NO311609B1 - Ekstruderingsdyse og fremgangsmåte til fremstilling av denne - Google Patents

Abstract

En ekstruderingsdyse (1) omfatter et dyseformrom (12) med form som svarer til tverrsnittsformen på det ønskede ekstruSat, og et preformingskammer (9) som står i forbindelse med dyseformrommet (12) og som har tilsvarende form som dyseformrommet, men som har større tverrsnittsareal, slik at soner i preformingskammeret står i forbindelse med tilsvarende soner i dyseformrommet. Hver sone av preformingskammeret (19) har en bærelengde som står i forhold til dets dimensjoner og posisjon, slik at i bruk blir ekstruderingsmasse som passerer gjennom hver sone i preformingskammeret (19) tvunget til å bevege seg med en slik hastighet at massen passerer med jevn hastighet gjennom alle dyseformrommets (12) soner. Selve dyseformrommet har ensartet, fortrinnsvis null, bærelengde, slik at ekstruderingsprosessen blir styrt utelukkende ved justering av preformingskammeret (19), en justering som er lett å re-

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ekstruderingsdyse, som omfatter et dyseformroin med form som svarer til tverrsnittsformen på det ønskede ekstrudat, og et preformingskammer som står i forbindelse med dyseformrommet og som har tilsvarende form som dyseformrommet, men som har større tverrsnittsareal, slik at soner i preformingskammeret står i forbindelse med tilsvarende soner i dyseformrommet, og ved anvendelse blir ekstruderingsmasse som passerer gjennom alle soner av dyseformrommet tvunget til å bevege seg med stort sett jevn hastighet. Ekstruderingsdysen anvendes for fremstilling av langstrakte profiler av metall (såsom aluminium) plast etc. I en ekstruderingsprosess er det nødvendig at alle deler av materialet som ekstruderes passerer gjennom dysen med stort sett samme hastighet, idet dersom dette ikke er tilfellet vil den ekstruderte profil sannsynligvis bli deformert.

I en ekstruderingsdyse er som kjent ekstruderingsmassens hastighet gjennom dysen, i enhver spesiell sone .i dyseformrommet, avhengig av bredden på dyseformrommet i denne sone, dets stilling i forhold til dysens senter og dyseformrommets bærelengde (dvs. dets lengde i ekstruderingsretningen) i denne sone.

Idet bredden og stillingen til hver sone av dyseformrommet stort sett er bestemt for enhver spesiell profil som skal ekstruderes, er det vanligvis nødvendig å regulere hastigheten med å justere bærelengden til dyseformrommet i forskjellige soner av dette, slik at ekstruderingsmassens hastighet er så jevn som mulig gjennom hele dyseformrommets areal. Derved vil et trangt parti av dyseformrommet kreve kortere bærelengde enn et videre parti av formrommet for å oppnå samme hastighet.

Den nødvendige variasjon i bærelengde (kjent som bære-kontur) oppnås vanligvis ved at det i dysens bakre flate, dvs. flaten lengst bort fra emnet av materiale som skal ekstruderes gjennom dysen, utformes et utgangsformrom som svarer til den generelle form på dyseformrommet pluss en klaring hele veien rundt. Dybden på utløpsformrommet varieres deretter for å justere den effektive bærelengde for selve dyseformrommet.

Forskjellige metoder av denne type for fremstilling av en ekstruderingsdyse er f.eks. beskrevet i britiske patenter 2.143.445 og 2.184.371.

I DE-A-3414994 beskrives et alternativt arrangement hvor det i dysens fremre flate, dvs. flaten nær emnet av materiale som ekstruderes, er utformet et inngangsformrom. I dette tilfelle justeres dyseformromdybdens effektive bærelengde ved å variere dybden på inngangsformrommet istedenfor dybden på utgangsformrommet. I dette arrangement blir de kombinerte bærelengder av inngangsformrommet og dyseformrommet konstant i alle soner av dysen.

Der er tallrike velkjente metoder og teknikker for å oppnå den nødvendige korrelasjon mellom bærelengde og formen og stillingen til dyseformrommet på for å oppnå jevn strøm. F.eks. kan de nødvendige bærelengder oppnås ved prøve- og feilemetoder basert på kunnskapen til en erfaren dysedesigner, eller i økende grad er dataprogrammer tilT gjengelige for beregning av nødvendige bærelengder utfra formen på og stillingen til dyseformrommet.

Imidlertid kan ekstruderingsdyser fremkommet ved slike kjente metoder ha visse ulemper. F.eks. kan overflaten på den ekstruderte profil være merket i lengderetningen av en del av dyseformrommet hvor der er to tilstøtende områder med vesentlig forskjellige bærelengder, slik det ofte fore-kommer. På grunn av at dyseformrommet selv må arbeides på og justeres for å styre strømmen av ekstruderingsmasse kan det dessuten ikke være mulig å fremstille dysen av et materiale som ikke kan bearbeides på enkel måte, eller å gi den en overflatefinish, såsom nitrering, som ellers ville kunne være ønskelig for å gi profilen en bedre finish. Det vil derfor kunne være ønskelig å oppnå stort sett jevn strømning gjennom et dyseformrom som har en stort sett jevn, konstant bærelengde for å unngå merker på profilen på grunn av forandringer i bærelengde og for å gjøre det mulig å fremstille dysen av et materiale og ha en overflatefinish for å gi den best mulige fasthet og slitestyrke og å gi den finest mulige finish på den ekstruderte profil.

