WO2014193259A1 - Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты) - Google Patents

Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2014193259A1
WO2014193259A1 PCT/RU2013/000437 RU2013000437W WO2014193259A1 WO 2014193259 A1 WO2014193259 A1 WO 2014193259A1 RU 2013000437 W RU2013000437 W RU 2013000437W WO 2014193259 A1 WO2014193259 A1 WO 2014193259A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mandrel
matrix
rows
deforming elements
elements
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000437
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 EP13886074.7A priority Critical patent/EP3006185A4/en
Priority to US14/894,067 priority patent/US20160101554A1/en
Priority to PCT/RU2013/000437 priority patent/WO2014193259A1/ru
Priority to CN201380078500.0A priority patent/CN105451963B/zh
Publication of WO2014193259A1 publication Critical patent/WO2014193259A1/ru

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
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/32—Extrusion nozzles or dies with annular openings, e.g. for forming tubular articles
    • 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
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • 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
    • B29C48/362—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using static mixing devices
    • 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
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0658—PE, i.e. polyethylene characterised by its molecular weight
    • B29K2023/0683—UHMWPE, i.e. ultra high molecular weight polyethylene
    • 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
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0038—Plasticisers
    • 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
    • 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
    • B29K2509/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2503/00 - B29K2507/00, as filler
    • B29K2509/02—Ceramics

