NO125879B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved og apparat for forming

av hule gjenstander ved kaldbearbeidelse.

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved og et apparat for forming av hule gjenstander ved kaldbearbeidelse av et plateemne av et materiale som kan forsterkes ved kaldbearbeidelse.

Oppfinnelsen er anvendelig for forskjellige plastmaterialer og metaller,smen er særlig anvendelig for plastmaterialer av den art som kan forsterkes ved kaldbearbeidelse. Uttrykket "kaldbearbeidelse" brukes her til å definere bearbeidelsen av et materiale i den faste fase ved temperaturer under materialets smelte-punkt. Av denne grunn kunne uttrykket "kaldbearbeidelse" som her brukt, hensiktsmessig også betegnes "fastbearbeidelse", men da virkningene er lik de som oppstår ved kaldbearbeidelse av forskjellige metaller og da uttrykket "kaldbearbeidelse" er kommet i bruk for alle sådanne forsterkningsfenomener i fast tilstand, vil dette uttrykk bli benyttet, skjønt visse plastmaterialer er utsatt for styrkeforbedring ved bearbeidelse ved forholdsvis høye temperaturer, f.eks. langt over 100° C.

Hittil kjente kaldbearbeidelsesmetoder ved forming av hule gjenstander har ikke vært helt tilfredsstillende og har der-for ikke vært mere fordelaktig enn de tidligere termoformemetoder i likhet med blåseforming og sprøyteforming. Et problem er den meget store formekraft som kreves for å fremstille selv gjenstander med beskjeden størrelse i likhet med bokser for motorolje. Tunge og kostbare formepresser ville være nødvendig og det ville være upraktisk å forme større gjenstander i likhet med bøtter. Ved kaldformede beholdere har sideveggene dessuten generelt en i høyden stor tykkelsesvariasjon som ikke kan godtas, idet den øvre del av sideveggen vil være tykkere enn nødvendig for unngåelse av for tynne steder nær bunnkanten.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en kaldbear-beidelsesmetode ved forming av hule gjenstander som er en forbedring likeoverfor de kjente fremgangsmåter.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte ved forming av hule gjenstander ved kaldbearbeidelse, bestående i at det sentrale parti av et plateemne av et materiale som kan forsterkes ved kaldbearbeidelse, drives av et formestempel gjennom et ringformet mellomrom mellom stemplet og en stanse, mens emnets periferiske kantparti fastholdes, idet emnets sentrale parti føres gjennom av stemplet og dets materiale mates ut under strekk fra under det fremadskridende stempel, men fritt for kompresjonsstrøm for å forme gjenstandens sidevegg. Det særegne ved oppfinnelsen er at emnets periferiske kantparti påføres et aksialt trykk, således at kantpartiet fortynnes og dets materiale drives reidialt innad i rommet innenfor stansen for å bidra til å forme gjenstandens sidevegg .

Apparatet for fremgangsmåtens utførelse er' av den art som omfatter en hul stanse med et ringformet, forsenket sete for opptagelse av et emne, et ringformet klemstempel bestemt til å ligge an mot emnets periferiske kantparti, og et formestempel som er bevegelig gjennom klemstemplet og gjennom formerommet i stansen for å føre med seg emnets sentrale parti under formestemplet. Det særegne ved dette apparat er at klemstemplet er teleskopisk bevegelig i hulrommet i stansen, som danner det forsenkede sete.

Noen av de syntetiske plastmaterialer som er egnet til bruk ved oppfinnelsen er halogenerte hydrokarbonpolymere, fluor-karbonpolymere, polyamider, polyestere, polystyrener, polyolefiner og polypropylener. Særlig polypropylenene er utsatt for styrkeforbedring i en merkbar grad ved fastbearbeidelsesfremgangsmåter, enten i en akse eller annen akse eller biaksialt. Ved oppfinnelsen tilveiebringes forsterkning i den eller de foretrukne akser som kan være mest egnet for den fremstilte gjenstand.

