NO862040L - Fremgangsmaate for fremstilling av en roterende hjuldel egnet for anvendelse i et roterende, kontinuerlig ekstruderingsapparat av friksjonstypen. - Google Patents

Description

Teknisk område

Oppfinnelsen angår et apparat for

kontinuerlig ekstrudering av metaller fra et påmatet materiale i partikkelform, malt eller massiv form,Qg apparatet er særpreget ved at det omfatter

(a) en roterbar hjuldel anordnet for rotasjon under drift ved hjelp av en drivanordning, idet hjuldelen rundt sin omkrets er forsynt med et kontinuerlig spor, (b) en samarbeidende skodel som strekker seg i omkretsretning rundt en vesentlig del av hjuldelens omkrets og som har et parti som i radial retning rager delvis inn i sporet med liten arbeidsklaring fra sporets sidevegger, idet skodelpartiet sammen med sporets vegger avgrenser en omsluttet kanal som forløper i omkretsretning i forhold til hjuldelen, (c) en påmatningsinnløpsanordning anordnet ved en inn-løpsende av kanalen for at et påmatet materiale skal kunne komme inn i kanalen ved innløpet og slik at det gripes fatt i og bæres friksjonsmessig av hjuldelen ved rotasjon henimot den"motsatte utløpsende av kanalen, (d) en tilstøtende del som er understøttet på skodelen og strekker seg radialt inn i kanalen ved utløpsenden av denne, slik at kanalen blir i det vesentlige stengt ved denne ende, hvorved passeringen av påmatet materiale blir hemmet som friksjonsmessig er understøttet i sporet ved hjelp av hjuldelen, slik at et ekstruderingstrykk opprettes i kanalen ved dens utløpsende, og (d) en dysedel som er understøttet på skodelen og har en dyseåpning fra kanalen ved dens utløpsende og gjennom hvilken påmatet materiale som er understøttet i sporet og friksjonsmessig sammenpresses ved rotasjon av hjuldelen når den er i drift, blir sammenpresset og ekstrudert kontinuerlig ut fra skodelen via en utløpsåpning.

Oppfinnelsen angår spesielt en fremgangsmåte for å fremstille en roterbar hjuldel som nevnt for anvendelse i et slikt roterende, kontinuerlig ekstruderingsapparat av friksjonstypen.

Teknikkens stand

Når et slikt ekstruderingsapparat anvendes, vil de deler som avgrenser kanalen nær dens utløpsende, bli utsatt for meget sterke arbeidsbelastninger og meget høye arbeids-temperaturer. Av slike sterkt påkjente (mekanisk og termisk) deler er de deler som er utsatt for den største slitasje eller beskadigelse, de stasjonære deler som kommer i inngrep med det påmatede materiale og er deler av, eller er til-knyttet, den stasjonære skodel, spesielt på den nevnte til-støtende del, den nevnte dysedel og de stasjonære deler som understøtter disse innretninger.

For å gjøre det bekvemt lett å reparere slitte eller beskadigede overflater eller deler er den tilstøtende del og dysedelen og dens understøttende deler laget som separat utskiftbare innretninger som stivt, men fjernbart, er festet i den stasjonære skodel.

For å redusere de temperaturer ved hvilke disse utskiftbare innretninger drives er slike innretninger blitt forsynt med innvendige kjølekanaler gjennom hvilke kjøle-vann er blitt sirkulert. Slike kjøleforholdsregler har imidlertid ikke vært svært effektive av de grunner at (a) disse innretningers små størrelser og de høye mekaniske belastninger som de er utsatt for, har alvorlig begrenset såvel de innvendige kjølekanalers størrelser som deres an-bringelse i nærheten av varmekilden, slik at kjølevannet ikke har vært istand til å trekke ut varme med en tilstrekkelig hastighet, og (b) de materialer som er blitt anvendt for slike små innretninger (f.eks. høyhastighetsverktøystål), har forholdsvis dårlige varmeoverføringsegenskaper.

Som følge av den lave varmefjernelse ved hjelp av kjølevannet har den tilstøtende dels spiss ved dens frie ende som står i forbindelse med bunnen av sporet i hjuldelen, vært utsatt for plastisk flyting på grunn av de for høye temperaturer som spissen er blitt usatt for. Dette har sterkt begrenset den tilstøtende dels levealder og driftstiden for apparatet mellom hver gang den tilstøtende del må skiftes ut. Dette har på sin side ført til en reduksjon i mengden av det produserte ekstruderingsprodukt på grunn av denne tid som apparatet har måttet stanses.

Ved lengre tids anvendelse har det også foreligget risiko for at ekstruderingsdysen kan bli overopphetet til en temperatur ved hvilken dens mekaniske styrke blir for-ringet, med derav følgende risiko for deformasjon og/eller øket slitasje av dysen.

Efter forsøk utført med forskjellige anordninger av innvendige kjølekanaler, spesielt i den tilstøtende del,

er sterkt tilfredsstillende resultater nu blitt oppnådd ved hjelp av en helt forskjellig anordning for avkjøling av den tilstøtende del. En slik forskjellig anordning, og forskjellige modifikasjoner civ élenne, er blitt beskrevet og krevet i norsk patentsøknad 840392 innlevert 2. februar 1984 hvorav den foreliggende patentsøknad er blitt avdelt.