Definitions

  • This technical solution relates to the production of long products from powders of various, including polymer, materials, as well as from plasticized masses by extrusion.
  • a device is also known for implementing this
  • the objective of the present invention is to increase the level of physico-mechanical properties of long hollow products, the elimination ("healing") of material defects, formed in it when passing through the mount of the mandrel and increase the yield of products by creating a homogeneous structure of the material in the products.
  • a device for forming long hollow products from powder or plasticized masses including an extruder and a forming nozzle including a die, a mandrel and a mandrel mounting unit inside the matrix, in which according to the invention, the mandrel and mandrel are arranged on one or more rows profiled deforming elements, while the rows located on the working surfaces of the matrix and the mandrel at the same distance from the mount of the mandrel or with a linear offset relative to each other along the axis of the mandrel no more than 3/2 of their length, form at least one pair of rows , in each pair of rows, the deforming elements are arranged with the same and uniform angular pitch and with a circumferential displacement of the deforming matrix elements relative to the deforming elements of the mandrel to half the circumferential pitch or without circumferential displacement, and in each row the distances from the profiled deforming elements to the mount of the mandrel along its axis
  • the plane of symmetry of the deforming elements can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel, or intersect the axis of the mandrel at angles a not exceeding 45 °, moreover, in each pair of rows, the indicated angles of the deforming elements of the matrix and the deforming elements of the mandrel have opposite signs.
  • At least one pair of rows is formed by part of the rows, and at least one unpaired row is located on the matrix or mandrel, while the angular pitch between the deforming elements of this at least one the unpaired row is equal to the angular step between the deforming elements of an adjacent pair of rows, and the deforming elements of at least one unpaired row are located relative to the deforming elements of the corresponding previous row with a circumferential displacement not exceeding half the angular step or without displacement.
  • a device for forming long hollow articles from powder or plasticized masses including an extruder and a forming nozzle, including a die, a mandrel and a mandrel attachment unit inside the matrix, while according to the invention, one is arranged on the working surface of the matrix or mandrel or more rows of profiled deforming elements with uniform angular pitch.
  • the matrix or mandrel Preferably, if on the working surface of the matrix or mandrel are two or more rows of profiled deforming elements located with the same angular pitch and with a circumferential displacement of the elements of each subsequent row relative to the deforming elements of the previous to half the angular step or without circumferential displacement.
  • the symmetry planes of the deforming elements can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel, or intersect the axis of the mandrel at angles a not exceeding 45 °.
  • FIG. 1 shows a general view (with a partial cutaway) of the forming nozzle of the proposed device (according to the first embodiment); 2 is a general view of the mandrel; FIG. 3 - general view of the matrix (with a partial cutaway).
  • FIG. 4 shows the angular distribution of directions between the planes of symmetry of the deforming elements mounted on the mandrel, and the planes passing through its axis, FIG. 5 - the angular distribution of directions for elements mounted on the matrix.
  • FIG. 6 and 7 show an embodiment of a nozzle with additional rows of deforming elements on the mandrel.
  • a device for forming long hollow articles of powder and plasticized masses includes an extruder (not shown in the drawings) and a forming nozzle consisting of a matrix 1, a mandrel 2 and a mounting unit 3 of a mandrel 2 inside the matrix 1. Moreover, the working surfaces of the forming nozzle (matrix and mandrel in the first embodiment and either the matrix or mandrel in the second embodiment) equipped with one or more rows of profiled deforming elements 4 located with a uniform circumferential pitch on the working surfaces of the matrix 1 and / or mandrel 2.
  • all or part of the rows of deforming elements form pairs of rows.
  • the number of deforming elements 4 on the matrix 1 and the mandrel 2 is the same, and in each of these rows the distances of the mount 3 of the mandrel 2 to the elements 4 installed both on its surface and on the surface of the matrix 1 are constant, and the deforming elements 4 matrices 1 are installed with an angular displacement relative to the deforming elements 4 of the mandrel 2 up to half the angular pitch (the variant is also possible without displacement) and with a linear displacement relative to the elements 4 of the mandrel 2 by no more than 3/2 of the length of the element 4 (the variant without mixing is also possible ny).
  • the profiled deforming elements 4 are streamwise protrusions on the working surface of the matrix 1 and / or mandrel 2.
  • each such protrusion has a plane of symmetry.
  • the symmetry planes of the deforming elements 4 in each row can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel 2, or intersect the axis of the mandrel 2 at angles a not exceeding 45 °.
  • the indicated angles in each pair of rows deforming elements 4 of the matrix 1 and mandrel 2 have opposite signs.
  • the matrix 1 or mandrel 2 can be equipped with one or more additional unpaired rows of deforming elements 4 (see Fig. 6 and 7). These unpaired rows can be located on one side of the pairs of rows, and can be distributed between pairs of rows.
