WO2014011080A1 - Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2014011080A1
WO2014011080A1 PCT/RU2013/000522 RU2013000522W WO2014011080A1 WO 2014011080 A1 WO2014011080 A1 WO 2014011080A1 RU 2013000522 W RU2013000522 W RU 2013000522W WO 2014011080 A1 WO2014011080 A1 WO 2014011080A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel
deformation
concave
symmetry
convex
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000522
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Лев Анатольевич ГУБЕНКО
Владимир Евсеевич ПЕРЕЛЬМАН
Original Assignee
Gubenko Lev Anatolyevich
Perelman Vladimir Evseevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gubenko Lev Anatolyevich, Perelman Vladimir Evseevich filed Critical Gubenko Lev Anatolyevich
Priority to US14/411,416 priority Critical patent/US20150209994A1/en
Priority to CN201380037078.4A priority patent/CN104487227B/zh
Priority to EP13816661.6A priority patent/EP2878422A4/en
Publication of WO2014011080A1 publication Critical patent/WO2014011080A1/ru
Priority to IL236507A priority patent/IL236507A0/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B29C48/08—Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/251—Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments
    • B29C48/2511—Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments by modelling material flow, e.g. melt interaction with screw and barrel
    • B29C48/2515—Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments by modelling material flow, e.g. melt interaction with screw and barrel in the die zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/305—Extrusion nozzles or dies having a wide opening, e.g. for forming sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2007/00—Flat articles, e.g. films or sheets
    • B29L2007/002—Panels; Plates; Sheets