En fremgangsmåte for å oppnå en slik effekt er beskrevet i europeisk patentpublikasjon nr. 0569315. I fremgangsmåten som er beskrevet i publikasjonen er det på dyseformrommets fremre side, eller inngangsside, anordnet et forstørret inngangsformrom hvis sider konvergerer mot formrommet i ekstruderingsretningen, slik at det dannes en "inngangsvinkel". Denne "inngangsvinkel" beregnes i resi-prokt forhold med bredden på hver sone av dyseformrommet. Valg av forskjellige inngangsvinkler i forskjellige soner av dyseformrommet styrer derved ekstruderingsmassens hastighet mot dyseformrommet på slik måte at, ved inngangen til dyseformrommet, ekstruderingsmassens hastighet i hver sone er slik at den resulterer i en stort sett jevn hastighet gjennom hele dyseformrommets areal. Følgelig kan selve dyseformrommet ha stort sett konstant bærelengde. I en foretrukket utførelsesform er inngangsvinkelen frembrakt ved å utforme inngangsformrommet med en serie trinn som rager innover mot dyseformrommet. Trinnene har konstant, dybde, og inngangsvinkelen justeres ved å variere bredden på trinnene.

Selv om et slikt arrangement har oppnådd noe suksess kan det ha visse ulemper. Når f.eks. dyseformrommet er utformet med seksjoner som er adskilt litt fra hverandre kan det være utilstrekkelig rom på inngangssiden av hver seksjon til å oppnå separate og individuelle inngangsvinkler for hver sone, på grunn av at de tilstøtende, trinnformede inngangsformrom vil overlappe hverandre. Følgelig må i praksis slike dyseformromseksjoner som er anordnet nær ved hverandre kommunisere med ett eneste, trinnformet inngangsformrom. Dette betyr at der ikke er noen individuell kontroll over strømning gjennom disse tilstøtende soner i dyseformrommet, og dette kan resultere i ujevn strømning gjennom sonene dersom disse har forskjellige bredder. Dessuten benyttes ved justeringen av strømningshastigheten ved justering av inngangsvinkelen ikke de lenge etablerte og velkjente teknikker for styring av hastigheten ved justering av bærelengde, med det resultat at dysedesignerne må lære helt nye og uvante teknikker og parametre for å sette systemet i drift.

Selv om "inngangsvinkelen" kan beregnes for hver sone av dyseformrommet er det dessuten i praksis også nødvendig å foreta mindre justeringer for å korrigere variasjoner i hastighet, som kan vise seg ved innledende testing av dysen. Slike mindre justeringer kan utføres ved å justere dyseformrommets bærelengde i en spesiell sone, men derved går fordelen med å ha et dyseformrom med stort sett konstant bærelengde tapt. Imidlertid kan det være vanskelig å foreta mindre justeringer av inngangsvinkelen, som er den eneste andre måte å variere hastigheten gjennom en sone i dysen på. Dette er sannsynligvis årsaken til at det trinn-vise arrangement foretrekkes, idet det kan være enklere å justere bredden på en serie trinn enn det er å nøyaktig justere vinkelen på en kontinuerlig skråflate. Imidlertid kan anordningen av trinnene forårsake betydelig motstand mot strømning av massen inn i formrommet, med det resultat at den totale hastighet for ekstruderingsmassen gjennom, dysen reduseres. Dette er uønsket på grunn av at produk-sjonen til et ekstruderingsanlegg avhenger av farten som ekstrudater fremstilles med. Trinnarrangement kan også forårsake utvikling av for mye varme.

Det er også kjent å anordne en innledingsplate på dysens fremside, utstyrt med åpninger som står i forbindelse med formrommene. Men slike innledingsplater har vanligvis konstant tykkelse, og hastigheten til ekstruderingsmassen som passerer gjennom åpningene i innledings-platen kan bare justeres ved å justere bredden på åpningene. Dette er ikke tilstrekkelig nøyaktig til å bevirke nøyaktig kontroll av hastigheten, og konvensjonell korrigering av selve dyseformrommet er også nødvendig. For kontinuerlig ekstrudering er det også vanlig praksis å anordne en sveiseplate på fremsiden av dysen. I dette tilfelle skjæres metallemnets bakre ende av ved sveiseplatens fremre flate og danner anlegg med den fremre ende av et nytt emne som sveises til enden av emnet foran når skjøten mellom de to emner passerer gjennom sveiseplaten. Men igjen anvendes ikke sveiseplaten for å regulere strømningen av metall nøyaktig, og korrigering av selve dyseformrommet er fremdeles nødvendig.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe særlig hensiktsmessige former på ekstruderingsdyser og fremgangsmåter til fremstilling av slike dyser hvor mange av eller alle de ovennevnte ulemper med kjente systemer kan overvinnes og det i en foretrukket utførelses-form oppnås et fullstendig kontrollert system hvor det ikke er nødvendig med korrigering av selve dyseformrommet.

Ekstruderingsdysen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter et dyseformrommet med et antall soner med konstant bærelengde, og at hver sone av et preformingskammer som tilsvarer en av sonene i dyseformrommet har en bærelengde som står i forhold til dimensjonene og posisjonen til sonene i preformningskammeret, slik at i bruk blir ekstruderingsmasse som passerer gjennom hver sone

i preformingskammeret tvunget til å bevege seg med en slik hastighet at massen deretter passerer med jevn hastighet gjennom hver av de tilsvarende soner av dyseformrommene.

Som følge av at ekstruderingsmassens hastighet blir fullstendig styrt i preformingskammeret, dvs. før den når frem til dyseformrommet, kan selve dyseformrommet ha konstant bærelengde i alle dets soner, med de fordeler som er anført ovenfor.

