SK279495B6 - Prstenec na žehlenie stien - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka žehliacich prstencov vhodných na žehlenie bočnej steny pohárikov vy robených z laminátov z fólie z polymémej hmoty, ako sú polyestery, a z kovového plechu. Tieto prstence sa používajú pri výrobe plechoviek a podobných predmetov z laminátov z polymémej fólie a kovového plechu, pri ktorej sa vystrihne kotúč z laminátu, z kotúča sa vytiahne pohárik, ktorý sa osadí na lisovník, načo sa nechá s lisovníkom prejsť najmenej jedným žehliacim prstencom kvôli stenčeniu a predĺženiu bočnej steny pohárika.

Doterajší stav techniky

Britská zverejnená patentová prihláška č. 2003415A opisuje lamináty z fólie z polymémej hmoty, prilepenej ku kovovému plechu a rozoberá vlastnosti potrebné pre laminát, aby vydržal ťahanie a žehlenie stien. Ako jedna z týchto vlastností sa uvádza, že musí byť schopný opätovného tečenia pri teplotách od okolo 204 °C do okolo 232 °C v závislosti od konkrétnej živice a podľa ich degradačných vlastností. Ako najvýhodnejšie lamináty sú uvádzané fólie z PVC alebo polypropylénu, prilepené na hliník alebo oceľ lepom, ako je polypropylcn modifikovaný anhydridom kyseliny maleinovej. Takáto fólia môže byť aplikovaná na obidva hlavné povrchy kovu.

Alternatívne je opisovaný laminát fólie na jednom hlavnom povrchu a povlak čiastočne vytvrdenej epoxyfenolickej živice na druhom hlavnom povrchu, ktorý sa ťahá a žehlí s čiastočne vytvrdeným povlakom vnútri ťahaného a žehleného polotovaru. Uvádza sa, že počas tvarovania alebo následne pri praní, zdobení alebo vnútornom povliekaní môže dochádzať k opätovnému tečeniu laminátových fólií a povlakov, ktoré môže účinne napravovať a vylučovať obnaženie kovu tak vnútri, ako zvonka plechovky. Takéto opätovné tečenie naznačuje výrazné zmenšenie hrúbky bočnej steny, čo potvrdzuje príklad, v ktorom sa hrúbka bočnej steny pohárika zmenšila z 0,26 mm na okolo 0,1 mm pri použití ťažnej a žehliacej zostavy opísanej v britskom patentovom spise č. 1 517 732. Práca autorov vynálezu s laminátmi polyesterového filmu a plechu, ako je plech z hliníkovej zliatiny, ukazujú, že teplo potrebné na vyvolanie opätovného tečenia spôsobí nežiaducu zmenu štruktúry fólie.

Britské zverejnené patentové prihlášky č. 2 092 931A a 2 092 932A opisujú lisovacie nástroje, v ktorých sa východiskový kovový polotovar s vopred vytvoreným povlakom ťahá do pohárika, ktorý sa potom súčasne ťahá a žehlí kvôli vytvoreniu telesa v tvare nádoby s bočnou stenou s hrúbkou približne 0,25 mm, t. j. tenšej ako východiskový polotovar. Toto korekčné žehlenie sa udeľuje tým, že sa pohárik osadí na držiak predvýrobku, ktorý obklopuje lisovník. Dno pohárika sa tlačí proti koncovej ploche kombinovanej lisovnice, pričom vstup lisovníka do lisovnice zmenšuje celkový priemer pohárika proti polomeru lisovnice. Pokračujúci posun lisovníka posúva novovytvorenú bočnú stenu do časti lisovnice v tvare zrezaného kužeľa, ktorá sa zbieha pod uhlom v rozmedzí od 1/2° do 3° kvôli stláčaniu bočnej steny pred tým, ako táto bočná stena dosiahne plôšku axiálnej dĺžky medzi 0,025 mm a 2,25 mm. Plôška je podporovaná reliéfnou časťou a rozbieha sa v sklone od nej. Práca vykonaná v takýchto kombinovaných lisovniciach je väčšia ako sa vykonáva v jednotlivých ťažných a žehliacich lisovniciach, takže vzniká riziko nadmerného ohrevu laminátu ťahaného a žehleného v takýchto lisovniciach. Ďalej vyžaduje každý lisovací nástroj na dosiahnutie redukcie v celkovom priemere pohárika špeciálny lisovník, držiak predvýrobku a lisovnicu. V protiklade s tým môže rad žehliacich prstencov alebo lisovníc, každá s menším priemerom plôšky ako pri predchádzajúcom prstenci, spolupôsobiť s jediným lisovníkom a umožniť prívod chladivá k spracovávanému výrobku medzi prstencami.