  • the above device (as an example of the first option) works as follows.
  • a blank of plasticized material is pressed from the press cavity (not shown in FIGS. 1-7) through the mount 3 of the mandrel 2 to the annular axisymmetric deformation zone formed by the working surfaces of the mandrel 2 and matrix 1 on which the profiled deforming elements 4 are placed.
  • additional drawing and deformation processing of the formed material occurs before calibration.
  • deformations are also created, although to a lesser extent, when flowing around the deformation elements 4 made only on the matrix or only on the mandrel. These deformations are also created, although to a lesser extent, if there is only one pair of rows of deformation elements 4 on the matrix 1 and mandrel 2.
  • the deformation processing of the material occurs according to the following scheme.
  • the first row of profiled elements is located on the surface of the mandrel 2.
  • Bending deformations of the material in the planes passing through the axis of symmetry of the mandrel 2, and in the surfaces enveloping the surface of the mandrel 2, causes a change in the direction of movement of the material during the flow around the material of the profiled deforming elements 4, which is initiated by the resistance of these elements rectilinear translational movement of the material.
  • the maximum values of the deviation angles of the material flow direction in the planes passing through the axis of the mandrel 2 are in the areas adjacent to the planes of symmetry of the deforming elements 4, and in the surfaces enveloping the surfaces of the matrix 1 and the mandrel 2, in the layers of material adjacent in the annular zone to the surface of the mandrel 2.
  • the layers of material adjacent in the annular zone to the working surface of the matrix 1 change their direction of motion slightly, and the direction of movement of the material in areas adjacent to the planes passing through s 2 and a mandrel having a deviation from the symmetry planes of the deformation elements 4 at half the circumferential pitch substantially not changed.
  • this pair material from zones in which the thickness of the material layer did not change during the passage of the first row of profiled deforming elements 4, when passing through the second row of deforming elements 4 located on the surface of the matrix, this pair enters the zone of maximum narrowing of the channel in the radial direction. Passing under these elements and flowing around them, the material receives the entire set of deformations indicated above, only the signs, directions, and distribution of these deformations along the thickness of the annular layer of the material will be opposite.
  • Each subsequent pair of rows of profiled elements 4 will deform the material according to the above scheme.
  • the first row of each next pair of deforming elements 4 will again change the signs, direction and distribution of deformations obtained by the material when passing through the second row of the previous pair of deforming elements 4.
  • Deformations in the material caused by the presence of an additional unpaired row of deforming elements can be considered according to the same scheme as another pair of rows, the first row of which will be the second row of the previous pair of deforming elements.
  • the design features of the device allow cyclic deformations of the hood and draft in the axial direction and in surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel along the entire length of the annular zone, cyclic deformations of the draft in the radial direction, as well as cyclically different signs of shear and bending, which leads to uniform intense deformation study of the entire volume of material before calibrating the workpiece.
  • the placement of deforming elements on the matrix and the mandrel so that in each row of deforming elements 4 the angles a between the symmetry planes of these elements and the axis of the mandrel can be greater than 0 ° and the signs of these angles in each pair of rows of the matrix and mandrel are opposite leads to an increase in the degree of shear strain in the material in planes orthogonal to the axis of the drawing, and changes the ratio between the strains received by the material.
  • the output of the values of the angles a for a value of 45 ° causes an increase in resistance to the flow of material through the annular channel, which leads, mainly, only to a significant increase in the pressing force and does not further increase the completeness of the material.
  • the matrix or mandrel can be equipped with additional rows of deforming elements, which is also aimed at achieving the technical result described above.
  • deforming elements only on the surface of the matrix or mandrel is aimed at achieving the technical result described above in processes that do not require significant additional deformation processing of the material, for example, with degrees of drawing more than 4 + 5.
  • the use of the proposed method of molding products and devices for its implementation leads to more intensive and uniform removal of pores and "healing" of defects in the structure of the material passing through the annular zone between the surfaces of the matrix and the mandrel, and the formation of homogeneous physical and mechanical properties of the material throughout the volume of the molded product.
  • the proposed group of inventions provides an increase in the level of physicomechanical properties of long hollow products and an increase in the yield of products by increasing the uniformity of material properties over the cross section of the product.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

