MXPA96006048A - Dado y metodo de extrusion para espigas unidas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un mótodo para hacer un dado de extrusión en forma de panal, caracterizado porque comprende los pasos de:proveer un cuerpo de dado que tiene una cara de entrada de dado y una cara de salida de orificio de carga, el cuerpo del dado incluye un arreglo de canales de carga que se extiende a través del cuerpo de dado desde la cara de entrada hasta las aberturas de los canales de carga en la cara de salida;proveer por lo menos un arreglo de espigas en un soporte de espigas, el arreglo de espigas comprende una pluralidad de espigas fijadas a, y extendiéndose hacia afuera desde el soporte de espigas, terminando las espigas colectivamente en extremos de las raíces de las espigas que están en un plano común, el arreglo de las espigas estando formado por medio de cortar ranuras parcialmente a través de una placa sólida mixta que comprende una capa de material resistente al desgaste pegada a una capa de material del soporte de las espigas, de tal manera que las ranuras se extienden a través de material resistente al desgaste, estando el mateial del soporte de las espigas formado de un material que tiene un coeficiente de expansión térmica y un comportamiento de deslizamiento a alta temperatura cercano al del cuerpo de dado y el material resistente al desgaste difiriendo en composición y dureza del material del soporte de las espigas;ensamblar el cuerpo de dado y arreglo de espigas de manera que los extremos de los raíces de las espigas estén alineados con puntos de fijación de espigas en la cara de salida del orificio de carga del cuerpo de dado, estando los puntos de fijación de las espigas ubicados entre las aberturas de los canales de carga;fijar los extremos de las raíces de las espigas a los puntos de fijación en la cara de salida;y separar el soporte de las espigas de la pluralidad de espigas.

Description

PflPQ Y nETQPQ PE EXTRUSIÓN PBRR E5PH3RS UNIPRS ANTECEDENTES DE Lfl INVENCIÓN La presente invención se refiere a los dados de ex+rusion para la extrusión de estructuras en forma de panal a partir de materiales interm tentes plast ficados org nicos o inor ánicos. Más particularmente, la invención se refLere a los dados de extrusión que incorporan secciones de descarga de diseño mejorado, y a los rné-todos para hacerlos. Los dados convencionales de extrusión para la extrusión con panales cons+an de una sección de carga o entrada, proveída de un conjunto de orificios de carga para la entrada del material extruible al dado, y una sección de descarga que se conecta con la sección de carga para remoIdea y descargar el material extruible de una cara de descarga del dado. Conforme se descargan, se rernoldea el material a un molde de panal que consta de un conjunto de canales de extremos abier+os rodeados por paredes con celdas que se mterconectan y que se extienden de ?n extremo de la estructura a otro en dirección de la extrusión. Se puede configurar la abertura de descarga en la cara de descarga de estos dados de modo que moldee cualquiera de una variedad de formas para la estructura con paredes de panal que se mterconectan. Norrnalrnen e, las aberturas de descarga usadas para la extrusión de panales cer micos comerciales para tratar gases automotores y otros gases de escape por combustión se forman mediante un arreglo ent ecruzado de ranuras rectas lar-gas de descarga. Estas ranuras l rgas se interceptan para formar una red de segmentos *¡ de ranuras rnas cortas para la formaci n de paredes rectas de los panales con celdas cuadradas o triangulares. El material extruible elaborado por medio de estos dados comerciales deben seguir una compleja trayectoria íe flujo. Se mueve primero el material de cada orificio de carga a 0 través de la zona de transición a la base del arreglo de ranuras, en donde debe seguir lateralmente para unirse al material de los orificios adyacentes del carga. En seguida, se dirige nuevamente el material tejido hacia adelante en dirección del flujo de los orificios de carga hacia la abertura 5 de descarga formada por las ranuras descargándose de la misma en la forma de un arreglo de mallas o porciones de pared que se interconectan formando las paredes de los canales del panal. Las formas en sección transversal de los islotes o espigas, formadas sobre las caras de descarga de estos dados de (1 extrusión por los segmentos de ranura que se interceptan, dominan las formas internas de los canales en el producto ext ruido. Con la ranuración convencional estas espigas son típicamente de forma rectangular o triangular en sección t ransversal , aunque son posibles otras formas usando técrucas 5 rnas elaboradas para la ranuración con dados. Se describen algunos dados de extrusión útiles para la extrusión de estos tipos de panales en la Patente Norteamérica No.3, 790, 650 cedida a .Bagley. Tal corno se describe en esa patente, los orificios de carga regularmente se extienden ligeramente a la región de las ranuras de descarga de estos dados, es decir, en dirección del. flujo del material a través del dado. Esta extensión o traslapo de los orificios de carga y las ranuras extiende y agranda la zona interfacial de loe orificios y las ranuras a través de la cual debe pasar todo el material para formar la estructura con paredes en forma de panal. Sin este traslapo, la transición entre los orificios y las ranuras en estos dados presentaría un obstáculo mucho mayoral flujo intermitente de los orificios de carga a las ranuras. Uno de los problemas que se debe abordar en el diseño de los dados para extrusión con panales para los lotes cerámicos plasti icados es el de desgaste interno sobre las superficies de los dados por los materiales cerámicos abrasivos que se están extruyendo. Las velocidades de extrusión a las cuales se lleva a cabo la fabricación convencional de los panales requiere que el material int rmitente fluya de la sección de los orificios de carga que fluye de manera relativamente lenta a través de las zonas de transición de los orificios de carga y las ranuras de descarga en unos cuantos centesimos de segundo. Las velocidades del flujo intermitente ascienden a valores muy altos en estas zonas de transición, tendiendo a causar el desgaste rápido de las intersecciones entre los orificios y las ranuras.

