、破損の他、金属容器の外見を損なうあらゆるものを含む。   The tool surface is smooth but not flat so that friction can be reduced without excessive debris generation or tool wear. The reduction in friction is due to the reduction in the contact area between the die and the metal container. The contact area is described in the literature `` Surface Characterisation in Forming Processes by Functional 3D Parameters '', S. Weidel, U. Engel, Int. J. Adv. Manuf. Technol. (2007) 33: 130-136). Characterized by (surface analysis module for Windows). This document is incorporated herein by reference. Friction reduction allows the metal container to be more greatly expanded or reduced in diameter with a single stroke of the expansion die or necking die without damaging the container. Damage includes wrinkles, cracks, ludering, breakage of metal containers and anything that impairs the appearance of metal containers.

本発明の幾つかの実施形態では、三次元表面パラメータを用いてテクスチャー面のトポグラフィを観察し、ツールとワークピースとの接触面積を最小化することを目的とする。   Some embodiments of the present invention aim to observe the topography of the textured surface using 3D surface parameters to minimize the contact area between the tool and the workpiece.

幾つかの実施形態において、拡張用ダイまたはネッキングダイにテクスチャー面を使用することにより摩擦が低減されるため、容器を損傷することなく拡張ダイまたはネッキングダイの1回のストロークによる金属成形の範囲が最大化される。これにより、金属成形ステップの回数が低減され、スクラップの量が低減される。また、最終製品の寸法仕様を充足させるのに必要な出発重量(startign weight)が低減される。また、金属容器を成形するときに潤滑剤を使用しなくてもよい。幾つかの実施形態において、精密ボールによってピーニングしたダイは、ポリッシュ仕上げのダイよりも欠陥の無い金属容器をより確実に成形することができる。   In some embodiments, the use of a textured surface for the expansion die or necking die reduces friction, thereby reducing the extent of metal forming with a single stroke of the expansion die or necking die without damaging the container. Maximized. This reduces the number of metal forming steps and reduces the amount of scrap. Also, the starting weight required to meet the dimensional specifications of the final product is reduced. Further, it is not necessary to use a lubricant when forming the metal container. In some embodiments, dies peened with precision balls can more reliably form defect-free metal containers than polished dies.

2つのランド部を有する拡張用ダイの断面図を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional view of an expansion die having two land portions.

図1の拡張用ダイの部分断面図を示す。2 shows a partial cross-sectional view of the expansion die of FIG.

金属容器を直径を小さくするための縮径ダイの断面を示す。The cross section of the reduced diameter die for reducing the diameter of a metal container is shown.

メタルフローの方向を示す。Indicates the direction of metal flow.

上述の如くピーニングされた後のネッキングダイの加工面の一部分の内径を示す。The inside diameter of a part of the processing surface of the necking die after peening as described above is shown.

図5に示したネッキングダイの加工面の一部分の内径の小視野画像を含む。6 includes a small-field image of the inner diameter of a portion of the machining surface of the necking die shown in FIG.

研磨面の表面トポグラフィーを示す。The surface topography of a grinding | polishing surface is shown.

図5〜図7に示されるピーニングされた表面および研磨された表面の両表方におけるトランスバース方向(transverse)の平均表面粗さRaを示すチャート図である。FIG. 8 is a chart showing the average surface roughness Ra in the transverse direction on both sides of the peened surface and the polished surface shown in FIGS.

拡張用ダイのピーニングされた加工面の表面トポグラフィーを示す。Figure 3 shows a surface topography of a peened working surface of an expansion die.

図9に示された表面トポグラフィーを示しており、線形状が凹み部(indentations)の深さおよび高さを示している。FIG. 10 shows the surface topography shown in FIG. 9, where the line shape indicates the depth and height of the indentations.

図9および図10に示されるピーニングされた加工面の負荷面積曲線(bearing area curve)を示す。Fig. 11 shows a bearing area curve of the peened working surface shown in Figs.

