NL9300942A

NL9300942A - Pressing of objects with holes.

Info

Publication number: NL9300942A
Application number: NL9300942A
Authority: NL
Original assignee: Gt B Components Limited
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-05-16
Also published as: ITTO930050A1; HUT70867A; WO1994008743A1; ITTO930050A0; DE4303396A1; DE69311909T2; IT1260870B; EP0669860B1; AU5117093A; ES2062938A2; SK283087B6; EP0669860A1; CZ95195A3; DE69311909D1; ES2062938R; HU9501090D0; CZ291187B6; SK49895A3; ATE154904T1; ES2062938B1

Abstract

An article (10) having side holes (11), e.g. a spacer (10) for a central heating radiator, is made of compacted loose particulate material in a die comprising a plate (1) having a vertical cavity (2), a top punch (7) and a bottom punch (4). An inner core rod (3) forms a central passageway (12) in the spacer (10) and side core rods (6) form the side holes (11). The density of the compacted material defining the side holes (11) is higher than in the remainder of the article (Figure 2).

Description

Persvormen van voorwerpen met gatenPressing of objects with holes

De uitvinding heeft betrekking op persvormen van vormen met gaten. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op de vervaardiging van een voorwerp door persen of compacte-ren van deeltjesvormig materiaal in een vorm die zo gevormd is dat ze het artikel verschaft met een gat dat zich uitstrekt onder een rechte hoek met de persrichting.The invention relates to press forms of molds with holes. In particular, the invention relates to the manufacture of an article by pressing or compacting particulate material into a shape formed to provide the article with a hole extending at a right angle to the pressing direction.

Het is een vaste praktijk dat bij het maken van een voorwerp van metaalpoeder of dergelijke door persen, gaten niet kunnen worden gevormd in een richting onder rechte hoeken met de as van persen, zie bijvoorbeeld Iron Powder Handbook, 1957 volume 1, section D, hoofdstuk 20, blz. 45 en het is ook genoemd in het Handbook of Powder Metallurgy, tweede editie, 1982 blz. 144. Als resultaat wordt het noodzakelijk beschouwd om een dergelijk gat te vormen als tweede bewerking als machinale bewerking. Wij hebben thans ontdekt een methode voor het maken van een zijgat tegelijkertijd met het persvormen van het voorwerp.It is common practice that when making an object of metal powder or the like by pressing, holes cannot be formed in a direction at right angles to the axis of presses, see, for example, Iron Powder Handbook, 1957 volume 1, section D, chapter 20, p. 45 and it is also mentioned in the Handbook of Powder Metallurgy, second edition, 1982, p. 144. As a result, it is considered necessary to form such a hole as a second machining operation. We have now discovered a method of making a side hole at the same time as pressing the object.

Volgens de uitvinding in één aspect wordt er een methode verschaft voor het persvormen van een artikel uit deel-tjesvormig materiaal, welk artikel ten minste één gat heeft in een zijwand daarvan, welke werkwijze omvat: - het plaatsen van een zijkernstaaf ter vorming van het gat in een persvormdeel teneinde zich uit te strekken van één zijde van het persvormdeel naar de andere zijde daarvan - het plaatsen van deeltjesvormig materiaal in het ene persvormdeel - het in contact brengen van het eerste persvormdeel met een tweede persvormdeel en het compacte-ren van het materiaal door het aanbrengen van druk langs een as onder vrijwel rechte hoeken met de as van de kern, en zo het artikel te persvormen met het gat, en - het verwijderen van het gevormde artikel uit de persvorm.According to the invention in one aspect, there is provided a method of compression molding an article of particulate material, said article having at least one hole in a side wall thereof, the method comprising: - placing a side core rod to form the hole in a press-mold part to extend from one side of the press-mold part to the other side thereof - placing particulate material in one press-mold part - contacting the first press-mold part with a second press-mold part and compacting the material by applying pressure along an axis at substantially right angles to the axis of the core, and thus press-molding the article with the hole, and - removing the molded article from the compression mold.