Anvendelsen av oppfinnelsen i henhold til den nevnte stamsøknad gjør det mulig for et slikt roterende, kontinuerlig ekstruderingsapparat av friksjonstypen å arbeide ved lavere temperaturer og i lengre tid og med lengre drifts-levealder for de deler av apparatet som er utsatt for høye mekaniske og termiske påkjenninger.

De gunstige resultater oppnådd ved anvendelsen av denne oppfinnelse kan forbedres ved i forbindelse med denne å anvende oppfinnelsen i henhold til den foreliggende patent-søknad .

Som en innføring i den foreliggende oppfinnelse skal henvisning her gjøres til de uttalelser som er gitt i stand-søknaden, side 17, linje 29 -side 19, linje 20, som begynner med "Det antas at de sterkt gunstige kjølevirkninger " og slutter med " med hvilken varme vil bli overført til avkjølingssonen ved hjelp av hjuldelen."

Denne uttalelse er gjentatt senere i denne beskrivelse fordi den beskrivelse som er gitt senere under henvisning til tegningene er den samme som den som er gitt i den nevnte stamsøknad.

Beskrivelse av oppfinnelsen

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes ved denne en fremgangsmåte for fremstilling av en roterende hjuldel egnet for anvendelse i et roterende, kontinuerlig ekstruderingsapparat av friksjonstypen, og fremgangsmåten er særpreget ved at den omfatter de trinn at (a) et roterende hjul fremstilles som i sine sylindriske omkretsdeler har et utformet kontinuerlig spor med radial utstrekning, og hvor en ringformig metallmasse er holdt på plass i dette spor for bevegelse sammen med hjulets omkretsdeler , (b) hjulet roteres rundt sin rotasjonsakse, og (c) et verktøy med på forhånd bestemt sluttform påføres på omkretsen av den ringformige metallmasse som er holdt på plass i hjulet, og verktøyet føres progressivt fremad i radial retning etterhvert som hjulet fortsatt holdes i rotasjon, for derved i den ringformige metallmasses omkretsdeler å maskinere ut et arbeids spor med på forhånd bestemt ønsket tverrgående tverrsnittsform,

og hvor omkretsdelene for den ringformige metallmasse som definerer arbeids sporet, har en sammensetning som er i det vesentlige den samme som for et på forhånd bestemt til-førselsmetall som skal ekstruderes i et apparat som nevnt når dette er utstyrt med den således fremstilte hjuldel,

og hvor den på forhånd bestemtesluttform for verktøyet er i det vesentlige den samme som for en på forhånd bestemt tilstøtningsdel som skal anvendes i dette apparat for å stenge enden av en buet passasje som er utformet i arbeids-bordet av en skodel som når apparatet er i bruk, samarbeider med hjuldelens nevnte sylindriske omkretsdeler.

Fortrinnsvis er den ringformige metallmasse som er holdt på plass i hjulsporet, i godt termisk forhold til hjulet.

Den ringformige metallmasse som er holdt på plass i hjulsporet, kan omfatte en ring av et første på forhånd bestemt metall som ligger konsentrisk med hjulet i det nevnte hjulspor og som er innhyllet i en skjede av et annet på forhånd bestemt metall, idet dette andre på forhånd be stemte metall definerer arbeids sporet og befinner seg i godt varmeforhold til det første på forhånd bestemte metall.

Den ringformige metallmasse som er festet i det nevnte hjulspor, kan alternativt omfatte en ring av et første på forhånd bestemt metall som ligger konsentrisk med hjulet i bunnen av hjulsporet og som er overdekket med en annen ring av et annet på forhånd bestemt metall, idet det første på forhånd bestemte metall befinner seg i godt varmeforhold til det annet på forhånd bestemte metall, og idet det annet på forhånd bestemte metall definerer arbeidssporet.

Det første og det annet på forhånd bestemte metall

har fortrinnsvis begge et produkt av varmeledningsevne ,og spesifikk varme pr. volumenhet som er større enn for hjulmaterialet.

Produktet for det første på forhånd bestemte metall

er fortrinnsvis større enn for det annet på forhånd bestemte metall.

Ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir hjulet fortrinnsvis montert for rotasjon i et roterende ekstruderingsapparat som nevnt og blir rotert i dette, og som verktøyet anvendes et verktøy som omfatter en til-støtningsdel, som nevnt, av apparatet, idet tilstøtnings-delen føres radialt fremad inn i den ringformige metallmasse efterhvert som hjulet holdes i rotasjon, for derved å danne det nevnte arbeidsspor.

Andre særtrekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den nedenstående beskrivelse i forbindelse med tegningene.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Et kontinuerlig ekstruderingsapparat ifølge oppfinnelsen er nedenfor nærmere beskrevet ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningene, hvorav Fig. 1 viser et medialt, vertikalt tverrsnitt tatt gjennom de vesentlige arbeidsdeler av apparatet, idet snitt-planet er antydet ved linjen I-l på Fig. 2, Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom den seksjon som er antydet med II-II på Fig. I,

Fig. 3 og 4 viser lignende snitt som på Fig. 2 av

to anordninger som danner alternativer i forhold til den anordning som er vist på Fig. 2, Fig. 5 viser et skjematisk blokkdiagram for et system som omfatter apparatet ifølge Fig. 1 og 2, Fig. 6 viser en kurve over variasjonen i varmeekstrak-sjonshastighet med variasjonen i kjølevannsstrømningshastig-heten, erholdt ved hjelp av forsøk med et apparat ifølge oppfinnelsen,

Fig. 7-9 viser snitt lignende det som er vist på

Fig. 2 av forskjellige modifiserte former av en hjuldel som inngår i apparatet ifølge oppfinnelsen, og Fig. 10 viser et snitt lignende det som er vist på Fig. 1 av en modifisert utførelsesform av apparatet vist på

Fig. 1 og 2,

Utførelsesformer av oppfinnelsen

På Fig. 1 og 2 er vist et apparat som omfatter en roterbar hjuldel 10 som er understøttet i lagre (ikke vist) og via et drev (ikke vist) koplet til en elektromotor (ikke vist) for drift av hjulet med valgt hastighet innen området O-20 opm (selv om høyere hastigheter er mulige).