ピーニングされた加工面を有する拡張用ダイが金属容器に配置され金属容器の拡張中に拡張容器が作用する成形荷重の量を示す。An expansion die having a peened working surface is placed on the metal container to indicate the amount of forming load that the expansion container acts upon expansion of the metal container.

ピーニングされた加工面を有する拡張用ダイの成形エネルギーを示す。Fig. 3 shows the forming energy of an expansion die having a peened working surface.

ピーニングされていない表面における表面負荷面積と摩擦によるエネルギーとの関係を示す。The relationship between the surface load area in the surface which is not peened and the energy by friction is shown.

ピーニングされた表面における表面負荷面積と摩擦によるエネルギーとの関係を示す。The relationship between the surface load area in the peened surface and the energy by friction is shown.

図1および図2は、例示的な拡張用ダイ10を示している。加工面12は、徐々に拡張する拡張部14とランド部16を含んでいる。アンダーカット部18も示されている。   1 and 2 show an exemplary expansion die 10. The processing surface 12 includes an expansion portion 14 and a land portion 16 that gradually expand. An undercut portion 18 is also shown.

図3は、金属容器の直径を小さくするように構成された加工面32を有する例示的ダイ30を示している。加工面は、ネック半径部34、肩半径部36、およびランド部38を有する。レリーフ部40も示されている。   FIG. 3 shows an exemplary die 30 having a working surface 32 configured to reduce the diameter of the metal container. The processing surface has a neck radius portion 34, a shoulder radius portion 36, and a land portion 38. A relief 40 is also shown.

一実施例において、ネッキングダイの加工面を、直径0.093″、クラス1000のボールによりピーニングした。ボールの品質は、ダスト発生またはボールの割れを最小化するのに充分な精度である。ピーニングされたネッキングダイの分析は次のとおりである。
・ネッキングダイの内径は直角ランスを用いて加工した。
・ネッキングダイの内径のレプリカは一方の端部で採取した。
・トポグラフィおよび粗さのデータはレプリカより得た。
・ダイ表面の真のトポグラフィを表示するために、レプリカから得た全てのトポグラフィ画像を反転させた、
<定義>
・Sciはコアの流体保持指標(fluid retention index)であり、Sci>1は、良好な流体保持性を示す。
・Sviは谷部の流体保持指標であり、0<Svi<0.2であり、Sci値が高いほど、谷部面積の流体保持性が良好であることを示す。
・Vclは、空所閉塞容積であり、流体を捕獲するのに利用可能な表面における空所容量を示している。
・Vopは、空所が塞がれていない容積であり、流体を脱出させることができる表面の空所容積を示している。
<器具>
・トポグラフィ‐NanoFocus μSurfI
・20倍対物レンズを用いて0.8mm×0.8mmの視野(FOV)を得る。
・大視野(LFOV)トポグラフィ5.5mm×2.15mm
In one example, the work surface of the necking die was peened with a 0.093 ″ diameter class 1000 ball. The ball quality is accurate enough to minimize dust generation or ball cracking. The analysis of the necking die made is as follows.
・ The inner diameter of the necking die was processed using a right angle lance.
-A replica of the inner diameter of the necking die was taken at one end.
・ Topography and roughness data were obtained from replicas.
Invert all topographic images obtained from the replica to display the true topography of the die surface,
<Definition>
Sci is the fluid retention index of the core, and Sci> 1 indicates good fluid retention.
Svi is a trough fluid retention index, 0 <Svi <0.2, and the higher the Sci value, the better the fluid retention of the trough area.
Vcl is the void occlusion volume and indicates the void volume at the surface available to capture fluid.
Vop is the volume where the void is not blocked and indicates the void volume of the surface where fluid can escape.
<Equipment>
・ Topography-NanoFocus μSurfI
Obtain a 0.8 mm × 0.8 mm field of view (FOV) using a 20 × objective lens.
・ Large field of view (LFOV) topography 5.5mm x 2.15mm

図4は、以下のトポグラフィ画像に関連づけられたメタルフローの方向を示している。   FIG. 4 shows the direction of the metal flow associated with the following topographic image.