 Изобретение относится к производству длинномерных изделий из порошков различных материалов, а также из пластифицированных масс путем их экструзии. Устройство для формования длинномерных полых изделий включает экструдер и формующую насадку, состоящую из матрицы, дорна и узла крепления дорна внутри матрицы. Рабочие поверхности формующей насадки снабжены одним или более рядами профилированных деформирующих элементов, расположенных с равномерным окружным шагом на рабочих поверхностях матрицы и/или дорна. Заготовку из пластифицированного материала продавливают через узел крепления дорна в кольцевую осесимметричную зону деформации, образованную рабочими поверхностями дорна и матрицы. В указанной зоне происходит дополнительная вытяжка и деформационная обработка материала перед калиброванием. Конструктивные особенности устройства позволяют осуществить цикличиские деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, что приводит к равномерной интенсивной деформационной проработке всего объема материала перед калиброванием заготовки. Изобретение обеспечивает повышение уровня физико- механических свойств получаемых длинномерных полых изделий и увеличение выхода готовой продукции за счет повышения однородности свойств материала по сечению изделия.

Description

СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
5 Данное техническое решение относится к производству длинномерных изделий из порошков различных, в том числе и полимерных, материалов, а так же из пластифицированных масс путём их экструзии.
Известен способ формования длинномерных полых изделий
10 из порошковых и пластифицированных масс, включающий продавливание заготовки в кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование (Патент RU 134640 CI, D29C47/12, 1999 г.).
Известно также устройство для осуществления указанного
15 выше способа, включающее экструдер и формующую насадку, состоящую из матрицы, дорна и узла крепления дорна внутри матрицы, при этом дорн выполнен с продольными пазами на его рабочей поверхности (там же).
К недостаткам известного технического решения относятся
20 низкий уровень физико-механических свойств длинномерных полых изделий, обусловленный неоднородностью их структуры, высоким содержанием дефектов в тех зонах материала, которые были разрушены при продавливании последнего через узел крепления дорна, и связанный с этим низкий выход годного
25 продукта, в частности, для изделий, полученных при степенях вытяжки материала менее 5,0.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является повышение уровня физико-механических свойств длинномерных полых изделий, ликвидация («залечивание») дефектов материала, формирующихся в нем при прохождении через узел крепления дорна и увеличение выхода годной продукции за счет создания однородной структуры материала в изделиях.
Указанная задача решается за счет того, что в способе формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающем продавливание заготовки через кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование, согласно изобретению во время формования материал подвергают дополнительной деформационной обработке, включающей циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, при этом деформации сдвига осуществляют как в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, так и в плоскостях, ортогональных данной оси, деформации изгиба - в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна, и в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, а количество циклов дополнительной деформационной обработки материала равно или больше единицы.
Указанная задача также решается устройством для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс (по первому варианту), включающим экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, в котором согласно изобретению на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены по одному или более рядов профилированных деформирующих элементов, при этом ряды, расположенные на рабочих поверхностях матрицы и дорна на одинаковом расстоянии от узла крепления дорна или с линейным смещением относительно друг друга вдоль оси дорна не более чем на 3/2 их длины, образуют, по меньшей мере, одну пару рядов, в каждой паре рядов деформирующие элементы расположены с одинаковым и равномерным угловым шагом и с окружным смещением деформирующих элементов матрицы относительно деформирующих элементов дорна до половины окружного шага или без окружного смещения, а в каждом ряду расстояния от профилированных деформирующих элементов до узла крепления дорна вдоль его оси одинаковы,
Предпочтительно, если на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены две или более пары рядов профилированных деформирующих элементов с окружным смещением деформирующих элементов каждой последующей пары рядов относительно предыдущей до половины углового шага или без окружного смещения.
Кроме того, плоскости симметрии деформирующих элементов могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна, либо пересекать ось дорна под углами а, не превышающими 45°, причём в каждой паре рядов указанные углы у деформирующих элементов матрицы и деформирующих элементов дорна имеют противоположные знаки.
В частном случае, по меньшей мере, одна пара рядов образована частью рядов, а, по меньшей мере, один непарный ряд расположен на матрице или дорне, при этом угловой шаг между деформирующими элементами этого, по меньшей мере, одного непарного ряда равен угловому шагу между деформирующими элементами соседней пары рядов, а деформирующие элементы, по меньшей мере, одного непарного ряда расположены относительно деформирующих элементов соответствующего предыдущего ряда с окружным смещением, не превышающим половину углового шага или без смещения.
Указанная задача также решается устройством для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс (по второму варианту), включающим экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, при этом согласно изобретению на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены один или более рядов профилированных деформирующих элементов с равномерным угловым шагом.
Предпочтительно, если на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены два или более рядов профилированных деформирующих элементов, расположенных с одинаковым угловым шагом и с окружным смещением элементов каждого последующего ряда относительно деформирующих элементов предыдущего до половины углового шага или без окружного смещения.