Bij voorkeur omvat de methode de stap van het plaatsen van een inwendige kernstaaf in de persvormdelen zodat de staaf zich uitstrekt in de richting van de druk die aangelegd wordt aan de persvormdelen en daarmede een kanaal te vormen in het artikel, waarbij het gat wordt gevormd door de zijkern-staaf die zich uitstrekt van de zijwand van het artikel naar het kanaal. Bij voorkeur wordt de zijkernstaaf zodanig gedimensioneerd dat het gat in verbinding staat met het kanaal.Preferably, the method comprises the step of placing an inner core rod in the press mold parts so that the rod extends in the direction of the pressure applied to the press mold parts and thereby form a channel in the article, the hole being formed by the side core bar extending from the side wall of the article to the channel. Preferably, the side core rod is dimensioned such that the hole communicates with the channel.

Bij voorkeur omvat de methode het plaatsen van ten minste twee gatvormende kernstaven aan diametraal tegenover elkaar liggende zijden van het persvormdeel.Preferably, the method comprises placing at least two hole-forming core bars on diametrically opposite sides of the press-molded part.

In een bekende matrijs, wordt los deeltjesvormig materiaal, bijvoorbeeld metaalpoeder geplaatst in de open pers. De pons wordt dan bewogen in een rechtlijnige richting ter compressie van het deeltjesvormige materiaal met een factor van ongeveer 2 : 1 tot een vooraf bepaalde dichtheid, typisch ongeveer 6,5 g/cm . Wanneer in overeenstemming met deze uitvinding een zijkernstaaf in de persvorm aanwezig is, is de compressieverhouding hoger, vooral in het gebied van de kern-staaf, zodat de dichtheid in die gebieden zo hoog kan zijn als ongeveer 7,4 g/cm3. Ofschoon we niet gebonden wensen te zijn aan de omvang van het monopolie tot beperking op enige wijze met de volgende theorie, suggereert ons onderzoek dat de deeltjes de neiging hebben om lateraal te bewegen zowel als in de richting van de druk, hetgeen leidt tot een concentratie van gecompacteerd materiaal en derhalve een hogere dichtheid in de gebieden die het gevormde gat definiëren. Meer specifiek toont ons onderzoek dat in tegenstelling tot de gebruikelijke theorie poederdeeltjes worden verplaatst van boven en onder de zijkernstaven gedurende de aanvangsstadia van samenpersing in voldoende volume teneinde een bevredigende middenbereik-dicht-heid te bereiken tussen de gaten met hogere dichtheid boven en onder de gaten. De werkwijze van de uitvinding kan derhalve worden gebruikt om in een enkele persing artikelen te maken met variabele dichtheid in verschillende gebieden. Dit kan toegenomen sterkte geven en hardheid in die gebieden. Er is een noodzaak voor een gemakkelijkere weg voor het maken van dergelijke voorwerpen waar delen van het artikel moeten worden onderworpen aan hoge kracht. Een voorbeeld is een afstandhouder voor een centrale verwarming-heetwaterradiator of een andere warmte-uitwisselaar die blootgesteld is aan een barstende kracht wanneer deze verbonden wordt, bijvoorbeeld geklonken, aan één of meer panelen. De radiator kan er een zijn van elke bekende constructie. De mate waarin de dichtheid kan worden in gesteld in het gebied van het gevormde gat zal afhangen van een aantal factoren, bijvoorbeeld de doorsnededimensies en de vorm van de zijkernstaaf.In a known mold, loose particulate material, for example metal powder, is placed in the open press. The punch is then moved in a rectilinear direction to compress the particulate by a factor of about 2: 1 to a predetermined density, typically about 6.5 g / cm. In accordance with this invention, when a side core bar is in the press mold, the compression ratio is higher, especially in the area of the core bar, so that the density in those areas can be as high as about 7.4 g / cm3. Although we do not wish to be bound by the scope of the monopoly to limit in any way with the following theory, our research suggests that the particles tend to move laterally as well as towards the pressure, leading to a concentration of compacted material and therefore higher density in the areas defining the hole formed. More specifically, our research shows that, unlike the conventional theory, powder particles are displaced from above and below the side core bars during the initial stages of compression in sufficient volume to achieve a satisfactory midrange density between the higher density holes above and below the holes. . The method of the invention can therefore be used to make variable density articles in different areas in a single pressing. This can give increased strength and hardness in those areas. There is a need for an easier way of making such articles where parts of the article must be subjected to high force. An example is a spacer for a central heating hot water radiator or other heat exchanger that is exposed to a bursting force when connected, for example riveted, to one or more panels. The radiator can be one of any known construction. The degree to which the density can be adjusted in the region of the formed hole will depend on a number of factors, for example the cross-sectional dimensions and the shape of the side core bar.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast op de vervaardiging van ieder voorwerp door persen waar een gat moet worden gevormd in de zijwand.The method according to the invention can be applied to the manufacture of any object by pressing where a hole is to be formed in the side wall.

