TW509598B - Process for the production of tubular structural parts fabricated from PGM materials and having circumferential undulating bulges - Google Patents

Description

509598 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) .本發明係關於生產由P GM材料製成且具有周圍起伏 凸起的管狀結構部件之方法。 由貴金屬材料（諸如較佳爲P G Μ材料）製成的結構 部件係用於玻璃工業，特別是特殊玻璃熔化及熱成形工廠 〇 因爲商熔點’ P GM (白金族金屬）材料之特徵爲高 熱阻和局機械強度以及抗磨損，因而特別適合與玻璃熔體 接觸的生產結構部件之工廠或工廠單元。適合的材料爲白 金和白金合金及/或其他P GM金屬，其亦可選擇性地包 含微量非貴金屬做爲合金成分或氧化物添加劑。典型材料 精鍊白金，P t R h 1 〇 (鉑鍺合金，1 〇 %鉑）或鉑， 其包含少量的極細耐高溫金屬氧化物，諸如特別是氧化鉻 )，以增進機械強度和高溫蠕變阻力。 這種熔化技術工廠構成用於熔融金屬之熔化，精鍊， 運輸，均化和裝料。 這種結構部件.實質上爲常常製成薄壁管狀系統之貴金 屬片狀構造，熔融金屬在1 〇 〇 〇 t〜1 7 0 0 °C之間溫 度下流經此種系統，這些管狀系統一般是被絕緣及支撐陶 瓷材料包圍，而後者常由支撐金屬結構諸如金層箱所固定 〇 P G Μ結構部件在室溫下製造且安裝在相關單元中， 然而，這些單元操作溫度約爲1 〇 〇 0 °〜1 7 0 0 °C。 薄壁片狀金屬結構只有低維度剛性，尤其是高溫下， 爲了彌補此不便，材料厚度必須增加或是結構必須以加硬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 丨一-丨-r---裝---—-訂I-.I—.1¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 509598 A7 B7 五、發明説明（2 ) 成形方式來建構，諸如形成彎曲，邊緣，摺皺或摺疊。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，在設計及建構對應單元時，P G Μ結構部件的 高度熱膨脹和涉及的所有其他材料（貴金屬，陶瓷，鋼等 等）之不同熱膨脹必須加以考量，溫度1 5 0 〇 t：下的白 金平均熱膨脹係數爲1 1 · 2χ 1 Ο^κ — 1，亦即室溫了 一米長的白金結構部件在1 5 0 0°C下膨脹了 1 6 , 6毫 米。 由於不同材料的不同熱膨脹係數以及結構部件± s勺結 構固定點，此系統不可能有自由膨脹，因此p G Μ片狀，結 構在脆弱點可能會發生彎曲甚至翹曲，此舉導致不欲見到 的系統過早破壞。在由P G Μ材料製造且與玻璃熔點接觸 的工廠或工廠部件中，必須提供補償線性膨脹之結構部件 〇 具周圍起伏凸起之管段（諸如例如波紋管或伸縮軟管 )可做爲管狀工廠部件的結構元件，以添加徑向加硬到一 定程度，並用以補償線性膨脹。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相關光滑壁管件形成波形管係利用習用俗稱軋輥捲邊 或軋輥成型，其中，光滑壁管件之壁由一個從內側作用的 捲曲工具擠出到一成型模的徑向波紋凹部之內。在軋輥捲 邊中，各個別波紋係逐步連續軋輥。 如此成型且如是徑向加硬之管在徑向變得較有彈性且 因而可用於長度補償。 然而，軋輥在可能用途上有許多缺點和限制，尤其是 關於由P G Μ材料製成且用於玻璃工業的熔點技術廠之波 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -5 - 509598 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 _五、發明説明（3 ) 紋結構部件之生產。 由是，軋輥捲邊僅能在例如正弦波形狀區進行小形狀 改變，實際上則無法產生較高波紋尖峰，較尖褶曲，或甚 至是任意外形。爲此理由，利用軋輥製造之波形管僅適用 在熱線性膨脹之補償，因爲對應波形形狀僅能補償中度線 性膨脹。 此外，軋輥不能用於小管徑。 由於材料在軋輥中伸展，無可避免地在波形區變薄（ 壁厚降低），結構部件因而顯著地變弱，其可導致與玻璃 熔體接觸時所產生的熱應力及磨擦應力下之過早破壞。 因此，本發明之目的在於提供P G Μ材料之結構部件 ，以在與熔點玻璃接觸的單元或單元部件中做爲線性膨脹 補償器，本發明之目的亦提供此種結構部件之生產方法， 以避免上述缺點。 