NO166170B - Fremgangsmaate og innretning for formpressing av ark- eller platematerialer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en innretning for formpressing, idet fremgangsmåten og innretningen omfatter de kjente trekk som fremgår av innledningen til de etterfølgende patentkrav 1 og 7.

Formpressing av deler med store dimensjoner utføres vanligvis ved trekking med mekaniske eller hydrauliske, dobbeltvirkende presser. Disse innretninger omfatter hovedsakelig en fast formdel og to uavhengig forskyvbare deler, nemlig en midtre del i form av et stempel eller en vedder som holder et presseverktøy, og en ytre del som benyttes for å holde platen, dvs. for å gi tilstrekkelig fastholding til å muliggjøre trekkingen under presseverktøyet. Bevegelsene er vanligvis de følgende: (1) hurtig senkning av plateholderen som opprettholder et konstant trykk mot platen og således hindrer denne i å bevege seg, (2) hurtig senkning av presseverktøyet inntil det kommer i kontakt med platen, (3) en langsom senkning av presseverktøyet under formpressingen, dvs. selve trekkingen, og (4) hurtig hevning av den midtre del, som hever platen med seg.

Bruken av denne konvensjonelle teknikk som er basert på ten-densen til at særlig bløte stål forlenger seg kommer imidlertid hurtig til en grense for stål med høy elastisitetsgrense, pga. at forlengelseskoeffisienten er betydelig minsket (mindre enn omtrent halvparten).

Minskningen av den mulige forlengelse vil hovedsakelig betinge forbruk av metall som kommer fra kantsonen av platen under plateholderen.

Under formpresseoperasjonen krever denne minskning av det projiserte areal til platen, for å unngå dannelsen av folder, et vesentlig høyere holdetrykk for stål med høy elastisitetsgrense enn for særlig bløte stål.

Dette høye trykk fremmer fastklemming og bevirker hurtig slitasje på plateholderen og innløpsradien til formdelen. Det annet problem som oppstår ved formpressing av stål med høy elastisitetsgrense kommer av foldingen av platen i det midtre parti av den formpressede gjenstand når presseverk-tøyet virker mot platen.

Denne tendens til folding eller korrugering med en gitt form av presseverktøyet merkes også ved at platen er tynn og har høy motstand.

For å unngå det sistnevnte problem er det i Fransk patent 2.564.339 foreslått en formpresseprosess på en elastisk ettergivende pute som anbringes som understøttelse i en dobbeltvirkende presse.

I henhold til denne prosess er det på den første, ytre forskyvbare del anordnet i det minste en aktiv del med en form som tilsvarer det overskytende areal i forhold til det volum som skal formes, og denne aktive del virker på kantpartiet av selve platen, som med sin annen side er i kontakt med den elastisk ettergivende puten.

Denne teknikk muliggjør dyptrekking med hovedsakelig jevn tykkelse, og er særlig til bruk for særlig tynne plater. Den er imidlertid komplisert, fordi den krever nøyaktig bestem-melse av de former som tilsvarer det overskytende areal, ved hjelp av kompliserte matematiske metoder og deretter nøyaktig bearbeiding av disse former for å danne de aktive deler av den første, ytre forskyvbare del.

Disse kompliserte fremgangsmåter er meget vanskelige å utføre, og er særlig beregnet for særlig tynt stål og særlig for dyptrukne produkter.

Det er dessuten kjent en formpresseteknikk som benytter en oppbøyning som tidligere hovedsakelig har vært benyttet for dyptrekking av stål som har stor forlengelse.

Denne teknikk omfatter at platen deformeres i suksessive trinn ved at det startes ved omkretsen, dvs. ved at en kant bøyes opp. Den muliggjør meget store deformasjoner, ved at i hvert trinn virker parametrene for minskning av arealet under plateholderen på en slik måte at tykkelsen til platen holdes hovedsakelig konstant.