Una cant x ad de patentes, incluyendo las Patentes Norteamericanas Nos. 4,653,996, 4,820,146, 4,830,590 y 4,875,264, describen intentos para prolongar- la duración del servicio de los dados de extrusión con panales por- medio del uso de componentes de dados resistentes al desgaste. Regularmente, estos implican la aplicación de materiales resísteles al desgaste a la cara de salida del dado, un enfoque que no aborda el desgaste en las bases o las llamadas reas de las raices de las espigas en las zonas de transición de los onpcios de carga y las ranuras. Estas raices de las espigas, que proveen el único medio para asegurar las espigas al cuerpo del dado, constituyen los sitios del desgaste mas rápido del dado, debido a las altas velocidades del flujo intermitente y a los cambios de dirección del flujo intermitente que ocurren en el área de las raíces de las espigas, fl la fecha, la única protección para estas porciones internas «le las matrices del dado ha sido la de los materiales de revestimiento para el desgaste depositados por vapor-. De esta manera se están buscando continuamente los medios para proteger o reforzar las raices de las espigas. Se han propuesto modificaciones en los dados con el proposito de mejorar el flujo later-al del material intermitente a lo largo de las ranuras antes de descargar, para mejorar el tejido de las paredes y la integridad de los canales en los panales resultantes. Un planteamiento para mejorar este flujo lateral ha sido el uso de ranuras de combinación o distribución colocadas debajo de la cara de descarga del dado, fiara reunir e integrar- el material intermitente antes de descargar de la cara del dado. Se describen dados de este tipo en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,354,820 y 4,780,075, y en la solicitud publicada de Patente Japonesa 57-173431. En las patentes '820 y '075 se forma el dado por medio de proveer orificios de carga en la superficie de entrada de una placa del cuerpo del dado y ranuras de descarga relativamente anchas sobre la carga opuesta o de sali a do la placa. Se une entonces una ho a de reves imiento duro a la car-a de salida y enseguida se ranura angostamente para proveer una cara de descarga del dado con ranuras angostas de descarga alineadas con las ranuras rnás anchas formadas anteriormente en la placa del cuerpo y se sobreponen sobre las mismas. La solicitud japonesa publicada 57-173431 fue otro planteamiento de la fabricación en el cual se une una placa del cuerpo que consta de op ficios de carga y una placa de revestimiento que consta de ranuras anchas de distribución sobre una car-a por medio de unir la cara ranurada de la placa de revest miento a la placa perforada del cuerpo. Se completa entonces la formación de las ranuras de descarga por medio de cortar ranuras de descarga mas angostas y ranuras de distribución más anchas formadas anteriormente en la placa de reves11 miento . Aunque útiles para la redistribución intermitente, estos planteamientos introducen una complejidad más en la manufactura y uso de es-tos dados. La unión por difusi n y otras técnicas que se han usado par-a unir los varios componentes de dados en las estructuras compuestas de dados implican la exposición de los materiales de fabricación de los dados a altas presiones y/o temperaturas. Estas condiciones causan deslizamiento térmico diferencial en los materiales, dando lugar- a efectos en el dado que frecuentemente incluyen alguna distorsión funcionalmente crítica en los arreglos finos de los orificios de carga formados en las placas previamente perforadas del cuerpo del dado. Distorsiones de esta clase hacen muy difícil lograr el alineamiento exacto entre las configuraciones maquinadas, formadas antes de unir y las formadas después de unir- los diversos componentes del fiado. Por ejemplo, una correspondencia exacta cara con cara de un arreglo fino de orificios de carga previamente perforado con un arreglo fino de ranuras de descarga subsecuentemente formado es casi imposible de lograr y muy costoso de aplicarlo. Aún así, cualquier deficiencia en l a correspondencia exacta de las ranuras puede causar significantes dificultades en la extrusión, tales corno extrusión dispareja, paredes celulares faltantes o distorsionadas, y otros defectos estructurales en los productos extruidos. El diseño de dados laminados compl tamente de vidrio de la Patente Norteamericana No. 3,846,197 usa una construcción y métodos de ranurar menos propensos a la desalineación de las ranuras, evitando la necesidad de ranurar o perforar después de unir-. Sin embargo, los materiales de vidrio empleados en estos dados simplemente no son adaptables a la fabricación de dados de extrusión fuertes, trab jabíes y resistentes al desgaste tal corno se requiere para la producción comercial de los panales cer micos con alto contenido de celdas. Otra inconveniencia de los actuales dados de extrusión en forma de panal y de las técnicas para hacerlos, se relaciona con las restricciones para el diseño de dados que sur-gen de la tecnología de la maquinación en línea recta comunmente aplicable a la fabricación de los dados. Las técnicas de corte y perforación lineal hacen muy difícil producir diseños de panales en los cuales la geometría de las celdas no es regular y poliédrica (por ejemplo, triangular, cuadrado o rectangular). De esta manera, los dados para panales con formas de celdas redondas o irregulares, así co o para los panales en que las celdas exteriores o periféricas difieren en tamaño o forma de los de las celdas rnás centrales, no se hacen fácilmente usando estas clases de métodos de fabricación. Un objeto principal de la presente invención es proveer un diseño de dados y un método para la fabricación de dados que supere las inconveniencias y desventajas anteriormente mencionadas. Un objeto adicional de la invenci n es proveer un dado para extrusión en forma de panal y un método para unir dos o rnás materiales estructurales diferentes en la fabricación del dado, para lograr- simult neamente una distribución intermitente mejorada, una mejor realización de la extrusión y una resistencia mejorada al desgaste del dado para una duración de servicio mas olongada, Un objeto adicional de la invención es proveer un dado para extrusión en forma de panal y un método para unir dos o mas materiales estructurales diferentes en la fabricación del dado, para lograr si ul taneanente