Hastigheten til metallet gjennom preformingskammeret justeres ved å justere preformingskammerets bredde og bærelengde. Dette gjør det mulig å anvende rikdommen av erfaring og/eller dataprogrammer som allerede benyttes ved utforming av konvensjonelle dyseformrom, noe som resulterer i nøyaktig styring av hastigheten. På grunn av at det ikke er nødvendig med noen "inngangsvinkel" kan dessuten sideveggene i preformingskammeret være parallelle eller stort sett parallelle, slik at den største bredde i preformingskammeret kan være vesentlig mindre enn den største bredde i inngangsformrommet i kjente arrangementer med "inngangsvinkel" som er nevnt ovenfor, med det resultat at der er rom for å anordne en separat sone i preformingskammeret for hver sone i dyseformrommet. Dersom to soner i dyseformrommet er anordnet særlig nær hverandre kan det forstørrete preformingskammer som står i forbindelse med hver sone være tilsvarende smalt, hvorved hastigheten styres ved å redusere preformingskammerets bærelengde. Dersom formen på dyseformrommet muliggjør dette kan alternativt sonene i preformingskammeret være forskjøvet i forhold til de tilsvarende soner i dyseformrommet, slik at de ikke innvirker på hverandre men blir værende i forbindelse med sine tilsvarende soner i dyseformrommet. For å oppnå nøyaktig styring av strømningen gjennom preformingskammeret er sideveggene i kammeret fortrinnsvis nøyaktig parallelle.

Ved passende valg av bredden på forskjellige soner i preformingskammeret, kan antallet soner i preformingskammeret som krever forskjellig bærelengde reduseres. Dette gjør det mulig å redusere antallet variable parametre for regulering av strømningen av metall gjennom dyseåpningen og derved forenkle korrigering av dysen og gjøre slik korrigering mer gjentakbar og pålitelig.

Som nevnt ovenfor kan variasjoner i hastigheten forårsake at den ekstruderte profil deformeres, og variering av bærelengden inne i selve dyseformrommet kan føre til over-flatemerker i profilen. Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan det derfor oppnås fremstilling av høykvalitetsprofiler. Like viktig er det imidlertid at oppfinnelsen muliggjør kontroll og forbedring av selve fremstillingsprosessen. F.eks. vil en ekstruderingsdyse vanligvis omfatte et antall tilsvarende dyseformrom innbyrdes adskilt over dysens flate slik at det fremstilles atskillige ekstruderte profiler samtidig. Når de ekstruderes trekkes profilene av én eneste avstrekkeranordning. Følgelig er det nødvendig at profilene fra alle dyseformrommene ekstruderes med samme hastighet, på grunn av at ellers kan avtrekkeranordningen strekke og derved deformere en hvilken som helst av profilene som ekstruderes med litt langsommere hastighet enn de øvrige. På grunn av at den foreliggende oppfinnelse muliggjør meget nøyaktig kontroll av ekstruderingshastighetene blir det mulig å forene ekstruderingshastighetene for de forskjellige dyseformrom i dysen. Oppfinnelsen gjør det også mulig å øke den totale ekstruderingshastighet, noe som vil bli beskrevet, og gjør det derved mulig å øke produktiviteten til dysen på en pålitelig og kontrollert måte.

På grunn av at hastigheten gjennom hver sone av dyseformrommet styres i preformingskammeret før dyseformrommet nås, vil dyseformrommet frembringe en ekstrudert profil som er av nøyaktig samme utforming som dyseformrommet, og det er ikke nødvendig, noe som hittil har vært tilfellet, å bygge deformasjoner inn i dyseformrommet for å korrigere profilen til ekstrudatet som forlater det. F.eks. er det ved konvensjonelle metoder ofte nødvendig, for noen utforminger av profilen, å skråstille veggene i det bærende parti av dyseformrommet i en eller annen retning for å kompensere for en mangel i formen på profilen, som blir synlig ved testing. Når det også f.eks. er nødvendig at to deler av en profil har en angitt vinkel i forhold til hverandre, kan det være nødvendig at de motsvarende deler av dyseformrommet har en litt annen vinkel for å oppnå den . nødvendige vinkel i den ekstruderte profil. Noen av disse justeringer i formen på dyseåpningen kan være meget liten og kan være borte eller redusert dersom dysen ikke vedlike-holdes nøyaktig og skikkelig i et lengre anvendelsestids-rom. Således kan rengjøring og polering av dyseåpningen over tid fjerne svake korreksjonsvariasjoner i formen på dyseåpningen, slik at selv om dysen frembringer den korrekte profil når den er ny, forandres den ved anvendelse og begynner å fremstille en svakt deformert profil. Dette problem oppstår ikke med den foreliggende oppfinnelsen hvor kontrollen av metallstrømmen foretas før metallet når dyseåpningen. Denne type bevisst deformasjon av dyseformrommet kan unngås med den foreliggende oppfinnelse hvor ekstruderingsmassen kontrolleres fullstendig i preformingskammeret før den når frem til dyseformrommet og kan kontrolleres slik at den ekstruderte profil som dannes av dyseformrommet er nøyaktig i overensstemmelse med formen på selve dyseformrommet .

Forandringene og korrigeringene som en konvensjonell dysekorrigerer kan utføre på en dyse, for å oppnå den ønskede profil, kan være små og hårfine og er basert på dysekorrigererens lange erfaring og er ofte intuitive. Slike korrigeringer kan derfor være vanskelige eller umulige å registrere og å gjenta på pålitelig måte over en rekke tilsvarende dyser. Derimot oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelse den ønskede profil ved justering av noen få klart definerte parametre av preformingskammeret. Disse parametre kan måles og registreres, f.eks. i et data-maskinprogram, og gjentas kontinuerlig, ved nøyaktige maskinmetoder, i en rekke dyser, for å gi nøyaktig overens-stemmende resultater. Konvensjonell dysekorrigering kan nødvendiggjøre mye håndarbeid, noe som er vanskelig å gjenta nøyaktig. Den foreliggende oppfinnelse kan gjøre all utforming av preformingskammeret og dyseformrommet mulig maskinelt, slik at den kan gjentas.

Som nevnt ovenfor kan dyseformrommet ha stort sett konstant bærelengde i alle soner av det. Spesielt gjør oppfinnelsen det mulig at alle soner i dyseformrommet har stort sett null bærelengde.