Denne teknikk muliggjør imidlertid ikke dannelsen av kompliserte fasonger i den midtre del av det formpressede produkt. Den angår således hovedsakelig dannelsen av dype, formpressede produkter med enkel fasong, pga. bruken av de suksessive deformasjoner langs omkretsen som oppnås ved oppbøyning av kantpartiene.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte og en innretning som muliggjør dannelse av formpressede deler med middels dybde, men med store arealer, slik som bildeler med midtre partier som praktisk talt aldri har form som omdreiningslegemer men har kompliserte fasonger som er vanskelige å danne.

Disse kompliserte fasonger kan ikke fremstilles i et enkelt trinn ved hjelp av en metallpresse uten fare for dannelse av folder og brudd i det formpressede produkt.

Fremgangsmåten og innretningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av de etterfølgende patentkrav 1 og 7.

Det vesentlige trekk ved fremgangsmåten ligger i oppbøyningen av et omkretsparti, hvilket har til formål å minske volumet av metall som må krympe og følgelig medfører en minskning i trykket som tilsvarer presseverktøyet, hvilket når det gjelder forming på en elastisk ettergivende pute betyr en minskning av trykket i denne puten.

I fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utgjør det området til den midtre, forskyvbare del som er i kontakt med platen en formbunn og den elastisk ettergivende puten av flytbart material utgjør presseverktøyet som trykker platen i bunnen av formen for å danne vinkelrommene.

Ettersom strekk- og trykkspenningene er hovedsakelig like er faren for dannelsen av folder vesentlig minsket.

For en formpresset del som i det midtre parti omfatter utformninger som har en spiss vinkel eller små detaljer benyttes det en ytre, forskyvbar del med en arbeidsflate i kontakt med platen, og som utgjør en omkretsform, og omfatter aktive deler slik som beskrevet i Fransk patent 2.564.339, i kombinasjon med oppbøyning av kanter i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Disse aktive deler danner et relief som kan være konvekst eller konkavt, i henhold til det mest fordelaktige tekniske arrangement for vedkommende del.

Disse aktive deler bestemmer i omkretspartiet av platen nær det oppbøyde kantparti som befinner seg under den ytre, forskyvbare del utformninger som i visse soner av den ferdige del kompenserer for de overskytende arealer med hovedsakelig uendret tykkelse i den opprinnelige platen, i forhold til volumet som skal formes.

Disse aktive deler kan også være anbragt i bunnen av formen, holdt av den midtre, forskyvbare del når de tilsvarer soner i den ferdige del som er innrettet til å bli fjernet ved en etterfølgende skjæreoperasjon.

Den midtre, forskyvbare del er i et første trinn bragt til en stilling der den begrenser deformasjonen av det midtre parti av platen på grunn av flytningen i det understøttende material. Materialet som danner understøttelsen er en elastomer med liten shore-hardhet, f.eks. lavere enn 30 shore 00. Etter selve formeoperasjonen avlastes materialet som danner understøttelsen, og massen i understøttelsesmaterialet avkjøles.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser to utførel-ses former av en innretning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 til 5 viser skjematisk snitt gjennom en innretning for formpressing i henhold til oppfinnelsen, og viser forskjel-lige, suksessive trinn ved formingen. Fig. 6 og 7 viser skjematisk snitt gjennom to utførelser av en modifikasjon av innretningen for formpressing i henhold til oppfinnelsen, vist bare i et første trinn der platen som skal formes er bragt på plass.

I en første utførelsesform av innretningen, vist i fig. 1 til 5, omfatter innretningen, som vist i fig. 1, i en stilling før formpressing, konvensjonelle komponenter i en dobbeltvirkende presse, og bare de komponenter som har sammenheng med oppfinnelsen er vist.

En ytre, forskyvbar del 1 holder på sitt ytre parti en øvre plateomkretsholder 2 som samvirker med en nedre plateomkretsholder 3 som danner en understøttelse, på hvilken en plate som skal formpresses anbringes.

