NL8900732A - Keramisch trekgereedschap en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

Keramisch trekgereedschap en werkwijze voor het vervaardigen daarvan

De uitvinding betreft een trekgereedschap voor het door dieptrekken vervaardigen van metalen houders met een cilindrische romp en een bodem, welk gereedschap een doorn en ten minste één trekring-eenheid omvat.

Een dergelijk trekgereedschap is bekend. Bekend is het gebruik van een doorn en/of een trekring van hardmetaal. Hardmetaal is een relatief zwaar materiaal, dat een soortelijke massa bezit van 14.000 - 15.000 kg/m3. in het bijzonder voor de met grote snelheid reciprocerende doorn brengt dit grote traagheidskrachten met zich mee.

Een verder nadeel van het gebruik van hardmetaal is de beperkte zuurbestendigheid, waardoor men de betreffende oppervlakken niet met de vingers mag aanraken en aangewezen is op speciale koelmiddelen met een bekende pH. Om deze nadelen te vermijden, stelt de uitvinding een trekgereedschap van het in de aanhef vermelde type voor, dat het kenmerk vertoont, dat de doorn en/of de of elke trekring althans de werkzame vlakken daarvan bestaan uit keramisch materiaal.

Keramische materialen hebben een soortelijke massa in de orde van grootte van 2.700 kg/m3 en zijn derhalve ongeveer even licht als aluminium, en hebben daarbij het voordeel, een extreme hardheid te bezitten. Hardmetaal heeft een hardheid van omstreeks 1300 - 1600 Knoop, terwijl het keramische materiaal aluminiumtrioxide (AI2O3) bijvoorbeeld een hardheid heeft van 1900 - 3000 Knoop. Afhankelijk van de gewenste hardheid kunnen ook andere materialen in aanmerking komen, bijvoorbeeld siliciumnitride (S13N4), dat een hardheid bezit in de orde van 1400 - 3400 Knoop. Titaancarbide (TiC) bezit een hardheid van omstreeks 2300 -3500 Knoop. Amorf boriumcarbide (ABC) bezit een hardheid van 4000 - 5000 Knoop, terwijl als vergelijking nog wordt vermeld dat diamant een hardheid bezit tussen omstreeks 5700 - 10400 Knoop.

Uit het bovenstaande overzicht blijkt, dat keramische materialen in extreme hardheden beschikbaar zijn. Dit komt de standtijd van het trekgereedschap, in het bijzonder die van een trekring ten goede. Hierdoor is er gemiddeld een geringer aantal gereedschapswisselingen nodig, hetgeen kostenbesparing met zich meebrengt. Nadat na een zeer groot aantal bedrijfscycli, bijvoorbeeld 500000, een trekring niet meer aan de gestelde norm voldoet, kan hij door de fabrikant weer worden gepolijst, waardoor hij opnieuw gedurende bijvoorbeeld 500000 cycli bruikbaar is.

Het is bekend om een hardmetalen trekring in een omhulling op te nemen. Gebruikelijk is een krimpbewerking in de orde van 0,15 mm. Daartoe dient de omhulling, die bijvoorbeeld uit gereedschapsstaal bestaat, hoog te worden verhit. Het nadeel daarvan is, dat het materiaal van de omhulling een wezenlijke verandering kan ondergaan, en zachter wordt, waardoor een deel van zijn effect verloren gaat. Door de relatief grote krimp is het ook mogelijk, dat het materiaal tot bij of zelfs voorbij de vloeigrens wordt belast, hetgeen begrijpelijkerwijze een zeer ongewenste situatie is. In dit verband dient te worden begrepen dat keramische materialen niet op trek mogen worden belast. Dat is de reden, waarom gebruik dient te worden gemaakt van een omhulling, waarin de trekring door krimpen wordt opgenomen. De eigenschappen van het materiaal van de omhulling zijn dan ook van doorslaggevend belang.

Het kan voorkomen, dat door een storing een blik vastloopt tussen een trekring en de doorn. Men dient dan in staat te zijn de doorn terug te trekken, zonder dat de trekring door de aldus uitgeoefende belasting zijn koppeling met zijn omhulling verliest. Bij een uitsluitend door krimpen opgesloten trekring ligt voor een op gangbare wijze gedimensioneerd trekgereedschap voor frisdrankhouders de lostrekkracht in de orde van 50000 N of 5 ton. Bij een trekring-eenheid, waarbij de trekring en de omhulling niet alleen door krimpen, maar tevens door lijm met elkaar zijn verbonden, ligt de lostrekkracht op omstreeks 120000 -130000 N of 12 ton.

Het is van belang, dat de toegepaste lijm kan aangrijpen op een relatief groot oppervlak. Daartoe kunnen de samenwerkende oppervlakken door glasstralen worden gereinigd en aldus tevens van zeer kleine poriën voorzien.

Als lijm komt Loctite 307 van professionele kwaliteit in aanmerking. Hierbij wordt opgemerkt, dat ook andere lijmsoorten toepasbaar zijn, mits zonder degradatie verhitbaar tot in de orde van 100°C-200°C.