una distribución intermitente mejorada, una mejor realización de la extrusión y una resistencia estructurada al desgaste del dado para una duración de servicio más prolongada. Un objeto adicional de la invención es proveer- un dado de extrusión en el cual las espigas que forman la abertura de descarga para la formación de las paredes de las celdas del panal sean de tamaño, forma y composición arbitrarios. Otros objetos y ventajas de la invención se harán evidentes por la siguiente descripción de la mi ma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El dado de extrusión de la presente invención es un diseño mixto o "de espigas unidas", estando formadas las ranuras u otras aberturas de descarga por los espacios interconectados entre las espigas en un arreglo de espigas unidas al cuerpo del dado. El diseño asegura la correspondencia exacta entre la abertura de descar-ga y los canales de ca ga del material extruido en ol cuerpo del dado. Además, un diseño mejorado de espigas provee una redestpbución lateral mas sencilla de material intermitente de flujo ascendente de la abertura de descarga, promoviendo características de extrusi n un orme y rnayor resistencia al desgaste. Las configuraciones de las espigas en los dados de la invención caracterizan porciones de raíces angostadas de las espigas que proveen significante agrandarniento del espacio en la base de la secdón de descarga, es decir, el espacio entr-e las espigas cerca de la zona mterfacial de los orificios de carga y de la descar-ga dentro del interior del dado. Las porciones angostadas de las raíces de las espigas pueden producir un área en sección transversal entre las espigas en las raíces de las espigas que es dos o más veces el área de abertura entre las espigas o de descarga en la cara de descarga del dado. De esta manera, estos dados proveen eficiencia de flujo lateral mucho rnayor que el de los dados tradicionales que emplean solamente un traslapo de los orificios de carga y las ranuras para facilitar la distribución intermitente lateral. Los diseños de los dados y los métodos de fabricación según la invención abordan eficazmente los problemas del deslizamiento del material y la correspondencia inexacta asociada de las ranuras y los orificios de carga que se sabe que surgen en los métodos de fabricación de dados según la técnica anterior que implican la unión de los arreglos de las espigas a altas temperaturas a las placas de los cuerpos del dado previamente perforadas. En el método de la invención, se ev tan los efectos de distorsión por medio de incluir un miembro de soporte de las espigas que se sacrifica y es compatible con el cuerpo corno parte del arreglo de espigas para la sección de descarga del dado. Se separa este sopor-te de las espigas después de que se han unido las espigas per-manentemente al cuerpo del dado. Preferiblemente, se forma el soporte de las espigas con un material que tenga esencialmente el ismo antecedente térmico y las mismas caracterí st icas «le expansión que las del cuerpo del dado. De esta manera se asegura más eficazmente la correspondencia entre el arreglo de las espigas y el cuerpo del dado a través de todo el procedimiento de unión. Las espigas mismas pueden tener- la misma composición que el soporte o, ventajosamente, de diferente composición seleccionada para la ptima extrusión de ba a obstaculización y/o la duración de servicio prolongada de las espigas. Estas espigas pueden diferir considerablemente en expansión térmica y otras características del cuerpo del dado, sólo siempre que sean suficientemente compatibles con el cuerpo del «lado o cualquier material de unión usado para la fijación de las espigas, para permitir la unión durable de las espigas al dado. Una ventaja adicional del método de la presente invención es que las espigas no necesitan limitarse en forma a las logradas por los métodos de maquinación en línea recta tales co o la regulaci n. Más flexiblemente, se pueden emplear convenientemente espigas de secciones transversales redondas, arqueadas ? otras no lineales, asi co o espigas rectangulares o triangulares. De esta manera, la conf uración de las aberturas de descarga en estos dados no se restringe a los modelos de ranuras entrecruzadas, corno en la mayoría de los dados de extrusión en forma de panal según la técnica anterior. En ?n primer aspecto, entonces, la invención consiste en un método para hacer un dado «le extrusión en for-ma de panal por medio de la unión de un arreglo de espigas sernit rrní nado al cuerpo «Je un dado de composici n seleccionada. En la practica de ese método, se provee primero un cuerpo «Jel dado que tiene una cara de entrada del dado y una cara de salida «le los orificios de carga. El cuerpo del dado incorporara un arreglo de orificios de carga o conductos que se extienden a partir de la cara de entrada del dado a la cara de salida «le los orificios de carga. También se provee por lo menos un arreglo de espigas sobre un soporte de espigas, constando el arreglo de espigas de un conjunto de espigas fijadas al soporte de espigas y que se extiende hacia afuera del mismo. Las espigas son de longitud uniforme o suavemente nivelada de modo que puedan terminar colectivamente en los extremos de las raices de las espigas no fijados y separ-ados del soporte de las espigas y situados en un plano com n. En seguida se ar a el cuerpo del dado y el arreglo de las espigas de modo que los extremos de las raíces de las espigas se alineen con los puntos de fijación de las spi as sobre la cara «le salida de los orificios de carga del cuerpo del dado, estando situados esos puntos de fijación entre las salidas de los orificios de carga o de los canales e carga. A continuación, se unen permanentemente los extremos de las raices y las espigas al cuerpo del dado por una técnica adecuada de unión para formar un remolde para el dado. Se pueden usar para este propósito la unión por difusión, la soldadura fuerte, la soldadura por haces y otros métodos de fijación permanente. Se convierte finalmente el premolde del dado proveído de esta manera a un dado operativo por medio de separar el soporte de espigas de las espigas unidas. Puede realizarse la separación de manera convencional por medio de cortar, triturar u otras técnicas para la separación de metales. Si se desea, el dado puede entonces revestirse, pulirse o «Jarsele algún otro terminado de manera convencional para su uso, siendo el procedimiento particular seleccionado de acabado uno apropiado para el procedimiento de extrusión por panales particular o el material intermitente para la extrusión con polvo ha de emplearse.