Hjuldelen er rundt sin omkrets utformet med et spor

12 hvis radiale tverrsnitt er vist på Fig. 2. Det dypere parti av sporet har parallelle ringformige sider 14 som løper sammen med en bunnoverflate 16 i sporet. Et kon-vergerende munnparti 18 av sporet er avgrenset av motsatt rettede, avkortet kjegleformige overflater 20, 22. En stasjonær skodel 24 som er understøttet på en lavere anordnet dreietapp 26 strekker seg rundt og samarbeider intimt med ca. 1/4 av hjuldelens 10 omkrets. Skodelen holdes på plass i sin arbeidsstilling som vist på Fig. 1 ved hjelp av en uttrekkbar låsedel 28.

Skodelen innbefatter sentralt (i en aksial retning) ett i omkretsretningen utstikkende parti 30 som delvis rager inn i sporet 12 i hjuldelen 10 med liten aksial klaring eller tverrklaring 32, 34 på hver side. Det utstikkende parti 30 utgjøres delvis av en rekke utskiftbare innsats-stykker og omfatter en radialt rettet tilstøtningsdel 36, en tilstøtningsdelstøtte 38 nedstrøms i forhold til til-støtningsdelen, en dyseblokk 40 som omfatter en ekstruderingsdyse 42" oppstrøms i forhold til tilstøtningsdelen, og en buet slitasjefast del 44 oppstrøms i forhold til dyseblokken. Oppstrøms i forhold til delen 44 avslutter et integrerende innløpsparti 46 av skodelen en buet kanal 48 som strekker seg rundt hjuldelen fra en vertikalt orientert råmaterialinnløpskanal 50 anordnet under en råmaterialpå-matningstrakt 52,nedstrøms så langt som til tilstøtnings-delens 36 frontflate 54. Denne kanal har radialt tverrsnitt som ifølge Fig. 2 er avgrenset av sporets 12 ringformige sidevegger 14 og bunnoverflate 16 og den innvendige overflate 56 av skodelens 24 sentrale parti 30.

Tilstøtningsdelen 36, dyseblokken 40, dysen 42 og den buede del 44 er alle laget av egnede harde, slitefaste metaller, f.eks. høyhastighetsverktøystål.

Skodelen er forsynt med en utløpsåpning 58 som befinner seg på linje med en tilsvarende åpning 60 i dyseblokken 40 og gjennom hvilken det ekstruderte metallprodukt 61 (f.eks. en rund tråd) kommer ut fra åpningen i dysen 42.

Når hjuldelen 10 roterer, blir malt råmateriale som fra trakten 52 kommer inn i den buede kanals 48 innløpsende via innløpskanalen 50, transportert av hjuldelens bevegelige sporoverflater i retning mot urviserne, som vist på Fig. 1, langs den buede kanals 48 lengde og agglomereres og sammenpresses til et massivt metallemne som er fritt for hulrom, i den nedre seksjon av kanalen nær dyseblokken 40. Dette metallemne blir kontinuerlig og under høyt trykk tvunget mot tilstøtningsdelen ved hjelp av den friksjons-kraft som utøves av de bevegelige sporoverflater. Dette trykk er tilstrekkelig til å ekstrudere metallet i emnet gjennom ekstruderingsdysens åpning og derved gi et ekstrudert produkt som kommer ut gjennom åpningene 58 og 60 i skodelen og dyseblokken. I dette spesielle tilfelle omfatter produktet en blank kobbertråd fremstilt fra små oppkuttede trådstykker som utgjør påmatningsråmaterialet.

En vannledning 62 som er festet rundt skodelens 24 nedre ende, har et utløpsmunnstykke 64 anordnet og festet på den side av skodelen som befinner seg nær hjuldelen 10. Munnstykket er slik orientert at når ledningen forsynes med kjølevann, vil det rette en vannstråle direkte mot til-støtningsdelens nedstrømspartier hvor tilstøtningsdelen hviler i og støter mot sporet 12 i hjuldelen 10. Spissen av tilstøtningsdelens frie ende (hvor mesteparten av varmen utvikles under bruk av apparatet) og de tilstøtende overflater av hjuldelen og sporet blir således direkte avkjølt av vannstrømmen over disse som kommer fra strålen som er rettet mot disse.

Dyseblokken 40 er forsynt med innvendige vannkanaler (ikke vist) og en tilførselsinnretning for kjølevann for å omhylle produktet som forlater dysen og for å trekke ut en del av den varme som føres bort i produktet. Ingen slike innvendige kanaler er imidlertid utformet i tilstøtnings-delen. Denne dels styrke blir således ikke redusert for å tilveiebringe innvendig vannkjøling for å avkjøle denne del.