図5は、上述の通りピーニングされた後のネッキングダイの加工面の一部分の内径を示している。   FIG. 5 shows the inner diameter of a portion of the working surface of the necking die after peening as described above.

図6は、図5に示されたネッキングダイの加工面の一部分の内径の小視野画像を含んでいる。   FIG. 6 includes a small field image of the inner diameter of a portion of the working surface of the necking die shown in FIG.

ピーニング後のネッキングダイの加工面の表面特性は次の通りであった。Sa avg=18.8μin;Sci avg=1.63;Svi avg=0.11;Vcl avg=72.2mm/m;Vop avg=1965mm/m The surface characteristics of the processed surface of the necking die after peening were as follows. Sa avg = 18.8 μin; Sci avg = 1.63; Svi avg = 0.11; Vcl avg = 72.2 mm 3 / m 2 ; Vop avg = 1965 mm 3 / m 2

図7は、研磨され、ピーニングされていない表面を示す。図7に示された表面の表面特性は次の通りであった。Sa avg=20.5μin;Sci avg=1.24;Svi avg=0.16;Vcl avg=46.6mm/m;Vop avg=2640mm/m FIG. 7 shows a polished and non-peened surface. The surface characteristics of the surface shown in FIG. 7 were as follows. Sa avg = 20.5 μin; Sci avg = 1.24; Svi avg = 0.16; Vcl avg = 46.6 mm 3 / m 2 ; Vop avg = 2640 mm 3 / m 2

図8は、ピーニングされた表面と研磨された表面の両方におけるトランスバース方向の平均表面粗さRaを示すチャート図である。
<結論>
・ピーニングされた表面の空所閉塞容積は、同様なRa値を有する研磨された表面の略2倍であった。
・流体保持パラメータSciとSviは両方とも、ピーニングされたネッキングダイの表面の方が、研磨された表面よりも遙かに良好な流体保持性を有したことを示している。
・空所閉塞容積Vclパラメータと空所が開放された容積Vopパラメータもまた、ネッキングダイのピーニングされた表面の方が流体保持性に優れることを示している。
・これは、ピーニングされた表面の方が研磨された表面より遙かに良好なトライボロジー性能を有することを示している。
FIG. 8 is a chart showing the average surface roughness Ra in the transverse direction on both the peened surface and the polished surface.
<Conclusion>
The void occluded volume of the peened surface was approximately twice that of a polished surface with a similar Ra value.
The fluid retention parameters Sci and Svi both indicate that the surface of the peened necking die had a much better fluid retention than the polished surface.
The void closed volume Vcl parameter and the open volume Vop parameter also indicate that the peened surface of the necking die has better fluid retention.
This indicates that the peened surface has much better tribological performance than the polished surface.

他の実施例において、拡張用ダイのピーニングは、0.1575″(4mm)のクラス1000のボールを用いて行なった。   In another embodiment, expansion die peening was performed using 0.1575 ″ (4 mm) Class 1000 balls.

図9および図10は、ピーニング後の加工面の一部分の表面トポグラフィを示している。図11は、加工面のピーニングされた部分の負荷面積曲線を示している。   9 and 10 show a surface topography of a part of the processed surface after peening. FIG. 11 shows a load area curve of the peened portion of the processed surface.

他の実施例において、幾つかの拡張用ダイの加工面はピーニングによって変化されており、変化された加工面による摩擦に対する作用を、重切削した後軽くポリッシュしたダイ表面における摩擦と比較した。重旋削後軽くポリッシュした表面はテクスチャーを有しておらず、Ra値は8ないし10μinである。なお、他のファクターは全て一定にした(プリフォーム、ツール形状、エアストリッピング不使用、潤滑剤不使用)。各表面とも10個のサンプルを採取した。「Bボール」は直径1/16インチの精密ボールである。「Cボール」は直径3/32インチの精密ボールである。
In other examples, the working surface of some expansion dies has been changed by peening, and the effect of the changed working surface on friction was compared to the friction on the die surface that was lightly polished after heavy cutting. The lightly polished surface after heavy turning has no texture and the Ra value is 8 to 10 μin. All other factors were fixed (preform, tool shape, air stripping not used, lubricant not used). Ten samples were taken on each surface. The “B ball” is a precision ball having a diameter of 1/16 inch. The “C ball” is a precision ball having a diameter of 3/32 inches.