In een voorkeursaspect van de uitvinding wordt een methode verschaft voor het persvormen van een buisvormig voorwerp van gecompacteerd deeltjesvormig materiaal met ten minste één gat in een zijwand daarvan, welke werkwijze omvat: - het plaatsen van een binnenkernstaaf in een vrouwelijk persvormdeel; het plaatsen van ten minste één zijkernstaaf in de gietvorm teneinde zich in het algemeen onder rechte hoeken van de binnenkern uit te strekken; - het plaatsen van het materiaal in de persvorm; - het drukken van een mannelijk persvormdeel in het vrouwelijk persvormdeel teneinde het materiaal te compacteren, - het terugtrekken van de staven, en - het verwijderen van de persvorm van het gevormde buisvormige artikel met ten minste één gat in de zijwand ervan.In a preferred aspect of the invention, there is provided a method of compression molding a tubular article of compacted particulate material with at least one hole in a side wall thereof, the method comprising: - placing an inner core rod in a female compression molding; placing at least one side core rod in the mold to generally extend at right angles to the inner core; - placing the material in the press mold; - pressing a male press mold part into the female press mold part to compact the material, - withdrawing the bars, and - removing the press mold from the formed tubular article with at least one hole in its side wall.

Het deeltjesvormige materiaal kan elk geschikt materiaal zijn, typisch poeder of een gesinterd metaal of dergelijke.The particulate material can be any suitable material, typically powder or a sintered metal or the like.

In nog een ander aspect verschaft de uitvinding een matrijs voor gebruik in het maken van een buisvormig voorwerp van gecompacteerd deeltjesvormig materiaal, welk voorwerp een kanaal heeft en een zijgat; welke matrijs een vrouwelijk persvormdeel heeft dat een matrijsholte definieert, een eerste pons aan één einde van de holte, een binnenkernstaaf zich uitstrekkend in de holte van de eerste pons; ten minste één te-rugtrekbare zijkernstaaf die zich uitstrekt in de holte onder rechte hoeken tot de binnenkernstaaf, en een tweede pons aan het andere eind van de holte, waarbij in gebruik, nadat de eerste pons is vooruit gebracht teneinde de binnenkernstaaf zich te doen uitstrekken in de holte en de zijkern is bewogen om zich uit te strekken naar de binnenkernstaaf, deeltjesvormig materiaal is geïntroduceerd in de holte en de ponsen naar elkaar toe worden bewogen teneinde het deeltjesmateriaal te compacteren in de holte onder vorming van het voorwerp.In yet another aspect, the invention provides a mold for use in making a tubular article of compacted particulate material, which article has a channel and a side hole; which die has a female press molded part defining a mold cavity, a first punch at one end of the cavity, an inner core rod extending into the cavity of the first punch; at least one retractable side core rod extending into the cavity at right angles to the inner core rod, and a second punch at the other end of the cavity, in use, after the first punch has been advanced to extend the inner core rod in the cavity and the side core has been moved to extend to the inner core bar, particulate material has been introduced into the cavity and the punches are moved together to compact the particulate material into the cavity to form the article.