Плоскости симметрии деформирующих элементов могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна, либо пересекать ось дорна под углами а, не превышающими 45°.
При этом при наличии на рабочей поверхности матрицы или дорна двух или более рядов деформирующих элементов знак угла а в каждом последующем ряду меняется на противоположный. Дополнительная деформационная обработка формуемого материала перед калиброванием с использованием предложенных способа и вариантов устройства, включающая циклические деформации вытяжки и осадки в радиальном и осевом направлениях, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, позволяет уже при общей степени вытяжки материала 1 ,8-2,0 провести интенсивную равномерную деформационную проработку всего объёма материала, поступающего для формования изделия. Такая обработка приводит к удалению пор и «залечиванию» других структурных дефектов в материале, поступающем в зону калибрования, и формированию его структуры, однородной в радиальном и осевом направлениях.
Основные схемы реализации предложенного способа рассмотрены ниже на примере варианта выполнения и действия предложенных устройствах для формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных материалов.
На фиг. 1 приведен общий вид (с частичным вырезом) формующей насадки предложенного устройства (по первому варианту), на фиг. 2 - общий вид дорна, на фиг. 3 - общий вид матрицы (с частичным вырезом). На фиг. 4 показано угловое распределение направлений между плоскостями симметрии деформирующих элементов, установленных на дорне, и плоскостями, проходящими через его ось, на фиг.5 - угловое распределение направлений для элементов, установленных на матрице. На фиг. 6 и 7 представлен вариант выполнения насадки с дополнительными рядами деформирующих элементов на дорне.
Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс включает экструдер (на чертежах не показан) и формующую насадку, состоящую из матрицы 1 , дорна 2 и узла 3 крепления дорна 2 внутри матрицы 1. При этом рабочие поверхности формующей насадки (матрицы и дорна в первом варианте и либо матрицы, либо дорна во втором варианте) снабжены одним или более рядами профилированных деформирующих элементов 4, расположенных с равномерным окружным шагом на рабочих поверхностях матрицы 1 и/или дорна 2.
В первом варианте устройства все или часть рядов деформирующих элементов образуют пары рядов. В каждой паре рядов количество деформирующих элементов 4 на матрице 1 и дорне 2 одинаково, а в каждом из этих рядов расстояния узла 3 крепления дорна 2 до элементов 4, установленных как на его поверхности, так и на поверхности матрицы 1 , постоянны, причем деформирующие элементы 4 матрицы 1 установлены с угловым смещением относительно деформирующих элементов 4 дорна 2 до половины углового шага (возможен вариант и без смещения) и с линейным смещением относительно элементов 4 дорна 2 не более чем на 3/2 длины элемента 4 (также возможен вариант без смещения).
Профилированные деформирующие элементы 4 представляют собой выступы обтекаемой формы на рабочей поверхности матрицы 1 и/или дорна 2. Предпочтительно каждый такой выступ имеет плоскость симметрии.
Плоскости симметрии деформирующих элементов 4 в каждом ряду могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна 2, либо пересекать ось дорна 2 под углами а, не превышающими 45°. Причём указанные углы в каждой паре рядов деформирующих элементов 4 у матрицы 1 и дорна 2 имеют противоположные знаки.
В качестве одного из частных случаев выполнения данного устройства матрица 1 или дорн 2 могут быть снабжены одним или более дополнительными непарными рядами деформирующих элементов 4 (см. фиг. 6 и 7). Эти непарные ряды могут располагаться с одной стороны от пар рядов, а могут быть распределены между парами рядов.
В процессе реализации предложенного способа приведенное выше устройство (на примере первого варианта) работает следующим образом. Заготовку из пластифицированного материала продавливают из полости пресса (на фиг. 1-7 не показан) через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевую осесимметричную зону деформации, образованную рабочими поверхностями дорна 2 и матрицы 1, на которых размещены профилированные деформирующие элементы 4. В указанной зоне происходит дополнительная вытяжка и деформационная обработка формуемого материала перед калиброванием.
Материал, продавленный через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевую зону между рабочими поверхностями матрицы 1 и дорна 2, обтекая профилированные деформационные элементы 4, расположенные парами рядов на матрице 1 и дорне 2, неоднократно изменяет направления и скорости движения материала в разных зонах оснастки, а сопротивление деформирующих элементов 4 прямолинейному поступательному движению материала создаёт значительные градиенты скорости его движения по кольцевому каналу по величине и направлению как в радиальных, так и в окружных направлениях. Это позволяет осуществить циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, что в конечном счёте приводит к равномерной интенсивной деформационной проработке всего объёма материала перед калиброванием заготовки.
Указанные деформации также создаются, хотя и в меньшей степени, при обтекании деформационных элементов 4, выполненных только на матрице или только на дорне. Указанные деформации также создаются, хотя и в меньшей степени, если имеется всего одна пара рядов деформационных элементов 4 на матрице 1 и дорне 2.
Деформационная обработка материала происходит по следующей схеме.
Материал, поступивший через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевой канал между рабочими поверхностями матрицы 1 и дорна 2, проходит через первый ряд в первой паре профилированных элементов 4, расположенных на указанных рабочих поверхностях. Рассмотрим вариант, в котором первый ряд профилированных элементов находится на поверхности дорна 2. Проходя над выступающим над поверхностью дорна 2 деформирующим элементом 4 в сужающийся канал, материал получает деформацию осадки в радиальном направлении, деформацию вытяжки вдоль кольцевого канала и деформацию изгиба в плоскостях, проходящих через ось дорна 2. Максимальные величины этих деформаций материал получает в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов дорна 2. Деформации изгиба материала в плоскостях, проходящих через ось симметрии дорна 2, и в поверхностях, огибающих поверхность дорна 2, вызывает изменение направлений движения материала в процессе обтекания материалом профилированных деформирующих элементов 4, которое инициируется сопротивлением этих элементов прямолинейному поступательному движению материала. Максимальные значения углы отклонения направления потока материала в плоскостях, проходящих через ось дорна 2, имеют в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов 4, а в поверхностях, огибающих поверхности матрицы 1 и дорна 2, - в слоях материала, прилегающих в кольцевой зоне к поверхности дорна 2. При этом слои материала, прилегающие в кольцевой зоне к рабочей поверхности матрицы 1, изменяют направления своего движения незначительно, а направление движения материала в зонах, прилегающих к плоскостям, проходящим через ось дорна 2 и имеющих отклонение от плоскостей симметрии деформирующих элементов 4 на половину окружного шага, практически не изменяется.