Om ønsket kan avkjølingen av apparatet forbedres ved

å anvende kjølevannsdusjer 65 over trakten 52 for å inn-mate en de~l kjølevann i den buede kanal 48 sammen med det malte råmateriale.

Ifølge Fig, 2 er emnet av sammenpresset metall i ekstruderingssonen nær dyseblokken 40 antydet med 66. Fra dette metallemne blir produktet ekstrudert gjennom ekstruderingsdysen 42 ved hjelp av trykket i denne sone. Dette trykk virker også slik at en del metall blir ekstrudert gjennom de aksiale klaringer 32 og 34 mellom sporets sidevegger og de respektive motstående overflater av dyseblokken og til-støtningsdelen. Dette ekstruderte metall bygges gradvis opp i radial retning under dannelse av bånd 68 av vrakmetall eller "flash". For å hindre slike vrakmetallbånd fra å vokse seg for store til at de vil kunne håndteres og kontrolleres er en rekke i tverretning anordnede tenner 70 festet på de fra hverandre gående vegger 20, 22 som utgjør sporets 12 munning 18. Disse tenner er anordnet med jevn avstand rundt hjuldelen, og tennene på en av veggene er anordnet motsatt i forhold til de tilsvarende tenner på den motstående vegg. Om ønsket kan tennene på den ene vegg være alternativt forskutt i forhold til tilsvarende tenner på den annen vegg.

Under bruk" av apparatet vil dyseblokkens 40 skråe overflater 72 avbøye de ekstruderte vrakbånd 68 med skjev vinkel inn i banene for de respektive sett med bevegelige tenner 70. Når et slikt vrakbånd 68 avskjæres av en bevegelig tann, vil et stykke av båndet bli oppdelt eller på annen måte revet bort fra det ekstruderte metall i klaringen.

Slike ekstruderte vrakbånd blir således fjernet straks de radialt strekker seg tilstrekkelig langt til at de vil bli avskåret av en bevegelig taann. På denne måte blir vrakbåndet hindret fra å vokse til uhåndterbare størrelser.

Tennene behøver ikke å være skarpe og kan være

festet til hjuldelen 10 på en hvilken som helst tilfredsstillende måte, f.eks. ved sveising.

På Fig. 3 og 4 er andre tenner vist som på lignende måte er festet til egnede overflater av andre utførelses-former av hjuldelen 10.

Ifølge disse alternative anordninger samarbeider hjuldelens 10 eksterne overflater med tilsvarende utformede overflater for den samarbeidende skodel 24, slik at det på en spesielt gunstig måte oppnås kontroll med vrakmetallet. Ifølge Fig. 3 får vrakmetallet vokse utelukkende i tverretning eller aksial retning inntil det er blitt avskåret av en radialt utstikkende tann, hvorpå dette stykke av vrakmetall rives bort fra det ekstruderte metall i det tilknyttede klaringsrom.

Ifølge Fig. 4 får vrakmetallet vokse i skrå retning

(som tilfellet er ifølge Fig. 2), men det avskjæres av tenner som rager radialt ut fra hjuldelens 10 overflate.

Av forskjellige grunner som vil fremgå nedenfor, kan

det væreønskelig eller endog nødvendig å behandle ekstruderingsproduktet (tråden 61) som kommer fra det ovenfor beskrevne kontinuerlige ekstruderingsapparat, i et apparat for behand_ing av det ekstruderte produkt før dette over-føres til en produktoppsamlings- og laqringsanordning. Det kan dessuten være ønskelig eller fordelaktig å behandle det ekstruderte produkt mens dette fremdeles er varmt fra den kontinuerlige ekstruderingsprosess for fremstilling av dette.

Et slikt behandlingsapparat kan f.eks. være innrettet slik at ekstruderingsproduktet får en bedre eller annen over-flatefinish (f.eks. en trukket finish) og/eller en jevnere utvendig diameter. Et slikt behandlingsapparat kan også anvendes for til forskjellige tider fra det samme kontinuerlige ekstruderingsprodukt å gi ferdigprodukter med forskjellige utvendige diametere og/eller toleranser. For et slikt formål kan behandlingsapparatet omfatte en enkeltrekk-dyse gjennom hvilken det ekstruderte produkt først trees og derefter trekkes under strekk, slik at sluttproduktet med ønsket størrelse, toleranse og/eller kvalitet fås. Anvendelsen av et slikt behandlingsapparat for å behandle det ekstruderte produkt vil gjøre det mulig å benytte den kontinuerlige ekstruderingsdyse 42 i det kontinuerlige ekstruderingsapparat i lengre tid før den må vrakes på grunn av for stor økning av dyseåpningen forårsaket av slitasje under bruk. Dessuten kan et slikt behandlingsapparat enkelt og hurtig

få dysen skiftet ut for derved å gjøre det mulig å fremstille et sluttprodukt med en annen utvendig diameter, toleranse og/ eller kvalitet.

Et eksempel på et kontinuerlig ekstruderingssystem som innbefatter et kontinuerlig ekstruderingsapparat og et apparat for behandling av det ekstruderte produkt, vil nu bli nærmere beskrevet under henvisning til Fig. 5.