Den nedre plateomkretsholderen 3 danner en tank, i hvilken er anbragt en elastisk ettergivende pute 5 som opptar hele arealet i tanken. For å holde platen 4 befinner flaten 6 seg på et nivå som er høyere enn den øvre arbeidsplaten 7 på puten.

Den ytre, forskyvbare del 1 har et parti 8 med et ytre tverrsnitt som er mindre enn det indre tverrsnitt til den nedre plateholderen 3, slik at den undre flaten 9 på den ytre, forskyvbare del som vender mot platen 4, før platen anbringes, kan føres ned i den nedre plateholderen 3 og ned til puten 5 av elastisk ettergivende material og bevirke flytning i denne.

Den midtre, forskyvbare del 10 har en formbunn 11, og omkretspartiet av formen er dannet av den undre flaten 9 på den ytre, forskyvbare del 1.

Den ytre, forskyvbare del 1 og den midtre, forskyvbare del 10 aktiveres synkront, slik det skal forklares i det følgende, og utfører med sine undre flater 9 og 11 funksjonen til en formdel, og puten 5 av elastisk ettergivende material utfører under bruk funksjonen til et presseverktøy.

Puten 5 av elastisk ettergivende material er dannet av en elastomer som har en shore 00-hardhet som er mindre enn 30, og en meget vesentlig egenskap ligger i den korte tiden som materialet trenger (fortrinnsvis mindre enn 1 sek.) for å innta sin opprinnelige form. Det kan f.eks. benyttes et material basert på silisium.

Formbunnen 11 på den midtre, forskyvbare del er laget av et material som er enkelt å maskinere eller forme, slik som et plastmaterial, og særlig en polyuretan, polyepoksy eller polyester, betong, betong som er tilsatt harpiks, et sammensatt material, idet disse materialer eventuelt inneholder en tilsetning av fibre, og særlig glass, eller et hardt tremateriale, slik som buksbom.

Elementer 12 som kan trekkes tilbake (tapper eller oppblås-bare poser) rager inn i puten 5, og deres innførte volum utgjør tilnærmet økningen av volum i elastomeren når den har ekspandert etter avlastning etter formeoperasjonen.

Puten 5 har kanaler 13 for sirkulasjon av et kjølemedium, slik som trykkluft. Andre ledninger 14, særlig når det benyttes trykkluft, kan benyttes for å fjerne den ferdige del. For det formål å kjøle massen i puten 5 kan det også være anordnet innleirede metalltråder eller et fyllmateriale av metallpulver som forbedrer den termiske ledningsevnen. Fig. 2 viser trinnet for oppbøyning av kantpartiet eller flensen 20 til delen som befinner seg i den ringformede utsparing 21 anordnet utenfor partiet 8 på den ytre, forskyvbare del 1, slik som vist i fig. 1.

I trinnet vist i fig. 2 senkes den ytre, forskyvbare del 1 som holder omkretsformen 9. Denne formen kommer i kontakt med platen 4, hvis omkretsparti progressivt gripes mellom den øvre plateholderen 2 og den nedre plateholderen 3, for å hindre dannelsen av folder eller korrugeringer.

Mens den senkes danner omkretsformen 9 en flens 20 på platen og komprimerer samtidig den elastomere puten 5. Denne, under påvirkning av omkretskomprimeringen, flyter mot den midte sonen av platen og bevirker deformasjon av denne.

Utbulningen av det midtre parti av platen begrenses av formbunnen 11 som er festet til den midtre, forskyvbare del 10, for å unngå ukontrollerte, uregelmessige deformasjoner som skyldes anisotropi i metallet eller fasongen til assymetriske deler. Senkningen av den ytre, forskyvbare del 1 som holder omkretsformen 9 begrenses på en slik måte at deformasjonen i det midtre parti av platen frembringer en flate som hovedsakelig er lik flaten til den ferdige del som skal dannes.