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se puede entender la invención más ampliamente con referencia a los dibujos, en donde: Las figuras 1A-1D ilustran la fabricación de un dado de extrusión de conformidad con la invención; La figura 2 muestra un arreglo y un soporte alternativo de espigas para la fabricación de un dado de extrusión según la invención; Las figuras 3A-3D ilustran el montaje de un arreglo de espigas soportadas a partir* de un conjunto de espigas distintas. La figura 4 ilustra un arreglo alternativo de espigas soportadas que incorporan espigas distintas; y La figura 5 ilustra un arreglo soportado de espigas que incorpora formas múltiples de espigas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En las figuras 1A-1D de los dibujos se ilustra un procedimiento generalizado para el montaje de un dado de extrusión en forma de panal de conformidad con la invención. Esas ilustraciones, y todas las otras figuras de los dibujos presentadas en éste, se han dibujado y agrandado esquemáticamente con propósitos de ilustración; no se ha pretendido representar alguno de loe dados o componentes de los dados en algunos «Je los dibujos en su verdadera proporción o escala. Corno se muestra en la figura ÍA, se provee un cuerpo del dado que tiene una cara 11 de entrada del dado opuesta a la cara 12 de salida del orificio de carga con un arreglo e orificios de carga tales corno los orificios 13 de carga para llevar* el material intermí tente plastificado a través del dado. El cuerpo del dado es regularmente una placa unitaria de metal u otro material fuerte y no frágil «?ue sea suficientemente grueso para soportar las presiones de la extrusión, aunque se pueden usar también construcciones rnás complejas para el cuerpo del dado. En la figura IB de los dibujos se ilustra esquemáticamente un prernolde para proveer una sección r-anurada de descar-ga para el dado. Ese premolde es una placa 14 maquinada que incorpora un arr'eglo de espigas constituido por espigas 1 a formadas entre las ranuras 14b de descarga que se interceptan. El arreglo «le espigas 14a está situado sobre un soporte 14c de espigas pero se extiende hacia afuera a partir del mismo, <?.ue en la modalidad de la figura IB es aquella porción superficial inferior de la placa 14 que esta situada debajo de la línea <?.uebrada que indica la profundidad de las ranuras 14b en la placa maquinada. El soporte 14c de las espigas provee una membrana o capa de soporte para mantener la configuración de las ranuras 14b, y la separación y la alineación de las espigas 14a en el prernoltJe. De esta manera los extremos exteriores de las espigas 14a en el arreglo, denominados extremos de las raíces de las espigas en el montaje final del dado, se alinean con un plano común y terminan colectivamente en el mismo.

Se forma un dado de extrusión a partir del cuerpo 10 del dado de la figura Í y el premolde 14 de la sección de «Jescarga en la figura IB por- medio de montar el cuerpo del dado y el premolde como se muestra en la figura 1C. La alineaci n durante el montaje es tal que se alinean los extremos de las raices de las espigas 14a sobre la placa 14 con los puntos apropiados de fijación de las espigas sobre la cara 12 de salí «Ja de los orificios de carga del cuerpo del dado. Estos puntos de fijación (no mostrados) ocupan ubicaciones entre los orificios 13 de carga sobre el cuerpo 10 del «Jado, de modo que los orificios de carga no sean bloquea«Jos por los extremos de las raíces de las espigas, sino que por lo contrario se abran considerablemente sin obstrucción en las ranuras 14b. Se une enseguida la placa 14 y el cuerpo 10 del dado como se ilustra en la figura ID, mediante una técnica adecuada de unión. La técnica usada debe ser una que resulte en la fijación permanente «Je los extremos de las raíces «Je las espigas a los puntos de fijación sobre el cuerpo del dado. La soldadura fuerte o blanda y la unión por difusión son ejemplos de procedimientos que pueden usarse, prefiriéndose particularmente los procedimientos de unión por difusión. Como se muestra rnas ampliamente en la figura ID, después de que se ha completado la unión «Je estos componentes del dado, se separa el soporte 14c de las espigas, del arreglo de las espigas 14a para exponer las partes superiores de esas espigas y esas ranuras 14b de descarga. Se puede realizar la separación por medio de cortar, esrní rilar u otras técnicas. El resto ranurado ransversal mente de la placa 14 expuesto por esta separación se convierte asi en la cara de descarga del dado de extrusión. Corno se indico anteriormente, es deseable «?ue el soporte de las espigas se forme de un material similar- en la expansión térmica y características de deslizamiento a altas temperaturas al del material usa«Jo para formar el cuerpo del dado. Los materiales similares del cuerpo del dado y el soporte de espigas se comportarán sirnilarrnente durante los procedimientos de unión a altas temperaturas tales corno la unión por difusión, asegurando que la correspondencia inicial de los extremos de las raíces de las espigas con sus puntos de fijación sobre el cuerpo del dado se mantengan a través de todo el procedimiento de unión. Una ventaja particular del procedimiento para la fabricación de dados de la invención es que hace posible el montaje preciso de los dados de la extrusión que incorpora secciones de descarga «Je materiales duros y resistentes al desgaste, aun cuando tales materiales puedan diferir significantemente en expansión térmica y propiedades de deslizamiento del material seleccionado para el cuerpo del dado. Se ilustra esquemáticamente un ejemplo de un premol e para una sección ranurada de descarga de tal dado en la figura 2 de los dibujos. La figura 2 provee una vista en sección transversal vertical de un cuerpo 20 del dado y un premolde 24 maquinado para una sección de «lescarga «jue que ha de unirse al misino. El premolde 24 es una placa mixta laminada que consta de una porción o capa inferior que «Ja el frente en la cual se ha maquinado un conjunto de ranuras 24b que forman un conjunto de espigas 24a. Estas espigas se fi an a una capa superior del premolde 24 designada 24c. La porción inferior que «Ja el frente del premolde 24, «jue fopna las espigas 24a se forma de un material duro y resistente al desgaste que se ha ranurado por medio de maquinar-ranuras 24b de descarga en el mismo después de unirse a la placa 24c superior. La capa 24c superior permanece en gran parte sin ser ranurada, y provee así el soporte requerido de las es??