摩擦がツール表面によって変化するのは成形エネルギーの変化から明らかであった。トータル成形エネルギーの計算は、荷重対変位データに基づいて、数値積分法を用いて行なった。   It was clear from the change in molding energy that the friction changed with the tool surface. The total molding energy was calculated using a numerical integration method based on load versus displacement data.

ツールの表面の特徴付けは、Sa(表面粗さの3Dパラメータ)、Vcl(空所閉塞容積の正規化値)、αclm(空所閉塞面積の最大比(/測定面積トータル))、および各表面仕上げ部に対する接触面積(百分率)によって行なった。   Characterization of the surface of the tool is Sa (3D parameter of surface roughness), Vcl (normalized value of void occlusion volume), αclm (maximum ratio of void occlusion area (/ measured area total)), and each surface The contact area (percentage) with respect to the finished part was used.

歪みエネルギーの計算は、所与のツールおよびプリフォームサンプル形状を使用し、有限要素解析により行ない、摩擦無し状態の成形エネルギーを求めた。摩擦データの集計は、成形エネルギートータルから歪みエネルギーを差し引くことによって行ない、摩擦によるエネルギー値を求めた。   The strain energy was calculated by finite element analysis using a given tool and preform sample shape, and the molding energy in a frictionless state was obtained. The friction data was totaled by subtracting the strain energy from the total forming energy, and the energy value by friction was obtained.

結果は、摩擦エネルギーの変化百分率で示しており、各表面の特徴は接触面積百分率で表している。   The results are expressed as a percentage change in friction energy, and the characteristics of each surface are expressed as a percentage of contact area.

図12は、金属容器に配置された拡張用ダイの成形荷重量を示している。図13は成形エネルギーを示している。図14は、ピーニングされていない表面について、摩擦によるエネルギーと表面負荷面積との関係を示している。図15は、ピーニングされた表面について、摩擦によるエネルギーと表面負荷面積との関係を示している。
*標準偏差計算では、成形エネルギーデータから白丸の外れ値(outlier)を除外する。
・重切削及び軽ポリッシュしたツール表面にCボール仕上げを行なうと、成形エネルギーは、潤滑剤を用いずに、15−19%低減されることを示した。
・直径が小さいボール(Bボール)を用いると、潤滑剤を用いずに、4−10%低減されることを示した。
・Bボールによる前記表面にCボールで再ピーニングすると、成形エネルギーに統計学的な変化は生じなかった。
FIG. 12 shows the forming load amount of the expansion die arranged in the metal container. FIG. 13 shows the molding energy. FIG. 14 shows the relationship between the frictional energy and the surface load area for the non-peened surface. FIG. 15 shows the relationship between frictional energy and surface load area for the peened surface.
* In the standard deviation calculation, outliers of white circles are excluded from the molding energy data.
-C-ball finish on heavy and light polished tool surfaces showed that molding energy was reduced by 15-19% without the use of lubricants.
-It was shown that when a ball with a small diameter (B ball) was used, it was reduced by 4-10% without using a lubricant.
-When the surface with the B ball was re-peened with the C ball, there was no statistical change in the molding energy.