Fig. 3 viser trinnet for den endelige formning av delen. Den midtre, forskyvbare del 10 som holder formbunnen 11 senkes til sin nedre stilling og bevirker den endelige formning eller trekking av det midtre parti av platen 4, som ble preformet i løpet av de forutgående operasjoner.

Trykkspenningene som skyldes anlegget til formbunnen 11 på toppen av platen omdannes ved virkningen av den elastomere puten 5 som virker mot den motsatte siden av platen, til strekkspenninger som virker over hele flaten av platen, og som ikke kompenseres for på grunn av formbunnen 11, og bevirker forskyvning av platen i hele det tilgjengelige rom. Disse spenninger (trykk og strekk) søker således å utligne hverandre (med unntak av flytningen i elastomeren) og mulig-gjør således den endelige pressing av delen med et minimum av variasjon i tykkelse. Fig. 4 viser det trinn der den elastomere puten 5 avlastes ved tilbaketrekning av tappene 12. Denne operasjon har til hensikt å unngå deformasjoner av den pressede del ved avlastning av elastomeren. Fig. 5 viser trinnet for'avlastning av den formede del 21 ved samtidig heving av de to forskyvbare deler 1 og 2 som bærer formen. For å begrense oppvarmningen av den elastomere puten 5, særlig når det gjelder masseproduksjon, sirkuleres trykkluft i kanalene 13. Kjølingen av elatomeren 5 kan også utføres i trinnet forut for avlastningen (fig. 4). Dessuten ledes trykkluft gjennom kanalene 14 for å fjerne delen 21.

I en modifikasjon vist i fig. 6 holder den ytre, forskyvbare del 1 en omkretsform 9 som i hjørnene har en passende utformning i konvekst relief, dvs. at det er dannet et fremspring 22 i ett med omkretsformen 9 (denne reliefform 22 tilsvarer det overskytende areal i forhold til volumet som skal formes av den del som skal produseres), og den aktive flaten er omhyggelig polert slik at den muliggjør forskyvning av det overskytende material under formingen, og den aktive flaten kan også være behandlet for å lette forskyvningen av platen.

I henhold til en annen utførelsesform av modifikasjonen i fig. 6, vist i fig. 7, holder den ytre, forskyvbare del en omkretsform 9, i hvilken er utformet konkave, aktive partier, dvs. hule partier 23, som utfører den samme funksjon som partiene 22 vist i fig. 6, idet arrangementet av partiene er valgt for optimalisering av den formpressede del. De aktive partier 23 kan således eventuelt være anbragt i de soner av den formpressede del som senere blir skåret bort på den ferdige del. Aktive partier 24 som har den funksjon som er nevnt ovenfor kan også anbringes i formbunden 11 som holdes av den midtre, forskyvbare del 10, når disse aktive partier 24 befinner seg i midtre soner av platen som vil bli skåret bort på den ferdige del, eller når denne tilsvarer det parti av platen som befinner seg hovedsakelig under den ytre, forskyvbare del.

Denne utførelsesform er nærmere bestemt beregnet for å danne kompliserte fasonger med skarpe hjørner i det midtre parti av platen.

Formpressing ved bøyning slik som beskrevet ovenfor, med omkretsflens, muliggjør en minskning av det trykk som kreves for formpressingen av platen, ved reversering av den konvensjonelle syklus til presseverktøyet. Trykket som bare ble utøvet for forming av platen på ekvivalenten til formens inngangsradius utøves etter denne reversering, på hele det midtre areal av platen.

Det trykk som kreves for denne preforming av platen er meget lavt (ikke høyere enn mellom 10 og 20 bar (1-2 MPa)).

Dette lave trykk muliggjør således formpressing av store arealer, og det er kommet frem til en ny teknikk med et dobbeltvirkende verktøy som har en elastomer form med en lav shore-hardhet, som kan tilpasses til eksisterende presser.

Det første trinn ved formpressingen består i oppbøyning av omkretspartiet (fig. 2) av platen ved hjelp av den ytre, forskyvbare del 1.