Такой сложный характер движения материала задает значительные градиенты скорости его движения в кольцевом канале как в радиальных, так и в окружных направлениях, что, в свою очередь, вызывает и значительные по величине деформации сдвига в материале в указанных направлениях.
Материал в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов 4, после его продавливания через первый ряд первой пары таких элементов поступает в зону, в которой получает значительную продольную осадку, сопровождающуюся расширением его в радиальном и окружном направлениях. При этом материал из зон, в которых толщина слоя материала при прохождении первого ряда профилированных деформирующих элементов 4 не изменялась, при прохождении расположенных на поверхности матрицы второго ряда деформирующих элементов 4 этой пары поступает в зону максимального сужения канала в радиальном направлении. Проходя под этими элементами и обтекая их, материал получает весь указанный выше набор деформаций, только знаки, направления и распределение этих деформаций по толщине кольцевого слоя материала будут противоположными.
Каждая последующая пара рядов профилированных элементов 4 будет деформировать материал по указанной выше схеме. При этом первый ряд каждой следующей пары деформирующих элементов 4 опять изменит знаки, направление и распределение деформаций, полученных материалом при прохождении второго ряда предыдущей пары деформирующих элементов 4. Деформации в материале, вызванные наличием дополнительного непарного ряда деформирующих элементов, можно рассматривать по этой же схеме как еще одну пару рядов, в качестве первого ряда которой будет второй ряд предшествующей пары деформирующих элементов.
Изменяя углы отклонения плоскостей симметрии профилированных деформирующих элементов 4 от плоскостей, проходящих через ось дорна 2 (ось вытяжки), высоту профилированных элементов 4 и их форму, а также величину смещения рядов элементов 4 относительно друг друга вдоль оси вытяжки в окружном и продольном направлениях, можно изменять величину деформаций, задаваемых материалу в кольцевой зоне, а также соотношение между ними, что позволяет управлять уровнем анизотропии свойств материала в окружном и продольном направлениях в длинномерных полых изделиях, полученных при использовании данного изобретения.
Комбинация деформаций, полученных материалом одновременно или поэтапно, циклическое изменение их величины, направлений и знака препятствует формированию в продавливаемом через кольцевой канал материале устойчивой и прочной к внешнему воздействию текстуры. Поэтому даже при относительно небольших давлениях прессования, но при больших деформациях, суммарно накопленных в материале, значительные разнонаправленные и разнознаковые смещения элементов, составляющих структуру материала, повышают прочность связи между ними на поверхностях их контакта и, практически, полностью залечивают дефекты, полученные материалом при его прохождении через узел крепления дорна, а также повышают плотность материала.
Конструктивные особенности устройства позволяют осуществить циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, что приводит к равномерной интенсивной деформационной проработке всего объёма материала перед калиброванием заготовки. При этом размещение деформирующих элементов на матрице и дорне таким образом, что в каждом ряду деформирующих элементов 4 величина углов а между плоскостями симметрии этих элементов и осью дорна, может быть больше 0° и знаки этих углов в каждой паре рядов у матрицы и дорна противоположны, ведет к увеличению степени деформации сдвига в материале в плоскостях, ортогональных к оси вытяжки, и изменяет соотношение между деформациями, получаемыми материалом. Выход значений углов а за величину 45° (а >45°) вызывает увеличение сопротивления течению материала через кольцевой канал, что приводит, в основном, только к значительному возрастанию усилия прессования и не способствует дальнейшему повышению полноты проработки материала.
В качестве варианта выполнения предложенного устройства матрица или дорн могут быть снабжены дополнительными рядами деформирующих элементов, что также направлено на достижение описанного выше технического результата.
Размещение деформирующих элементов только на поверхности матрицы или дорна направлено на достижение описанного выше технического результата в процессах, не требующих значительной дополнительной деформационной обработки материала, например, при степенях вытяжки более 4+5.
Таким образом, использование предложенного способа формования изделий и устройства для его реализации приводит к более интенсивному и равномерному удалению пор и «залечиванию» дефектов структуры материала, проходящего через кольцевую зону между поверхностями матрицы и дорна, и формированию однородных физико-механических свойств материала по всему объему отформованного изделия.
Следовательно, предложенная группа изобретений обеспечивает повышение уровня физико-механических свойств длинномерных полых изделий и увеличение выхода годной продукции за счет повышения однородности свойств материала по сечению изделия.
При вытяжке труб из порошков СВМПЭ (сверхвысоко- молекулярный полиэтилен) фирмы «Ticona» марки GUR 4150 при использовании известного и предложенного технических решений было зарегистрировано повышение уровня механических свойств материала в полученных полых изделиях в 1 ,5-2 раза, в частности, предел упругости материала при испытании на растяжение возрос от 10-12 МПа до 20-22 МПа, а прочность - от 10-15 МПа до 25-27 МПа. Были также получены бездефектные равномерно уплотненные полые «зеленые» заготовки из высокодисперсных, средне дисперсных и бидисперсных коксо-пековых композиций.

