NO159146B - Fremgangsmaate ved forming av en pressform. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår forming av sprøytestøpings- eller pressformer, såsom pressformer som benyttes for ekstrudering av aluminium.

Det er velkjent at motstanden mot strømning av materiale gjennom en sprøytestøpings- eller pressform som har i hovedsaken konstant aksial anleggs- eller bæredybde (engelsk: bearing depth) mellom innløpet og utløpet, varierer i forskjellige deler av pressformåpningen i overensstemmelse med åpningens form. For eksempel vil motstanden mot strømning mellom to motstående, parallelle vegger være i hovedsaken omvendt proporsjonal med avstanden mellom veggene. Dessuten varierer vanligvis ekstruderingstrykket over pressformåpningen. Disse variasjoner i strømningsmotstanden og ekstruderingstrykket i forskjellige deler av pressformåpningen fører til forskjellige strømningshastigheter i det materiale som ekstruderes, hvilket på sin side fører til alvorlige, indre spenninger i materialet. Det ville derfor være fordelaktig dersom en sprøytestøpings- eller pressform kunne konstrueres på en slik måte at strømningshastigheten av det materiale som ekstruderes, var i hovedsaken ensartet over hele åpningsarealet.

Det er kjent at motstanden mot strømning i hvilken som helst del av en pressform kan reduseres ved å redusere åpningens aksiale bæredybde eller økes ved å øke bæredybden. Det har følgelig vært vanlig praksis å omdanne pressformer, etter innledende forming av ekstruderingsåpningen, ved å redusere bæredybden i områder hvor formen på åpningen er slik at strømningsmotstanden vil være høy, og/eller der hvor ekstruderingstrykket er lavt. For eksempel er det i US-patent-skrift 2 538 918 erkjent at bæredybden for en pressform for ekstrudering av metall må være forskjellig på forskjellige steder rundt ekstruderingsåpningens omkrets for, i så stor utstrekning som mulig, å tilveiebringe i hovedsaken ensartet strømning av et materiale som senere ekstruderes gjennom pressformen.

Hittil har det imidlertid ikke eksistert noen lett-vint tilgjengelig metode for å bestemme hvor nøyaktig bæredybden må varieres rundt ekstruderingsåpningens omkrets for å oppnå den nødvendige virkning. I stedet har utformingen av pressformer vært avhengig av konstruktørens bedømmelse og erfaring og av forsøk-feil-prøving av pressformen under normale ekstruderingsforhold, slik som beskrevet i US-patent-skrift 2 538 918, idet hver prøve etterfølges av omdannelse av pressformen. Dette er åpenbart tidkrevende og kan i beste fall gi bare et omtrentlig resultat.

Det er blitt foreslått at den nødvendige korrelasjon mellom formen på en pressformåpning og dens bæredybde kan bestemmes ved hjelp av datamaskinanalyse, og selv om det er mulig at dette kunne gi en løsning, er det sannsynlig at det ville medføre en stor arbeidsmengde ved skriving av de nødvendige programmer, og under alle omstendigheter er anvendelse av kostbar regnemaskinutrustning nødvendig. Selv når de nødvendige dimensjoner av pressformåpningen er blitt bestemt på denne måte, er det videre sannsynlig at den nød-vendige forming av pressformen i overensstemmelse med de beregnede krav vil være vanskelig.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en enkel fremgangsmåte for bestemmelse av den bæredybde som er nødven-dig i forskjellige deler av pressformåpningen i en sprøyte-støpingsform, for å tilveiebringe en i hovedsaken ensartet strømning over pressformåpningen, og i en foretrukket utfør-else tilveiebringer den også en enkel fremgangsmåte for forming av pressformen til den nødvendige dimensjon.