現在已發現這些目的可藉由一種製程來達成，其中之 成型係以液壓內壓進行擠製來完成。 因此，本發明提供一種從光滑壁管件成型以生產由Ρ G Μ材料製成且有周圍起伏凸起的管狀結構部件之方法， 其特徵在於：一光滑壁管件插入一圓柱狀成型模，模之內 徑實質上對應管件外徑，且模有徑向起伏凹部，模在二軸 向晴部設有一個將管纟而部抬封之沖壓工具，所形成的空間 注滿液壓流體，之後藉由沖壓工具施加軸向壓力，在縮痘 管件之同時在其壁形成應成型模凹部之凸起。 在依據本發明的方法中，工業P G Μ材料製成的圓形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐〉 7〇Ζ ~~~ -- (請先閲讀背面之注意事' 項再填. 裝-- :寫本頁) 、1Τ 509598 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 或多邊形截面且任意半徑之無接縫或熔接光滑壁管件可做 爲初始工件，最好以精煉白金，P t R h 1 0或F S K白 金做爲P GM材料。管件之成型係在一成型單元內同時對 管端部施加軸向壓力而在液壓內壓下擠製，爲此目的，要 成型的光滑壁管件係插入內徑實質上對應管件外徑且有徑 向起伏凸部之圓柱狀成型模。沖壓工具裝設在管軸向端部 而將管端緊緊密封，如是形成的空間之後注滿液壓流體， 最好以業界所用的水或傳統液壓油做爲液壓流體。實際成 型方法中，之後係經由沖壓工具對管端部施加軸向壓力， 使沖壓工具朝對方移動。如此，藉由液壓油在內部有作用 在管壁之液壓內壓，迫使壁進入成型工具凹部，因而在管 件內形成對應管件縮短程度之凸起。 依據本發明之方法槪示於圖1 ，其示出一較佳實施例 ，右半部（A )爲初始狀態，而左半部（B )爲成型方法 結束時之狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光滑壁初始管件（1 )位於一圚柱狀成型模（2 )內 ，後者內徑實質上對應管件外徑。成型模（2 )有一徑向 起伏凹部（3，3 —)，沖壓工具（4，5 )安裝在管端 部且將如是形成之內部空間緊緊密封。液壓流體（6 )注 滿沖壓工具（4，5 )與管形成之空間，利用例如液壓壓 床（未示出）.之顎經由沖壓工具（4，5 )施加軸向壓力 。如此，沖壓工具（4，5 )和管端部均彼此朝對方移動 ，藉此，管件同時縮短之同時，在管件壁內形成對應成型 模（2 )凹部（3 )之凸起（7 )。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 509598 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 在一特別實施例中，軸向壓力之施加係利用被導引通 過沖壓工具（4 ’ 5)中央孔（9 ’ 1 0)的一支拉桿（ 8 )，其迫使可移動的沖壓工具（4 )朝固定的沖壓工具 (5 )移動。 在一特別較佳實施例中，圓柱狀成型模（2 )係由可 移動地安裝在軸向之成型器（1 1 )組成，在初始狀態， 成型器（1 1 )彼此隔開，而在軸向壓力下被迫在一起（ 11^)。利用此種成型工具設計，若起伏凹部（1 2， 1 2 >)最大高度是在成型器（1 1 )的軸向接觸表面（ 1 3，1 3 /)區時特別有好處，擠製程序得以提升，且 成型平順並且保護材料。 藉由本發明之方法，可在單一工件產生實際上任何所 要形狀之波紋，特別是使用P G Μ材料，不管初始工件直 徑及管形狀。 典型波紋外形一例見圖2，略平的波紋（1 4 )係由 例如一成型模產生，成型模在徑向段的凹部可具有實質上 正弦波形狀。具較高尖峰（1 5，1 6 )之波紋可由徑向 段有顯著起伏外形或豎琴狀外形的凹部之成型模產生。 本發明之方法與軋輥捲邊相較之下的特殊優點爲一方 面實質上可達到更高程度之成型，另一方面波紋輪廓內側 和外側壁厚並.無差異或差異甚小。由是，利用本發明方法 以PGM材料生產的典型豎琴狀風箱壁厚差異最多爲1 〇 %。中等顯著（大致上正弦狀）波紋管之壁厚變化最多爲 1 0 %。因此適當成型的結構部件實質上更穩定且相當地 (請先閲讀背面之注意事 項再填* 裝-- :寫本頁) 、τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ 8 _ 509598 A7 B7 五、發明説明（6) 更能抵抗機械，熱及磨損應力。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 因此利用本發明之方法以P G Μ材料製成且有周圍起 伏凸起之管狀結構部件特別適合做爲與玻璃熔體接觸之單 元或單元部件之線性膨脹補償器。