Ifølge Fig. 5 er et kontinuerlig ekstruderingsapparat 100 vist som beskrevet like ovenfor og, om ønsket, forandret som beskrevet nedenfor, idet kobbertråden fremstilt ved hjelp av dette apparat er antydet med 102 og trekkes gjennom en dimensjoneringsdyse 104 (for å redusere kobbertrådens utvendige diameter til en ønsket lavere verdi) ved hjelp av en strekktrins©innretning 106 rundt hvilken tråden passerer en rekke ganger før den via en oppsamler 108 overføres til en opprullingsinnretning 110.

Trinseinnretninqen 106 står i forbindelse med utgangs-akselen fra en elektrisk dreiemomentmotor 112 som får sin energi tilført fra og styrt av et styreapparat 114. Det sist-nevnte reagerer på (a) et første elektrisk signal 116 som kommer fra en trådspenningsavføler 118 som befinner seg i kontakt med tråden 102 i en stilling mellom ekstruderingsapparatet 100 og dimensjoneringsdysen 104 og som det første signal tilveiebringer et elektrisk signal som er avhengig av spenningen i tråden 102 ved utgangen fra ekstruderingsapparatet 100, og styreapparatet 114 reagerer også på (b)

et annet elektrisk signal 120 som tilveiebringes av en tem-peraturføler 122 som måler trådens 102 temperatur efterhvert som denne forlater ekstruderingsapparatet 100.

Styreapparatet 114 omfatter en funksjonsgenerator 124 som reagerer på det annet signal (temperatursignalet) 120

og ved sin utgangskrets tilveiebringer et tredje elektrisk signal som er representativt for flytegrensespenningen for den spesielle tråd 102 ved den spesielle temperatur som er representert ved hjelp av det annet signal (temperatursignalet). Dette tredje elektriske signal 126 tilføres som referansesignal til en komparator 128 (som også utgjør en del av styreapparatet) hvori det første signal (spennings-signalet) 116 sammenlignes med det tredje signal (flyte-grensespenningssignalet). Utgangssignalet fra komparatoren utgjør signalet for styring av energiseringen av dreiemoment-

motoren.

Under bruk blir dreiemomentmotoren energisert i tilstrekkelig grad til å opprettholde strekket i tråden som forlater ekstruderingsapparatet 100, på en verdi som ligger en på forhånd bestemt verdi under flytegrensespenningen for den spesielle tråd ved den spesielle temperatur den har når den forlater ekstruderingsapparatet.

Mens det i den ovenstående beskrivelse er blitt angitt bruk av en vannstråle for å avkjøle tilstøtningsdelens spiss, vil stråler av andre kjølevæsker (eller endog kjøle-gasser) isteden kunne anvendes. Endog stråler av egnede flytendegjorte gasser kan anvendes.

Hva gjelder "flash"-fjernelsestennene 70 som er angitt i den ovenstående beskrivelse, bør det bemerkes at (a) utformningen av den fremre kant (dvs. skjære- eller riveeggen) på hver tann ikke er av kritisk betydning så lenge denønskede " f lasH'-f j ernelsesf unks jon blir oppfylt, (b) arbeidsklaringen mellom hver tanns 70 spiss og den til-støtende motstående overflate av den stasjonære skodel 24 er ikke av kritisk betydning og er typisk ikke over 1-2 mm, i overensstemmelse med apparatets spesielle konstruksjon, (c) jo større antallet tenner er som er anordnet rundt hver side av hjuldelen 10, desto mindre vil lengdene av "flash" eller vrakmetallene være som fjernes av hver tann, (d) tennene kan være laget av et hvilket som helst egnet materiale, som f.eks. verktøystål, og (e) enhver bekvem metode for å feste tennene på hjuldelen kan anvendes.

Apparatets evne til å avgi et aksepterbart ekstruderingsprodukt fra det påmatede råmateriale i løs, partikkelform eller malt form blir betraktelig forbedret ved å be-virke at den radiale dybe (eller høyde) for den buede kanal 48 i en trykkoppbygningssone som befinner seg umiddelbart foran (dvs. oppstrøms) tilstøtningsdelens 26 frontflate 54,. vil avta forholdsvis hurtig på foretrukken måte i hjuldelens 10 rotasjonsretning, f.eks. på den måte som er vist på tegningene.

Den fjernbare dyseblokk 40 er anordnet slik at den i omkretsretning strekker seg i samme retning som denne sone,

og den progressive reduksjon av den buede kanals radiale dybde oppnås ved på egnet måte å utforme dyseblokkens over-

flate 40A som er vendt mot bunnen av sporet 12 i hjuldelen 10.

Denne overflate 40A av dyseblokken blir fortrinnsvis utformet på en slik måte at det i den nevnte sone når apparatet er i drift, fås et strømningsmønster for det påmatede metall som sterkt ligner på det strømningsmønster som fås når isteden et massivt påmatningsmateriale anvendes. Ifølge den foretrukne utførelsesform som er vist på tegningene, omfatter denne overflate 40A en plan overflate som har en egnet liten helningsvinkel i forhold til en tangent til bunnen av sporet 12 på dets kontaktsted med tilstøtnings-

delen 36 på dens frontflate 54.

Denne vinkel blir ideelt innstilt på en slik verdi at forholdet mellom (a) tilstøtningsdelens 36 areal som er ut-

satt for påmatningsmetallet ved ekstruderingstrykket, og

(b) kanalens 48 radiale tverrsnittsareal ved den nevnte

sones innløpsende (dvs. på det radiale tverrsnitt som be-

finner seg nær dyseblokkens 40 oppstrømsende) er lik forholdet mellom (i) den tilsynelatende densitet for påmatningsmateri-alet som kommer inn i denne sone ved dens nevnte innløps-

ende, og (ii) densiteten for det fullstendig komprimerte påmatningsmateriale som befinner seg nær tilstøtningsdelens frontflate 54.