Pri použití zariadenia, v ktorom jediný lisovník spolupôsobí s takýmto postupom žehlenia, autori žehlili poháriky vytvorené z laminátov z polyesteru a z hliníkovej zliatiny. Autori zistili, že je potrebné zabrániť nadmernému ohrevu na žehliacich prstencoch s cieľom vylúčiť poškodenie polyesterovej fólie, keď sa zmenšuje hrúbka bočnej steny pohárika o 10 % alebo viac. Miera poškodenia povlaku závisí od bodu topenia polyesterovej fólie a zväčšuje sa s tým, ako bod topenia klesá.

Podstata vynálezu

Vynález prináša prstenec na žehlenie stien na použitie v spolupôsobení s lisovníkom, majúci vstupnú plochu v tvare zrezaného kužeľa, medziľahlú plôšku usporiadanú pozdĺž stredovej osi kolmej na rovinu prstenca a rozbiehavú výstupnú plochu, vybiehajúcu z uvedenej plôšky v uhle od 5° do 15°, ktorého podstatou je, že uvedená vstupná plocha v tvare zrezaného kužeľa sa zbieha v uhle od 1⁰ do 4° k stredovej osi, a pričom prstenec je vytvorený z materiálu odolného proti oderu, majúceho tepelnú vodivosť väčšiu ako 50 W/m °C.

Vstupná plocha je podľa ďalšieho znaku vynálezu naklonená vzhľadom na os v uhle 2°.

Zbiehavá vstupná plocha je podľa ďalšieho znaku vynálezu dlhšia ako je rozbiehavá výstupná plocha.

Podľa výhodného vyhotovenia má plôška dĺžku meranú rovnobežne so stredovou osou prstenca s veľkosťou 0,635 mm.

Prstenec je výhodne vytvorený z materiálu zvoleného zo skupiny pozostávajúcej z karbidu volfrámu/keramického diboridu/ niklovej základnej hmoty; karbidu volfrámu v niklovej a chrómovej základnej hmote a karbidu volfrámu v kobaltovej základnej hmote.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu je prstenec uložený do zostavy s druhým žehliacim prstencom, od ktorého je udržiavaný v odstupe dutým dištančným členom.

Pri použití žehliaceho prstenca podľa vynálezu sa vytvorí pohárik z laminátu polyesterového filmu a plechu z hliníka alebo hliníkovej zliatiny, pohárik sa nasadí na lisovník a zvonka pohárika sa privádza tekuté chladivo, pohárik s lisovníkom sa nechá prechádzať prstencom na žehlenie steny majúcim vstupnú plochu v tvare zrezaného kužeľa, ktorá sa zbieha pod uhlom v rozmedzí od 1° do 4 k osi lisovníka do koncovej, v podstate valcovej plôšky v dĺžke meranej v smere osi lisovníka v rozmedzí od 0,25 do 1,25 mm, ktorá vymedzuje s lisovníkom radiálnu vôľu menšiu ako je hrúbka bočnej steny pohárika, takže bočná stena sa stenčuje a predlžuje.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príkladoch vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje:

obr. 1 schematický rez zariadením na preťahovanie a žehlenie steny pohárika na výrobu telesa plechovky, obr. 2 rez lisovníkom a žehliacim prstencom s pohárikom prechádzajúcim týmto prstencom, obr. 3 zväčšený detail z obr. 2 a obr. 4 podrobnosť skladby typického laminátu, z ktorého sa vyrába pohárik a teleso plechovky so žehlenou stenou.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Bolo už vyrobených mnoho miliónov ťahaných plechoviek so žehlenými stenami z pocínovaného plechu alebo z hliníkovej zliatiny. V obidvoch prípadoch sa pohárik a celá nástrojová zostava žehliacich prstencov mažú tekutým chladivom, zvyčajne zmesou chladivá riedenou vodou. Predpokladá sa, že cín na pocínovanom plechu pôsobí ako bariérové mazivo, ktoré bráni zachyteniu pohárika, keď je pretláčaný lisovníkom cez žehliace prstence. Prítomnosť nepolymémeho povlaku alebo fólie na poháriku sa však vyznačuje odlišnými Teologickými problémami.

Zatiaľ čo niektorí výrobcovia plechoviek používajú zostavu žehliacich prstencov rozmiestnených vo vzájomnom odstupe po dráhe lisovníka, takže pohárik je dočasne v dvoch prstencoch naraz, je podľa vynálezu dávaná prednosť usporiadaniu znázornenému na obr. 1, pretože pohárik opúšťa každý žehliaci prstenec pred tým, ako vstupuje do ďalšieho prstenca, takže pohárik má čas medzi prstencami vychladnúť.