Den hule gjenstand kan være fremstilt av et plant emne ved en enkelt kontinuerlig fremgangsmåte.

Emnet kan refereres til som et ark, plate, barre eller skive. I den enkleste form av oppfinnelsen gripes den ytre kant av et emne rundt omkretsen eller kanten ved et ringformet emneholdende stempel og den tykkere indre del forlenges ved et sentralt formestempel gjennom en ringformet åpning som er radialt tynnere enn emnet, for å forme en hul gjenstand med en redusert toppflenstykkel-, se og en sidevegg som er blitt fast-bearbeidet ved strekning foran formestemplet.

Bunnen kan bearbeides videre og formes mellom formestemplet og en samvirkende reaksjonsdel ved enden av det mantelformede slag, og tykkelsen av bunnen avhenger av lengden av det sideformende slag og i forbindelse med den opprinnelige tykkelse av emnet, stør-relsen av den ringformede stanseåpning og andre faktorer, såsom relativ friksjon med den formende stanse.

Emnet kan formes til en beholder med lukket bunn med en toppforsterkende kant. Alternativt kan det rørformede parti av den formede gjenstand avskjæres fra kanten og bunnen og brukes som et rør, særlig når den er blitt trukket ut til en betydelig lengde som er mulig ved foreliggende fremgangsmåte og apparatet.

Ved en foretrukket driftsmåte presses kanten sammen for

å tynne den og drive noe av dens inventarmateriale inn i den indre del av emnet og derved gi kanten og tilgrensende partier av gjenstanden kjennetegnene for fastbearbeidet materiale.

Hvis kanten ikke bare blir sammenpresset, men også bringes til å strømme i periferisk eller tangential retning, vil den oppnå biaksialt orientert forsterkning, hvorved retningsmangelkarakteri-stikken av uniaksial orientering er overvunnet.

Etter at gjenstanden er blitt formet ved trekking kan den rørformede del av samme ekspanderes og formes for å gi den større omkretsstyrke ved et sekundært formetrinn etter begynnende forming og mens materialet fremdeles er ved praktisk talt den samme bear-beidelsestemperatur.

Oppfinnelsen muliggjør en hurtig arbeidssyklus og leve-ring av den formede gjenstand på en hensiktsmessig måte i forhold til beliggenheten av maskinkomponentene.

Gjenstanden kan formes som en laminert eller flervegget gjenstand med lag av samme eller forskjellige materialer.

Gjenstanden kan være en beholder som har en kant med forutbestemte uregelmessigheter på sin ytre overflate, såsom fremspring, fordypninger eller lignende, for skrue eller smekklukke, hanker eller lignende.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor fig. 1 viser et aksialt snitt av en form av en presse ifølge oppfinnelsen, idet delene er vist i tilbaketrukket stilling med et plateemne innsatt, fig. 2 viser et riss svarende til fig. 1 med et ringformet emneholdende stempel lukket på emne-kanten og materialet i kanten ekstrudert innad, fig. 3 viser et riss svarende til fig. 1, men med et formestempel senket på emnet for å forme det til en koppformet gjenstand, fig. 4 viser et riss med pressen åpen og gjenstanden støtt ut, fig. 5 viser et vertikalt sideriss og snitt av en maskin for fremstilling av kaldformede og deretter ekspanderte gjenstander, og fig. 6 viser et riss svarende til fig. 5 med anordninger for biaksial orientering av materialet i toppflensen eller kanten.

Ifølge fig. 1-4 omfatter formepressen en hul stansedel 10 med et formekammer 11 og et ringformet sete 12 for et platelig-nende emne W. Et ringformet klemstempel 13 er montert på førings-stenger 14 for å gå inn i den utvidede øvre del av kammeret 11 og klemme det ringformede ytre kantparti av emnet fast mot det ringformede sete 12.

