PL218911B1

PL218911B1 - Method for angular extrusion of linear products from a plastic material, especially metal

Info

Publication number: PL218911B1
Application number: PL394839A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Korbel; Włodzimierz Bochniak; Henryk Dybiec; Paweł Ostachowski
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2015-02-27
Also published as: PL394839A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób kątowego wyciskania liniowych wyrobów z materiału plastycznego, zwłaszcza płaskich wyrobów metalowych o zasadniczo nieokreślonej długości.The present invention relates to a method for the angular extrusion of linear plastic products, in particular flat metal products of an essentially indefinite length.

Znany sposób kątowego wyciskania metalu, przedstawiony w opisie patentowym US 5400633, polega na wywieraniu ciągłego nacisku stempla na umieszczony w pojemniku materiał wsadowy oraz przepychaniu go przez kanał załamany w części środkowej pod kątem 90°. Po opuszczeniu kanału materiał wypychany jest w kierunku różnym od kierunku nacisku stempla. W wyniku takiej operacji, materiał bez zmiany geometrii uzyskuje nową, rozdrobnioną strukturę ziaren o korzystniejszych własnościach mechanicznych.The known method of angularly extruding metal, disclosed in US 5,400,633, consists in exerting a continuous pressure of a punch on the batch material placed in the container and pushing it through a channel bent in the central part at an angle of 90 °. After leaving the channel, the material is pushed out in a direction different from the direction of the punch pressure. As a result of such an operation, the material, without changing its geometry, obtains a new, fine grain structure with more favorable mechanical properties.

Znany jest również z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku P-388159 sposób kątowego wyciskania polegający na wywieraniu ciągłego nacisku stempla na umieszczony w pojemniku materiał wsadowy oraz oddziaływaniu drgań mechanicznych na materiał w strefie wypychania go przez otwór matrycy, usytuowany w ścianie bocznej pojemnika. Oś otworu matrycy ma kierunek różny od kierunku nacisku stempla, zasadniczo poprzeczny - najczęściej prostopadły. Drgania mechaniczne wprowadzane są do materiału przez trzpień o karbowanej powierzchni czołowej, zabudowany w dnie pojemnika, po przeciwnej stronie stempla. Trzpień wprowadzany jest w ruch drgający obrotowo-nawrotny względem swojej osi względnie w poosiowy ruch posuwisto-zwrotnym, w kierunku zgodnym z kierunkiem nacisku stempla. Proces charakteryzują bardzo niskie siły nacisku stempla a otrzymany wyrób ma jednorodną, drobnoziarnistą strukturę o wysokich własnościach mechanicznych.Also known from the description of the Polish patent application P-388159 is the method of angular extrusion consisting in exerting a continuous pressure of a punch on the batch material placed in the container and the effect of mechanical vibrations on the material in the zone of pushing it through the die opening located in the side wall of the container. The die opening axis has a direction different from the punch pressure direction, substantially transverse - most often perpendicular. Mechanical vibrations are introduced into the material through a pin with a notched end face, built into the bottom of the container, on the opposite side of the punch. The mandrel is put into a rotating and reciprocating vibration with respect to its axis, or in an axial reciprocating movement, in the direction of the pressure of the punch. The process is characterized by very low punch pressure and the obtained product has a homogeneous, fine-grained structure with high mechanical properties.

Sposób kątowego wyciskania według niniejszego wynalazku wykorzystuje również cykliczność zmian drogi odkształcania materiału. Wyciskanie prowadzone jest w warunkach ciągłego nacisku stempla na umieszczony w pojemniku materiał wsadowy oraz oddziaływania drgań mechanicznych na materiał w strefie wypychania go przez co najmniej jeden otwór matrycy, usytuowany w ścianie bocznej pojemnika. Istota wynalazku polega na tym, że w drgania mechaniczne wprowadza się dalszą od stempla ruchomą ściankę matrycy, którą przemieszcza się ruchem cyklicznie nawrotnym w kierunku równoległym do osi matrycy, i której położenie na kierunku nacisku stempla jest regulowane przez zmianę usytuowania podpory. Rozwiązanie pozwala na obniżenie nacisku stempla a ponadto w wyniku zmiany położenia ruchomej ścianki matrycy umożliwia wytwarzanie wyrobów, które na długości mają zmienny przekrój poprzeczny wyciskanego materiału. Przesuwająca się cyklicznie ruchoma ścianka matrycy ciągnie dociskany do niej materiał powodując jego skokowe wypływanie przez matrycę w wymiarze szerokości ścianek nieruchomych - również w zakresie szczelin bocznych, powstałych przy względnie niewielkich odsunięciach ścianki ruchomej.The angular extrusion method of the present invention also takes advantage of the cyclical nature of changes in the deformation path of the material. The squeezing is carried out under the conditions of continuous pressure of the punch on the batch material placed in the container and the influence of mechanical vibrations on the material in the zone of pushing it out through at least one die opening located in the side wall of the container. The essence of the invention lies in the fact that a movable die wall distal from the punch is introduced into mechanical vibrations, which moves in a cyclical reversal in a direction parallel to the die axis, and the position of which in the direction of punch pressure is regulated by changing the position of the support. The solution allows to reduce the pressure of the punch and, moreover, as a result of changing the position of the movable wall of the die, it enables the production of products with a variable cross-section of the extruded material along their length. The cyclically shifting movable die wall pulls the material pressed against it, causing it to flow abruptly through the die in the dimension of the width of the fixed walls - also in the area of side gaps formed at relatively small offsets of the movable wall.

Korzystną jest realizacja wynalazku z ruchomą ścianką matrycy stanowiącą wspólną powierzchnię z płaskim dnem pojemnika wprowadzanego w ruch posuwisto-zwrotny.It is advantageous to implement the invention with the movable die wall being a common surface with the flat bottom of the reciprocating container.