In nog een ander aspect strekt de uitvinding zich uit tot een artikel gevormd van gecompacteerd deeltjesvormig materiaal en met een axiaal kanaal dat ten minste één zijgat heeft dat zich uitstrekt naar het kanaal, welk voorwerp is gevormd in één persing.In yet another aspect, the invention extends to an article formed of compacted particulate material and having an axial channel having at least one side hole extending to the channel, which article is formed in one pressing.

De uitvinding levert een economische methode voor de produktie van artikelen, onder eliminatie van de noodzaak voor het boren van zijgaten na het compacteren; het reduceert de hoeveelheid vereist uitgangsmateriaal; en het levert een controle op voor de dichtheid van het voorwerp teneinde hogere sterkte te leveren in de gebieden van de meeste spanning in gebruik met betrekking tot lage sterktegebieden die de minste spanning ondergaan in gebruik.The invention provides an economical method of producing articles, eliminating the need for side hole drilling after compaction; it reduces the amount of starting material required; and it provides a control for the density of the article to provide higher strength in the areas of most stress in use with respect to low strength areas undergoing least stress in use.

Teneinde de uitvinding goed te begrijpen zal deze thans worden beschreven bij wijze van voorbeeld alleen, met verwijzing naar de begeleidende schematische tekeningen, waarin: fig. 4 is een doorsnede-aanzicht van een matrijs voor het maken van een centrale verwarmingsradiatorafstandhouder gedurende het vulstadium; fig. 2 is hetzelfde aanzicht als in fig. 1 gedurende het uitwerpstadium; fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van een gevormd artikel, en fig. 4 is een zijaanzicht daarvan.In order to properly understand the invention, it will now be described by way of example only, with reference to the accompanying schematic drawings, in which: Fig. 4 is a cross-sectional view of a mold for making a central heating radiator spacer during the filling stage; Fig. 2 is the same view as in Fig. 1 during the ejection stage; FIG. 3 is a perspective view of a molded article, and FIG. 4 is a side view thereof.

De matrijs omvat een plaat 1 met een verticale holte 2. Een binnenkernstaaf 3 is aanwezig in de holte omgeven aan zijn ondereinde door een bodempons 4. De binnenkernstaaf 3 is op één niveau met het bovenvlak van de matrijs. Kanalen 5 zijn aanwezig in de zijden van de plaat 1 en openen aan de zijden van de holte 2; De kanalen zijn gericht in horizontale axiale stand. De kanalen bevatten zijkernstaven 6 die kunnen worden voortbewogen door krachtinrichtingen, niet aangegeven, teneinde contact te maken met de binnenkernstaaf 3. Een bovenpons 7 is aanwezig boven de holte 2.The mold comprises a plate 1 with a vertical cavity 2. An inner core rod 3 is present in the cavity surrounded at its lower end by a bottom punch 4. The inner core rod 3 is on one level with the top surface of the mold. Channels 5 are present in the sides of the plate 1 and open on the sides of the cavity 2; The channels are oriented in horizontal axial position. The channels contain side core bars 6 which can be advanced by force devices, not shown, to contact the inner core bar 3. An upper punch 7 is provided above the cavity 2.

In gebruik wordt de holte gevuld met een compacteer-baar materiaal zoals ijzerpoeder, facultatief met toevoegingen. De topponp 7 wordt omlaag gebracht en de bodempons 4 wordt omhoog gebracht ten opzichte van de toppons teneinde het materiaal te compacteren onder vorming van de afstandhouder.In use, the cavity is filled with a compactible material such as iron powder, optionally with additives. The top punch 7 is lowered and the bottom punch 4 is raised relative to the top punch to compact the material to form the spacer.