Det første trinn frembringer samtidig den buede, preformede flaten som bevirker ekspansjon av platen og således hindrer dannelse av folder.

Det er viktig å legge merke til at denne ekspansjon begrenses på flere måter: 1) Av volumet til elastomeren som forskyves og betemmer den

buede flaten på platen.

2) Av nærværet til presseverktøyet, som hindrer uregelmessig deformasjon av platen og bevirker preformingen. 3) Av den omkretsmessige fastholding av platen, som justeres slik at den biaksiale ekspansjon av platen begrenses til en lav verdi, nemlig 3-5%, idet denne verdi hindrer dannelse av folder.

Ettersom krumningen til overflaten av platen hovedsakelig oppnås ved hjelp av en bøyning av platen i mange retninger, muliggjør dette under det annet og siste trinn av formpressingen som modifiserer bøyningene, meget store muligheter for endring av fasongen.

Selv om det i denne beskrivelse refereres til forming av plater, dvs. tynne plater vanligvis av metall, vil det forstås at fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ikke er begrenset til en slik anvendelse. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan således benyttes for tynne plater eller ark, f.eks. av plastmaterial.

Blant de plastmaterialer som kan formpresses ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan det, som et ikke begrensende eksempel nevnes følgende: et polybuten med egenskaper som er beskrevet i "Matiéres Plastiques" av Jean Bost, side 244-245,

polyetylen, klorert polyetylen, polypropylen, PVC, klorert PVC, ABS-harpiks (akrylnitril, butadien, styren), polykarbo-nat, polyfenylen-oksyd, polysulfon, klortrifluoretylen, acetat-cellulose, butyrat-acetat-cellulose, polyacetal, fenoksy, nylon 6, nylon 66. Egenskaper til disse plastmaterialer er f.eks. beskrevet i "Polymers Engineering and Science", mars 1971, bind 11, nr. 2, side 106. Videre må det med plastmaterialer også forstås sammensatte materialer, som eventuelt inneholder fyllstoffer.

I den foreliggende beskrivelse betyr således "plate" en tynn plate av ark- eller platematerial, uten at omfanget av oppfinnelsen er begrenset til metallprodukter. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan også benyttes for termoforming av platematerialer. I dette tilfelle kan materialene på forhånd oppvarmes til en temperatur som ikke nedbryter materialet som utgjør den elastisk ettergivende puten.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for formpressing av ark- eller platematerialer, særlig metallplater, i en dobbeltvirkende presse som omfatter en pute (5) av elastisk ettergivende material, idet fremgangsmåten omfatter en første, ytre forskyvbar del (1) anbringes mot omkretspartiet av platen (4), at en annen, midtre forskyvbar del (10) anbringes mot det midtre parti av platen, karakterisert ved at omkretspartiet av platen (4) anbringes mot en nedre plateholder (3) som danner en tank for puten (5) av elastisk ettergivende material og har en øvre flate (6) for å holde platen (4), som befinner seg på høyere nivå enn nivået til arbeidsflaten (7) på puten, at den ytre, forskyvbare del (1) beveges, idet denne har et parti (8) med mindre tverrsnitt enn den nedre plateholder (3) og omfatter langs kantene en øvre plateholder (2) som samvirker med den nedre plateholder (3), for å holde platen (4) , at senkningen av den ytre, forskyvbare del (1) mot puten fortsetter, for å bevirke oppbøyning av et kantparti (20) av platen samt en flytning av massen i puten, for å deformere det midtre parti av platen og gi denne et areal som hovedsakelig tilsvarer arealet til den ferdige del som skal fremstilles, hvoretter den midtre, forskyvbare del (10) på i og for seg kjent måte beveges for å forme vinkelrommene og det midtre parti av platen (4) ved en siste flytning i under-støttelsen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at omkretspartiet av platen (4) nær det opphøyde kantparti (20) formes ved hjelp av i det minste et aktivt parti av omkretsformen (9) på den ytre, forskyvbare del (1), for i visse soner av den ferdige del å kompensere for de overskytende arealer, for uendret tykkelse av den opprinnelige plate (4) i forhold til volumet som skal formes.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det midtre parti av platen (4) formes ved hjelp av i det minste et aktivt parti (24) av bunnen (11) til formen på den midtre forskyvbare del (10), for i visse soner av den ferdige del å kompensere for de overskytende arealer, for hovedsakelig uendret tykkelse av den opprinnelige plate (4) i forhold til volumet som skal formes, under samtidig bevegelse av den midtre, forskyvbare del (10).

