NO842773L

NO842773L - metal extrusion

Info

Publication number: NO842773L
Application number: NO842773A
Authority: NO
Inventors: Norman Reginald Fairey
Original assignee: Bicc Plc
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1985-01-09
Also published as: FI842730A; EP0131426A2; NZ208808A; EP0131426A3; SG21287G; GB8417086D0; AU567949B2; AU2994784A; IE841722L; DK334084D0; GB2143455B; CA1245599A; GB2143455A; FI842730A0; HK48287A; ZW9284A1; DK334084A; IE55423B1

Description

Oppfinnelsen vedrører en matriseenhet og et maskineri for ekstrudering av metall. Nærmere bestemt (men ikke utelukk-ende) vedrører den maskineri av det slag hvor en passasje er formet mellom et bueformet første element og et andre element i form av et hjul som har langs omkretsen et spor formet i sin omkretsoverflate, inn i hvilket spor fremspringer det første element, og hjulet er roterbart for å presse materialet i passasjen mot en ende (utgangsenden) av denne, og et motstøtende element som strekker seg tvers over passasjen ved utgangsenden av denne og i det minste en matriseåpning gjennom det motstøtende element eller gjennom en del av det bue-formede første element inntil det motstøtende element..„ The invention relates to a matrix unit and machinery for extruding metal. More specifically (but not exclusively) it relates to machinery of the kind where a passage is formed between an arcuate first member and a second member in the form of a wheel having along its circumference a groove formed in its circumferential surface, into which groove projects the first member, and the wheel is rotatable to press the material in the passage towards one end (the exit end) thereof, and an abutting member extending transversely across the passage at the exit end thereof and at least one die opening through the abutting member or through a part of the arc-shaped first element up to the opposing element..„

Det motstøtende element kan være tilstrekkelig stort til å blokkere enden av passasjen fullstendig (som beskrevet i britisk patent 1370894), men særlig når materialet som skal ekstruderes er relativt hardt metall, slik som kobber, er det foretrukket at det motstøtende element er av vesentlig mindre tverrsnitt enn passasjen og etterlater en vesentlig åpning mellom det motstøtende element og sporoverflaten, og at materialet som skal ekstruderes tillates å adhere til sporoverflaten, hvorved en vesentlig del av metallet (til forskjell fra den uunngåelige skjegglekkasje gjennom en arbeidsklaring) strekker seg gjennom klaringen og forblir som et belegg i sporet for å gjeninngå til passasjen mens det gjenværende metall ekstruderes gjennom matriseåpningen(e), som beskrevet i britisk patent 2069389B. The abutting member may be sufficiently large to block the end of the passage completely (as described in British Patent 1370894), but particularly when the material to be extruded is a relatively hard metal, such as copper, it is preferred that the abutting member be of substantially smaller size cross-section than the passage and leaves a substantial opening between the abutting member and the track surface, and that the material to be extruded is allowed to adhere to the track surface, whereby a substantial portion of the metal (as distinct from the inevitable beard leakage through a working clearance) extends through the clearance and remains as a coating in the groove to re-enter the passage while the remaining metal is extruded through the die opening(s), as described in British Patent 2069389B.

Slikt maskineri er vanligvis kjent som "cionform"-maskineri, og vil bli referert til som dette heretter. Such machinery is commonly known as "cionform" machinery, and will be referred to as such hereafter.

På grunn av den ekstreme assymetri av matriseområdet, er det funnet at produktet fra conform-ekstrudering kan avvike signi-fikant i form fra matrisen gjennom hvilken det ble fremstilt, f. eks. fremstiller en rund matrise tråd av vesentlig ovalt tverrsnitt. Det er et formål med denne oppfinnelsen å elimi-nere eller i det minste redusere denne effekten. Due to the extreme asymmetry of the die area, it has been found that the product from conformal extrusion can differ significantly in shape from the die through which it was produced, e.g. produces a round matrix wire of substantially oval cross-section. It is an object of this invention to eliminate or at least reduce this effect.

Lignende problemer kan oppstå i konvensjonell ekstrudering, særlig ved bruk av ikke-sirkulære matriser. Similar problems can occur in conventional extrusion, particularly when using non-circular dies.