本明細書において、「頂部(top)」、「底部(bottm)」、「下方(below)」、「上方(above)」、「下側(under)」、「上側(over)」等の用語は、製造または成形ステップまたは工程中の金属容器の向きに関係なく、仕上げられた金属容器が平らな面上にあるときの位置に関するものである。仕上げられた金属容器とは、それが最終消費者によって使用されるまで、追加の成形ステップを受けない金属容器のことである。幾つかの実施形態において、容器の頂部は開口を有する。   In this specification, terms such as “top”, “bottom”, “below”, “above”, “under”, “over”, etc. Refers to the position when the finished metal container is on a flat surface, regardless of the orientation of the metal container during the manufacturing or forming step or process. A finished metal container is a metal container that does not undergo additional forming steps until it is used by the end consumer. In some embodiments, the top of the container has an opening.

本発明について、その特定態様に関して詳細に説明したが、他の態様も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、この明細書に含まれる態様に限定されるものではない。   Although the present invention has been described in detail with respect to specific aspects thereof, other aspects are possible. Accordingly, the spirit and scope of the appended claims should not be limited to the embodiments contained herein.

特許請求の範囲、要約書、および図面を含む本明細書に開示した全ての特徴、および開示した方法またはプロセスの全てのステップは、そのような特徴及び/又はステップの少なくとも幾つかが相互に矛盾する組合せを除き、あらゆる組合せが可能である。特許請求の範囲、要約書、および図面を含む本明細書に開示した各特徴は、明示的に指定していない限り、同一、均等、または同様の目的に適う代替的特徴に置き換えることができる。したがって、明示的に指定していない限り、開示された各特徴は、均等または同様な包括的特徴の単なる一例に過ぎない。   All features disclosed in this specification, including the claims, abstract, and drawings, and every step of the disclosed method or process are inconsistent with each other in at least some of such features and / or steps. Any combination is possible except for the combinations to be made. Each feature disclosed in this specification, including the claims, abstract, and drawings, may be replaced with an alternative feature serving the same, equivalent, or similar purpose unless explicitly stated otherwise. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is one example only of an equivalent or similar generic feature.

請求項中に、特定の機能を実行するための手段または特定の機能を実行するためのステップを明示的に記述していない請求項のいかなる要素も、米国特許法第112条に規定される「手段またはステップ」条項として解釈されるべきではない。   Any element of a claim that does not explicitly describe means for performing a particular function or step for performing a particular function in a claim is set forth in 35 USC 112. It should not be construed as a “means or step” clause.

Claims (18)