Na obr. 1 obsahuje zariadenie lisovník 1 obklopovaný prídržnou objímkou 2 predvýrobku, pričom držiak predvýrobku a lisovník sú obidva vratne pohyblivé pozdĺž ich pozdĺžnej osi kvôli spolupôsobeniu s lisovnicovou zostavou 3, obsahujúcou centrovací prstenec 4, prieťažnú matricu 5, držiak 6 prieťažnej matrice, prvý dištančný člen 7, prvý žehliaci prstenec 8 nesený v prvom prstencovom nosiči 9, druhý dištančný člen 10, druhý žehliaci prstenec 11 nesený v druhom prstencovom nosiči 12, tretí dištančný člen 13, tretí žehliaci prstenec 14 nesený v treťom prstencovom nosiči 5 a sťahovač 16.

Keď sa pohárik 17 uložený na lisovníku 1 držiaku 2 predvýrobku pohybuje smerom k prieťažnej matrici 5, spolupôsobí držiak 2 s prednou stranou prieťažnej matrice 5 kvôli obmedzovaniu obvodového materiálu pohárika, keď lisovník 1 pretláča pohárik do prieťažnej matrice 5.

Prvý dištančný člen 7 má dĺžku zaisťujúcu, že neznázornený preťahovaný pohárik opúšťa prieťažnú matricu 5 pred vstupom do prvého žehliaceho prstenca 8. Prvý dištančný člen má radiálny priechod 18, ktorým prechádza mazivo na mazanie a chladenie vonkajška preťahovaného pohárika.

Po priechode prvým žehliacim prstencom 8 vstupuje pohárik so žehlenou stenou do druhého dištančného člena 10, kde je mazivo/chladivo privádzané z radiálneho priechodu 19 predtým, ako žehlený pohárik vstupuje do druhého žehliaceho prstenca 11. Druhý dištančný člen 10 má dĺžku schopnú zaistiť, že pohárik so žehlenou stenou opusti prvý žehliaci prstenec 8 prv ako vstupuje do druhého žehliaceho prstenca 11.

Po priechode druhým žehliacim prstencom 11 je privádzané ďalšie chladivo/mazivo z radiálneho priechodu 20 do tretieho dištančného členu 13 pred vstupom do tretieho žehliaceho prstenca 14. Po priechode tretím žehliacim prstencom môže v prípade potreby pôsobiť lisovník na tvarovaciu neznázomenú podložku kvôli vytváraniu dnového profilu dna telesa plechovky so žehlenou stenou. Keď sa lisovnik vracia do východiskovej polohy, znázornenej na obr. 1, voľný koniec telesa plechovky narazí na sťahovacie prstence 16, ktorými sníme žehlené teleso plechovky z lisovníka. Aby sa zabránilo škode na sťahovači, je bežné používať lisovník majúci prstenec 21 zmenšeného priemeru, takže krajná hrana obruby steny žehlenej plechovky 22 je hrubšia ako je zvyšok žehlenej bočnej steny, ako je zrejmé z obr. 1.

Jedným z cieľov vynálezu je použiť zariadenie z obr. 1 na žehlenie steny pohárika vyrobeného z laminátu z hliníkovej zliatiny a polymémej fólie. Obr. 2 ukazuje, že žehliaci prstenec 8 udeľuje radiálne orientovaný ráz bočnej stene pohárika, keď lisovník vyvíja pri svojom posune ťažné zaťaženie na stenový materiál 23, vynárajúci sa z prstenca. Trenie na rozhraní žehliaceho prstenca a plechovky vyvoláva teplo, ktoré musí byť ovládané kvôli zabráneniu poškodenia polymémej fólie.

Na obr. 3 má žehliaci prstenec steny podľa vynálezu zbiehavú vstupnú plochu 24 v tvare zrezaného kužeľa s uhlom kužeľovitosti A° v rozmedzí od 1° do 4° vzhľadom na os prstenca, ďalej v podstate valcovitú plôšku 25, a rozbiehavú výstupnú plochu 26 v tvare zrezaného kužeľa, naklonenú pod uhlom B° na poskytnutie konštrukčnej opory materiálu prstenca a rýchle vytvorenie vôle od bočnej steny materiálu. Plytký sklon vstupnej plochy 24 rozširuje namáhanie v tlaku, takže teplo vznikajúce počas zvyšujúceho sa žehliaceho účinku vo vstupe už do valcovej časti môže byť rozptýlené do materiálu prstenca. Axiálna dĺžka valcovej plôšky 25 je udržiavaná krátka, aby sa vylúčilo nepotrebné zahrievanie materiálu pohárika stratami trením.