Definitions

  • the group of inventions relates to the production of long products from powders of plasticized masses by extrusion.
  • the liquid state of the melt of the polymer material allows you to not be afraid of discontinuities in its continuity even at high gradients of the flow rate of the material in the deformation channel, as well as in extrusion methods, using the supply of material through separate channels to different zones of the deformation channel, it is possible to obtain a defect-free and homogeneous medium when these individual flows merge on the surfaces of their contact.
  • the technical result of the invention is to provide the same degree of deformation processing of the material throughout the entire volume of the product and the same linear velocity of the outflow of the deformable material from the deformation channel, which provides a defect-free and uniform structure throughout the volume of the molded product.
  • the technical result is achieved by the fact that in the method of forming long sheets of plasticized powder materials, including forming a preform and forcing it through a deformation channel of circular cross-section at the inlet and rectangular cross-section at the exit, ensuring material drawing, molding of the product and its calibration, in the process of forcing through deformation the channel is formed in the material of the deformation zone - the central zone adjacent 13 000522
  • the material of the central zone is deformed by at least 80%, and in the peripheral zones by no more than 20% of the total degree of deformation obtained by the material along the entire length of the deformation channel.
  • the volume of material in these zones is reduced relative to the volume of the material of the central zone by extruding it according to the back pressing scheme into the central zone.
  • a device for forming long sheets of plasticized powder materials including a deforming element with a profiled working channel, the output section of which is made in the form of a calibrating die and whose profiled surface has horizontal and vertical planes of symmetry, the intersection line of which is the axis of the channel, and has a round inlet and 13 000522
  • each of the lines of intersection of the vertical plane of symmetry with the profiled surface of the working channel includes a convex-concave section intersecting the concave elements of the specified closed loops, and a rectangle connected to it from the concave side frost section parallel to the axis of the channel.
  • the distance between the rectilinear sections of both lines is constant and equal to the height of the rectangular calibrating hole, and the convex-concave sections of both lines begin to turn rectilinear in the same section in which the concave elements begin to cross along the center of the concave elements of these convex-concave closed loops tangent to straight segments, the length of which along the length of the working channel grows and at the exit from it is equal to the width of a rectangular calibrating hole.
  • Each of the lines of intersection of the horizontal plane of symmetry with the profiled surface of the working channel consists of two sections of different signs of curvature and intersects the convex elements of these closed loops, the sections of which adjacent to the horizontal plane of symmetry pass straight segments parallel to the vertical plane of symmetry, the maximum whose length is equal to the height of the rectangular calibrating hole.
  • the lines formed by the intersection of the profiled surface of the working channel with the horizontal plane of symmetry and consisting of two sections of different signs of curvature are concave-convex, having a concave section adjacent to the inlet, and a convex section, adjacent to the calibration hole.
  • the lines formed by the intersection of the profiled surface of the working channel with the horizontal plane of symmetry and consisting of two sections of different signs of curvature are convex-concave, having a convex section adjacent to the inlet, and a concave section adjacent to the calibration hole.