Claims

Формула изобретения
1. Способ формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающий продавливание заготовки через кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование, отличающийся тем, что во время формования материал подвергают дополнительной деформационной обработке, включающей циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, при этом деформации сдвига осуществляют как в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, так и в плоскостях, ортогональных данной оси, деформации изгиба - в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна, и в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, а количество циклов дополнительной деформационной обработки материала равно или больше единицы.
2. Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающее экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены по одному или более рядов профилированных деформирующих элементов, при этом ряды, расположенные на рабочих поверхностях матрицы и дорна на одинаковом расстоянии от узла крепления или с линейным смещением относительно друг друга вдоль оси дорна не более, чем на 3/2 их длины, образуют, по меньшей мере, одну пару рядов, в каждой паре рядов деформирующие элементы расположены с одинаковым и равномерным угловым шагом и с окружным смещением деформирующих элементов матрицы относительно деформирующих элементов дорна до половины окружного шага или без окружного смещения, а в каждом ряду расстояния от профилированных деформирующих элементов до узла крепления дорна вдоль его оси одинаковы.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены две или более пары рядов профилированных деформирующих элементов с окружным смещением деформирующих элементов каждой последующей пары рядов относительно предыдущей до половины углового шага или без окружного смещения.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что плоскости симметрии деформирующих элементов совпадают с плоскостями, проходящими через ось дорна.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что плоскости симметрии деформирующих элементов пересекают ось дорна под углами а, не превышающими 45°, причём в каждой паре рядов указанные углы у деформирующих элементов матрицы и деформирующих элементов дорна имеют противоположные знаки.
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна пара рядов образована частью рядов, а, по меньшей мере, один непарный ряд расположен на матрице или дорне, при этом угловой шаг между деформирующими элементами этого, по меньшей мере, одного непарного ряда равен угловому шагу между деформирующими элементами соседней пары рядов, а деформирующие элементы, по меньшей мере, одного непарного ряда расположены с окружным смещением относительно деформирующих элементов соответствующего предыдущего ряда, не превышающим половину углового шага или без смещения.
7. Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающее экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, отличающееся тем, что на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены один или более рядов профилированных деформирующих элементов с равномерным угловым шагом.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены два или более рядов профилированных деформирующих элементов, расположенных с одинаковым угловым шагом и с окружным смещением элементов каждого последующего ряда относительно предыдущего до половины углового шага или без окружного смещения.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что плоскости симметрии деформирующих элементов совпадают с плоскостями, проходящими через ось дорна.
10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что плоскости симметрии деформирующих элементов пересекают ось дорна под углами а, не превышающими 45.
11. Устройство по п. 10, отличающийся тем, что при наличии на рабочей поверхности матрицы или дорна двух или более рядов деформирующих элементов знак угла а в каждом последующем ряду меняется на противоположный.
PCT/RU2013/000437 2013-05-29 2013-05-29 Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты) WO2014193259A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13886074.7A EP3006185A4 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Method and device for forming long hollow articles (variants)
US14/894,067 US20160101554A1 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Method for forming long hollow articles and device for implementing same (variants)
PCT/RU2013/000437 WO2014193259A1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты)
CN201380078500.0A CN105451963B (zh) 2013-05-29 2013-05-29 长的中空制品的形成方法及实施上述方法的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2013/000437 WO2014193259A1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014193259A1 true WO2014193259A1 (ru) 2014-12-04

Family

ID=51989165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000437 WO2014193259A1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты)