Ifølge en tilfredsstillende anordning var dyseblokkens

plane overflate 40A skrånende med en slik vinkel at det nevnte areal at tilstøtningsdelen som er utsatt for på-matningsmaterialet ved ekstruderingstrykket, var lik 1/2

av kanalens 48 radiale tverrsnittsareal ved den nevnte sones innlø<p>sende (dvs. ved dyseblokkens oppstrømsende).

Om ønsket kan ifølge en annen utførelsesform dyseblokkens overflate som er vendt mot sporets 12 bunn, ha en helning

som beskrevet ovenfor over bare en større del av dens om-kretslengde som strekker seg fra dyseblokkens nevnte opp-strømsende, idet den del av dyseblokken som befinner seg

umiddelbart nær tilstøtningsdelens frontflate 54 er forsynt med en overflate som forløper parallelt (eller i det vesentlige parallelt) med sporets 12 bunn.

Den sterkere inntrengning av dyseblokken 40 i sporet

12, hvilket skyldes den ovennevnte utformning av overflaten 40A, tjener også til å by påøket fysisk motstand mot uønsket ekstrudering av "flash"-dannende metall via klar-ingene 32 og 34, slik at den mengde av det påmatede metall som går med til å danne slikt vrakmetall, blir sterkt redusert. Dessuten bevirker dyseblokkens inntrengning i sporet 12 at (a) det overflødige arbeide som utføres på

det påmatede materiale, (b) mengden av produsert vrakmetall og (c) bøyemomentet som påføres tilstøtningsdelen av metallet som befinner seg under trykk, blir redusert. Dessuten senker valget av en plan arbeidsoverflate 40A for dyseblokken pro-duksjonsomkostningene for dyseblokken.

Mens hjuldelen 10 i henhold til den ovenstående beskrivelse drives av en elektromotor med hastigheter innenfor det angitte område, kan for lignende arbeidende, kontinuerlige ekstruderingsmaskiner hydrauliske drivanordninger anvendes og drives med egnede arbeidshastigheter.

Som et alternativ til å innføre ytterligere kjølevann

i kanalen 48 via dusjene 65, trakten 52 og kanalen 50 kan slikt ytterligere kjølevann innføres i denne kanal (f.eks. via en kanal 67 utformet i skodelen 24) på et sted på hvilket kanalen blir fylt med partikkelformig råmateriale, men på hvilket det partikkelformige råmateriale i denne ennu ikke er blitt fullstendig komprimert.

Det antas at de sterkt ^gunstige kjølevirkninger som fås ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, i sterk grad skriver seg fra den kjensgjerning at den varme som absor-beres av et parti av hjuldelen som forbigående befinner seg nær det varme metall i den avgrensede ekstruderingssone opp-strøms i forhold til tilstøtningsdelen, blir ført bort

(både ved varmeledning og rotering av hjuldelen) fra denne varme sone til en kjølesone som befinner seg nedstrøms i forhold til tilstøtningsdelen og i hvilken en rikelig til-

førsel av kjølefluidum bringes til å strømme over forholdsvis store områder av hjuldelen som passerer gjennom denne kjølesone, for fra denne å fjerne en høy andel av varmen som av hjuldelen er blitt absorbert i varmekstruderings-sonen.

I denne kjølesone er tilgangen til hjuldelen mindre begrenset, og forholdsvis store overflater av delen er fritt tilgjengelige for avkjølingsformål. Dette er i direkte motsetning til de ekstremt små og avgrensede kjøle-overflater som kan tilveiebringes direkte nær ekstruderingssonen i de partier av skodelen (dvs. dyseblokken o$ til-støtningsdelen) som avgrenser denne ekstruderingssone. Som nevnt ovenfor er de kjøleoverflater som kan tilveiebringes i disse partier, av sterkt begrenset størrelse på grunn av behovet for å bevare disse partiers mekaniske styrke og derved gjøre disse istand til sikkert å kunne motstå det ekstruderingstrykk som utøves mot disse.

Vekkledningen av varme som er blitt absorbert av hjuldelen, til avkjølingssonen kan sterkt forbedres ved i hjuldelen å innarbeide metaller med god varmeledningsevne og god spesifikk varme (pr. volumenhet). Da hjuldelen av grunner som går ut på at det skal tilveiebringes en tilstrekkelig mekanisk styrke, imidlertid er laget av mekanisk sterke metaller (f.eks. verktøystål), har denne forholdsvis dårlige varmeoverføringsegenskaper. Hjuldelens evne til å overføre varme til avkjølingssonen kan således sterkt forbedres ved i hjuldelen intimt å innarbeide et ringformig bånd av et metall med gode varmeabsorpsjons- og -overførings-egenskaper, f.eks. et kobberbånd.

Et slikt varmeledende bånd kan bekvemt utgjøres av

et ringformig bånd som er festet til hjuldelens omkrets og fortrinnsvis utgjør, i det minste delvis, det parti av hjuldelen i hvilket det nevnte omkretsspor er utformet for å tilveiebringe (sammen med skodelen) den nevnte kanal 48.

Dersom ekstruderingsproduktet fra maskinen er et metall med egnede gode varmeegenskaper, kan det varmeledende bånd bestå av det samme metall som det ekstruderte produkt (f.eks. kobber).