  • the deforming element is made with walls having from 6 to 10 channels symmetrical with respect to the axis of the working channel and having independent inputs and outputs for pumping liquid or gas.
  • FIG. 2 (a-z) shows cross-sections of the profiled surface of the working channel sequentially from a circular inlet (a) to a rectangular outlet (h).
  • FIG. 4 shows the lines of intersection of the profiled surface of the working channel with the horizontal plane of symmetry.
  • a device for forming long sheets of plasticized powder materials contains a deforming element adjacent to the extruder with a profiled surface 1 of the working channel.
  • the profiled surface 1 of the working channel has horizontal and vertical planes of symmetry, the intersection line of which is the axis of the channel (z axis), and also has a circular inlet 2 and a rectangular gauge hole 3.
  • the profiled surface 1 from a circular cross-section at the inlet 2 passes into a rectangular section of the calibrating hole 3 through convex-concave surfaces.
  • These surfaces in sections orthogonal to the channel axis form, as shown in FIG. 2, closed contours in which curves having different signs of curvature are tangentially conjugated.
  • intersection lines of the vertical plane of symmetry (yz plane) with the profiled surface 1 of the working channel shown in Fig. 3 pass through the centers of the concave elements of the closed loops shown in Fig. 2 and include a convex-concave section 4 and mating with it from the concave side rectilinear section 5 parallel to the axis of the channel (z axis).
  • the distance along the y axis between the straight sections 5 of both lines is constant and equal to the height of the calibrating hole 3.
  • the geometry features of the profiled surface 1 of the working channel provide the implementation of the proposed method forming long sheets of plasticized powder materials.
  • the material of the central zone adjacent to the central plane of symmetry (yz plane) is forced through the deformation channel due to the rapid, as shown in FIG. 2 and 3, reducing the cross-sectional area of the working channel in this zone receives in the first half of the length of the working channel 1 according to the direct pressing scheme at least 80% of the degree of drawing that the material receives along the entire length of the deformation zone.
  • Such temperature control in the material is necessary because the material already at the entrance to the deformation channel has a different temperature in sections orthogonal to the axis of the channel, and this temperature distribution in the material changes as it moves along the channel due to different heat transfer conditions on the surface of the tool and on the degree of deformation obtained by the material in various deformation zones, since the deformation work passes to the heating temperature oh environment.

Abstract

Группа изобретений относится к производству длинномерных изделий из порошков пластифицированных масс путем их экструзии. Технический результат изобретения заключается в обеспечении формования из пластифицированных порошковых материалов длинномерных листов, имеющих бездефектную и однородную структуру. Способ формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов включает: формование заготовки, ее продавливание через деформационный канал круглого сечения на входе и прямоугольного сечения на выходе с обеспечением вытяжки материала, затем формование изделия и его калибрование. В процессе продавливания материала через деформационный канал формируют в нем несколько зон деформации. В первой половине длины деформационного канала степень деформации материала в центральной зоне составляет не менее 80%, а в периферийных зонах - не более 20% от общей степени деформации, получаемой материалом по всей длине деформационного канала. Во второй половине длины деформационного канала одновременно с перемещением материала вдоль оси канала, уменьшая ширину и высоту периферийных зон, уменьшают объем материала в этих зонах относительно объема материала центральной зоны путем выдавливания его по схеме обратного прессования в центральную зону. Устройство для осуществления способа включает все необходимые деформирующие элементы с профилированным рабочим каналом и калибрующей фильерой.