閉じた底部を有する金属容器を製造するための拡張用ダイであって、金属容器の直径を拡張できるように構成された加工面を有し、該加工面は、
徐々に拡張する拡張部と、
ランド部と、を含み、
前記ランド部の外径は前記ダイの最大直径であり、
前記加工面の少なくとも一部分は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、拡張用ダイ。
An expansion die for manufacturing a metal container having a closed bottom portion, the processing die having a processing surface configured to expand a diameter of the metal container,
An extension that gradually expands,
Including a land part,
The outer diameter of the land portion is the maximum diameter of the die,
At least a part of the processing surface is an expansion die in which the maximum ratio of the void closed area is in the range of 1 to 30%.
前記ランド部の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項1に記載の拡張用ダイ。   2. The expansion die according to claim 1, wherein the surface finish portion of at least a part of the land portion has a maximum ratio of void closed area in a range of 1 to 30%. 前記拡張部の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項1に記載の拡張用ダイ。   2. The expansion die according to claim 1, wherein the surface finish portion of at least a part of the expansion portion has a maximum ratio of void closed area in a range of 1 to 30%. アンダーカット部をさらに有しており、前記ランド部は、徐々に拡張する拡張部とアンダーカット部の間にある、請求項1に記載の拡張用ダイ。   The expansion die according to claim 1, further comprising an undercut portion, wherein the land portion is between the gradually expanding expansion portion and the undercut portion. 閉じた底部を有する金属容器を製造するためのダイであって、金属容器の直径を小さくできるように構成された加工面を有し、該加工面は、
(i)ネック半径部と、
(ii)肩半径部と、
(iii)ランド部と、を含み、
前記ランド部の内径は前記ダイの最小径であり、
前記加工面の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、ダイ。
A die for manufacturing a metal container having a closed bottom portion, the die having a working surface configured to reduce the diameter of the metal container,
(I) a neck radius portion;
(Ii) shoulder radius part;
(Iii) a land portion,
The inner diameter of the land portion is the minimum diameter of the die,
At least a part of the surface finish portion of the processed surface is a die having a maximum ratio of void blockage area in the range of 1 to 30%.
前記ランド部の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項5に記載のダイ。   6. The die according to claim 5, wherein at least a part of the surface finish portion of the land portion has a maximum ratio of void closed area in a range of 1 to 30%. 前記ネック半径部の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項5に記載のダイ。   The die according to claim 5, wherein the surface finish portion of at least a part of the neck radius portion has a maximum ratio of void closed area in a range of 1 to 30%. 前記肩半径部の少なくとも一部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項5に記載のダイ。   6. The die according to claim 5, wherein at least a portion of the surface finish portion of the shoulder radius portion has a maximum ratio of void closed area in a range of 1 to 30%. レリーフ部をさらに有しており、前記ランド部は前記ネック半径部とレリーフ部との間にある、請求項5に記載のダイ。   The die according to claim 5, further comprising a relief portion, wherein the land portion is between the neck radius portion and the relief portion. 金属容器を成形するためのダイを製造する方法であって、
閉じた底部を有する金属容器を製造するための拡張用ダイを準備するステップであって、前記拡張用ダイは金属容器の直径を拡張できるように構成された加工面を有し、該加工面は、
(i)徐々に拡張する拡張部と、
(ii)ランド部と、を含み、
前記ランド部の外径が前記ダイの最大直径である、拡張用ダイ準備ステップと、
前記加工面の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む、方法。
A method of manufacturing a die for forming a metal container,
Providing an expansion die for manufacturing a metal container having a closed bottom, the expansion die having a working surface configured to expand a diameter of the metal container, the working surface comprising: ,
(I) an expansion section that gradually expands;
(Ii) including a land portion,
An expansion die preparation step, wherein the outer diameter of the land portion is the maximum diameter of the die;
Peening at least a portion of the work surface.
前記ランド部の少なくとも一部分がピーニングされる、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein at least a portion of the land is peened. 前記拡張部の少なくとも一部分がピーニングされる、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein at least a portion of the extension is peened. 前記加工面のピーニングされた部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the surface finish of the peened portion of the work surface has a maximum ratio of void blockage area in the range of 1 to 30%. 金属容器を成形するためのダイを製造する方法であって、
閉じた底部を有する金属容器を製造するためのダイを準備するステップであって、前記ダイは金属容器の直径を小さくできるように構成された加工面を有し、該加工面は、
(i)ネック半径部と、
(ii)肩半径部と、
(iii)ランド部と、を含み、
前記ランド部の内径が前記ダイの最小径である、ダイ準備ステップと、
前記加工面の少なくとも一部分をピーニングするステップとを含む、方法。
A method of manufacturing a die for forming a metal container,
Preparing a die for manufacturing a metal container having a closed bottom, the die having a working surface configured to reduce the diameter of the metal container, the working surface comprising:
(I) a neck radius portion;
(Ii) shoulder radius part;
(Iii) a land portion,
A die preparing step, wherein an inner diameter of the land portion is a minimum diameter of the die;
Peening at least a portion of the work surface.
前記ランド部の少なくとも一部分がピーニングされる、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein at least a portion of the land portion is peened. 前記肩半径部の少なくとも一部分がピーニングされる、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein at least a portion of the shoulder radius is peened. 前記ネック半径部の少なくとも一部分がピーニングされる、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein at least a portion of the neck radius is peened. 前記加工面のピーニングされた部分の表面仕上げ部は、空所閉塞面積の最大比率が1〜30%の範囲である、請求項14に記載の方法。   15. The method according to claim 14, wherein the surface finish of the peened portion of the work surface has a maximum proportion of void blockage area in the range of 1-30%.
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