Pri výhodnom vyhotovení má prstenec vstupný uhol A° rovný 2°, osovú dĺžku valcovej plôšky 25 0,635 mm a výstupný uhol 6°. V typickom prípade má vstupná plocha 24 a valcová plôška 25 akosť povrchu 2 mikroinch CLA. Pri práci so zariadením znázorneným na obr. 1 je vôľa medzi vonkajším povrchom lisovníka približného priemeru 65 mm a valcovým úsekom každého prstenca v typickom prípade 0,241 mm pri prvom žehliacom prstenci (26 % redukcia), 0,105 mm pri treťom žehliacom prstenci (41 % redukcia) kvôli zmenšeniu východiskovej hrúbky bočnej steny 0,324 mm pohárika na hrúbku žehlenej steny 0,105 mm. Výhodné mazivá/chladivá zahŕňajú mazivo typu GRACE 544A (20 % vo vode) alebo STEART OILS DRAWSOL 378M2 (6 % vody) alebo QUAKER 556 (6 % vo vode), ktoré sú priemyselne široko používané.

Je možné používať mazivá normálne nevhodné na tvarovanie hliníkových plechoviek, pretože polymémy povlak bráni kontaktu hliníka a povrchu lisovnice a tvorbe jemných kovových častíc. Tieto materiály môžu mať výhodu nízkeho obsahu derivátov linolanu a majú priaznivý účinok na organoleptické vlastnosti nádob. Ako príklad možno uviesť, že mazivo QUAKER 556 používané v priemysle na plechovky z pocínovaného plechu, ale nie na hliníkové plechovky, má veľmi nízky obsah linolanu, ale uspokojivé vlastnosti z hľadiska tvarovania hliníkových plechoviek s povlakom z polyetylén - tereflalátu.

S cieľom rozptýliť teplo vznikajúce na každom prstenci na žehlenie steny je žiaduce, aby každý prstenec bol vyrobený z materiálu majúceho vysokú tepelnú vodivosť. Autori zistili, že je vhodné vyrábať prstence z materiálov zostavených do ďalej uvádzanej tabuľky. Ide o disperzne spevnené materiály majúce vhodnú chemickú afinitu a tepelnú vodivosť väčšiu ako 50 W/m °C:

Tabuľka I Materiál Rozmedzie vodivosti
	(W/m °C)
Karbid volfrámu/keramický diborid v niklovej základnej hmote	145 -155
Karbid volfrámu v niklovej a chrómovej základnej hmote	170- 190
Karbid volfrámu v kobaltovej základnej hmote	65 -100
Diborid volfrámu a niklu v niklovej a chrómovej základnej hmote	115-122

Tieto materiály boli vhodné na výrobu bežných DWI plechoviek z hliníka a DWI plechoviek z hliníka s povlakom PET (polyetylén - tereftalátu).

Tabuľka 2

Materiál Tepelná vodivosť (W/m °C)

Čiastočne stabilizovaný oxid zirkoničitý 6-12

Alfa-nitrid kremíka 15-22

Zatiaľ čo prstenec na žehlenie steny, vyrobený z čiastočne stabilizovaného oxidu zirkoničitého, majúceho tepelnú vodivosť 12 W/m °C, bol účinný tam, kde sa žehlil pocínovaný plech bez povlaku, nie je účinný, keď sa žehlí stena z polyesterového a hliníkového laminátu vzhľadom na afinitu oxidu zirkoničitého k hliníku.

Žehliaci prstenec steny vyrobený z alfa-nitridu kremíka s tepelnou vodivosťou 20 W/m °C vyvolával poškodzovanie povlaku hliníkovej zliatiny 3004 s polyesterovým povlakom, ale bol uspokojivý pri tvarovaní hliníka bez povlaku.

Tabuľka 3

Typické parametre plechoviek pri porovnávacom hodnotení

Rýchlosť výroby 180-280 plechoviek za minútu

Hrúbka steny plechovky

- tenkostenná 0,105 mm

- hrubostenná 0,17 mm

Základný hliník 0,295 mm

Výška orezanej plechovky 125 mm
Priemer plechovky	65 mm
Priemer pohárika	87,5 mm
Chladivo výrobného zariadenia	DRAWSOL 919 pri 3 %
Priemer predvýrobku	137,5 mm

Obr. 4 ukazuje typický laminát hliníkového plechu a polymémeho filmu, spojených na obidvoch hlavných plochách plechu spájavou vrstvou.