Description

Способ формования длинномерных листов из
пластифицированных материалов и устройство для его
осуществления Группа изобретений относится к производству длинномерных изделий из порошков пластифицированных масс путём их экструзии.
Известны способы и устройства для получения на экструзионных прессах длинномерных листов из расплавов полимерных материалов. Например, известна формующая головка к экструдеру для изготовления ленты из термопластов, имеющая рабочий канал с входным отверстием круглой формы и щелевым выходным калибровочным отверстием. Поверхность рабочего канала имеет заходный конус, переходную зону и калибрующую зону, причем переходная зона содержит накопительные участки в виде конусообразных поверхностей с меньшим углом конуса при вершине. Способ, реализуемый эти устройством, включает формование заготовки и ее продавливание через деформационный канал круглого сечения на входе и щелевого на выходе с обеспечением вытяжки материала, формования изделия и его калибрования. Накопительные участки создают зону увеличенной плотности материала, обеспечивая устойчивость формы экструдируемого изделия (см., например, RU94025660 А1, опубликовано 20.05.1996).
Жидкое состояние расплава полимерного материала позволяет не опасаться разрывов его сплошности даже при высоких градиентах скорости течения материала в деформационном канале, а также в способах экструзии, использующих подачу материала по отдельным каналам в разные зоны деформационного канала, позволяет получать при слиянии этих отдельных потоков на поверхностях их контакта бездефектную и однородную среду.
Этими свойствами жидких сред не обладают пластичные и вязко-пластичные среды, к которым относятся твердые и пластифицированные материалы, что не позволяет решения, используемые в процессе переработки расплавов материалов, применять в производстве длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов.
Задачей изобретения является обеспечение возможности формования из пластифицированных порошковых материалов длинномерных листов, имеющих бездефектную и однородную структуру.
Техническим результатом изобретения является обеспечение одинаковой по всему объему изделия степени деформационной обработки материала и одинаковой линейной скорости истечения деформируемого материала из деформационного канала, что обеспечивает бездефектную и однородную структуру по всему объему отформованного изделия.
Технический результат достигается тем, что в способе формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов, включающем формование заготовки и ее продавливание через деформационный канал круглого сечения на входе и прямоугольного сечения на выходе с обеспечением вытяжки материала, формования изделия и его калибрования, в процессе продавливания через деформационный канал формируют в материале зоны деформации - центральную зону, примыкающую 13 000522
3
к вертикальной плоскости симметрии деформационного канала, и две периферийные зоны по обе стороны от центральной зоны. При этом в первой половине длины деформационного канала материал центральной зоны деформируют не менее чем на 80%, а в периферийных зонах - не более чем на 20% от общей степени деформации, получаемой материалом по всей длине деформационного канала. Во второй половине длины деформационного канала одновременно с перемещением материала вдоль оси канала, уменьшая ширину и высоту периферийных зон, уменьшают объем материала в этих зонах относительно объема материала центральной зоны путем выдавливания его по схеме обратного прессования в центральную зону.
В частном случае при формовании материалов, механические свойства которых зависят от температуры, в процессе продавливания материал подвергают воздействию неоднородного и симметричного относительно оси вытяжки температурного поля, в котором температура снижается в направлении от входа в деформационный канал к его выходу и повышается от вертикальной плоскости симметрии к периферии.
Технический результат также достигается устройством для формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов, включающем деформирующий элемент с профилированным рабочим каналом, выходной участок которого выполнен в виде калибрующей фильеры и профилированная поверхность которого имеет горизонтальную и вертикальную плоскости симметрии, линия пересечения которых является осью канала, а также имеет входное отверстие круглой формы и 13 000522
4
прямоугольное калибрующее отверстие. Причем профилированная поверхность от ортогонального к оси канала сечения круглой формы на входном отверстии переходит к прямоугольному сечению на калибрующем отверстии через выпукло-вогнутые замкнутые контуры, в которых кривые, имеющие разный знак кривизны, сопряжены по касательной, а каждая из линий пересечения вертикальной плоскости симметрии с профилированной поверхностью рабочего канала включает выпукло-вогнутый участок, пересекающий вогнутые элементы указанных замкнутых контуров, и сопряженный с ним с вогнутой стороны прямолинейный участок, параллельный оси канала. При этом расстояние между прямолинейными участками обеих линий является постоянным и равным высоте прямоугольного калибрующего отверстия, а выпукло-вогнутые участки обеих линий начинают переходить в прямолинейные в том же сечении, в котором в центре вогнутых элементов указанных выпукло-вогнутых замкнутых контуров