Det er kjent å frembringe dyser med null bærelengde, og slike dyser er f.eks. beskrevet i europeisk patentpublikasjon nr. 0186340. Men som angitt i beskrivelsen i publikasjonen er utformingen av en konvensjonell dyse med null bærelengde slik at modifisering av åpningens profil for å gjøre passasjen av metallet hurtigere eller langsommere ikke mulig. Følgelig er dyser med null bærelengde hittil blitt betraktet som hovedsakelig egnet for ekstrudering av det mindretall seksjoner hvis utforming ikke nødvendiggjør justering eller korrigering. Dersom en konvensjonell dyse med null bærelengde ikke fremstiller et ekstrudat med den nødvendige profil er der ingen måte å korrigere dysen på. Men på grunn av at den foreliggende oppfinnelse muliggjør styring av hastigheten til metallet oppstrøms for dysen muliggjør den anvendelse av dyser med null bærelengde for stort sett alle typer seksjon. Den foreliggende oppfinnelse gjør det derved mulig å kombinere fordelene ved dyser med null bærelengde med pålitelig korrigering og kontroll.

Et dyseformrom med stort sett null bærelengde kan utformes ved at det i dyseplaten anordnes en dyseåpning som

er negativt avsmalnet i hele dens lengde, dvs. at veggene i dyseåpningen divergerer fra den fremre flate til den bakre flate av dyseplaten. Som nevnt i EP 0186340 foretrekkes en negativ stigningsvinkel på minst 0,8°, slik at enhver frik-sjonsspenning mellom dysens vegger og metallet som strømmer gjennom den er neglisjerbar. Det antas at en negativ stigningsvinkel på ca. 1,5° er mer pålitelig.

Det vil forstås at det i praksis er umulig å frembringe et dyseformrom som har nøyaktig null bærelengde, idet det vanligvis vil være en liten radius i overgangen mellom det negativt avsmalnende dyseformrom og dyseplatens fremre flate. EP 018634 0 vedrører arrangementer hvor denne krumningsradius ikke er større enn 0,2 mm. Men for for-målene med denne beskrivelse anses dyseformrommet for å ha null bærelengde når dyseformrommet øker i bredde bort fra dyseplatens fremre flate, uavhengig av krumningsradien i dyseformrommets oppstrømsende.

I ethvert av arrangementene ifølge oppfinnelsen kan den sone i preformingskammeret som har minst bærelengde også ha stort sett null bærelengde, noe som øker den totale ekstruderingshastighet til et maksimum.

I det minste noen av sonene i preformingskammeret kan hver ha en bredde som er samme forutbestemte prosentandel større enn bredden til den respektive tilsvarende sone i dyseformrommet. Alternativt eller i tillegg kan i det minste noen av preformingskammerets soner ha en bredde som er større enn bredden på den tilsvarende sone i dyseformrommet med samme forutbestemte grad.

Bredden på disse soner av preformingskammeret er fortrinnsvis stort sett symmetrisk anordnet i forhold til bredden på den tilsvarende sone i dyseformrommet. Men som nevnt ovenfor kan bredden på én eller flere av disse soner av preformingskammeret være forskjøvet i forhold til bredden på den tilsvarende sone av dyseformrommet.

Fortrinnsvis er bærelengden til hver sone i preformingskammeret oppnådd ved hjelp av et bærende parti derav som befinner seg umiddelbart opptil den tilsvarende sone av dyseformrommet.

Hver sone av preformingskammeret kan omfatte en del som befinner seg oppstrøms for det bærende parti som frembringer bærelengden og som øker i bredde bort fra det bærende parti.

Dyseformrommet og preformingskammeret fremstilles fortrinnsvis av separate komponenter som klemmes sammen med preformingskammeret i forbindelse med dyseformrommet. Alternativt kan dyseformrommet og preformingskammeret fremstilles sammen som én eneste komponent. Men en fordel med å fremstille preformingskammeret og dyseformrommet som separate komponenter er at dette kan gjøre det mulig å gjenanvende preformingskammerkomponenten sammen med en ny dyseformromkomponent dersom den originale dyseformromkomponent skulle slites ut.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte til fremstilling av en ekstruderingsdyse, hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at dysen utformes med et dyseformrom som har en utforming som tilsvarer tverrsnittsformen til ekstrudatet, og et preformingskammer i forbindelse med dyseformrommet, hvorved preformingskammeret har stort sett tilsvarende form som dyseformrommet, men større tverrsnittsareale, slik at soner av preformingskammeret står i forbindelse med tilsvarende soner av dyseformrommet, og at bærelengdene til de forskjellige soner av preformingskammeret justeres i forhold til dimensjonene og stillingen til disse soner, slik at ved anvendelse tvinges ekstruderingsmasse som passerer gjennom hver sone i preformingskammeret til å bevege seg med en slik hastighet at massen passerer gjennom alle soner i dyseformrommet med stort sett jevn hastighet.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i den etter-følgende detaljerte beskrivelse av utførelsesformer av oppfinnelsen under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk frontoppriss av en ekstruderingsdyse utformet med to enkle formrom. Fig. 2 viser et skjematisk snitt etter linjen 2-2 i fig. 1. Fig. 3 viser et skjematisk snitt etter linjen 3-3 i fig. 1. Fig. 4 viser et frontoppriss av en ekstruderingsdyse og viser det to dyseformrom med litt mer komplisert utforming enn fig. 1.

Fig. 5 viser et snitt etter linjen 5-5 i fig. 1.