I samsvar med et aspekt:;. av oppfinnelsen innbefatter en matriseenhet for ekstruderingsanordningen en matrise og en matriseholder, i hvilken matrisen støttes og omgis over i det minste en vesentlig del av dens lengde av en hylse som strekker seg fra arbeidsflaten mellom matrisen og matriseholderen og gjøres av et mykt metall sammenlignet med matrisen og matriseholderen. In accordance with an aspect:;. of the invention, a die unit for the extrusion device includes a die and a die holder, in which the die is supported and surrounded for at least a substantial part of its length by a sleeve extending from the working surface between the die and the die holder and made of a soft metal compared to the die and the matrix holder.

Oppfinnelsen innbefatter også enhver ekstruderingsmaskin som innehar matriseenheten som er beskrevet, en ekstruderings-fremgangsmåte i hvilken den er anvendt og produktet av fremgangsmåten, innbefattende rund ..tråd tilvirket ved en conform-maskin (som definert). The invention also includes any extrusion machine incorporating the die assembly described, an extrusion process in which it is used and the product of the process, including round wire produced by a conform machine (as defined).

Matriseenheten er fortrinnsvis en adskilt innsetning, men hvis det ønskes, kan matriseholderen formes direkte i skoen eller den motstøtende del av maskinen. The die unit is preferably a separate insert, but if desired, the die holder can be formed directly into the shoe or the abutting part of the machine.

Fortrinnsvis strekker hylsen seg til enden av matrisen ved sin inngangsende, men stopper like ved utgangsenden av matrisen tilstrekkelig for å tilveiebringe positiv lokaliser-ing og trykktett inngrep. Preferably, the sleeve extends to the end of the die at its input end, but stops just short of the output end of the die sufficiently to provide positive localization and pressure-tight engagement.

Fortrinnsvis holdes matrisen i matriseholderen ved innretnin-ger av en ring av hardmetall med små toleranser eller et ma-skinert trinn i matriseholderen. Preferably, the matrix is held in the matrix holder by means of a ring of hard metal with small tolerances or a machined step in the matrix holder.

Hylsen kan formes alene ved å etterlate en klaring som blir fylt med metallet som ekstruderes,eller en forhåndsformet ring av det metallet kan anvendes, men for å unngå en risiko for skade på matrisen og/eller matriseholderen når maskinen demonteres etter bruk, .er det fordelaktig å bruke en hylse tilvirket av et annet metall (mykt sammenlignet med matrisen og matriseholderen) som ikke vil sterkt adhere til metallet som skal ekstruderes. The sleeve can be formed alone by leaving a clearance to be filled with the metal being extruded, or a preformed ring of that metal can be used, but to avoid a risk of damage to the die and/or die holder when the machine is disassembled after use, it is advantageous to use a sleeve made of another metal (soft compared to the die and die holder) which will not strongly adhere to the metal to be extruded.

For kobber og aluminium og deres legeringer, og de fleste me-taller som vanligvis ekstruderes, er bløtt stål et egnet materiale. Andre innbefatter titanium, nikkel og; rent jern. For copper and aluminum and their alloys, and most metals commonly extruded, mild steel is a suitable material. Others include titanium, nickel and; pure iron.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 er et tverrsnitt av en del av en conform-maskin (i samsvar med britisk patent 2069389B) egnet for ekstrudering av kobber, The invention will now be described through an example with reference to the attached drawings, where: fig. 1 is a cross-section of part of a conform machine (in accordance with British patent 2069389B) suitable for extruding copper,

fig. 2 og 3 er snitt innbyrdes normalt på hverandre av en matriseenhet som former del av den kjente anordningen vist i fig. 1, fig. 2 and 3 are sections normal to each other of a matrix unit which forms part of the known device shown in fig. 1,

fig. 4 og 5 er snitt innbyrdes normalt til hverandre av en foretrukket form av matriseenheten i samsvar med oppfinnelsen, og fig. 4 and 5 are sections normal to each other of a preferred form of the matrix unit in accordance with the invention, and

fig. 6 og 7 er snitt innbyrdes normalt til hverandre av nok en form av matriseenheten i samsvar med oppfinnelsen. fig. 6 and 7 are sections normal to each other of yet another form of the matrix unit in accordance with the invention.