вогнутые элементы начинают переходить по касательной в прямые отрезки, длина которых по длине рабочего канала растет и на выходе из него равна ширине прямоугольного калибрующего отверстия. Каждая из линий пересечения горизонтальной плоскости симметрии с профилированной поверхностью рабочего канала состоит из двух участков разного знака кривизны и пересекает выпуклые элементы указанных замкнутых контуров, участки которых, примыкающие к горизонтальной плоскости симметрии, переходят на выходе рабочего канала в параллельные вертикальной плоскости симметрии прямые отрезки, максимальная длина которых равна высоте прямоугольного калибрующего отверстия. В частном случае при ширине калибрующего отверстия больше диаметра входного отверстия линии, образованные пересечением профилированной поверхности рабочего канала с горизонтальной плоскостью симметрии и состоящие из двух участков разного знака кривизны, являются вогнуто-выпуклыми, имеющими вогнутый участок, примыкающий к входному отверстию, и выпуклый участок, примыкающий к калибрующему отверстию.
В другом частном случае при ширине калибрующего отверстия меньше диаметра входного отверстия линии, образованные пересечением профилированной поверхности рабочего канала с горизонтальной плоскостью симметрии и состоящие из двух участков разного знака кривизны, являются выпукло-вогнутыми, имеющими выпуклый участок, примыкающий к входному отверстию, и вогнутый участок, примыкающий к калибрующему отверстию.
Кроме того, при формовании материалов, механические свойства которых зависят от температуры, деформирующий элемент выполнен со стенками, имеющими от 6 до 10 каналов, симметричных относительно оси рабочего канала и имеющих независимые входы и выходы, предназначенные для прокачивания жидкости или газа.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показана профилированная поверхность рабочего канала предложенного устройства.
На фиг. 2 (а-з) показаны поперечные сечения профилированной поверхности рабочего канала последовательно от входного отверстия круглой формы (а) до выходного отверстия прямоугольной формы (з).
На фиг. 3 показаны линии пересечения профилированной поверхности рабочего канала с вертикальной плоскостью симметрии.
На фиг. 4 показаны линии пересечения профилированной поверхности рабочего канала с горизонтальной плоскостью симметрии.
На фиг. 5 показан график изменения площади s поперечного сечения периферийных зон канала по его длине /.
На фиг. 6 и 7 приведены фотографии длинномерных листов, полученных с помощью предложенных способа и устройства.
Устройство для формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов содержит примыкающий к экструдеру деформирующий элемент с профилированной поверхностью 1 рабочего канала. Как показано на фиг.1, профилированная поверхность 1 рабочего канала имеет горизонтальную и вертикальную плоскости симметрии, линия пересечения которых является осью канала (ось z), а также имеет входное отверстие 2 круглой формы и прямоугольное калибрующее отверстие 3. При этом профилированная поверхность 1 от сечения круглой формы на входном отверстии 2 переходит в прямоугольное сечение калибрующего отверстия 3 через выпукло-вогнутые поверхности. Эти поверхности в ортогональных к оси канала сечениях образуют, как показано на фиг.2 замкнутые контуры, в которых кривые, имеющие разный знак кривизны, сопряжены по касательной. Линии пересечения вертикальной плоскости симметрии (плоскость y-z) с профилированной поверхностью 1 рабочего канала, показанные на фиг.З, проходят через центры вогнутых элементов замкнутых контуров, показанных на фиг.2, и включают выпукло-вогнутый участок 4 и сопряженный с ним с вогнутой стороны прямолинейный участок 5, параллельный оси канала (ось z). Расстояния по оси у между прямолинейными участками 5 обеих линий является постоянным и равным высоте калибрующего отверстия 3.
Начиная с сечения д, в котором показанные на фиг.З выпукло- вогнутые линии 4 переходят в параллельные оси рабочего канала отрезки прямых линий 5, в центре вогнутых элементов, показанных на фиг.2 выпукло-вогнутых замкнутых контуров, вогнутые элементы начинают переходить по касательной в отрезки 6 прямых линий (фиг. 2д), расстояние между которыми по оси у, соответственно, равно высоте калибрующего отверстия 3, а их длина по длине рабочего канала растет и на выходе из него равна ширине прямоугольного калибрующего отверстия 3.
Один из вариантов формы линий пересечения горизонтальной плоскости симметрии (плоскость x-z) с профилированной поверхностью рабочего канала показан на фиг.4. Каждая из этих линий проходит через центры выпуклых элементов замкнутых контуров, показанных на фиг.2, и состоит из двух участков, имеющих разные знаки кривизны. На выходе из рабочего канала расстояние между этими линиями по оси х равно ширине калибрующего канала.