在此方面，主要需要高 徑向維度穩定性及僅需線性膨脹中等熱補償時最好使用有 點平坦之波紋形狀（1 4 ;圖2 )。較顯著波紋形狀或豎 琴狀波紋外形（1 5，1 6 ;圖2 )在軸向很有彈性，因 此可用來補償波紋管段小長度之大線性膨脹。 相關結構部件可很有益地在控制玻璃熔體的工廠部件 中做爲線性膨脹補償器，諸如進給管和精煉室，或在涉及 玻璃熔體之輸送，均勻化或計量的工廠部件中做爲線性膨 脹補償器，諸如攪拌器，柱塞或攪拌單元。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3所示者爲用於一減壓精煉室（1 7)之PGM材 料製成之管的一例槪示結構圖，精煉段之管有具波紋輪廓 (1 8 )之段，其利用本發明之方法產生（剖面放大）， 以補償固定點（1 9 )之間的線性熱膨脹。用於玻璃流之 進給管線及排放管線（2 0，2 1 )有尺寸不同之波紋區 (22)(剖面放大）。 圖式簡單說明 圖1是一槪略剖面圖，顯示用以實施本發明的方法之 模； 圖2是一槪略圖，顯示能夠以本發明的方法而生產之 幾個波紋外形，及 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 509598 A7 B7 五、發明説明（7) 圖3是一槪略圖，顯示能夠以本發明的方法而生產之 管結構。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 符號說明 1 管件 2 成型模 3，3 / 徑向起伏凹部 4，5 沖壓工具 6 液壓流體 7 管件凸起 8 拉桿 9，1 0 中央孔 1 1，1 1 / 成型器 1 2，1 2 / 起伏凹部 1 3，1 3 / 軸向接觸面 14 略平的波紋 1 5，1 6 尖峰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17 減壓精煉室 18 波紋輪廓 19 固定點 2 0，2 1 進給及排放管線 2 2 波紋區 -10- 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 附件一 A: 第90 125437號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年9月13日修正 1·一種從光滑壁管件成型以生產由PGM材料製成 且有周圍起伏凸起的管狀結構部件之方法，其特徵在於： 一光滑壁管件（1)插入一圓柱狀成型模（2)，模之內 徑實質上對應管件外徑，且模有徑向起伏凹部（3 )，模 在二軸向端部設有一個將管端部密封之沖壓工具（4，5 )，所形成的空間注滿液壓流體（6 )，之後藉由沖壓工 具（4，5 )施加沖壓工具施加軸向壓力，在縮短管件之 同時在其壁形成對應成型模（2 )凹部（3 )之凸起（7 )〇 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該軸向壓力 係由被導引通過沖壓工具（4，5 )中央孔（9，1 0 ) 的一拉桿（8 )施加，以迫使可移動沖壓工具（4 )朝固 定的沖壓工具（5 )移動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :4二 年月 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中成型工 具（2 )係由以可移動方式安裝在軸向之成型器（1 1 ) 組成，成型器在初始狀態彼此隔開，而在軸向壓力下被驅 動在一起（1 1 > )。 4 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中起伏凹部（ 1 2，1 2 >)之最大高度位於成型器（1 1 )軸向接觸 表面（13，13<)區。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着) IT? ~ 509598 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中成型模之起 伏凹部在徑向實質上爲正弦波外形（1 4 )。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中成型模之起 伏凹部在徑向有顯著起伏外形（1 5 )。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中成型模之起 伏凹部在徑向爲豎琴狀外形（1 6 )。 --------If — (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 -