Fig. 6 viser et skjematisk frontoppriss av en del av en annen utførelsesform av dyseformrommet. Fig. 7 viser et skjematisk snitt etter linjen 7-7 i fig. 6. Fig. 8 viser et skjematisk snitt gjennom en dyse som har et dyseformrom med null bærelengde. Fig. 9 viser et skjematisk snitt gjennom en annen ut-førelsesf orm av dysen. Fig. 10 viser et skjematisk snitt gjennom en annen ut-førelsesform av dysen. Fig. 11 viser et tilsvarende riss av en modifisert ut-førelsesf orm av formrommet i fig. 10. Fig. 12 viser et skjematisk snitt gjennom et dyseformrom med kjøling. Fig. 1 viser den fremre flate 10 av en ekstruderingsdyse 11 som er utstyrt med to formrom 12 og 13 som har stort sett flat Z-form.

I en konvensjonell, kjent konstruksjon vil hvert dyseformrom 12 og 13 stå i forbindelse med et forstørret, divergerende utgangsformrom som er utformet i dyseplatens bakre flate. Bærelengden til de forskjellige soner i dyseformrommet, dvs. dets dimensjon i ekstruderingsretningen, ville blitt justert ved å justere dybden på dette utgangsformrom. På denne måte ville bærelengden til hvert parti av dyseformrommet blitt justert på en måte som ville ha resul-tert i en stort sett jevn hastighet av ekstruderingsmassen gjennom alle partier av dyseformrommet.

Derimot er ifølge den foreliggende oppfinnelse den fremre flate av dysen utformet med et preformingskammer hvorigjennom ekstruderingsmassen tvinges før den når dyseformrommet 12 eller 13, noe som muliggjør justering av ekstruderingsmassens hastighet før den når selve dyseformrommet .

Av fig. 2 vil det sees at dysen 11 omfatter en bakre plate 14 hvori selve dyseformrommet 12 er utformet. Alle partier i dyseformrommet 12 har konstant bærelengde 15, som f.eks. kan være 2 mm. Et utgangsformrom 16 fører til dyseformrommet 12, hvis vegger divergerer mot dyseplatens 14 bakre flate 17.

Til den bakre plate 14 er det stivt klemt fast en fremre plate 18, som er utformet med et preformingskammer 19. Preformingskammeret har stort sett tilsvarende utforming som dyseformrommet 12, men bredden på alle soner i preformingskammeret er større enn bredden på de tilsvarende soner i dyseformrommet 12. Som det kan sees av fig. 1 har når det gjelder det øvre dyseformrom 12 preformingskammeret 19 en bredde som er økt med 50% helt rundt dyseformromme.t 12, slik at den totale bredde på hver sone i preformingskammeret 19 er den dobbelte av den totale bredde på den tilsvarende sone i dyseformrommet. Et slikt arrangement vil bli benevnt et "50% økning" arrangement.

Ifølge oppfinnelsen beregnes bærelengden 20 (se fig.

2) til hver sone i preformingskammeret 19 i overensstemmelse med bredden på preformingskammeret i sonen og i overensstemmelse med avstanden fra dysens senterlinje 21 for å frembringe en nødvendig hastighet på ekstruderingsmassen når denne kommer inn i selve dyseformrommet. Hastigheten ved innløpet til hver sone i dyseformrommet velges slik at hastigheten ved etterfølgende strømning gjennom alle soner av dyseformrommet er stort sett jevn. Preformingskammeret s bærelengde 20 reguleres ved at det i frontplatens 18 fremre flate 10 valses et inngangsformrom 22 som har passende dybde til å gi preformingskammeret 19 den nødvendige resulterende bærelengde 20.

Inngangsformrommet 22 omfatter en flat, smal skulder 22a for nøyaktig avgrensning av preformingskammerets 19 innløpsende nøyaktig, og flater 22b som er skråttstilt ca.

4 5° bort fra kammeret 19. Slik skråstilling er nødvendig

for å sikre at disse flater ikke funksjonerer som en bære-flate for ekstruderingsmetallet og derved forandrer preformingskammerets bærevirkning.

Anvendelsen av et preformingskammer 19 hvor sideveggene i preformingskammeret er parallelle muliggjør regulering av hastigheten ved justering av bærelengden 20 under anvendelse av veletablerte måter å beregne den nød-vendige bærelengde på for å oppnå den nødvendige hastighet. På grunn av at justeringer av dysen for å justere hastigheten ikke krever noen forandring av selve dyseformrommet 12, noe som er nødvendig i de fleste kjente metoder, kan dyseformrommet 12 utformes av ethvert materiale for å gi den nødvendige fasthet og slitestyrke uten å ta hensyn til behov for å være i stand til å justere bærelengden til dyseformrommet etter at dette er utformet. På grunn av at

formrommet selv blir værende uforandret kan det belegges

. med et passende belegg, såsom ved nitrering, for å gi den best mulige overflatefinish på den ekstruderte profil.

På grunn av at selve dyseformrommet 12 har konstant bærelengde resulterer dette også automatisk i en finere overflate på den ekstruderte profil, i motsetning til kjente arrangementer hvor ekstrudatet sannsynligvis vil bli merket når det passerer gjennom en sone i dyseformrommet hvor to forskjellige bærelengder befinner seg opptil hverandre .

Graden av økning i bredde, eller "vekst", av preformingskammeret i forhold til dyseformrommet kan være av vilkårlig nødvendig verdi, avhengig av størrelsen og formen på selve dyseformrommet og dettes posisjon i forhold til dysens senterlinje. Som eksempel viser fig. 1 også et dyseformrom 13 hvor preformingskammeret 23 oppviser 200% vekst, dvs. at bredden på preformingskammeret på hver side av dyseformrommet er to ganger bredden av selve dyseformrommet. Også i denne utførelse er et inngangsformrom 24 valset i den fremre flate 10 av dysens fremre plate 18, hvorved inngangsformrommets 24 dybde er valgt for å gi en nødvendig bærelengde av preformingskammeret 23 og følgelig en nødvendig hastighet hos ekstruderingsmassen når denne når selve dyseformrommet 13.