I maskinen vist i fig. 1, er et hjul 1 (hvis krumning er for liten til å være synlig ved denne skala) formet med et rek-tangulært spor 2, som danner tre vegger av ekstruderingspas-sasjen 3. Den fjerde veggen formes ved en sammenstilling innbefattende en sko 4 (en liten del av denne vises) , og...en motstøtende del 5 fremspringer inn i passasjen. In the machine shown in fig. 1, a wheel 1 (whose curvature is too small to be visible at this scale) is formed with a rectangular groove 2, which forms three walls of the extrusion passage 3. The fourth wall is formed by an assembly including a shoe 4 (a small portion of which is shown) , and...a countervailing portion 5 protrudes into the passage.

En radiell ekstrusjonsmatrise 6 er formet i en matriseholder A radial extrusion die 6 is formed in a die holder

7 (som fortrinnsvis er en adskilt komponent, skjønt den kan være en integrert del med enten den motstøtende del eller v skoen) ...' 7 (which is preferably a separate component, although it may be an integral part with either the abutment part or the v shoe) ...'

Skoen, den motstøtende del og matriseområdet er av materialer med høy styrke og holdes i posisjon ved ekstra kraftige støtteelementer (ikke vist), og kjøleinnretninger er til-stede . Fig. 2 og 3 viser en matrise 6 montert på tradisjonell måte i en matriseholder 7 og som er forsynt med en sylindrisk åpning 8, som avløses av en motboring 9 for å tilveiebringe en klaring rundt det ekstruderte produktet. Fig. 4 og 5 viser en matriseenhet i samsvar med oppfinnelsen, innbefattende en matrise 10, en matriseholder 11 og en hylse 12 av bløtt stål (som er bløtt sammenlignet med matrisen og matriseholderen og adherer seg ikke meget til kobber), som omgir matrisen over dens hele lengde. The shoe, the abutting part and the matrix area are of high strength materials and are held in position by extra strong support elements (not shown), and cooling devices are present. Fig. 2 and 3 show a matrix 6 mounted in the traditional manner in a matrix holder 7 and which is provided with a cylindrical opening 8, which is replaced by a counterbore 9 to provide a clearance around the extruded product. Figures 4 and 5 show a die assembly in accordance with the invention, including a die 10, a die holder 11 and a sleeve 12 of mild steel (which is soft compared to the die and the die holder and does not adhere strongly to copper), which surrounds the die above its entire length.

Den alternative matriseenheten i fig. 6 og 7 avviker ved at hylsen 12 skiftes ut med en hardmetallring 13 (som posisjone-rer matrisen) og en klaring 14, i hvilken en kobberhylse vil bli formet etterhvert som ekstrudering settes i gang. Denne matriseenheten er effektiv, men er mindre tilfredsstillende enn matriseenheten i fig. 4 og 5, da det er en risiko for skade når avsatt kobber trekkes fra matriseenheten når maskinen demonteres etter bruk. The alternative matrix unit of FIG. 6 and 7 differ in that the sleeve 12 is replaced with a hard metal ring 13 (which positions the matrix) and a clearance 14, in which a copper sleeve will be formed as extrusion is started. This matrix unit is efficient but is less satisfactory than the matrix unit of Fig. 4 and 5, as there is a risk of damage when deposited copper is pulled from the die assembly when the machine is disassembled after use.

Det antas at under ekstrudering eksisterer et hydrostatisk trykk, styrt ved trykket på metallet ved matriseflaten i stå-let eller kobberet (alt etter omstendighetene) som omgir, matrisen. It is assumed that during extrusion a hydrostatic pressure exists, controlled by the pressure on the metal at the die face in the steel or copper (as the case may be) surrounding the die.

I en bestemt eksempelgruppe hadde matriseholderen som totale dimensjoner 20 x 15 x 15 mm, og matrisene som ble brukt hadde en lengde på 4 mm (av hvilke den parallelle del av boringen var 3 mm) og en diameter på 7 mm. In a particular example group, the die holder had overall dimensions of 20 x 15 x 15 mm, and the dies used had a length of 4 mm (of which the parallel part of the bore was 3 mm) and a diameter of 7 mm.