Et formestempel 15 er anordnet til å beveges gjennom den indre sylindriske åpning 16 i klemstemplet 13 for å støte mot den indre del av emnet W inne i det ringformede, fastklemte kantparti, idet et ringformet mellomrom 17 (fig. 2) er anordnet mellom den indre kant av setet 12 og den ytre omkrets av formestemplets 15 fremre ende. Dette ringformede mellomrom 17 er meget smalere radialt enn den opprinnelige tykkelse av emnet og tilnærmet tykkelsen av sideveggen Cw av beholderen C (fig. 4) som skal formes. Dette etterlater praktisk talt hele den indre del av emnet under den nedre ende av formestemplet 15 som et forråd av materiale til å trekkes ut fra stemplets underside for å forme beholderens sidevegg når formestemplet føres fremad i formekammeret 11.

Et utstøterstempel 20 er glidbart montert i formekammeret og kan heves til anlegg mot emnets underside ved begynnelsen av og

under formeoperasjonen. Det oppadgående trykk av stemplet 20 er forholdsvis meget svakt, således at det ikke vil ha noen vesentlig sammentrykkende virkning på den frie utadstrømning av emnemateriale på formestemplets underside og vil bare bue materialet under formestemplet i en hul form. Når gjenstanden er helt formet, vil den

nedre ende av utstøterstemplet, etter å være skjøvet ned av formestemplet med bare svak motstand, støte mot et ringformet stoppesete 21 i pressedelen 10 (fig. 3) for å forme gjenstandens bunn Cb under trykk fra formestemplet 15.

Eventuelt kan utstøterstemplet bli stående ved bunnen av formekammeret under formestemplets nedadgående slag. Dette vil særlig være tilfellet hvis gjenstanden skal formes med plan bunn. Hvis der i tillegg brukes en splittet formdel eller -stanse med sideveis adskillbare deler, kan utstøterstemplet sløyfes helt.

Klemstemplet 13 ligger an mot den ytre kant av emnet med tilstrekkelig aksialt trykk til å holde det sikkert mot uttrekking når gjenstanden formes, men det kan etterlage kanten med forskjellige tykkelser etter ønske, fra praktisk talt full tykkelse av det opprinnelige emne ned til en meget tynn kant. Som vist gjenstår kanten med en tykkelse omtrent svarende til tykkelsen av sideveggen av den formede beholder. Valgbare utskiftbare stoppere 22, f.eks. en underlagsskive, kan være anordnet for å begrense nedadbevegelsen av klemstemplet.

Uttrekking av materialet fra under formestemplet 15 påvirkes ved formen av stemplet og den relative friksjonsegenskap av stemplets overflate som ligger an mot materialet. Spissen 23 av det her viste stempel (fig. 1 - 4) er av et gummllignende materiale og har en avrundet ytterkant 24 for en lett strømming av materiale. En fluorkarbonpolymer belagt stempelende kan være ønskelig. Fluidum som' har en smørende virkning kan brukes. Formestemplet er her utstyrt med en aksial fluidumkanal 25, f.eks. for luft. En O-ringtetning 26 er anbragt mellom formestemplet 15 og klemstemplet 13

for å hindre utstrømming av fluidum. Fluidum kan tilføres under

emnet i formekammeret bak utstøterstemplet, f.eks. ved en ledning 27, og en O-ringtetning 28 er anordnet rundt utstøterstemplets stamme.

Uttrekking av materiale fra under formestemplet påvirkes ved friksjonsegenskapen av dets mot materiale anliggende overflate med materialet som formes. Et stempel belagt med polytetrafluorethylen har meget lav friksjon, særlig med emnemateriale med lav friksjon.

Det kan også være ønskelig å tilføre fluidum rundt emne-kanten for å hindre klebing og for å bistå materialets innadstrøm-ning når det presses sammen ved klemstemplet. Til dette formål er der anordnet radiale kanaler 29, og O-ringtetninger 30 og 31 er anordnet for å hindre lekasje av fluidum. Dette er mere viktig når gjenstandens flens Cf er forholdsvis bred og skal reduseres vesentlig i tykkelse for å tilføre materiale som skal trekkes inn i beholderens sidevegg, i tillegg til materiale som trekkes fra under formestemplet. Når der finnes en vesentlig mengde av kantmateriale, presses dette fortrinnsvis sammen aksialt og drives gradvis innad når formestemplet føres ned for å forme beholderens sidevegg. Spesielt hvis kanten er smal, som tilfellet er på fig. 1 og 2, kan imidlertid kantmaterialet drives innad før formestemplet senkes.