I tilfeller slik som dem som er vist i fig. 1 hvor den prosentvise "vekst" av preformingskammeret er konstant for alle soner av dyseformrommet styres hastigheten av ekstruderingsmassen gjennom preformingskammeret utelukkende ved justering av bærelengden av preformingskammeret som fører til hver sone. Men i noen tilfeller, ved mere kompliserte profiler, kan det også være fordelaktig å variere den prosentvise vekst av preformingskammeret i forskjellige soner av dyseformrommet, og fig. 4 og 5 viser et eksempel på dette.

Under henvisning til fig. 4 og 5 omfatter ekstruderingsdysen 25 også en fremre plate 26 og en bakre plate 27. Den bakre plate 27 er utformet med to like dyseformrom, et øvre formrom 28 og et nedre formrom 29. Hvert dyseformrom har konstant bærelengde, f.eks. 2 mm, i alle soner og fører til et utgangsformrom 30 som divergerer utover mot dysens bakre flate 31.

Den fremre plate 2 6 er utformet med preformingskamre 27 og 33, som står i forbindelse med henholdsvis dyseformrommet 28 og dyseformrommet 29, og inngangsformrom 32 og 34 er valset i den fremre plate 26 og står i forbindelse med de respektive preformingskamre.

Slik det best fremgår av fig. 4 har de to dyseformrom 28 og 29 samme utforming, idet det øvre formrom 28 omfatter en midtre sone 28a med stort sett flat Z-form, en endesone 28b som har større bredde enn den midtre sone 28a, og en motstående endesone 28c som har mindre bredde enn den midtre sone. F.eks. kan den midtre sone ha en bredde på 2 mm, endesonen 28b en bredde på 4 mm og endesonen 28c en bredde på 1 mm.

Som i de foregående utførelsesformer har preformingskammeret 27 stort sett tilsvarende utforming som dyseformrommet 28 og har 50% vekst, dvs. at preformingskammerets bredde, på hver side av dyseformrommet, er økt med 50% av dyseformrommets bredde.

Også som i den foregående utførelsesform justeres bærelengdene til de forskjellige soner av preformingskammeret 27 i forhold til bredden og posisjonen av preformingskammerets soner, og følgelig til sonene av dyseformrommet som de står i forbindelse med. Den større sone 27b av preformingskammeret vil således nødvendiggjøre en vesentlig større bærelengde enn sonen 27a, slik det kan sees i fig. 5, for å senke hastigheten til det som er passende for det større areal av sonen av dyseformrommet, mens den mindre sone 27c av preformingskammeret vil nød-vendiggjøre en mindre bærelengde enn sonen 27a.

I noen tilfeller kan nøyaktigere styring av ekstruderingsmassens hastighet oppnås ved også å variere den prosentvise vekst av forskjellige soner av preformingskammeret i tillegg til å variere deres bærelengder, og en slik utførelsesform er vist for det nedre dyseformrom 29 i fig. 4. I dette tilfelle har preformingskammerets 33 midtre

sone 23a fremdeles 50% vekst, men preformingskammerets

større endesone 23b har bare 25% vekst. Preformingskammerets motstående endesone 23c, som står i forbindelse med dyseformrommets mindre endesonen 29c, har 200% vekst.

Vurdert på en annen måte kan preformingskammerets soner 23a og 23b betraktes som om de har en bredde som er av samme grad større enn dyseformrommets respektive tilsvarende soner 29a og 29b selv om dyseformrommets sone 29b er bredere enn sonen 29a.

Virkningen av den proporsjonalt reduserte vekst av preformingskammersonen 33b er å øke ekstruderingsmassens hastighet gjennom sonen i preformingskammeret sammenlignet med hastigheten gjennom sonen 33a, slik at det er nødvendig med en kortere bærelengde i sonen 33b for å oppnå den nød-vendige hastighet gjennom dyseformrommets sone 29b. Tilsvarende tjener økningen i bredden av preformingskammerets sone 33c til å øke ekstruderingsmassens hastighet på en måte som er passende for en slik smal sone i dyseformrommet. Derved overvinnes det mulige problem at, ved jevn prosentvis vekst, vil det kanskje ikke være mulig ved bare å justere bærelengden å oppnå tilstrekkelig hastighet på ekstruderingsmassen i preformingskammeret 33c til å sikre at massen passerer med den nødvendige hastighet gjennom dyseformrommets sone 29c.

I alle de ovenfor beskrevne utførelsesformer av oppfinnelsen sørger anbringelsen av et preformingskammer som tilsvarer dyseformrommet i utforming for stor fleksibilitet i kontroll over ekstruderingsmassens hastighet gjennom dysen og gjør det derved mulig å oppnå optimale ekstruder-ingsbetingelser.

Det vil forstås at de enkle utforminger av dyseformrommet som er vist bare er eksempler og at oppfinnelsen kan benyttes til enhver profilutforming. F.eks. kan oppfinnelsen benyttes til ekstruderingsdyser for ekstrudering av hule gjenstander. I dette tilfelle vil hvert preformingskammer delvis være utformet i dysens hunndel og delvis i hanndelen slik at det dannes et preformingskammer som står i forbindelse med hele dyseformrommet.

I utførelsesformene i fig. 1-5 er hver sone i pre- . formingskammeret stort sett symmetrisk i forhold til den tilsvarende sone av dyseformrommet, dvs. at preformingskammersonen overlapper dyseformromsonen like mye på hver side. Imidlertid er dette ikke avgjørende, og i noen utforminger av dyseformrommet kan visse soner av formrommet befinne seg så nær hverandre at symmetrisk anordnete soner av preformingskammeret ville ha overlappet. Under slike omstendigheter kan preformingskammerets soner være forskjøvet i forhold til de tilsvarende soner av dyseformrommet, slik at de ikke overlapper og kan derfor ha egne virkninger på sine respektive soner av dyseformrommet. En slik ut-førelsesf orm er vist i fig. 6 og 7.