I andre tilfeller kan det varmeledende bånd legges inn i eller dekkes av et annet ringformig bånd som består av det samme metall som det ekstruderte produkt fra maskinen og befinner seg i kontakt med tilstøtningsdelens spissparti, idet de to bånd består av forskjellige metaller.

Metaller som kan anvendes for det varmeledende bånd velges slik at det fås et høyere produkt av varmeledningsevne og spesifikk varme pr. volumenhet enn verktøystål, og metallene innbefatter de følgende (i avtagende rekkefølge for det nevnte'høyere produkt): kobber, sølv, beryllium, gull, aluminium, wolfram, rhodium, iridium, molybden, ruthenium, sink og jern.

Den hastighet hvormed varme kan overføres ved hjelp av et slikt varmeledende bånd fra ekstruderingssonen til avkjølingssonen, er avhengig av båndets radiale tverrsnitts-arel og øker ved å øke dette tverrsnittsareal. For en gitt tverrsnittsdimensjon målt på tvers av hjuldelens omkrets, vil således jo større et bånds radiale dybde er, desto større den hastighet være med hvilken varme vil bli overført til avkjølingssonen ved hjelp av hjuldelen.

Beregninger har vist at for en hjuldel med en effektiv diameter av 233 mm og en rotasjonshastighet av 10 opm og for et varmeledende bånd av kobber med U-formet tverrsnitt i radialretningen vil hastigheten "R" for overføring av varme fra ekstruderingssonen til avkjølingssonen ved hjelp av hjuldelen på grunn av dens rotasjon alene variere på den nedenfor viste måte med varierende radial dybde eller grad som tilstøtningsdelen 36 som samarbeider med hjuldelen, trenger inn i kobberbåndet med, dvs. med variasjon i den radiale tykkelse "T" for kobberbåndet som hviler på bunnen av omkretssporet 12. Disse beregninger var basert på et kobberbånd som sammen med de tilstøtende deler (verktøystål) av hjuldelen dannet en grenseflate med generelt sirkelform for det radiale tverrsnitt. Det radiale tverrsnittsareal "A" for kobberbåndet varieres derfor på en ikke lineær måte med den radiale tykkelse "T" av kobberet på bunnen av sporet 12.

For en praktisk utførelsesform ved en slik hjuldel og

en radial tykkelse T for kobberbåndet ved bunnen av sporet 12 på 2 mm ble da hjuldelen hadde en hastighet og førte til ekstrudering av kobbertråd med en diameter av 1,4 mm ved en hastighet av 150 m/min, varme ekstrahert fra hjul-

i

delen og tilstøtningsdelen over i avkjølingssonen i en mengde av 10 kW ved hjelp av kjølevann som strømmet ved en så lav hastighet som 4 l/min og som mot de overflater som skulle avkjøles i avkjølingssonen, tilveiebragte en strålehastighet av ca. 800 m/min.

Denne varmeekstraksjonsmengde antyder at varme nådde frem til avkjølingssonen i en mengde av ca. 2,3 kW som et resultat av varmeledningen gjennom det ledende bånd, de tilstøtende hjuldelpartier og tilstøtningsdelen, og bevirket av temperaturgradienten som forelå mellom ekstruderingssonen og avkjølingssonen.

Denne målte varmemengde som ble fjernet av kjølevannet som strømmet i avkjølingssonen, lar seg meget gunstig sammen-ligne med en maksimal varmevekkledningsmengde av ca. 1,9 kW som har vist seg å være oppnåelig ved hjelp av strømmende kjølevann i henhold til teknikkens stand via interne kjøle-kanaler utformet i tilstøtningsdelen.

Fig. 6 viser den måte på hvilken den overførte varmemengde fra hjuldelen og tilstøtningsdelen til avkjølings-sonen viste seg å variere med varierende strømningshastighet for kjølevannet som ble tilført til denne sone.

Den ovenfor beskrevne ekstruderingsmaskin var, under henvisning til tegningene, for de praktiske forsøk forsynt med et varmeledende bånd av kobber, og dette bånd er vist ved 74 på Fig. 10 og av bekvemmelighetsgrunner antydet ved hjelp av stiplede linjer på Fig. 2 (det bør bemerkes at Fig. 2 også viser at når kobberbåndet 74 er representert ved hjelp av heltrukne linjer, er tverrsnittet tatt langs linjen II-II ifølge Fig. 10). Det vil forstås fra hen-visningstallet 74 ifølge Fig. 2 at kobberbåndet hadde U-formet radialt tverrsnitt og at båndet dannet en foring over den avrundede bunn 16 i omkretssporet 12 og strakk seg delvis opp langs sporets parallelle sidevegger.

Fig. 7 viser et lignende snitt som vist på Fig. 2,

av en modifisert utførelsesform av hjuldelen 10. Ifølge denne modifiserte utførelsesform er et massivt, ringformig bånd 76 av kobber med i det vesentlige rektangulært radialt tverrsnitt montert i og klemt fast mellom samarbeidende stålkinndeler 78 av hjuldelen, slik at det drives av kinndelene når en drivaksel på hvilken kinndelene er under-støttet, drives av drivmotoren. Båndet 76 har, i det minste til å begynne med, et lite innvendig spor 76A som spenner over den tette skjøt 78A mellom de to vangedeler 78. Dette spor hindrer at metallet i båndet 76 kommer inn mellom vangedelene når hjuldelen 10 monteres. Kompletterende avkortet kjegleformige overflater 76B og 78B på hhv. båndet og vangedelene gjør det mulig lettere å montere og de-montere disse partier av hjuldelen 10.