Особенности геометрии профилированной поверхности 1 рабочего канала обеспечивают реализацию предложенного способа формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов. Продавливаемая через деформационный рабочий канал 1 заготовка круглого сечения, проходя через рабочий канал 1 устройства, принимает на выходе форму прямоугольника с высоким отношением размеров в горизонтальной и вертикальной плоскостях симметрии. Так продавливаемый через деформационный канал материал центральной зоны, прилегающей к центральной плоскости симметрии (плоскость y-z), вследствие быстрого, как показано на фиг. 2 и 3, уменьшения площади сечения рабочего канала в этой зоне получает в первой половине длины рабочего канала 1 по схеме прямого прессования не менее 80% от степени вытяжки, которую получает материал по всей длине очага деформации. Такая интенсивная деформационная обработка материала этой зоны создает в последнем высокие напряжения сжатия, которые по схеме прямого прессования выдавливают материал в ортогональном к оси вытяжки направлении в прилегающие к центральной зоне две, показанные на фиг.2, выпуклые периферийные зоны рабочего канала. Такое перемещение материала является следствием того, что давления выдавливания, а соответственно, и напряжения сжатия в материале в периферийных зонах будут меньше, поскольку в этих зонах площади сечения в первой половине длины деформационного канала, как показано на фиг.5, уменьшают не более чем на 20%, что соответствует и степени вытяжки материала в этих зонах. Дополнительную деформационную обработку материал в этих зонах получает за счет деформации осадки (сжатия) материала в направлениях ортогональных горизонтальной плоскости симметрии деформационного канала (плоскость x-z), что при малом уменьшении площади сечений этих зон в плоскостях, ортогональных оси вытяжки, сопровождается увеличением ширины периферийных зон вдоль горизонтальной плоскости симметрии.
Большие потери давления выдавливания материала центральной зоны в первой половине длины рабочего канала, вызванные большими степенями его вытяжки на этом участке длины рабочего канала, и малые степени вытяжки материала, т.е. малое сопротивление течению материала этой зоны во второй половине длины рабочего канала привели, как следствие, к малым величинам напряжений сжатия в материале центральной зоны во второй части длины рабочего канала. Так как перемещение материала вдоль периферийных зон в первой половине длины рабочего канала из-за малой степени его вытяжки в этих зонах не сопровождалось большими потерями давления выдавливания материала, то напряжения сжатия в материале этих зон на входе во вторую половину длины рабочего канала остались близкими к давлениям его выдавливания на входе в рабочий канал. Такая динамика изменения напряжений сжатия в материале центральной и периферийных зон привела к изменению соотношения между напряжениями сжатия в материалах этих зон. Уменьшение на 80 % и более площади сечения выпуклых периферийных зон, а также их высоты в направлении оси у до высоты сечения калибрующего отверстия, как показано на фиг.2 и 5, т.е. увеличение степени вытяжки материала периферийных зон по схеме прямого прессования во второй половине длины деформационного канала дает большое сопротивление его течению вдоль канала. А это, как следствие, приводит к выдавливанию материала в зону низких напряжений сжатия по схеме обратного прессования из периферийных зон в расширяющуюся до ширины формуемого изделия центральную зону в направлениях, ортогональных оси вытяжки. Такой способ деформационной обработки материала при формовании длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов позволяет выравнивать линейные скорости выхода материала из деформационного канала по всей его ширине и высоте и обеспечивать одинаковую по всей площади этого сечения деформационную обработку материала.
Этот результат подтверждают данные о плотности полученных из коксо-пековых композиций заготовок длинномерных листов, фотографии которых приведены на фиг.6 и 7. Так при 24% содержания среднетемпературного пека и размерах частиц менее 10 мкм вытянутые заготовки имели плотность 1,76- 1,78 г/см3, что, практически, равно аддитивной плотности такого композиционного материала. Такая близкая к компактному состоянию плотность материала отформованной заготовки полностью исключает все проблемы, связанные с разноплотностью материала в изделиях. После обжига и графитации плотность материала без дополнительных пропиток и дополнительных обработок имела уровень 1,86-1,89г/см3. Из фиг. 6 и 7 также следует, что дефекты, возникающие при высоких градиентах линейной скорости выхода материала из деформационного канала, как и сами градиенты этой скорости отсутствуют.
Наличие в деформирующем элементе устройства от 6 до 10 каналов, предназначенных для прокачивания жидкости или газа, симметричных относительно оси канала и имеющих независимые входы и выходы (на чертежах не показаны), позволяет в процессе продавливания материала через деформационный канал реализовать воздействие на него неоднородного и симметричного относительно оси вытяжки температурного поля. Это позволяет выравнивать по очагу деформации предельные и вязкие характеристики материала, что обеспечивает достижение поставленной в способе формования цели. Такое регулирование температуры в материале, механические свойства которого зависят от температуры, необходимо потому, что материал уже при входе в деформационный канал имеет неодинаковую температуру в сечениях, ортогональных оси канала, и это распределение температур в материале изменяется при его перемещении вдоль канала из-за разных условий теплопередачи по поверхности инструмента и от степени деформации, получаемой материалом в тех или иных зонах деформации, поскольку работа деформации переходит в температуру нагрева деформируемой среды.