Som det best fremgår av fig. 6 er dyseformrommet 35 i den ene ende utformet slik at det dannes to adskilte, parallelle grener 36. Dyseformrommets grener 36 kan befinne seg så nær hverandre at dersom de tilsvarende soner 37 av preformingskammeret er symmetrisk anordnet i forhold til dyseformrommets soner 36 ville de ha overlappet og derved forstyrre preformingskammerets korrekte kontrollerende virkning. Følgelig er i dette tilfelle preformingskammerets soner 37 forskjøvne i forhold til deres tilsvarende soner 36 av dyseformrommet, slik at det dannes to separate og distinkte soner. Hver sone 37 av preformingskammeret kan derfor justeres for nøyaktig regulering av strømningen av metall til den tilsvarende sone i dyseformrommet. For-skyvningen av sonene av preformingskammeret har ingen vesentlig negativ virkning på virkemåten til oppfinnelsen. Forutsatt at preformingskamrene resulterer i at ekstruderingsmetallet når dyseformrommet med jevn hastighet, er det uten betydning hvor preformingskamrene befinner seg i forhold til dyseformrommet.

På grunn av at ekstruderingsmassens hastighet gjennom en sone i dysen økes ved å minske bærelengden i denne sone, kan massens totale hastighet gjennom dysen økes ved å minske bærelengdene. I de fleste konvensjonelle ekstruderingsdyser er det nødvendig å opprettholde betydelige bærelengder i alle soner av selve dyseformrommet på grunn av at forskjellig variasjon av slike bærelengder er den eneste måte å regulere hastigheten gjennom de forskjellige soner av dyseformrommet på. Den foreliggende oppfinnelse mulig-gjør imidlertid anvendelse av et dyseformrom med jevn bærelengde. Derved kan oppfinnelsen benyttes for et dyseformrom av såkalt null bærelengde slik som diskutert ovenfor, og en slik utførelsesform er vist i snitt i fig. 8.

I denne utførelsesform er dyseplaten 38 utformet med et dyseformrom 39 som har en innløpsåpning 40, som har det ønskede ekstrudats utforming. Dyseformrommets vegger 41 er negativt avsmalnet, f.eks. 1,5°, dvs. at de divergerer svakt bort fra åpningen 40. Dyseplaten er avskåret i dyseformrommets 39 nedstrømsende på vanlig måte, slik som an-tydet med henvisningstall 42.

Idet veggene 41 er negativt avsmalnet utøver de ikke noen vesentlig friksjonsmotstand mot metall som passerer gjennom åpningen 40, og metallet formes utelukkende av hjørnene 43 rundt åpningen 40, slik at formrommets bærelengde er stort sett null. Det vil imidlertid forstås at hjørnene 4 3 må være jevne slik at det oppnås en god overflatefinish på den ekstruderte profil. Disse hjørner vil derfor ha liten radius, slik at i praksis vil de ha en bærelengde som er så liten at det kan sees bort fra den, heller enn en aktuell bærelengde null.

I alle utførelsesformene av oppfinnelsen styres ekstruderingsmassens hastighet gjennom åpningen 40 av bærelengden til de forskjellige soner i det større preformingskammer på oppstrømssiden av dyseformrommet. Som beskrevet ovenfor er sonene i preformingskammeret oppstrøms for styrebærelengden 44a skrådd utover, slik som vist med henvisningstall 45 i fig. 8, slik at der er en ubetydelig risiko for at slike deler av preformingskammerplaten 44 skal ha en bærende virkning på ekstruderingsmassen som passerer gjennom den.

En annen måte å øke massens totale hastighet gjennom dysen på er å minske bærelengdene til de forskjellige soner i preformingskammeret så mye som mulig.

I alle utførelsesformene som er beskrevet ovenfor be-. finner bærelengdepartiet av hver pref ormings kammer sone s.eg fortrinnsvis så nær dyseformrommet som mulig. Men oppfinnelsen utelukker ikke utførelsesformer hvor preformings-kammersonenes bærelengder er adskilt oppstrøms fra de tilsvarende soner av dyseformrommet. Fig. 9 viser en ut-førelsesform hvor preformingskammersonen 50 har en åpning 51 med null bærelengde adskilt oppstrøms fra dyseformrommet

52 som har null bærelengde. Denne utførelsesform minimali-serer dysens totale bærelengde og sørger derved for maksi-mal hastighet av ekstruderingsmassen gjennom dysen.

For å opprettholde kontrollen over hastigheten gjennom alle dysens soner, vil bare den sone i preformingskammeret som krever minimum bærelengde ha null bærelengde. Imidlertid vil dette gjøre det mulig å redusere bærelengdene til de øvrige soner i tilsvarende grad, slik det vil bli beskrevet under henvisning til fig. 10 og 11.

Fig. 10 viser en utførelsesform av oppfinnelsen hvor soner 46, 47 og 48 i preformingskammeret har forskjellige bærelengder, idet sonen 4 6 har kortest bærelengde. Men samme virkning kan oppnås ved å redusere bærelengden til alle preformingskammerets soner i en grad som er lik bærelengden til den minste sone 46. Som vist i fig. 11 kan dette oppnås ved å redusere preformingskammerets 4 6 bærelengde til null ved å sørge for en negativ avsmalning på begge sider av kammeret, slik som angitt med henvisningstall 4 6a. De øvrige preformingskamres bærelengder reduseres i tilsvarende grad ved negativ avsmalning av et tilsvarende lengdeparti av disse, slik som vist med henvisningstall 47a og 4 8a. Idet bærelengdene i disse tre soner av preformingskammeret har samme forhold er hastigheten til ekstruderingsmassen når denne når frem til dyseplaten 49 jevn. Men massens totale hastighet økes som et resultat av reduk-sjonen i effektiv bærelengde i alle soner 46, 47 og 48 av preformingskammeret.