Oppfinnelsen gjør bruk av det faktum at når et strøm-bart materiale presses gjennom en sprøytestøpingsform i hvilken strømningsmotstanden og ekstruderingstrykket varierer i forskjellige deler av pressformåpningen, deformeres den ledende overflate eller "nesen" av det materiale som ekstruderes, og at graden av deformasjon på hvilket som helst sted er relatert til strømningsmotstanden og ekstruderingstrykket på dette sted. I en del av pressformåpningen hvor motstanden mot strømning er forholdsvis lav og/eller ekstruderingstrykket er høyt, vil med andre ord materialets ledende overflate bevege seg foran overflaten i en annen del av pressformen hvor motstanden mot strømning er større og/eller ekstruderingstrykket er lavere.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte ved forming av en pressform, ved hvilken en ekstruderingsåpning formes i et pressformstykke og ekstruderingsåpningen deretter omdannes slik at ekstruderingsåpningens aksiale bæredybde er forskjellig på forskjellige steder rundt sin omkrets for å tilveiebringe i hovedsaken ensartet strøm av et materiale som senere ekstruderes gjennom pressformen, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at et strømbart materiale etter den innledende forming av ekstruderingsåpningen drives bare delvis gjennom ekstruderingsåpningen slik at det kontakter et parti av åpningens omkretsoverflate som ligger mellom innløpet og en linje mellom innløpet og utløpet, idet omdannelsen av ekstruderingsåpningen omfatter fjerning av pressformmateriale fra det parti av åpningens omkretsoverflate som ligger mellom den nevnte mellomliggende linje og utløpet, slik at åpningens effektive, aksiale bæredybde på hvert omkretssted er den aksiale dybde av det parti som kontaktes av det strømbare materiale.

I et område hvor deformasjonen er liten, hvilket indikerer en høy motstand mot ekstrudering og/eller lavt ekstruderingstrykk, tilveiebringer således omdannelsen av ekstruderingsåpningen en tilsvarende liten, aksial bæredybde, slik at motstanden mot strømning reduseres i vesentlig grad.

I områder hvor det er en betydelig deformasjon av det strøm-bare materiale, hvilket indikerer en lav motstand mot strøm-ning og/eller høyt ekstruderingstrykk, er den aksiale bæredybde i det omdannede pressformstykke større, slik at motstanden mot strømning ikke reduseres, eller reduseres i en mindre grad. Ved hjelp av denne anordning kan strømningen gjøres i hovedsaken ensartet over hele pressformåpningen.

Pressformmaterialet kan fjernes ved hjelp av en kjemisk eller elektro-etsende prosess. Prosessen kan utføres mens det strømbare materiale fremdeles befinner seg i ekstruderingsåpningen, idet materialet da tjener til å beskytte den overflate som det kontakter, fra virkningen av den etsende kjemikalie, i tilfelle av en kjemisk etsingsprosess, eller fra virkningen av den elektro-etsende prosess.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av en sprøytestøpings- eller pressform, fig. 2 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom pressformen på fig. 1, og fig. 3, 4 og 5 illustrerer trinn ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Idet det henvises til fig. 1, er et pressformstykke 10 utformet med en ekstruderingsåpning 11 omfattende et sentralt, sylindrisk parti 12 fra hvilket det strekker seg to smalere, parallellsidede armpartier 13. Det vil innses at fig. 1 bare for illustrasjonsformål viser en meget enkel form for ekstruderingsåpning, og at prinsippene for oppfinnelsen er anvendelige på ekstruderingsåpninger av hvilken som helst form og kompleksitet, iberegnet åpninger for ekstrudering av hule seksjoner.

Åpningens 11 dimensjoner er beregnet på den normale måte for å tillate krymping og avbøyning av pressformmaterialet under ekstruderingsprosessen. Åpningen vil nor-malt bli elektroutladnings-maskinert i pressformstykket og deretter rengjort og polert.

Slik som best vist på fig. 2, har pressformstykket 10 konstant tykkelse, slik at ekstruderingsåpningen i begyn-nelsen har konstant aksial anleggs- eller bæredybde.