Claims

Формула изобретения
1. Способ формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов, включающий формование заготовки и ее продавливание через деформационный канал круглого сечения на входе и прямоугольного сечения на выходе с обеспечением вытяжки материала, формования изделия и его калибрования, причем в процессе продавливания материала через деформационный канал формируют в нем зоны деформации - центральную зону, примыкающую к вертикальной плоскости симметрии деформационного канала, и две периферийные зоны по обе стороны от центральной зоны, при этом в первой половине длины деформационного канала степень деформации материала в центральной зоне составляет не менее 80%, а в периферийных зонах - не более 20% от общей степени деформации материала по всей длине деформационного канала, а во второй половине длины деформационного канала, при перемещении материала вдоль оси канала, одновременно уменьшая ширину и высоту периферийных зон, уменьшают объем материала в этих зонах относительно объема материала центральной зоны путем выдавливания его по схеме обратного прессования в центральную зону.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формовании длинномерных листов из материалов, механические свойства которых зависят от температуры, в процессе продавливания материал подвергают воздействию неоднородного и симметричного относительно оси вытяжки температурного поля, в котором температура снижается в направлении от входа в деформационный канал к его выходу и повышается от вертикальной плоскости симметрии к периферии.
3. Устройство для формования длинномерных листов из пластифицированных порошковых материалов, включающее деформирующий элемент с профилированным рабочим каналом, выходной участок которого выполнен в виде калибрующей фильеры, а профилированная поверхность имеет горизонтальную и вертикальную плоскости симметрии, линия пересечения которых является осью канала, а также имеет входное отверстие круглой формы и прямоугольное калибрующее отверстие, причем профилированная поверхность от ортогонального к оси канала сечения круглой формы на входном отверстии переходит к ортогональному оси канала прямоугольному сечению на калибрующем отверстии через выпукло-вогнутые замкнутые контуры, в которых кривые, имеющие разный знак кривизны, сопряжены по касательным, при этом каждая из линий пересечения вертикальной плоскости симметрии с профилированной поверхностью рабочего канала включает выпукло-вогнутый участок, пересекающий вогнутые элементы указанных замкнутых контуров, и сопряженный с ним с вогнутой стороны прямолинейный участок, параллельный оси канала, причем расстояние между прямолинейными участками обеих линий является постоянным и равным высоте прямоугольного калибрующего отверстия, а выпукло-вогнутые участки обеих линий начинают переходить в прямолинейные в том же сечении, в котором в центре вогнутых элементов указанных выпукло-вогнутых замкнутых контуров вогнутые элементы начинают переходить по касательной в прямые отрезки, длина которых по длине рабочего канала растет и на выходе из него равна ширине прямоугольного калибрующего отверстия, а каждая из линий пересечения горизонтальной плоскости симметрии с профилированной поверхностью рабочего канала состоит из двух участков разного знака кривизны и пересекает выпуклые элементы указанных замкнутых контуров, участки которых, примыкающие к горизонтальной плоскости симметрии, переходят на выходе из рабочего канала в параллельные вертикальной плоскости симметрии прямые отрезки, максимальная длина которых равна высоте прямоугольного калибрующего отверстия.
4. Устройство по п.З, отличающееся тем, что при ширине прямоугольного калибрующего отверстия больше диаметра входного отверстия линии, образованные пересечением профилированной поверхности рабочего канала с горизонтальной плоскостью симметрии и состоящие из двух участков разного знака кривизны, являются вогнуто-выпуклыми, имеющими вогнутый участок, примыкающий к входному отверстию, и выпуклый участок, примыкающий к калибрующему отверстию.
5. Устройство по п.З, отличающееся тем, что при ширине прямоугольного калибрующего отверстия меньше диаметра входного отверстия линии, образованные пересечением профилированной поверхности рабочего канала с горизонтальной плоскостью симметрии и состоящие из двух участков разного знака кривизны, являются выпукло-вогнутыми, имеющими выпуклый участок, примыкающий к входному отверстию, и вогнутый участок, примыкающий к калибрующему отверстию.
6. Устройство по пункту 3, отличающееся тем, что деформирующий элемент выполнен со стенками, имеющими от 6 до 10 каналов, симметричных относительно оси рабочего канала и имеющих независимые входы и выходы, предназначенные для прокачивания жидкости или газа.
PCT/RU2013/000522 2012-07-13 2013-06-20 Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления WO2014011080A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/411,416 US20150209994A1 (en) 2012-07-13 2013-06-20 Method for forming long sheets out of plasticized materials and a device for implementing the same
CN201380037078.4A CN104487227B (zh) 2012-07-13 2013-06-20 由增塑材料形成长片的方法及实施该方法的装置
EP13816661.6A EP2878422A4 (en) 2012-07-13 2013-06-20 METHOD FOR THE PRODUCTION OF LONG BOWS OF PLASTICIZED MATERIALS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
IL236507A IL236507A0 (en) 2012-07-13 2014-12-29 A method for designing long sheets of plastic materials and a device for making them

