DK158714B - Fremgangsmaade til fremstilling af ekstruderingsforme - Google Patents

Description

DK 158714 B

Denne opfindelse vedrører fremstilling af ekstruderingsforme, såsom forme der bruges til ekstrudering af aluminium.

5

Det er velkendt, at i en ekstruderingsform, som har en i det væsentlige konstant aksial bæredybde mellem indgangen og udgangen, varierer materialestrømningens modstand gennem formen i forskellige dele af formåbningen i overensstemmelse med åb-10 ningens udformning. For eksempel vil strømningsmodstanden mellem to over for hinanden liggende parallelle vægge i det store og hele være omvendt proportional med afstanden mellem væggene. Desuden varierer ekstruderingstrykket normalt over formens åbning. Disse variationer i strømningsmodstanden og ekstrude-15 ringstryk i forskellige dele af formåbningen forårsager forskellige strømningshastigheder i det materiale, der bliver ekstruderet, hvilket igen forårsager kraftige indre spændinger i materialet. Det vil derfor være fordelagtigt, hvis en ekstruderingsform kan udformes således, at strømningshastigheden 20 på det materiale, som bliver ekstruderet, i det væsentlige er ensartet over hele åbningens område.

Det er velkendt, at strømningsmodstanden i en hvilken som helst del af en ekstruderingsform kan reduceres ved at reduce-25 re åbningens aksiale bæredybde, eller øges ved at øge bæredybden. Det har følgelig været praksis af omforme ekstruderings-forme efter oprindelig udformning af ekstruderingsåbningen ved at formindske bæredybden i områder, hvor formen på åbningen er sådan, at modstand mod strømning vil være høj, og/eller hvor 30 ekstruderingstrykket er lavt. For eksempel i US patentbeskrivelse nr. 2.538.918 erkendes det, at bæredybden for en form til ekstrudering af metal skal være forskellig på forskellige steder langs ekstruderingsåbningens periferi, for så vidt som muligt at medføre ensartet strømning for et materiale, der 35 derefter ekstruderes gennem formen.

Imidlertid har der. hidtil ikke været nogen umiddelbart tilgæn-

DK 158714B

2 gelig metode til at bestemme, hvorledes, bæredybden skulle varieres langs ekstruderingsåbningens periferi for at opnå den påkrævede virkning. I stedet har konstruktionen af forme været afhængig af konstruktørens bedømmelseskraft og erfaring af af 5 prøve-fejle-testning af formen under normale ekstruderingsbe- tingelser, som beskrevet i US patentskrift 2.538.918, idet hver afprøvning følges af en omformning af formen. Dette er å-benbart tidsrøvende og kan i bedste fald kun tilvejebringe et tilnærmet resultat.

10

Det har været foreslået, at den ønskede sammenhæng mellem udformningen af en formåbning og dens bæredybde kunne bestemmes ved hjælp af computer-analyse, og mens det er sandsynligt, at dette kunne tilvejebringe en løsning, vil det sandsynligvis 15 medføre meget arbejde med udskrivning af de nødvendige programmer, og under alle omstændigheder er det nødvendigt at benytte kostbart computerudstyr. Endvidere, selv når de ønskede dimensioner på formåbningen er blevet bestemt på denne måde, vil den nødvendige udformning af formen i overensstemmelse med 20 de computer-bestemte krav sandsynligvis være vanskelig.

Denne opfindelse tilvejebringer en enkel metode til i en eks-truderingsform at bestemme den ønskede bæredybde i forskellige dele af åbningen for at tilvejebringe en i det væsentlige ens-25 artet strøm over formåbningen, og tilvejebringer endvidere, i en foretrukken udførelse, en enkel metode til at udforme formen i de ønskede dimensioner.

Opfindelsen udnytter den kendsgerning, at når et plastisk ma-30 teriale tvinges gennem en ekstruderingsform, hvori strømmodstanden og ekstruderingstrykket varierer i forskellige dele af formåbningen, bliver den forreste flade, eller "næsen", på det materiale, som bliver ekstruderet, deformeret, og at deforme-ringens omfang på et hvilket som helst sted står i forbindelse 35 med strømningsmodstanden og ekstruderingstrykket på dette sted. Med andre ord, i en del af formåbningen, hvor strømningsmodstanden er forholdvis lav og/eller ekstruderingstryk-

DK 158714 B

3 ket er højt, vil materialets forreste flade bevæge sig foran overfladen på en anden del af formen, hvor strømningsmodstanden er større og/eller ekstruderingstrykket er lavere.