De første tre matrisene ble montert på tradisjonell måte,-som i fig. 2 og 3. Den første hadde en boring hvis maksimale og minimale diametre var 2,500 og 2,4 96 mm og fremstilte tråd av vesentlig ovalt tverrsnitt med maksimum og minimum diametre på 2,481 og 2,460 mm, henholdsvis,(2,47 - 0,6%). Den andre hadde en boring hvis maksimum og minimum diametre var 2,502 og 2,4 97 mm og fremstilte tråd av vesentlig ovalt tverrsnitt med maksimum og minimum diametre på 2,488 og 2,455 mm, henholdsvis (2,47 - 0,8 %). Den tredje hadde en boring hvis maksimum og minimum diametre var 2,550 og 2,547 mm og fremstilte tråd av vesentlig ovalt tverrsnitt med maksimum og minimum diametre på 2,517 og 2,582 mm, henholdsvis (2,50 0,8 %) . The first three matrices were assembled in the traditional way, as in fig. 2 and 3. The first had a bore whose maximum and minimum diameters were 2.500 and 2.496 mm and produced wire of substantially oval cross-section with maximum and minimum diameters of 2.481 and 2.460 mm, respectively, (2.47 - 0.6 %). The other had a bore whose maximum and minimum diameters were 2.502 and 2.497 mm and produced wire of substantially oval cross-section with maximum and minimum diameters of 2.488 and 2.455 mm, respectively (2.47 - 0.8%). The third had a bore whose maximum and minimum diameters were 2.550 and 2.547 mm and produced wire of substantially oval cross-section with maximum and minimum diameters of 2.517 and 2.582 mm, respectively (2.50 0.8%).

Den fjerde og femte matrisen ble montert som vist i fig. 4 og 5, idet det ble anvendt en bløt stålhylse med 0,5 mm tykkelse. Den fjerde hadde en nesten perfekt rund boring med en diameter på 2,280 mm og fremstilte tråd som var i hovedsak rund med en diameter på 2,2245 - 0,0021 mm (bedre enn - 0,1 %). Den femte hadde en boring med maksimum og minimum diametre The fourth and fifth arrays were mounted as shown in fig. 4 and 5, as a mild steel sleeve with a thickness of 0.5 mm was used. The fourth had an almost perfectly round bore with a diameter of 2.280 mm and produced wire that was essentially round with a diameter of 2.2245 - 0.0021 mm (better than - 0.1%). The fifth had a bore with maximum and minimum diameters

på 3,120 og 3,118 mm og fremstilte tråd som var i hovedsak rund med en diameter på 3,0580 - 0,0028 mm (igjen bedre enn - 0,1 %) . of 3.120 and 3.118 mm and produced wire that was essentially round with a diameter of 3.0580 - 0.0028 mm (again better than - 0.1%).

Den sjette matrisen ble montert og vist i fig. 6 og 7 ved å anvende en forhåndsformet kobberhylse på 0,5 mm tykkelse og 2,5 mm lengde, og den herdede stålhylsen 13 var tilsvarende 1,5 mm lang. Den sjette matrisen hadde maksimu og minium diametre på 2,500 og 2,4 96 mm (i hovedsak identisk med den første matrisen) og fremstilte kobbertråd som var i hovedsak rund med diametre i området 2,480 - 2,476 mm (2,478 - 0,1 %). The sixth matrix was assembled and shown in fig. 6 and 7 by using a preformed copper sleeve of 0.5 mm thickness and 2.5 mm length, and the hardened steel sleeve 13 was correspondingly 1.5 mm long. The sixth die had maximum and minimum diameters of 2.500 and 2.496 mm (essentially identical to the first die) and produced copper wire that was substantially round with diameters in the range of 2.480 - 2.476 mm (2.478 - 0.1%).

Claims

1. Matrix unit for extrusion device including a matrix and a matrix holder in which the matrix is supported, characterized in that the matrix is surrounded over at least a significant part of its length by a sleeve, extending from the working surface between the die and die holder and made of a metal that is soft compared to the die and die holder.

2. Matrix unit according to claim 1, characterized in that the metal of the sleeve is different from and will not strongly adhere to the metal to be extruded.

3. Matrix unit according to claim 2, characterized in that the sleeve is made of mild steel.

4. Matrix unit according to any one of claims 1-3, characterized in that the sleeve extends to the end of the matrix at its input end.

5. Matrix unit according to claim 1, characterized in that the sleeve is manufactured from the material to be extruded.

6. Matrix unit according to claim 5, characterized in that the sleeve stops just at the output end of the matrix sufficiently to provide positive localization and pressure-tight engagement between the matrix and the matrix holder.

7. Extrusion device, characterized in that it includes a matrix unit according to any one of claims 1-6.

8. Process for extrusion, characterized by using a matrix unit according to any one of claims 1-6.

9. An elongated body, characterized in that it is extruded by the device according to claim 7 or the method according to claim 8.

10. Conform-extruded wire of circular cross-section.