De compressieverhouding is ca. 2:1. Na het aanbrengen van de druk voor een voorafbepaalde tijd wordt de toppons 7 omhoog gebracht en de zijkernstaven 6 worden teruggetrokken en de bodempons 4 wordt omhoog gebracht teneinde de gevormde af-standhouder naar het bovenoppervlak van de plaat 1 te brengen. De gevormde afstandhouder 10 (aangegeven in de figuren 3 en 4) wordt verwijderd en de cyclus wordt herhaald. De afstandhouder 10 bestaat uit een ring van gecompacteerd ijzerpoeder met twee paren diametraal tegenover elkaar liggende gaten 11. Onderzoek van de wanden van de gaten 11 toonde aan dat ze een toegenomen materiaaldichtheid en -hardheid hadden boven en onder de gaten en dat de wand van de gaten minder scherp is dan men zou verwachten te zien wanneer de gaten waren geboord.The compression ratio is approx. 2: 1. After applying the pressure for a predetermined time, the top punch 7 is raised and the side core bars 6 are retracted and the bottom punch 4 is raised to bring the formed spacer to the top surface of the plate 1. The formed spacer 10 (shown in Figures 3 and 4) is removed and the cycle is repeated. The spacer 10 consists of a ring of compacted iron powder with two pairs of diametrically opposed holes 11. Examination of the walls of the holes 11 showed that they had an increased material density and hardness above and below the holes and that the wall of the holes are less sharp than one would expect to see when the holes were drilled.

Wegens de manier waarop het compacteren plaatsvindt is het mogelijk het deeltjesvormige materiaal zo te compacteren dat het gevormde artikel gebieden of zones heeft van verschillende dichtheid. Het materiaal is van toegenomen dichtheid rond het gat gevormd door de zijstaven. Dit betekent dat de afstandhouder sterker is in wat anders een gebied van zwakte zou zijn en aanzienlijk goedkoper te vervaardigen omdat het artikel gepersvormd wordt in een enkele bewerking.Due to the way in which the compaction takes place, it is possible to compact the particulate material so that the shaped article has areas or zones of different density. The material is of increased density around the hole formed by the side bars. This means that the spacer is stronger in what would otherwise be an area of weakness and considerably cheaper to manufacture because the article is press-molded in a single operation.

De meeste heetwater-centrale verwarmingsradiatoren van geperst staalconstructie hebben de inlaat- en uitlaatcon-nectoren die gaan in het achterpaneel aan de hoeken. Sommige hebben juist bodemconnectoren, sommige hebben zowel top- als bodemconnectoren, d.w.z. aan elke hoek van het achterpaneel.Most pressed steel hot water central heating radiators have the inlet and outlet connectors going into the rear panel at the corners. Some have bottom connectors, some have both top and bottom connectors, i.e. at each corner of the back panel.

De meeste vervaardigers projectielassen de connectoren op het achterpaneel. Aangezien de radiator aan dit punt hol is, wordt een afstandhouder geplaatst tussen de voor- en achterpanelen ter ondersteuning van het achterpaneel gedurende de lasbewer-king. De afstandhouders zijn in het algemeen in de vorm van een ring, waarbij water passeert door de verbinding in het centrum van de ring, en uit door gaten of sleuven aangebracht in de afstandhouder. Gedurende produktie moet de afstandhouder worden aangevoerd en nauwkeurig geplaatst hetzij boven een gat dat reeds door het achterpaneel geboord is of naar een definitieve plaats onder een ruitvormige pons. De afstandhouder wordt dan bevestigd aan het paneel met een pons die materiaal dompelt in het centrale gat van de afstandhouder of door de ruitvormige pons die doorboort en dompelt teneinde de afstand- houder op zijn plaats te houden. Het is ook bekend een gat te boren in het paneel waarin een afstandhouder met een kraag is bevestigd, die dan licht uitgesmeed wordt totdat deze houdt. Omdat een afstandhouder van deze uitvinding een verhoogde sterkte heeft rond het gat, is het beter in staat om krachten te weerstaan die ondergaan worden door de afstandhouder wanneer deze bevestigd wordt aan de panelen die een deel kunnen vormen van een radiator hetgeen kan zijn een enkele, dubbele of drievoudige paneelstructuur.Most projection manufacturers weld the connectors on the rear panel. Since the radiator is hollow at this point, a spacer is placed between the front and rear panels to support the rear panel during welding operation. The spacers are generally in the form of a ring, with water passing through the connection in the center of the ring, and out through holes or slots in the spacer. During production, the spacer must be fed and accurately positioned either above a hole already drilled through the back panel or to a final location under a diamond-shaped punch. The spacer is then attached to the panel with a punch that dips material into the center hole of the spacer or through the diamond-shaped punch that pierces and dips to hold the spacer in place. It is also known to drill a hole in the panel in which a collar spacer is mounted, which is then lightly forged until held. Because a spacer of this invention has increased strength around the hole, it is better able to withstand forces imposed by the spacer when it is attached to the panels which may form part of a radiator which may be a single, double or triple panel structure.