5 Ifølge opfindelsen er der frembragt en fremgangsmåde til at udforme en ekstruderings form, bestående i at udforme en eks-truderingsåbning i et formstykke, og så omforme ekstruderings-åbningen, så at ekstruderingsåbningens aksiale bæredybde er forskellig på forskellige steder langs dens periferi for at 10 frembringe en i det væsentlige ensartet strømning af et materiale, der derefter ekstruderes gennem formen, kendetegnet ved, at efter den oprindelige udformning af ekstruderingsåb-ningen presses et plastisk materiale kun delvis gennem ekstruderings åbningen, så det kontakter en del af åbningens perife-15 riflade, der ligger mellem indgangen og en linie, der ligger midt imellem indgangen og udgangen, derefter omformning af ekstruderingsåbningen bestående i at fjerne formmateriale fra den del af åbningens periferiflade, som ligger mellem denne mellemlinie og udgangen, så at åbningens effektive aksiale bæ-20 redybde ved hvert sted langs periferien er den aksiale dybde af den del der kontaktes af det plastiske materiale.

På et område, hvor deformationen er lille, hvilket indikerer en høj ekstruderingsmodstand og/eller lavt ekstruderingstryk, 25 tilvejebringer omformningen af formstykket således en tilsvarende lille aksial bæredybde for væsentligt at reducere strømningsmodstanden. På områder, hvor der er betydelig deformation af det plastiske materiale, hvilket indikerer lav strømningsmodstand og/eller højt ekstruderingstryk, er den aksiale bære-30 dybde i det omformede formstykke større, således at strømningsmodstanden ikke reduceres, eller reduceres i mindre grad.

På denne måde kan strømningen i det væsentlige gøres ensartet over hele formåbningen.

35 Formmaterialet kan fjernes ved en kemisk eller en elektroæts-ningsproces. Processen kan udføres, mens det plastiske materiale stadig er inden i ekstruderingsåbningen, idet materialet

DK 158714B

4 så tjener til at beskytte den overflade, den kontakter, mod virkningen fra det ætsende kemikalie, når det drejer sig om en kemisk ætsende proces eller mod virkningen fra elektroæts-ningsprocessen.

5 Følgende er en detaljeret beskrivelse af en udførelse af opfindelsen, rent eksempelvis, idet der henvises til de ledsagende tegninger, hvor: 10 Fig. 1 er et diagrammatisk billede af en ekstruderingsform, fig. 2 er et diagrammatisk, vertikalt tværsnit gennem formen i fig. 1, og 15 fig. 3, 4 og 5 illustrerer trin i fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Med henvisning til fig. 1 formes formstykket 10 med en ekstru-deringsåbning 11, som omfatter en cylindrisk midterdel 12, 20 hvorfra strækker sig to smallere parallel-sidede armdele 13.

Det vil stå klart, at fig. 1 viser en meget simpel form for ekstruderingsåbning, udelukkende som illustration, og at opfindelsens principper gælder for ekstruderingsåbninger af enhver form og beskaffenhed, deriblandt åbningen til ekstrude-25 ring af hule profiler.

Åbning 11's dimensioner beregnes på den sædvanlige måde under hensyntagen til indskrumpning og forskydning af formmaterialet under ekstruderingsprocessen. Åbningen vil normalt blive bear-30 bejdet ved hjælp af den elektriske gnistmetode i formstykket og dernæst renset og poleret.

Som det bedst ses i fig. 2 er formstykket 10 af en konstant tykkelse, således at ekstruderingsåbningen fra starten har en 35 konstant aksial bæredybde.