Omkretssporet 12 utformes i kobberbåndet ved dreibart

å føre skodelen 24 frem rundt ders dreietapp 26 henimot dens roterende hjuldels 10 omkrets, slik at tilstøtningsdelens 36 spiss bringes i kontakt med kobberbåndet og derved bevirker at denne vil maskinbehandle kobberbåndet slik at sporet 12 blir tiltagende dy<p>ere utformet i dette. Fig. 8 viser en alternativ utførelsesform av den ut-førelsesform som er vist på Fig. 7, hvor det varmeledende bånd isteden omfatter et sammensatt ringformig bånd 80 i hvilket en innvendig kjerne 82 av et metall (som kobber) med gode varmeegenskaper er omsluttet av og befinner seg i godt varmekontaktforhold til en kappe 84 av et metall (f.eks. sink) som er det samme metall som det som skal ekstruderes av maskinen. Fig. 9 viser en ytterligere alternativ utførelsesformav utf ørelsesf ormen vist på Fig. 7, hvor det varmeledende håprl isteden omfatter et sammensatt bånd 86 hvori et radialt innvendig, ringformig parti 88 av båndet er laget av et metall (som f.eks. kobber) med gode varmeegenskaper og i god varmekontakt er omgitt av et radialt ytre, ringformig parti 90 av et metall som er det samme som det som skal ekstruderes av maskinen. Dette omkretsspor blir maskinert ut ved hjelp av tilstøtningsdelen fullstendig innenfor det nevnte radialt ytre parti 90 av båndet.

Metaller som kan ekstruderes ved hjelp av ekstruderingsmaskiner beskrevet ovenfor, innbefatter

kobber og legeringer derav, aluminium og legeringer derav, sink, sølv og gull.

Det bør bemerkes at forskjellige trekk som her er beskrevet og som ikke er gjort til gjenstand for de etter-følgende patentkrav, er blitt krevet i samtidig innleverte patentsøknader som likeledes krever prioritet fra de samme to britiske patentsøknader 8309836 (innlevert 12. april 1983) og 8302951 (innlevert 3. februar 1983).

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en roterende hjuldel egnet for anvendelse i et roterende, kontinuerlig ekstruderingsapparat av friksjonstypen, karakterisert ved de trinn at (a) et roterende hjul fremstilles som i dets sylindriske omkretsdeler har et utformet kontinuerlig spor med radial utstrekning, idet en ringformig metallmasse er festet i sporet for bevegelse sammen med hjulets nevnte omkretsdeler, (b) hjulet roteres rundt dets rotasjonsakse, og (c) et verktøy med på forhånd bestemt sluttform påføres mot omkretsen av den ringformige metallmasse som er festet i hjulet, og verktøyet føres progressivt fremad i en radial recning etterhvert som hjulet fortsetter å rotere, for i den ringformige metallmasses omkretsdeler å maskinere ut et arbeidsspor med på forhånd bestemt, ønsket tverrgående tverrsnittsform, idet de nevnte omkretsdeler av den ringformige metallmasse som definerer arbeidssporet har en sammensetning som er i det vesentlige den samme som sammensetningen for et på forhånd bestemt tilførselsmetall som skal ekstruderes i et apparat når det er forsynt med den således fremstilte hjuldel, og idet det anvendes et verktøy med en på forhånd bestemt sluttform som er i det vesentlige den samme som for en på forhånd bestemt tilstøtningsdel som skal anvendes i apparatet for å stenge enden av en buet passasje som er utformet i arbeidssporet av en skodel som når apparatet er i bruk, samarbeider med hjuldelens nevnte sylindriske omkretsdeler .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ringformige metallmasse som er festet i hjulsporet, befinner seg i godt varmeforhold til hjulet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den ringformige metallmasse som er festet i hjulsporet, omfatter en ring av et første på forhånd bestemt metall som ligger konsentrisk med hjulet i hjulsporet og er innhyllet i en skjede av et annet på forhånd bestemt metall som definerer arbeidssporet og befinner seg i godt varmeforhold til det første på forhånd bestemte metall.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ringformige metallmasse som er festet i hjulsporet, omfatter en ring av et første på forhånd bestemt metall som ligger konsentrisk med hjulet i bunnen av hjulsporet og som er overdekket med en annen ring av et annet på forhånd bestemt metall, idet det første på forhånd bestemte metall befinner seg i godt varmeforhold til det annet på forhånd bestemte metall som definerer arbeidssporet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at det første og det annet på forhånd bestemte metall begge har et produkt av varmeledningsevne og spesifikk varme pr. volumenhet som er større enn for hjulmaterialet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at produktet for det første på forhånd bestemte metall er større enn produktet for det annet på forhånd bestemte metall.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at hjulet er montert for rotasjon i et roterende ekstruderingsapparat som nevnt og roteres i dette, og at det som verktøy anvendes et verk-tøy som omfatter en tilstøtningsdel av apparatet som nevnt, idet tilstøtningsdelen føres radialt fremad inn i den ringformige metallmasse efterhvert som hjulet roteres, for derved å danne arbeidssporet.

8. Hjuldel fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst forutgående krav.