De uitvinding is niet beperkt tot de geïllustreerde uitvoeringsvorm. Bijvoorbeeld kunnen toevoegsels worden toegevoegd aan het poeder dat gecompacteerd moet worden, bijvoorbeeld die welke bekend zijn om de vloeiing van losse deel-tjesvormige materialen te verbeteren. Het aantal en de plaatsing van de zijkernstaven kan worden gevarieerd. Stappen kunnen worden ondernomen om schade te voorkomen aan de zijkernstaven gedurende het compacteren, bijvoorbeeld door egalisatie van de druk boven en onder door de matrijs te laten drijven naar omlaag gedurende het compacteren.The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, additives can be added to the powder to be compacted, for example those known to improve the flow of loose particulate materials. The number and placement of the side core bars can be varied. Steps can be taken to prevent damage to the side core bars during compaction, for example by equalizing the pressure above and below by floating the mold down during compaction.

Claims

A method of press-molding an article of particulate material, which article has at least one hole in one side wall thereof, characterized in that - a side core rod is placed to form the hole in one press-mold part in order to extend from one side from the molding part to the other side - particulate material is placed in one molding part - the first molding part is brought into contact with a second molding part and the material is compacted by applying pressure along an axis substantially at right angles to the axis of to press the core, and thereby the object with the hole, and - to remove the shaped article from the press mold.

The method of claim 1, including the step of placing an inner core rod in the press mold parts so that the rod extends in the direction of the applied pressure on the press mold parts thereby forming a channel in the article, the hole of which extends from the side wall from the article to the channel.

Method according to claim 2, characterized in that the side core rod is dimensioned such that the hole formed by it communicates with the channel.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two hole-forming core bars are placed on diametrically opposite sides of the press-mold part.

A method of press-molding a tubular article of compacted particulate material, said article having at least one hole in a side wall thereof, characterized in that - an inner core rod is placed in a female press-molded part; at least one side core bar is placed in the press form which generally extends at right angles to the inner core; - the material is placed in the press mold; - a male compression molding is pressed into the female compression molding to compact the material, - the rods are retracted, and - the formed tubular article is removed from the compression mold with at least one hole in its side wall.

Method according to claim 5, characterized in that the shaped article is a spacer for a central heating radiator with hot water, a heat exchanger or the like.

A die for use in making a tubular article of compacted particulate material, said article having a side hole, characterized in that the die comprises a female press mold part defining a mold cavity, a first punch at one end of the cavity, a inner core bar extending into the cavity of the first punch; at least one side core rod extending into the cavity at right angles to the inner core rod, and a second punch at the other end of the cavity.

8. Article formed from compacted particulate material and having an axial channel and with at least one side hole extending to the channel, which article is made in one pressing.

Article according to claim 8, characterized in that the material defining the side holes is compacted to a higher density than the rest of the article.