Ved brug af formen vil strømningsmodstanden i åbningens cylin-

5 DK 158714 B

driske del 12 være mindre end strømningsmodstanden mellem armdel 13's tætliggende sidevægge. Strømningsmodstanden ved armdele 13's ydre ender vil være endnu større på grund af friktionsmodstand ved hver arms endevæg. Endvidere af det sandsyn-5 ligt, at ekstruderingsstrykket falder, jo længere afstanden er til formcentret. Følgelig vil materiale, som ekstruderes gennem formen i den udformning, der er vist i fig. 2, udsættes for en ikke-ensartet strømning, som forårsager uønskede indre belastninger. Fig. 3 til 5 viser en metode til justering af 10 formåbningens aksiale bæredybde for at tilvejebringe en i det væsentlige ensartet strømning.

Med henvisning til fig. 3 tvinges en passende sammensætning 14 delvis ind i ekstruderingsåbningen 11 ved hjælp af et stempel 15 (ikke vist), som efterligner en ekstruderingspresses virkning. Stemplet standses, når det kan ses, at sammensætningen 14 nærmer sig åbningens åben ende eller udgang 15. Alternativt kan der anbringes en føler og indikere, når sammensætningen er blevet indsprøjtet i åbningen i et forudbestemt omfang. Føle-20 ren kan for eksempel sættes elektrisk i svingning, idet der tilvejebringes elektriske midler til at registrere følerens ændrede svingningsfrekvens, som opstår, når føleren kommer i forbindelse med sammensætningen.

25 Som det ses i fig. 3, deformeres sammensætning 14’s forreste flade i aksial retning på grund af varierende ekstruderings-tryk og varierende strømningsmodstand i forskellige dele af åbningen, idet den del af sammesætningen, som passerer gennem den cylindriske del 12, ligger foran den del af sammensætnin-30 gen, som bevæger sig gennem armdele 13. Følgelig, når stemplet standses, kommer den periferiske kant på sammesætning 14's forreste flade i forbindelse med åbning 12's indre overflade langs en profileret linie 16 mellem indgang 17 og udgang 15 fra ekstruderingsåbningen.

Den aksiale deformation af sammensætning 14's forreste flade på et hvilket som helst sted, fremstillet ved afstanden mellem 35

DK 158714 B

6 linie 16 og et datumplan, som omfatter indgang 17, definerer ekstruderingsåbningens ønskede aksiale bæredybde på dette sted. Følgelig kan linie 16 anses for at fremstille det ønskede sted for den gældende udgang fra ekstruderingsåbningen.

5 Således kan formen omformes ved ganske enkelt at fjerne overflademateriale fra ekstruderingsåbningens indre i området mellem linie 16 og udgang 15 for at udvide åbningen på det område og således begrænse åbningens gældende bæredybde til området 10 mellem linie 16 og indgang 17.

Materialet kan fjernes på en hvilken som helst passende måde. For eksempel kan linie 16 ridses på formens inderflade, sammensætningen kan fjernes, og det overflødige materiale fjernes 15 maskinelt. Men alternativt og fortrinsvis fjernes materialet ved en syre-ætsningsproces eller ved en elektroætsningsproces.

Selv om sammensætningen 14 kan være et hvilket som helst passende plastisk materiale,, skal det fortrinsvis,, med henblik på 20 den nedenfor beskrevne syreætsningsmetode, være et materiale, som er modstandsdygtigt over for syre. Det kan for eksempel være tyktflydende, syre-modstandsdygtig trykfarve af den type, som normalt bruges ved fremstilling af trykkredsløb. I dette tilfælde kan formstykket, som stadig indeholder sammensætning 25 14, ganske enkelt anbringes i et syrebad, idet formens yder flade først er blevet oversmurt eller belagt med et syre-modstandsdygtigt materiale.

Formen bliver i syrebadet, så længe det er nødvendigt for at 30 kunne fjerne den ønskede mængde materiale fra ekstruderingsåbningens indre mellem sammesætning 14's overflade og udgang 15. Typisk kan materiale fjernes i en størrelsesorden på 15 til 20 tusindedele af en tomme. Når ætsningsprocessen er fuldført, tages formstykket op af syrebadet, og sammensætningen 14 fjer-35 nes.