I intet tilfelle trekkes emnets ytre kant fullstendig innad som det gjøres i mange dyptrekkingspresser for platemetall.

Fig. 5 viser en kommersiell maskintype formet for hurtig-drift. Her er den hule stanseenhet 10' formet av sideveis adskillbare deler 10.1, hver drevet ved en kraftanordning 34. Stansekam-meret 11' er større enn det opprinnelig formede beholderlegeme C' og sideveggene Cw og bunnen C'b ekspanderes ved luft gjennom en kanal 25' i formestemplet etter at beholderen til å begynne med er trukket ut. Et ringformet sete 12' er formet på stansedelene 10.1 for understøttelse av den ytre kant av emnet og for å forme behol-derflensen Cf i stanseenhetens 10' lukkede stilling.

Et ringforme klemstempel 13' drives på balansert måte av et antall kraftdrevne anordninger 35. Formestemplet 15' drives av en kraftanordning 36.• Etter at en gjenstand er blitt trukket ned og ekspandert sideveis, åpnes den opprinnelig lukkede stanseenhet og gjenstanden blåses, ved fortsatt tilførsel av luft, ned på et transportbånd 37.

Ved dette arrangement spares rommet og tiden som er.nød- vendig for driften av et utstøterstempel. I den lukkede stanseenhet er mellomrommet mellom formestemplet og den indre sidekant 17' av setet<*>12' begrenset, som før, til en tykkelse som er meget min-dre enn tykkelsen av det opprinnelige emne og tilnærmet den maksi-male tykkelse av sideveggen av beholderen som skal formes, således at emnedelen innenfor det ringformede klemstempel føres ned under formestemplet for å trekkes ut rundt dets buede ytterkant for å danne beholderens sidevegg.

Den relative friksjon mellom formestemplets ende og materialet vil som en faktor bestemme hastigheten av utmating av materiale fra under stemplet. Et polytetrafluorethylen-impregnert materiale som har en meget lav friksjonskoeffisient, har med tilfredsstillende resultater vært brukt i det foreliggende apparat og fremgangsmåte.

Fig. 6 viser et apparat i likhet med det ifølge fig. 5, men som omfatter en anordning for. biaksial bearbeidelse av materialet i beholderens C" flens C"f. Her er klemstemplet 13" utstyrt med en anordning for å rotere det til å bearbeide materialet i flensen eller kanten i omkretsretningen under eller etter dannelsen eller begge deler.

Som vist er det ringformede klemstempel 13" utstyrt med et til samme festet tannhjul 40 som står i inngrep med et tannhjul 41 som er festet til en aksel 42 som ved en remskive 44 og en rem

43 er forbundet med en kraftdrevet remskive 45.

Det ringformede stempel 13" drives av et ringformet kraftstempel 35" og formestemplet 15" drives av et kraftstempel 36". En fluidumkanal 25" er anordnet gjennom formestemplet og dets driv-stempel for å hjelpe til med formingen eller utstøting av gjenstanden eller begge deler. Andre deler, såsom kavaler, tetninger og lignende som er vist på fig. 6, vil forstås uten detaljert beskri-velse.

Emnet W kan være formet med en enkelt homogen material-tykkelse eller kan bestå av et laminat med lag av samme eller forskjellige materialtyper.

Apparatene ifølge fig. 5 og 6 er særlig egnet for fremstilling av beholdere med en kant eller flens som har utvendige uregelmessigheter, såsom fremspring eller fordypninger for skrue-eller smekklukker eller topper, hanker eller lignende, idet de ad-sklllbare deler av stansen tilveiebringer lett frigjøring av så danne former etter deres forming i stansedelene når de er lukket sammen.