<gas para mantener- la orientación y la separación de las espigas 24a formadas en la capa de material duro. En la modalidad mostrada, se forma el soporte 24c de la espiga del mismo material, por ejemplo, acero inoxidable, corno se usa para formar el cuerpo 20 del dado, mientras que se pueden formar- las espigas en la capa 24a de un material duro tal co o carburo de tungsteno. Debido a las características térmicas similares del cuerpo 20 del «lado y la capa 24c de los soportes «Je las espigas, se puede evitar notablemente por cornpleto el deslizamiento de las ranuras 24b de descarga con respecto a los orificios 23 de carga en el cuerpo 20 del dado durante la unión «Je las espigas al cuerpo del dado. Según esto, la separación posterior del soporte 24c de las espigas del montaje después de unir las espigas ?4a al cuerpo 20 del dado provee un dado resistente al desgaste con excelente correspondencia entre los opficios de carga y las ranuras a través de la cara entera de descarga del mismo. Corno se sugiere en cada una de las figuras ID y 2 de los dibujos, una ventaja particular del método para la fabricación de dados de la invención es la «Je la flexib lidad con respecto a la con iguración de las espigas. En general, el tejido de las corrientes separadas «Je los orificios «Je carga del material extruible, para formar una estructura con paredes de celdas de panal que se conectan, requiere «Jel movimiento lateral fácil del material después de la descarga de los orificios de carga, pero antes de la descarga final del dado. Se puede promover la libertad de movimiento lateral dentro del dado, si se aligeran o reducen los extremos «Je las raíces de las espigas en diámetro o rea, en comparación con los extremos exteriores de las espigas. Expresado inversamente, las áreas en sección transversal de las espigas que están en la cara de descarga del dado, o próximas a la misma, deberán ser- rnás grandes que las áreas en sección transversal de las espigas que están en sus puntos de fijación del cuerpo del dado, o próximas a los mismos. En el arreglo de las espigas ilustrado en la figura IB de los dibujos, se han maquinado las ranuras 14b de descarga que se entrecruzan de modo que sean más anchas en la cara ranurada de la placa 14 (los extremos «Je las raices de las espigas) que los extremos de las ranuras que se extienden al soporte 14c de las espigas. El efecto de este diseño de ranuras es que se aligeran los extremos de las raices de las espigas 14a, que se fijan al cuerpo .10 del dado adyacente a los orificios 13 de carga (figura ID), siendo más pequeño de tamaño que los extremos de las espigas que forman la cara 14d de descarga del montaje ilustrado del dado. Este aligeramiento del área de las raíces de las espigas favorece el movimiento lateral sobre el axial del material extruible dentro del área «Je las raices de las espigas del montaje durante el paso del material a través del da«Jo. Los arreglos «Je las espigas ilustrados en las IB y 2 son ilustrativos de las configuraciones «Je las espigas resultantes del uso de las técnicas de maquinación lineal para formar ranuras de descarga que se entrecruzan. En general, tales técnicas restringen las formas de las espigas a las que tienen secciones transversales con lados rectos. Aún asi, la mayoría de los demás métodos para maquinar ranuras de descarga y espiga no son económicos. Por lo tanto, para una variedad de aplicaciones de los panales que requieren secciones transversales de celdas circulares u otras no lineales, la fabricación de los <Ja«Jos de extrusión ha sido difícil y costosa. La presente invención incluye métodos para proveer un arreglo de espigas sobre un soporte de espigas, en el cual las espigas pueden maquinarse esencialmente a cualquier forma deseada en sección ransversal. En ese m todo, las espigas individuales o los pre oldes de espigas se fabrican y luego se usan para formar un arreglo de espigas sobre un soporte unitario de espigas. Fl arreglo de las espigas soportadas en seguida se une permanentemente al cuerpo del dado «Je la misma manera que la ilustrada en las figuras 1C-ID y la figura 2 de los dibujos, y se separa entonces el soporte de la espigas para exponer las espigas y la abertura «le descarga al dado. Una aplicación particular de este planteamiento, ilustrado en las figuras 3A-3D de los dibujos, es uno en el cual se usa un diseño de premolde doble de esp?<gas. Este diseño de espigas provee dos arreglos de espigas similares o idénticos a partir* de un montaje único de espigas. Para hacer los arreglos se provee primero un conjunto «Je premoldes 34 de espigas individuales, teniendo cada espiga individual la forma mostrada en las figuras 3A y 3B de los dibujos. Cada una de estas espigas incorpora una porci n 34a central de espigas limitada por las porciones 34b superior e inferior de base de las espigas, sirviendo las porciones 34b de base para alinear y separar apropiadamente las porciones 34a centrales «Je las espigas una de otra conforme se reúnen en un arreglo de espigas. Para formar el arreglo de espigas requerido, se arman las espigas así proveídas para formar- un haz de espigas corno se muestra en la figura 3C. El haz es un montaje unitario formado por medio «Je unir las bases 34b de las espigas de las figuras 3A-3B de los sopor-tes 34c temporales opuestos de las espigas. El producto intermedio de la figura 13 es entonces un arreglo <iue consta <1e un conjunto «Je porciones 34a centrales de la espigas soportadas ent re un par de soportes 34c opuestos unidos de las espigas, correspondiendo las líneas quebradas entre 34c a las zonas ínter-aciales de unión entre las bases 34c originales de las espigas. Para formar dos arreglos de espigas finales para unir al cuerpo del <1ado, se dirige el montaje de la figura 3C por medio de cortar* a lo largo del plano 35 medio del montaje. Corno se muestra en la figura 3D, cada una «Je las dos partes resultantes es un arreglo 36 de espigas separado, constando de espigas 34a redondas que se extienden de una base 34c y que terminan en ?n plano común