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at den midtre, forskyvbare del (10) i et første trinn bringes til en stilling der den begrenser deformasjonen av det midtre parti av platen (4) under virkningen av strømning av material i understøttelsen.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 - 4, karakterisert ved at materialet som danner den elastisk ettergivende puten (5) er en elastomer med lav shore-hardhet.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at elastomeren har en shore-hardhet som er mindre enn 30.

7. Innretning for formpressing, av den type som omfatter en understøttelse, på hvilken et ark eller en plate (4) som skal formes anbringes, en første, ytre forskyvbar del (1), en annen, midtre forskyvbar del (10) og en pute (5) av elastisk ettergivende material, idet understøttelsen dannes av en nedre omkretsholder (3) for platen som danner en tank for puten av elastisk ettergivende material og hvis overflate befinner seg på høyere nivå enn nivået til arbeidsflaten på den elastisk ettergivende puten, karakterisert ved at den ytre, forskyvbare del (1) omfatter et parti (8) med mindre tverrsnitt enn tverrsnittet til den nedre plateholder (3), for å kunne beveges inn i denne og bevirke en oppbøyning av kantpartiet til platen (4) samt komme frem til puten (5) av elastisk ettergivende material og bevirke flytning i dette material, idet det ytre parti av den ytre, bevegelige del (1) holder en øvre omkretsholder (2) som kan samvirke med den nedre plateholder (3) for å holde platen.

8. Innretning som angitt i krav 7, karakterisert ved at den ytre, forskyvbare del (1) på sin undre flate (9) som danner en omkretsform omfatter i det minste et aktivt parti (22, 23) som er i konvekst eller konkavt relieff, og har en utformning som tilsvarer det overskytende areal av platen (4), med hovedsakelig konstant tykkelse i forhold til volumet som skal formes.

9. Innretning som angitt i krav 7, karakterisert ved at den midtre, forskyvbare del (10) holder en formbunn som omfatter i det minste et aktivt parti i konkavt eller konvekst relieff, og med en utformning som tilsvarer det overskytende areal av platen (4), med hovedsakelig konstant tykkelse i forhold til volumet som skal formes.

10. Innretning som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at materialet i den elastisk ettergivende puten (5) er en elastomer som har en shore-hardhet A som fortrinnsvis er mindre enn 30.

11. Innretning som angitt i hvilket som helst av kravene 7 til 10, karakterisert ved at formbunnen (11) på den midtre, forskyvbare del (10) er laget av et material som er enkelt å maskinere eller forme, slik som et plastmaterial, særlig en polyuretah, en polyepoksy, en polyester, en betong, en betong som inneholder harpiks, idet materialene eventuelt inneholder fiber, og særlig glass eller en hard tresort, slik som buksbom.

12. Innretning som angitt i hvilket som helst av kravene 7 til 11, karakterisert ved at den omfatter elementer (12) som i et første trinn rager inn i den elastisk ettergivende puten (5), og som kan trekkes tilbake etter formeoperasjonen.

13. Innretning som angitt i et av kravene 7 til 12, karakterisert ved at den omfatter midler (13) for kjøling inne i massen i materialet som danner den elastisk ettergivende pute (5).

14. Innretning som angitt i hvilket som helst av kravene 7 til 13, karakterisert ved at den omfatter midler (14) for å løsgjøre den ferdige del fra den elastisk ettergivende pute (5) .