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129689 2012-07-13
RU2012129689/05A RU2498900C1 (ru) 2012-07-13 2012-07-13 Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014011080A1 true WO2014011080A1 (ru) 2014-01-16

Family

ID=49710088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000522 WO2014011080A1 (ru) 2012-07-13 2013-06-20 Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150209994A1 (ru)
EP (1) EP2878422A4 (ru)
CN (1) CN104487227B (ru)
IL (1) IL236507A0 (ru)
RU (1) RU2498900C1 (ru)
WO (1) WO2014011080A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94025660A (ru) 1994-07-08 1996-05-20 Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" Формующая головка к экструдеру для изготовления ленты из термопластов
DE10208752A1 (de) * 2001-03-01 2003-07-10 Ngk Insulators Ltd Keramikwabenextrusionsgerät und Verfahren zum Extrudieren von Keramikwaben unter Verwendung eines derartigen Gerätes
RU2272707C2 (ru) * 2004-04-12 2006-03-27 Светлана Брониславовна Зубро Способ экструзии пластичных и пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
US20070169328A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-26 Ismael Marcial System and method for removing extrusion screw elements

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US275467A (en) * 1883-04-10 Brick-making machinery
US2560022A (en) * 1947-03-26 1951-07-10 Firestone Tire & Rubber Co Readily adjustable extrusion device
US2572677A (en) * 1950-02-09 1951-10-23 Sun Oil Co Extruding nozzle
US3871810A (en) * 1972-11-20 1975-03-18 Uniroyal Inc Extruder and roller-die combination
US4008035A (en) * 1973-10-01 1977-02-15 Matcon, Inc. Extrusion die
GB2177044B (en) * 1985-05-29 1989-10-11 Rex Johansen Method and apparatus for extrusion
US5120484A (en) * 1991-03-05 1992-06-09 The Cloeren Company Coextrusion nozzle and process
US5221541A (en) * 1991-09-11 1993-06-22 Bridgestone/Firestone, Inc. Extruder head for elastomeric material
US6699426B1 (en) * 1999-06-15 2004-03-02 National Gypsum Properties, Llc. Gypsum wallboard core, and method and apparatus for making the same
CN101094757A (zh) * 2004-12-30 2007-12-26 3M创新有限公司 挤压制品的方法
JP2007296646A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Toyota Motor Corp 押出し成形用ダイス、押出し成形装置、多孔質膜、電解質膜および燃料電池
JP4421654B2 (ja) * 2008-01-16 2010-02-24 日東電工株式会社 加熱発泡シートの製造方法
KR101773620B1 (ko) * 2009-08-25 2017-08-31 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤 고무 압출용 구금

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94025660A (ru) 1994-07-08 1996-05-20 Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" Формующая головка к экструдеру для изготовления ленты из термопластов
DE10208752A1 (de) * 2001-03-01 2003-07-10 Ngk Insulators Ltd Keramikwabenextrusionsgerät und Verfahren zum Extrudieren von Keramikwaben unter Verwendung eines derartigen Gerätes
RU2272707C2 (ru) * 2004-04-12 2006-03-27 Светлана Брониславовна Зубро Способ экструзии пластичных и пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
US20070169328A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-26 Ismael Marcial System and method for removing extrusion screw elements

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FISHER E.: "Ekstruziya plasticheskikh mass.", MOSKVA, IZDATELSTVO ''KHIMIYA'', 1970, pages 88 - 91, 158-162, 179-182, XP008176212 *
See also references of EP2878422A4
SHVARTS O. ET AL.: "Pererabotka plastmass. Sankt-Peterburg", IZDATELSTVO PROFESSIYA, vol. 62, 2005, pages 65 - 66, XP008176211 *

Also Published As

Publication number Publication date
IL236507A0 (en) 2015-02-26
EP2878422A1 (en) 2015-06-03
EP2878422A4 (en) 2016-04-20
US20150209994A1 (en) 2015-07-30
CN104487227B (zh) 2017-03-08
CN104487227A (zh) 2015-04-01
RU2498900C1 (ru) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3883504B2 (ja) 任意の断面形状を有する金属曲管及び金属曲棒の製造装置
CN104070080B (zh) 一种变截面铝合金型材挤压模具
CN105538718A (zh) 一种熔融沉积成型3d打印方法
CN102151709A (zh) 一种双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法
CN109086489B (zh) 一种分流组合模挤压成形的能耗建模与分析方法
KR20180003602A (ko) 광학 시트 성형 장치, 광학 시트 성형 방법
RU2498900C1 (ru) Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
CN209257506U (zh) 楔形导光板生产设备
CN101722204A (zh) 一种钛合金异型材的挤压工艺方法
CN108787776B (zh) 一种具有凸出部的矩形铝合金成型模具
CN204074769U (zh) 扩展型腔大面的对称面与挤压轮轴线垂直的连续挤压机
CN105451951B (zh) 用于挤出塑化粉末状材料的方法及实施该方法的装置
US11207799B2 (en) Pelletization gas guide
RU2489253C1 (ru) Способ экструзии пластифицированных порошковых материалов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
CN109228220B (zh) 一种高黏度材料的熔融挤出-流/压延成型方法及装置
TWI616245B (zh) 用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置及擠型方法
CN214354043U (zh) 适于定向控制微流体的挤出机料筒、分段式挤出机
CN104669581A (zh) 一种组合式挤出模具
CN105235220A (zh) 一种fdm 3d打印机的气体辅助挤出头
RU2272707C2 (ru) Способ экструзии пластичных и пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
TWI474916B (zh) 模頭流道之製造方法
CN204505775U (zh) 多用途螺杆
CN206598517U (zh) 一种管材挤出机用多孔板
CN106626319A (zh) 一种管材挤出机用多孔板
RU2510745C2 (ru) Гранулирующий шнековый пресс

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13816661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14411416

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013816661

Country of ref document: EP