Voor het vervaardigen van een trekring-eenheid kan men als volgt te werk gaan. Men slijpt een ruwe keramische trekring ongeveer in de gewenste vorm. De verkregen ring wordt nauwkeurig opgemeten, waarna een omhulling tot exact dezelfde vorm op de gewenste maat wordt gebracht. Vervolgens worden de samenwerkende vlakken door zandstralen gereinigd en vindt een nabewerking met een doek met chloroteen plaats, waardoor een zeer licht poreus, volledig vetvrij oppervlak aan beide zijden wordt verkregen. De betreffende buitenvlakken van de keramische trekring worden ingesmeerd met een dunne laag Loctite 307. Inmiddels is gezorgd dat er een gerede omhulling klaar ligt op met een verhoogde temperatuur, bijvoorbeeld 120°C, waardoor de binnendiameter door de thermische uitzetting is vergroot. De keramische, van een lijmlaag voorziene ring wordt vervolgens bijvoorbeeld onder lichte druk in de centrale opening van de omhulling gebracht, waarbij de lijm de gelegenheid wordt gegeven gedurende enige tijd uit te harden. Bijvoorbeeld na een afbindtijd van een uur is de trekring-eenheid gereed voor nabewerking. Deze nabewerking kan uit een laatste slijp- en polijstbewerking bestaan.

De tekening toont in:

Fig. 1 een dwarsdoorsnede door een trekring-eenheid; en

Fig. 2 op vergrote schaal het detail XI uit fig. 1.

Een trekring 1 van keramisch materiaal is opgenomen in een ringvormige omhulling 2 van hoogwaardig gereedschapsstaal.

Zoals fig. 2 toont, vertoont het centrale gat 3 van de omhulling 2 een in hoofdzaak cilindrisch binnenvlak 4 en een schoudervlak 5. De keramische trekring 1 vertoont een zoekrand 6, die, behalve voor het gemakkelijk positioneren van de trekring 1 tevens dient voor het verzekeren van een betrouwbare aanligging van de trekring 1 tegen het schoudervlak 5. De hoekzone 7 namelijk zou eventueel nog enkele ongerechtigheden kunnen herbergen, die een betrouwbare positionering van de trekring 1 zouden kunnen belemmeren. De trekring 1 vertoont een min of meer cilindrisch deel 8 en een flauw conisch verlopend eerste deel 9, en een daaraan aansluitend iets sterker conisch deel 10. Aan de stroomafwaartse zijde bevindt zich nog een conisch deel 11.

De met het cilindrische vlak 4 en het schoudervlak 5 samenwerkende vlakken van de trekring 1 zijn vooraf voorzien van een lijmlaag.

Met betrekking tot het gebruik van keramisch materiaal wordt nog opgemerkt dat een keramische materiaal weliswaar buitengewoon hard, maar tevens broos is. Men zou dan ook geneigd zijn te denken dat door de stootbelasting bij het telkens invoeren van een metalen beker voor het vormen van een bus het materiaal de neiging zou hebben, te breken. Door de zeer exacte opsluiting door de krimpbewerking behoeft voor dit gevaar niet te worden gevreesd.

Claims (20)

1. Trekgereedschap voor het door dieptrekken vervaardigen van metalen houders met een cilindrische romp en een bodem, welk gereedschap een doorn en ten minste één trekring-eenheid omvat, met het kenmerk, dat de doorn en/of de of elke trekring althans de werkzame vlakken daarvan bestaan uit keramisch materiaal.

2. Trekgereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een trekring van keramisch materiaal tenminste zijdelings is opgesloten in een trekvaste omhulling.

3. Trekgereedschap volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de trekring door krimpen in de omhulling is opgesloten.

4. Trekgereedschap volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de trekring door lijm met de omhulling is verbonden.

5. Trekgereedschap volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de krimp maximaal in de orde van 0,05 mm ligt.

6. Trekgereedschap volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de omhulling, voorafgaand aan het opnemen van de trekring wordt verwarmd tot ongeveer 100°C-200°C.

7. Trekgereedschap volgens de conclusies 4 en 6, met het kenmerk, dat de lijm een voldoend grote temperatuurbestendigheid bezit.

8. Onderdelen, kennelijk bestemd voor een trekgereedschap volgens één der voorgaande conclusies.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een trekring-eenheid, met het kenmerk, dat men een trekring vervaardigt van keramisch materiaal, een trekvaste omhulling vervaardigt en daarin de trekring opneemt.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat men de trekring door krimpen in de omhulling opsluit.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat men de trekring door lijm met de omhulling verbindt.

12. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de krimp in de orde van 0,05 mm ligt.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de omhulling voorafgaand aan het opnemen van de trekring wordt verwarmd tot ongeveer 100°C-20Q°C.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat men een lijn kiest met een voldoend grote temperatuurbestendigheid.

15. Werkwijze volgens één der conclusies 9-14, met het kenmerk, dat men de in de omhulling te plaatsen trekring voorziet van een zoekrand.

16. Werkwijze volgens conclusie 9 - 15, met het_ kenmerk, dat men voorafgaand aan het in de omhulling plaatsen van de trekring de samenwerkende oppervlakken reinigt.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat men de samenwerkende vlakken door stralen, in het bijzonder glasstralen reinigt.

18. Werkwijze volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat men de samenwerkende vlakken reinigt met chloroteen.

19. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat men de lijm vooraf aanbrengt aan het buitenvlak van de trekring.

20. Werkwijze volgens conclusie 11 of 19, met het kenmerk, dat men een lijm van het onder druk uithardende type kiest.