que corresponde al plano 35 medio de la figura 3C. Conforme se forma de esta manera, el arreglo 36 de espigas es adecuado para unirse al cuerpo perforado de un dado tal co o el cuerpo 30 de un dado en la figura 3D, separándose la base 34c a continuación para formar* el dado de extrusión con espigas redondas terminado. Mientras que las espigas 34 distintas ilustradas en la figuras 3A-3B tienen una sección transversal circular, se podrá apreciar que se pueden adaptar fácilmente otras secciones transversales de las espigas por el método ilustrado. De esta manera, se podrían emplear equivalentemente formas y arreglos de espigas ovales, hexagonales, rómbicos, pentagonales, rectangulares o cualquier otra de una amplia variedad alternativa, haciendo posible la producción económica de panales con arreglos y/o secciones transversales de celdas correspondientemente variados o complejos. En otras adaptaciones del planteamiento «Je las espigas distintas, el soporte de las espigas no es un montaje unido de porciones de base «Je las espigas, sino que as bien es una hoja o placa separada de material de soporte, perforada o adaptada de alguna otra manera para soportar el arreglo de las espigas durante la unión de las espigas al cuerpo del dado seleccionado. La figura 4 de los dibujos provee una vista esquemática en sección transversal vertical de un arreglo de espigas soportadas producido por este método. Refi riéndose más particularmente a la figura 4, un arreglo 44 soportado de espigas consta «Je un soporte 44c de espigas que consta de una placa met lica en una superficie de la cual se forman orificios 44d ocultos formados por medio de perforar o algo similar. Las espigas 44a se colocan y alinean permanentemente sobre el soporte 44c por medio de extensiones de espigas que se insertan en los orificios 44d ocultos. De esta manera se puede predetermin r la orientación, separación y ubicación «Je las espigas por medio «íe la separación y las ubicaciones de los orificios. Después de que se han fijado firmemente las espigas al soporte, los extremos contrarios expuestos o de las raíces de las espigas 44a se pueden un r a un cuerpo adecuado del dado (no se muestra). Se puede separar luego el soporte 44, de manera similar a la ilustrada en la figura ID, por* medio e cortar u otro medio adecuado. Será evidente por un estudio de la figura 4 que las espigas 44b pueden ser esencialmente de cualquier tamaño y forma deseados en sección transversal para formar* ?n panal de forma «Je celdas y espesor de las paredes de las celdas seleccionadas. Ademas, los orificios 44d proveen solamente un medio para soportar un arreglo de espigas tales corno 44a sobre una placa tal como 44c; se podrían usar alternativamente otros medios para la fijación de las espigas incluyendo la soldadura fuerte o blanda, o al<go similar*. Se puede usar cualquiera de los métodos descritos anteriormente para formar los arreglos de espigas con espigas distintas para proveer lados de extrusión en los cuales las secciones transversales de las espigas, y de esta manera las secciones transversales de las aberturas de los canales en un panal extruido a través del arreglo de espigas, no son uniformes a través de la cara entera del la«Jo de extrusión. La Figura 5 de los dibujos es una vista esquemática en plano superior de tal arreglo de espigas en el cual las secciones transversales de las espigas se configuran para la extrusión de un panal con dos diferentes secciones transversales de celdas. Refiriéndose rnás particularmente a la Figura 5, dos tipos diferentes «Je esp?<gas, ilustrados por las espigas 54a y 54b en la Figura, se unen al soporte 54c de las espigas. Se configuran las espigas 54a para formar un material extruido en las paredes de ?n arreglo «Je celdas alargadas y curvadas en la periferia de ?n panal extruido, mientras que se configuran las espigas 54b para formar un arreglo convencional de celdas con sección transversal cuadrada de las celdas dentro de la porción central o inedia del panal extruido. Se pue«Je fabricar un dado de extrusión para la producción de tal panal por medio de unir el arreglo de espigas mostrado a cualquier cuerpo compatible de dado con orificios transversales de carga adecuadamente arreglados. A continuación, a la manera de la Figura Id, se pueden cortar los soportes 54c «Je las espigas o separarse de otra manera de las espigas unidas. El uso de diversas configuraciones de las celdas tales co o se ilustran en la Figura 5 puede ser-particularmente valioso para propósitos tales co o mejorar la resistencia «Jel cuerpo extruido del panal, modificando el flujo del fluido a través del cuerpo por medio de variar la configuración de las celdas a través de la cara del panal, y para otros propósitos conocidos en la técnica. No es crítica la configuración del cuerpo del dado usado para soportar el arreglo de espigas proveído tal corno se describe en éste. Se pueden proveer orificios adecuados de carga, o equivalentemente cualesquiera canales de carga arbritariamenté configurados, en materiales rnoldeables por perforación mecánica, con láser o química. Simplemente pueden disponerse en arreglos regulares de orificios de carga paralelos corno los «Jescritos anteriormente en éste, o de lo contrario proveerse como modelos complejos o irregulares de canales de carga rectos o curvados adaptados para confor rnarse y suministrar mas eficientemente las formas, espaciamientos y ubicaciones particulares de las espigas y las aberturas de descarga requeridas para las formas de panales a ser ex ru?<Jos. Particularmente en el caso de diseños complejos de canales de carga, no se puede fabricar* el cuerpo del dado a partir de un cubo único de material en bloque, sino que por lo contrario se puede armar a partir e placa, hoja u otras formas múltiples que hayan s?