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160101554A1 (ru)
EP (1) EP3006185A4 (ru)
CN (1) CN105451963B (ru)
WO (1) WO2014193259A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU797901A1 (ru) * 1979-02-23 1981-01-23 Владимирский Политехнический Ин-Ститут Экструзионна головка дл полимер-НыХ МАТЕРиАлОВ
US4435359A (en) * 1982-06-21 1984-03-06 Huntington Alloys, Inc. Apparatus and method for fabricating tubes from powder
RU2134640C1 (ru) 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Экструзионная головка для изготовления полимерных оболочек обрамления труб
RU2492965C1 (ru) * 2012-03-12 2013-09-20 Лев Анатольевич Губенко Способ формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс и устройство для его осуществления (варианты)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3216918C2 (de) * 1982-05-06 1984-06-14 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Werkzeug für Extruder
DE19810753C2 (de) * 1998-03-12 2000-07-13 Aquatherm Gmbh Kunststoff Extr Schmelzemischer für Extruder zur Herstellung von Kunststoffteilen
DE10000165A1 (de) * 2000-01-05 2001-07-12 Sgl Technik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen und Halbzeugen aus synthetischem Graphit oder keramischem Granulat, insbesondere zur Herstellung von Graphitrohren
CN2834872Y (zh) * 2005-08-26 2006-11-08 王利群 共挤热缠绕结构壁管材加工模具
JP2012240084A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Univ Of Electro-Communications 管材製造装置、管材製造方法、および、管材
JP2013014031A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc ダイレクトブロー容器の製造方法及び包装体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU797901A1 (ru) * 1979-02-23 1981-01-23 Владимирский Политехнический Ин-Ститут Экструзионна головка дл полимер-НыХ МАТЕРиАлОВ
US4435359A (en) * 1982-06-21 1984-03-06 Huntington Alloys, Inc. Apparatus and method for fabricating tubes from powder
RU2134640C1 (ru) 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Экструзионная головка для изготовления полимерных оболочек обрамления труб
RU2492965C1 (ru) * 2012-03-12 2013-09-20 Лев Анатольевич Губенко Способ формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс и устройство для его осуществления (варианты)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3006185A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN105451963B (zh) 2017-07-04
US20160101554A1 (en) 2016-04-14
EP3006185A4 (en) 2017-03-08
CN105451963A (zh) 2016-03-30
EP3006185A1 (en) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104226711B (zh) 一种多转角挤压模具及成形方法
RU2492965C1 (ru) Способ формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс и устройство для его осуществления (варианты)
DE102013002559A1 (de) Einschnecken-Extruder und Verfahren zum Plastifizieren von Kunststoff-Polymeren
CN102554023B (zh) 一种管材局部缩径的方法
WO2014193259A1 (ru) Способ формования длинномерных полых изделий и устройство для его осуществления (варианты)
RU2489253C1 (ru) Способ экструзии пластифицированных порошковых материалов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
WO2014193260A1 (ru) Способ экструзии пластифицированных порошковых материалов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
RU2272707C2 (ru) Способ экструзии пластичных и пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
Ishkina et al. Grain size modification by micro rotary swaging
RU2641798C1 (ru) Способ формования на одношнековых прессах длинномерных стержневых изделий с максимальной площадью сечения, равной или большей площади сечения шнекового тракта, и устройство для его осуществления
RU2570268C1 (ru) Способ пластического структурообразования металла
Formisano et al. Localized heat assisted incremental forming of polycarbonate sheets by tool rotation
Godec et al. Influence of Infill Pattern on 3D-Printed Parts Compression Strength
RU2790693C1 (ru) Способ получения длинномерных полых изделий из дискретных или пластифицированных материалов
RU2315117C2 (ru) Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления
Basile et al. Micro-FDM process capability and comparison with micro-injection moulding
DE2611420C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polymeren durch Schlagschmelzen von pulver- oder granulatförmigen Rohstoffen
RU2782609C1 (ru) Способ получения длинномерных стержневых изделий из дискретных или пластифицированных материалов
RU2498900C1 (ru) Способ формования длинномерных листов из пластифицированных материалов и устройство для его осуществления
CN105252229A (zh) 螺旋柱面螺栓的加工工艺
Pitayachaval et al. An Effect of Screw Extrusion Parameters on a Pottery Model Formed by a Clay Printing Machine
CN202826388U (zh) 制作聚四氟乙烯管的模具
CN205086167U (zh) 一种换热器管挤出成型模具
CN110871488A (zh) 一种石英陶瓷辊多芯模具及其成型方法
RU2574267C1 (ru) Способ двухстадийной обработки полимерных материалов методом твердофазной экструзии и ультразвуковым воздействием

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201380078500.0

Country of ref document: CN

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

Ref document number: 13886074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14894067

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: 2013886074

Country of ref document: EP