I det tilfælde, hvor materialet skal fjernes ved hjælp af en

DK 158714 B

7 elektroætsningsmetode, skal sammensætningen 14 være et elektrisk ikke-ledende materiale, såsom ikke-ledende voks. Formens yderflade skal også oversmøres eller belægges med et ikke-le-dende lag, for eksempel et lag tyndt plasticfilm. Formen ned-5 sænkes dernæst i en passende elektrolyt og virker som anode, idet der også nedsænkes en separat katode i elektrolytten. Formen og katoden bliver i eletrolytten og udsættes for en e-lektrisk spænding i tilstrækkelig lang tid til at fjerne den ønskede mængde materiale fra formen og aflejre det på katoden.

10 Efter at ætsningen er fuldført, fjernes formen på elektrolytten, og sammensætningen 14 fjernes.

Ved begge af de ovenfor nævnte ætsningsprocesser er formens gældende bæredel kun den del, som blev beskyttet af sammensæt-15 ning 14, og er af varierende bæredybde på grund af, at en del af ekstruderingsåbningens overflade er blevet ætset bort, som vist ved 18 i fig. 5. Eftersom bæredybden automatisk er blevet tilpasset ifølge strømningshastigheden gennem det ubehandlede formstykke, vil strømningen nu være i det væsentlige ensartet 20 over hele ekstruderingsåbningen, hvilket væsentligt formindsker de indre belastninger i ekstruderinger fremstillet ved hjælp af formen.

Selv om den ovenfor beskrevne fremgangsmåde illustrerer en me-25 get direkte måde til at opnå sammenhæng mellem bæredybden og deformation af ekstruderingsmaterialet, vil det stå klart, at andre, omend mindre direkte, fremgangsmåder til at opnå sammenhæng mellem bæredybden og deformation af ekstruderingsmaterialet falder inden for opfindelsens rammer. For eksempel kan 30 det deformerede materiales dimensioner i den stilling, der er vist i fig. 3, måles og bruges som grundlag for en hvilken som helst anden type omformning af formen for at give varierende dybde i overensstemmelse med disse dimensioner.

35 Selv om bæredybden i den beskrevne fremgangsmåde gøres nøjagtigt magen til forskydningen af ekstruderingsmaterialets forreste flade fra en fast datum, kan det være ønskeligt ved and-

8 DK 158714B

re formtyper at tage andre faktorer, som har indflydelse på strømningen, i betragtning ved at tilvejebringe nogle matematiske forhold, andre end en direkte ækvivalent, mellem bæredybden og det deformerede materiales tilsvarende dimension.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til udformning af en ekst ruderings form,' hvilken omfatter udformning af en ekstruderingsåbning (11) i et 5 formstykke og derefter omforme ekstruderingsåbningen (11), så at ekstruderingsåbningens aksiale bæredybde er forskellig på forskellige steder langs dens periferi for at frembringe en i det væsentlige ensartet strøm af et materiale, der derefter ekstruderes gennem formen, k_e_n d_e_t_e_g_n_e_t ved, at 10 efter den oprindelige udformning af ekstruderingsåbningen (11) presses et plastisk materiale (14) kun delvis gennem ekstruderingsåbningen (11), så det kontakter en del af åbningens periferioverflade, der ligger mellem indgangen (17) og en linie (16) mellem indgangen (17) og udgangen (15), idet omformningen 15 af ekstruderingsåbningen består i fjernelse af formmateriale fra den del (18) af åbningens periferioverflade, som ligger mellem denne mellemlinie (16) og udgangen (15) så at åbningens effektive aksiale bæredybde på hver sted af periferien er ak-sialdybden af den del, der kontaktes af det plastiske materia-20 le.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at formmaterialet fjernes ved en kemisk ætsningsproces.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den kemiske ætsningsproces udføres, medens det plastiske materiale (14) stadig er inden i ekstruderingsåbningen (11), idet materialet er modstandsdygtigt mod kemikaliet og tjener til at beskytte den overflade, det kontakter, mod virkningen 30 af det ætsende kemikalie.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at formmaterialet fjernes ved en elektroætsningsproces.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at elektroætsningsprocessen udføres, medens det plastiske materiale stadig er inden i ekstruderingsåbningen, idet materia- DK 158714 B let er elektrisk ikke-ledende og tjener til at beskytte den o-verflade, det kontakter, mod elektroætsning.