«Jo perforadas y arregladas para proveer el arr'eglo requerido del canal de carga a través del cuerpo armado del dado. Se seleccionarán loe materiales que han «Je emplearse para la fabricación «Je los dados «Je extrusión en forma de panales por los métodos de la invención de acuerdo con los productos que se han de extruirse y los procedimientos por los cuales se ha de llevar* a cabo la extrusión. Para formulaciones intermitentes «Je alta viscosidad tales como las composiciones cerámicas plastificadas u otras intermi entes de compuestos rnacrornoleculares inorgánicos, los materiales torneables de alto limite elástico, tales como los aceros para herramientas de alta resistencia o las selecciones de acero inoxidable, constituyen los materiales preferidos para la fabricación de las secciones del cuerpo de los dados. Para muchas aplicaciones, los aceros para herramientas o inoxidables constituirán también materiales aceptables para la fabricación de los arreglos de espigas a ser incorporados en los dados. En realidad, tales materiales tienen rnayor utilidad en las presentes configuraciones de dado que en los dados convencionales, por la razón «Je «jue las confi guraciones de espigas empleadas reducen signi icantemente la velocidad de desgaste sobre las porciones de las raíces de las espigas. Esto es por-que el desgaste de las espigas por* los materiales abrasivos presente en los lotes cerámicos o de otras extrusiones ya no se concentra en el rea de las raíces de las espigas del dado, sino que por lo contrario ocurre principalmente sobre las superficies laterales o de borde de flujo descendente de las espigas, por ejemplo, los puntos de angosta iento de las ranuras por la expansión de las espigas dentro de la sección de descarga del dado. Corno se sugiere anteriormente, se pueden utilizar otros materiales en lugar «Je los materiales de fabricación a base «Je acero en estos dados, con tal de que se asegure la torneabilidad, el límite elástico y la resistencia al desgaste requeridos. Algunos ejemplos de otros materiales que podrían emplearse, muy recomendablemente para espigas o superficies de las espigas sujetos al mayor desgaste en uso, son los materiales ínter-metálicos o cerámicos duros tales como los carburos, nitruros, carbonit r?ros y boruros metálicos. Debido al tamaño relativamente pequeño de las caras intermedias de unión requeridas entre los materiales del cuerpo delgado y las espigas en la sección de descarga, se puede tolerar una desigualdad considerable de la expansión térmica entre las espigas y el cuerpo del «Jado, El requisito para la utilidad es simplemente que los materiales seleccionados exhiban suficiente compatibilidad entre los materiales para permitir la razonable resistencia de unión entre el cuerpo del dado y las espigas que han de realizarse. Se puede efectuar la unión permanente del arreglo de las espigas a la placa del cuerpo del dado para proveer un montaje durablemente unido usan«Jo t cnicas convencionales de fijaci n o unión metálica o mtermetálica. En principio, podría usarse cualquier método de montaje incluyendo la soldadura blanda o fuerte o aun fijación mecánica, pero el método preferido para la fijación de las espigas es la unión por dif?sión. El último método forma un montaje de dados ext rema«Jámente bien unido que satisface fácilmente los objetivos de resistencia y de dimensión requeridos para los dados de extrusión finamente estructurados. La Patente Norteamericana No. 3,678,570 cedida a Plauloms y otros describe un tipo adecua«Jo de procedimiento para unir por difusión, particularmente útil para la unión de acero inoxidable o superaleaciones, en que se usan las capas intermedias delgadas de aleación para ayudar al procedimiento de unión por extrusión a través de la formación de una fase liquida transitoria. Estas capas intermedias promueven la eficaz unión por difusión de materiales similares, a temperaturas y presiones ligeramente menores que las requeridas para los procedimientos convencionales de difusión.

Puede entenderse la invención más ampliamente con referencia al siguiente ejemplo, el cual, se pretende <j.ue sea ilustrativo más que limitante.

E3EHPLQ Se selecciona primero el bloque de acero para ?n cuerpo del dado para un arreglo de espigas soportadas que ha de usarse para formar la sección de descarga del dado. Ese bloque consiste en una placa del cuerpo de acero que tiene un espesor de aproximadamente 2.8 cm, compuesto de acero inoxidable tipo 422 Pt (acero tipo 442 consolidado a partir de polvo de acero). Se taladra esta placa para proveer un arreglo de orificios de carga que constan de aproximadamente 32 orificios por crn2 sobre la superficie de la placa. Luego se esmerilan y se pulen las superficies de la placa para proveer una placa terminada del cuerpo con un arreglo de orificios transversales suaves. Se forma enseguida ?n arreglo de espigas soportadas para el dado a partir de una placa de revestimiento de acero templado de tipo 422 PM de acero inoxidable, que tenga un espesor de aproximadamente 12.5 mm. Se esmerilan las caras de esta placa hasta que queden planas y paralelas, y luego se corta en una superficie de la placa un arreglo de ranuras de descarga que consiste en arreglos de ranuras paralelas. Los arreglos se interceptan unos con otros a un ángulo de 90° y las ranuras en cada arreglo tienen una separación uniforme entre las ranuras de 2.5 nrn. De esta manera se forma ?n arreglo uniforme de espigas cuadradas mediante las ranuras en la superficie de la placa. El método usado para formar las ranuras en la superficie de la placa es la esrnerilación con rueda abrasiva. Se usan ruedas abrasivas de nitruro de boro para ranura la placa a una profundidad de 3.81 inrn desde la superficie de la placa. Las ranuras son de diseño de anchura dual tenien«Jo una anchura de aproximadamente 0.36 rnm en la superficie maquinada de la placa y a una profundidad de aproximadamente 0.89 rnrn de la superficie, y teniendo una anchura de aproximadamente 0.18 mm sobre la superficie inferior y 2.92 rnm de profundidad de la ranura. Se monta enseguida el cuerpo y el arreglo de espigas soportadas en un premol«Je para un dado de extrusión. Se coloca el arreglo de espigas sobre la parte superior de la placa del cuerpo con la superficie maquinada (ranurada) de la placa de espigas en contacto con una de las superficies perforadas y suaves de la placa del cuerpo. Se coloca cuidadosamente el arreglo de espigas sobre la placa del cuerpo para asegurar que cada uno de los orificios de carga en la placa del cuerpo se alineen con la ranura en la placa de espigas. Se une el cuerpo del dado y el arreglo de espigas alineadas de esta manera bajo calor y presión para proveer un promolde integral de dado. El método de unión usado es un procedimiento convencional de unión por difusión que utiliza una capa única de aleación para la unión a base de NiP planchada hasta alcanzar un espesor- «Je aproximadamente 5 urn sobre la superficie taladrada del cuerpo del dado. La unión permanente de las ?