Konkrétnejšie zistili autori vynálezu, že uvedené žehliace prstence sa hodia na žehlenie bočnej steny pohárikov vytvorených z laminátov, pozostávajúcich z vrstiev polyesteru 27 ako je polyetylén - tereftalát v amorfnom stave, lepený vrstvou 28 kopolypolyesteru na obidvoch stranách plechu 29 z hliníkovej zliatiny (napr. zliatiny č. 3004). Kopolyester 28 môže byť kopolyester ako je izoftalát/ tereftalát/etylénglykol alebo alternatívne tereftalát/etylénglykol/dietylénglykol, v ich amorfnom stave. V typickom prípade je hrúbka polyesterovej vrstvy 27 v rozmedzí od 10 do 25 mikrometrov, vrstva kopolyesteru 28 je rádovo 2 mikrometre a plech 29 z hliníkovej zliatiny má hrúbku okolo 300 mikrometrov. Ak si zoberieme najvyššie hodnoty z týchto medzí, bude zrejmé, že celková hrúbka 324 mikrometrov stenového materiálu ťahaného pohárika 17 bude zmenšená, napríklad nástrojovou zostavou na konečnú stenovú hrúbku plechovky okolo 105 mikrometrov. Určité pružné spätné odskočenie laminátu na žehlenie steny povedie k trochu hrubšej konečnej stene ako je vôľa konečného prstenca, napríklad s konečnou hrúbkou 127 mm. Na ďalšie podrobnosti týchto výhodných polyestertereftalátových laminátov je možné sa odvolať na súvisiaci európsky patentový spis č. (zverejnená patentová prihláška EP 0312304).

Je potrebné poznamenať, že zvolené vstupné uhly žehliacich prstencov podľa vynálezu vyvolávajú postupnú redukciu hrúbky bočnej steny na relatívne dlhé axiálne vzdialenosti. Táto zvláštna nárazová povrchová plocha dovoľuje výmenu tepla medzi bočnou stenou prstencového materiálu, ktorý pôsobí ako odvádzač tepla. Obr. 3 ukazuje, že toto vedie k žehliacim prstencom, ktoré majú zbiehavú vstupnú plochu 24 väčšej axiálnej dĺžky, ako je axiálna dĺžka rozbiehavej výstupnej plochy 26, ak axiálna hrúbka prstenca je obmedzená na rovnakú hrúbku ako pri známych žehliacich prstencoch.

Boli skúšané žehliace prstence majúce zložený sklon na vstupe. Pri týchto zložených prstencoch predchádza vstupu v tvare zrezaného kužeľa s uhlami 1° a 4° prstenec v tvare zrezaného kužeľa, majúci väčší sklon k osi, napríklad medzi 4° a 10°. Tieto uložené konvexné povrchy však neprinášajú žiaden prospech pri žehlení stien pohárikov vyrobených z laminátov polyesteru a hliníkového materiálu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Prstenec (8) na žehlenie stien na použitie v spolupôsobení s lisovníkom (1), ktorý má vstupnú plochu (24) v tvare zrezaného kužeľa, medziľahlú plôšku (25) usporiadanú podíž stredovej osi kolmej na rovinu prstenca (8) a rozbiehavú výstupnú plochu (26), vybiehajúcu z uvedenej plôšky (25) v uhle od 5° do 15°, vyznačujúci sa t ý m , že uvedená vstupná plocha (24) v tvare zrezaného kužeľa sa zbieha v uhle od 1° do 4° k stredovej osi, a pričom prstenec je vytvorený z materiálu odolného proti oderu, ktorý má tepelnú vodivosť väčšiu ako 50 W/m °C.
2. 2. Prstenec na žehlenie stien podľa nároku 1, vyzná í u j ú c i sa tým, že vstupná plocha (24) je naklonená vzhľadom na os pod uhlom 2°.
3. 3. Prstenec na žehlenie stien podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že zbiehavá vstupná plocha (24) je dlhšia, ako je rozbiehavá výstupná plocha (26).
4. 4. Prstenec na žehlenie stien podľa najmenej jedného z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že plôška (25) má dĺžku meranú rovnobežne so stredovou osou prstenca s veľkosťou 0,635 mm.
5. 5. Prstenec na žehlenie stien podľa najmenej jedného z nárokov laž 4, vyznačujúci sa tým, že je vytvorený z materiálu zvoleného zo skupiny pozostávajúcej z karbidu volfrámu/keramického diboridu/niklovej základnej hmoty; karbidu volfrámu v niklovej a chrómovej základnej hmote a karbidu volfrámu v kobaltovej základnej hmote.