Ved bruk av pressformen vil motstanden mot strøm-ning i det sylindriske parti 12 av åpningen være mindre enn motstanden mot strømning mellom de nært tilstøtende sideveg-ger av armpartiene 13. Motstanden mot strømning ved de ytre ender av armpartiene 13 vil være enda større som følge av friksjonsmotstanden av hver arms endevegg. Det er videre trolig at ekstruderingstrykket vil avta med avstanden fra pressformens sentrum. Materialet som ekstruderes gjennom pressformen i den form som er vist på fig. 2, ville følgelig være utsatt for ikke-ensartet strømning, hvilket fører til uønskede, indre spenninger. Fig. 3-5 illustrerer fremgangsmåten for justering av pressformåpningens aksiale bæredybde slik at den gir i hovedsaken ensartet strømning.

Idet det henvises til fig. 3, drives en passende blanding 14 delvis inn i ekstruderingsåpningen 11 ved hjelp av et stempel (ikke vist) som simulerer virkningen av en ekstruderingspresse. Stempelet stanses når det observeres at blandingen 14 nærmer seg den åpne ende eller utløpet 15 fra åpningen. Alternativt kan en sonde anbringes i åpningen for å detektere og indikere at blandingen er blitt innsprøytet i åpningen i en forutbestemt grad. For eksempel kan sonden vibreres elektrisk, idet en elektrisk anordning er tilveiebrakt for å detektere den endring av sondens vibrasjonsfre-kvens som opptrer når den kontaktes av blandingen.

Slik det fremgår på fig. 3, deformeres blandingens 14 ledende overflate i aksialretningen som følge av varierende ekstruderingstrykk og varierende strømningsmotstand. i forskjellige deler av pressformåpningen, idet den del av blandingen som passerer gjennom det sylindriske parti 12 beveger seg foran den del av blandingen som beveger seg mellom armpartiene 13. Når stempelet stanses, kontakter følgelig omkretskanten av blandingens 14 ledende overflate den indre overflate av åpningen 12 langs en formet linje 16 som ligger mellom innløpet 17 og utløpet 15 fra ekstruderingsåpningen .

Den aksiale deformasjon av blandingens 14 ledende overflate på hvilket som helst sted, representert ved avstanden mellom linjen 16 og et nullplan som inneholder inn-løpet 17, definerer den nødvendige, aksiale bæredybde for ekstruderingsåpningen på dette sted. Linjen 16 kan følgelig betraktes som om den representerer den nødvendige beliggen-het av det effektive utløp fra ekstruderingsåpningen.

Pressformen kan følgelig omdannes ved ganske enkelt å fjerne overflatemateriale fra ekstruderingsåpningens indre i området mellom linjen 16 og utløpet 15, for å. utvide åpningen i dette område og således begrense den effektive bæredybde av åpningen til området mellom linjen 16 og inn-løpet 17.

Materialet kan fjernes på hvilken som helst passende måte. For eksempel kunne linjen 16 risses på pressformens indre overflate, blandingen fjernes og det oversky-tende materiale maskineres bort. Alternativt og fortrinnsvis fjernes imidlertid materialet ved hjelp av en syreetsings-prosess eller en elektrofitsingsprosess.

Selv om blandingen 14 kan være hvilket som helst passende, strømbart materiale, er den fortrinnsvis et syrebestandig materiale med henblikk på den syreetsingsmetode som skal beskrives. For eksempel kan blandingen være en viskøs, syrebestandig trykkfarge av den type som tradisjonelt benyttes ved produksjon av trykte kretskort. I dette tilfelle kan pressformstykket, med blandingen 14 fremdeles på plass, ganske enkelt plasseres i et syrebad, idet det ytre av pressformen først er blitt belagt eller overtrukket med et syrebestandig materiale.

Pressformen forblir i syrebadet i en. periode som

er nødvendig for å fjerne den nødvendige mengde av materialet fra ekstruderingsåpningens indre mellom blandingens 14 overflate og utløpet 15. Som et typisk eksempel kan materialet fjernes til en dybde av størrelsesorden 0,4 - 0,5 mm. Etter at etsingen er blitt fullført, fjernes pressformstykket fra syrebadet og blandingen 14 fjernes.