-aíces de las espigas al cuerpo del dado se efectúa entonces por medio de presionar el arreglo contra el cuerpo y calentar el montaje a una temperatura máxima de 1000°C y bajo una presión máxima de 6.84 MPa. Después de unir* y enfriar, se somete el montaje a un ciclo convencional de templadura para aceros inoxidables de la serie 400. Se somete entonces el prornolde unido proveído e esta forma a un paso de maquinado de la placa de revestimiento. En este paso se separa de la superficie de montaje la sección del soporte «Je las espigas «le la placa ranurada de las espigas. La capa separada es de espesor suficiente como para exponer los extremos de las ranuras de descarga maquinadas a la superficie compuesta de la placa de espiga, formando con ello la cara de descarga delgada. La maquinación por descarga eléctrica con cables es el método usado para separar la capa deseada del material de la superficie. Realmente, se esmerila y/o se pule el dado con las espigas y las ranuras de descarga expuestas para suavizar la carga de descarga y otras superficies externas e internas del dado. Si se desea se puede entonces templar el dado y/o se le puede proveer cualquiera de los revestimientos conocidos contra el desgaste considerados útiles para la aplicación particular-de ínteres de la extrusión de los panales. Algunos ejemplos de revestimiento conocidos contra el desgaste usados para la extrusión de materiales intermitentes abrasivos a base de polvo cerámico incluyen el nitruro de titanio, carburo de titanio, carbonitruro de titanio, u otros similares. Una ventaja particular de los dados de extrusión proveída de acuerdo con la invención es la duración de servicio prolongado, especialmente para la extrusión de lotes plasti icados que contienen materiales cerámicos acrornoleculares y abrasivos. Puesto que las corrientes de carga depositadas en la sección de descarga del «Jado no se dirige contra las áreas de las raíces de las espigas, el desgaste de las espigas en la raíz de las espigas se reduce a niveles mayores que los experimentados en la sección del cuerpo del dado. Además, debido a los mayores espacios libres entre las espigas en la región de las raíces de las espigas, se puede cambiar fácilmente las ubicaciones de los orificios de carga, de las ubicaciones en las esquinas de las espigas a las ubicaciones laterales o las llamadas "a media ranura" de las espigas dentro del dado. En el último caso, se puede limitar grandemente el desgaste de las espigas a las superficies laterales más bien que a las de las esquinas de las espigas, demorando los cambios no deseados en la forma de las esquinas de las espigas que causan defectos en los productos tales co o las intersecciones agrandadas de las paredes o los llamados "postes con centros hinchados".

Claims (10)

NQVEPRP PE LR INVENCIÓN REIVINPICRC-IQNES,

1. - Un método para hacer un da«lo de extrusión en forma de panal que consiste en los pasos de: proveer un cuerpo del dado que tenga una cara de entrada del dado y una cara «Je salida del orificio de carga, incluyendo el cuerpo del dado ?n arr'eglo de canales de carga que se extiende a través del cuerpo del dado, de la cara de entrada a las aberturas de los canales de carga sobre la cara de salida; proveer por lo menos un arreglo de espigas sobre el soporte de espigas, consistiendo el arreglo de espigas en un conjunto de espigas fijadas y que se extienden hacia afuera del soporte de espigas, terminando las espigas colectivamente en los extremos de las raices de las espigas que están en ?n plano común; montar el cuerpo del dado y el arreglo de las espigas «Je modo <?ue los extremos de las raíces de las espigas se alineen con los puntos «Je fijación de las espigas sobre la cara de salida de los orificios de carga del cuerpo del dado, situ ndose los puntos de fijación de las espigas entre las aberturas de los canales «le carga; fijar los extremos de las raíces de las espigas a los puntos de fijaci n sobre la cara de salida; y separar* el soporte de las espigas del conjunto de las espigas. 2.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque los extremos de las raíces de las espigas tienen ?n rea de sección tansversal de los extremos opuestos de las espigas 3.- Un método de conformidad con la reivindicaci n 1, caracterizada ademas porque el soporte de la espigas se forma de ?n material que tiene un coeficiente de expansión térmica y un comportamiento de deslizamiento a alta temperatura cercano al del cuerpo del dado. 4.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracteri ada además porque las espigas tienen una composición que difiere de la composición del cuerpo del dado. 5.- Un método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque las espigas se forman de un material resistente al desgaste, seleccionado de un grupo que consiste de carburos met licos, nitruros metálicos, boruros metálicos y carbonitruros metálicos. 6.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada ademas por-que el arreglo de las espigas se forma por medio de cortar ranuras parcialmente a través de una placa solida, y porque el soporte de las espigas consta por lo menos parcialmente de una capa continua de la placa no intersectada por las ranuras. 7.- Un método de conformidad con la reivindicación 6, caracter ada además porque la placa sólida es una placa mixta que consta de una capa «le material resistente al desgaste unido a una capa del material de soporte de las espigas, en la cual el material resistente al desgaste difiere en composición y dureza del material del soporte de las espigas, y en el cual se cortan las ranuras a tr-aves del material resistente al desgaste. 8.- Un rnéto«Jo «Je conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el arreglo de las espigas se forma por medio «Je fijar las espigas a un soporte de espigas que consiste de una placa solida. 9.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracteri ada a«Je?nás porque el arreglo de las espigas se forma por medio de unir un conjunto de espigas pa alelamente alineadas, efectuándose la unión por medio de juntar las porciones de la base de contacto de las espigas paralelamente alineadas a un soporte de espigas común y unitario. 10.- Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque las espigas se fijan por inserción de las extensiones de los extremos de las en las aberturas en soporte e las espigas.