I et spesielt tilfelle har oppfinnelsen vært praktisert for fremstilling av en beholder med en åpning i full bredde, rette sidevegger og en flens ved den øvre ende. Beholderen hadde en diameter på 10 cm og en høyde på 14 cm. Først ble en konvensjonell polypropylenplate ekstrudert og kjølt. For en ferdig beholdervekt på 30 p kreves en plate på 3,8 mm tykkelse og platen ble skåret i en sirkulær skive med en diameter lik diameteren av flensen på den ferdige beholder. Denne skive ble oppvarmet til omkring 16 0° C (smeltepunktet for materialet var 168°C) og deretter utsatt for trekkeoperasjonen. Skiven ble fastklemt ved den ytre kant under høyt trykk (over 70 kp/cm<2>). Et stempel med en diameter lik beholderens indre diameter strakk deretter skiven til beholderformen. Under denne operasjon ble der ikke benyttet noe motstempel og materialet ble bare trukket fra stempelendens underside. Stemplet var av stål unntatt fra stempelendens underside. Strekkingen ble utført hurtig ved omkring 7,5 cm/sek, skjønt meget større hastigheter er mulig. Etter formingen ble luft tilført gjennom en kanal i stempel-spissens sentrum for å frigjøre gjenstanden fra stemplet.

I motsetning til kjent dyptrekkingsteknikk som krever et formingstrykk på mange hundre kp/cm 2 på hele emnearealet, har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen et samlet kraftbehov på omkring 80 kp/cm bare på flensarealet. Illustrerende er at forming av en 19 liters åpen bøtte med en diameter på 30,5 cm krever en samlet kraft på bare. omkring 15 tonn.

Erfaring har vist at en fast veggfordeling oppnås, særlig opp til en trekkdybde på omkring 1,5 diametre. Når et trekk på en diameter kan bunnens tykkelse bli lik veggtykkelsen ved enkel mate-rialutjevning. Veggtykkelsen bestemmes for en vesentlig del av stemplets friksjon. Et glatt stempel vil lettere resultere i bunn-fortynnelse, mens et stempel med en høy friksjon vil strekke sideveggen. En typisk fordeling av sideveggtykkelser, funnet for en 3,78 liters beholder med et 1,15 diameters trekk, var 6,35 mm nær flensen, 5,44 mm ved midten og 5,1 mm nær bunnen av beholderen.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved forming av hule gjenstander ved kaldbearbeidelse, bestående i at det sentrale parti av et plateemne av et materiale som kan forsterkes ved kaldbearbeidelse, drives av et formestempel gjennom et ringformet mellomrom mellom stemplet og en stanse, mens emnets periferiske kantparti fastholdes, idet emnets sentrale parti føres gjennom av stemplet og dets materiale mates ut under strekk fra under det fremadskridende stempel, men fritt for kompresjonsstrøm for å forme gjenstandens sidevegg, karakterisert ved at emnets (W) periferiske kantparti påføres et aksialt trykk, således at kantpartiet fortynnes og dets materiale drives radialt innad i rommet innenfor stansen (10) for å bidra til å forme gjenstandens (C) sidevegg (Cw).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at materiale fra emnéts periferiske kantparti drives innad i løpet av den tid emnets sentrale parti trekkes ut av det bevegende formestempel (15).

3. Apparat for utførelse av fremgangsmåten i henhold til krav 1, omfattende en hul stanse med et ringformet, forsenket sete for opptagelse av et emne, et ringformet klemstempel bestemt til å ligge an mot emnets periferiske kantparti, og et formestempel som er bevegelig gjennom klemstempelet og gjennom formerommet i stansen for å føre med seg emnets sentrale parti under formestemplet, karakterisert ved at klemstemplet (13) er teleskopisk bevegelig i hulrommet i stansen (10), som danner det forsenkede sete (12).