I det tilfelle hvor materialet skal fjernes ved hjelp av en elektroetsingsmetode, må blandingen 14 være et elektrisk ikke-etsende materiale, såsom en ikke-ledende voks. Det indre av pressformen må også være belagt eller overtrukket med et ikke-ledende lag, for eksempel et lag av tynn plastfilm. Pressformen nedsenkes deretter i en passende elektrolytt og virker som en anode, idet en separat katode også nedsenkes i elektrolytten. Pressformen og katoden forblir i elektrolytten, og utsettes for en elektrisk spenning,

i en tilstrekkelig lang periode til å fjerne den nødvendige mengde materiale fra pressformen og avsette dette på katoden. Etter at etsingen er blitt fullført, fjernes pressformstykket fra elektrolytten og blandingen 14 fjernes.

Som følge av bortetsingen av en del av ekstruderingsåpningens overflate, er pressformens effektive bæreparti, som vist ved 18 på fig. 5, ved begge de foran omtalte etsingsprosesser nå bare det parti som ble beskyttet av blandingen 14 og som har varierende bæredybde. Da bæredybden er blitt automatisk justert i overensstemmelse med strømningshastigheten gjennom det ubehandlede pressformstykke, vil strømningen nå være i hovedsaken ensartet over hele ekstruderingsåpningen, slik at de indre spenninger i ekstru-deringsprodukter som fremstilles ved hjelp av pressformen, reduseres i vesentlig grad.

Selv om den foran beskrevne fremgangsmåte illustrerer en meget direkte metode for å korrelere bæredybden med deformasjonen av det ekstruderbare materiale, vil det innses at andre korrelasjonsmetoder, selv om de er mindre direkte, faller innenfor oppfinnelsens ramme. For eksempel kan dimensjonene på det deformerte materiale i den stilling som er vist på fig. 3, måles og benyttes som grunn-lag for hvilken som helst annen form for omdannelse av pressformen for å gi en varierende dybde i overensstemmelse med disse dimensjoner.

Selv om bæredybden ved den beskrevne fremgangsmåte bringes til å være nøyaktig lik forskyvningen av den ledende overflate av det ekstruderbare materiale fra en fast refe-ranse, kan det i noen former for pressformer være ønskelig at andre faktorer som påvirker strømningen, tas i betrakt-ning ved tilveiebringelse av én eller annen matematisk forbindelse, i stedet for en direkte ekvivalent, mellom bæredybden og den tilsvarende dimensjon på det deformerte materiale.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved forming av en pressform, ved hvilken en ekstruderingsåpning (11) formes i et pressformstykke (10) og ekstruderingsåpningen deretter omdannes slik at ekstruderingsåpningens aksiale bæredybde er forskjellig på forskjellige steder rundt sin omkrets for å tilveiebringe i hovedsaken ensartet strøm av et materiale som senere ekstruderes gjennom pressformen, KARAKTERISERT VED at et strømbart materiale (14) etter den innledende forming av ekstruderingsåpningen (11) drives bare delvis gjennom ekstruderingsåpningen (11) slik at det kontakter et parti av åpningens omkretsoverflate som ligger mellom innløpet (17) og en linje (16) mellom innløpet (17) og utløpet (15), idet omdannelsen av ekstruderingsåpningen (11) omfatter fjerning av pressformmateriale fra det parti (18) av åpningens omkretsoverflate som ligger mellom den nevnte mellomliggende linje (16) og utløpet (15), slik at åpningens effektive, aksiale bæredybde på hvert omkretssted er den aksiale dybde av det parti som kontaktes av det strømbare materiale.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at pressformmaterialet fjernes ved hjelp av en kjemisk etsingsprosess.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den kjemiske etsingsprosess utføres mens det strømbare materiale (14) fremdeles befinner seg i ekstruderingsåpningen (11), idet materialet er motstandsdyktig mot kjemikalien og tjener til å beskytte den overflate som det kontakter, mot virkningen av den etsende kjemikalie.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at pressformmaterialet fjernes ved hjelp av en elektroetsings-prosess.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at elektroetsingsprosessen utføres mens det strømbare materiale fremdeles befinner seg i ekstruderingsåpningen, idet materialet er elektrisk ikke-ledende og tjener til å beskytte den overflate som det kontakter, mot elektroetsing.