I utførelsesformene som er beskrevet ovenfor omfatter dysen en separat dyseplate og preformingskammerplater, hvorved disse to plater er klemt sammen flate mot flate. Men under noen omstendigheter kan det være ønskelig og mulig å kombinere de to plater i én eneste, integrert plate som er utformet med passende åpninger. Men to-plateut-førelsen vil vanligvis være foretrukket idet den gjør korrigering av bærelengdene i preformingskammerplaten lettere og muliggjør også gjenanvendelse av preformingskammerplaten dersom dyseplaten slites ut først, noe som sannsynligvis vil være tilfellet.

Fig. 12 viser en annen situasjon hvor en to-plateut-førelse foretrekkes.

Under noen omstendigheter kan det være ønskelig å kjøle dysen og ekstruderingsmassen når denne passerer gjennom dyseformrommet for å redusere risikoen for lokal smelting. Kjøling av ekstruderingsmassen utføres vanligvis ved innføring av en avkjølt, inert gass, vanligvis nitrogen, i sonen nedstrøms for dyseplaten, men kjøling av selve dysen kan være vanskelig. To-plateutførelsen ifølge oppfinnelsen muliggjør slik kjøling på enkel og bekvem måte, slik som vist skjematisk i fig. 12. I denne utførelse er en hovedkanal 53 utformet i dyseplaten 54 nær opptil dyseformrommet 55, og kanaler 56 rager sideveis fra kanalen 53 og munner ut i dyseformrommets nedstrøms parti. Preformingskammerplaten 57 stenger kanalen 53. Avkjølt nitrogen pumpes deretter under trykk inn i kanalen 53 og kjøler derved selve dysen og ledes derfra i kanalene 56 for å kjøle ekstruderingsmassen som passerer gjennom dyseformrommet .

Claims (14)

1. Ekstruderingsdyse, som omfatter et dyseformrom (12) med form som svarer til tverrsnittsformen på det ønskede ekstrudat, og et preformingskammer (19) som står i forbindelse med dyseformrommet og som har tilsvarende form som dyseformrommet, men som har større tverrsnittsareal, slik at soner i preformingskammeret står i forbindelse med tilsvarende soner i dyseformrommet, og ved anvendelse blir ekstruderingsmasse som passerer gjennom alle soner av dyseformrommet tvunget til å bevege seg med stort sett jevn hastighet, karakterisert ved at dyseformrommet (12) omfatter et antall soner med konstant bærelengde, og at hver sone av preformingskammeret (19) som tilsvarer en av sonene i dyseformrommet har en bærelengde som står i forhold til dimensjonene og posisjonen til sonene i preformningskammeret, slik at i bruk blir ekstruderingsmasse som passerer gjennom hver sone i preformingskammeret (19) tvunget til å bevege seg med en slik hastighet at massen deretter passerer med jevn hastighet gjennom hver av de tilsvarende soner av dyseformrommene (12) .

2. Ekstruderingsdyse i samsvar med krav 1, karakterisert ved at alle dyseformrommets (12) soner har konstant bærelengde.

3. Ekstruderingsdyse i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at dyseformrommets (39) soner, som har konstant bærelengde, har null bærelengde.

4. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at den av preformingskammeret s (4 6) soner som har minst bærelengde har null bærelengde.

5. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste noen av preformingskammerets (19) soner hver har en bredde som er en forutbestemt prosentandel større enn bredden til den respektive tilsvarende sone av dyseformrommet (12).

6. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste noen av preformingskammerets (19) soner hver har en bredde som er større enn bredden til den respektive tilsvarende sone av dyseformrommet (12) med samme forutbestemte grad.

7. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at bredden på i det minste én av preformingskammerets (19) soner er symmetrisk anordnet i forhold til bredden på den tilsvarende sone av dyseformrommet (12).

8. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at bredden på i det minste én av preformingskammerets (37) soner er for-skjøvet i forhold til bredden på den tilsvarende sone av dyseformrommet (36) .

9. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at bærelengden til hver sone av preformingskammeret (19) er frembrakt ved hjelp av et bærende parti i dette som befinner seg umiddelbart opptil den tilsvarende sone av dyseformrommet (12).

10. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at hver sone av preformingskammeret omfatter et parti som befinner seg opp-strøms for det bærende parti som frembringer bærelengden, og at oppstrømspartiet øker i bredde bort fra det bærende parti.

11. Ekstruderingsdyse i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en skulder (22a) er anordnet i overgangen mellom det bærende parti (20) og oppstrøms-partiet (18) av preformingskammeret.

12. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at dyseformrommet (12) og preformingskammeret (19) er utformet i separate komponenter (14,10), som er klemt sammen med preformingskammeret i forbindelse med dyseformrommet.

13. Ekstruderingsdyse i samsvar med et av kravene 1-11, karakterisert ved at dyseformrommet (12) og preformingskammeret (19) er utformet som én komponent.

14. Fremgangsmåte til fremstilling av en ekstruderingsdyse, hvor dysen er utformet med et dyseformrom (12) som har en utforming som tilsvarer tverrsnittsutformingen av det ønskede ekstrudat, og et preformingskammer (19) som står i forbindelse med dyseformrommet og som har tilsvarende form som dyseformrommet, men større tverrsnittsareal, slik at soner i preformingskammeret står i forbindelse med tilsvarende soner i dyseformrommet, karakterisert ved justering av bærelengdene til forskjellige soner i preformingskammeret (19) i forhold til disse soners dimensjoner og posisjon uten forandring av bærelengdene til de tilsvarende soner av dyseformrommet (12), slik at i bruk tvinges ekstruderingsmasse som passerer gjennom hver sone i preformingskammeret til å bevege seg med en slik hastighet at massen passerer gjennom alle soner i dyseformrommet med jevn hastighet.