Korzystnym jest również, gdy ruchoma ścianka matrycy jest powierzchnią pobocznicy walca stanowiącego łukowe dno pojemnika wprowadzane w ruch obrotowo-zwrotny.It is also advantageous that the movable wall of the die is the side surface of the cylinder forming the arched bottom of the container brought into rotation and reciprocation.

Optymalne warunki uzyskuje się przy symetrii układu wyciskania prowadzonego - dla obu powyżej wymienionych ukształtowań ruchomej ścianki matrycy - przez co najmniej jedną parę dwóch matryc, usytuowanych współosiowo, w przeciwległych ściankach pojemnika.Optimal conditions are obtained with the symmetry of the extrusion system guided - for both of the above-mentioned movable die wall configurations - by at least one pair of two dies coaxially located in opposite walls of the container.

Sposób według wynalazku objaśniony jest opisem przykładowych realizacji wyciskania, których schematy przedstawione są na rysunku. Poszczególne figury rysunku przedstawiają: fig. 1 schemat procesu kątowego wyciskania z jedną matrycą i płaską ścianką ruchomą, fig. 2 schemat procesu z dwoma matrycami o płaskich ściankach ruchomych, fig. 3 i 4 odpowiednio z jedną i dwoma matrycami o walcowych ściankach ruchomych.The method according to the invention is explained with a description of exemplary extrusion embodiments, the diagrams of which are shown in the drawing. The individual figures of the drawing show: Fig. 1 a diagram of the angular extrusion process with one die and a flat movable wall, Fig. 2 a process diagram with two dies with flat movable walls, Figs. 3 and 4, respectively, with one and two dies with cylindrical movable walls.

W procesach zobrazowanych schematami fig. 1 i 2, w rurowym pojemniku 1 o średnicy 40 mm umieszczono materiał wsadowy 2 w postaci pręta z aluminium 99,5%, o wymiarach 0 39,5 mm i długości 40 mm. Materiał wsadowy 2 obciążono współosiowym naciskiem F stempla 3, przesuwanego z prędkością 0,33 mm/s. Pod wpływem nacisku F materiał 2 wypychany jest z pojemnika 1 przez jeden prostokątny otwór matrycy 4 - w przykładzie procesu według fig. 1, lub przez dwa otwory według fig. 2, każdy o wymiarach 40 x 1,5 mm. Prostokątny otwór matrycy 4 wyznaczają powierzchnie nieruchome sztywno połączone z pojemnikiem 1 i powierzchnia ruchomej ścianki 5, która ma wspólną powierzchnię z płaskim dnem pojemnika 1 osadzonym na podporze 6. Ruchoma ścianka 5 wprowadzana jest w ruch posuwisto-zwrotny o skoku 0,5 mm z częstotliwością 5 Hz oraz w kierunku równoległym do osi matrycy 4. Maksymalna siła nacisku F wyniosła 400 kN i była niższa o blisko 10% od siły wyciskania prowadzonego w takich samych warunkach sposobem według P-388159, z cyklicznie obracanymIn the processes illustrated in Figures 1 and 2, a charge material 2 in the form of a 99.5% aluminum rod having dimensions Ø 39.5 mm and a length of 40 mm was placed in a tubular container 1 with a diameter of 40 mm. The batch material 2 was loaded with the coaxial pressure F of the punch 3, moved at a speed of 0.33 mm / s. Under the pressure F, the material 2 is pushed out of the container 1 through one rectangular die opening 4 - in the example of the process according to Fig. 1, or through two openings according to Fig. 2, each measuring 40 x 1.5 mm. The rectangular hole of the die 4 is defined by fixed surfaces rigidly connected to the container 1 and the surface of the movable wall 5, which has a common surface with the flat bottom of the container 1 mounted on the support 6. The movable wall 5 is made to reciprocate with a pitch of 0.5 mm with a frequency of 5 Hz and in the direction parallel to the die axis 4. The maximum pressure force F was 400 kN and was lower by nearly 10% than the force of extrusion carried out in the same conditions with the method according to P-388159, with cyclically rotating

PL 218 911 B1 trzpieniem w dnie pojemnika. Po zapoczątkowaniu wyciskania podpora 6 była systematycznie odsuwana zgodnie z kierunkiem F nacisku stempla 3 - co spowodowało narastającą na długości zmianę grubości otrzymanego wyrobu 7, od początkowej 1,5 mm do końcowej 3,0 mm. Alternatywnie, możliwe jest również kątowe przechylanie podpory 6 i uzyskanie wyrobu 7 ukształtowanego z narastającą klinowo grubością tylko przy jednym z krótszych boków prostokątnego przekroju.A pin in the bottom of the container. After starting extrusion, the support 6 was systematically moved in the direction F of the punch 3 pressure - which resulted in a thickness change in the length of the obtained product 7, from the initial 1.5 mm to the final 3.0 mm. Alternatively, it is also possible to tilt the support 6 angularly and to obtain a product 7 shaped with a wedge-increasing thickness at only one of the short sides of the rectangular section.

Schematy procesów według fig. 3 i 4 prowadzone w adekwatnych do powyżej opisanych warunkach różnią się tylko ukształtowaniem ruchomej ścianki matrycy 5. W tych procesach jest ona wspólna z powierzchnią pobocznicy walca o średnicy 75 mm, który stanowi łukowe dno pojemnika 1. Walec łożyskowany jest w regulowanej podporze 6 i wprowadzany w ruch obrotowo-zwrotny o amplitudzie kąta środkowego 1°, z częstotliwością 5 Hz. Maksymalna siła wyciskania wyniosła 390 kN.The diagrams of the processes according to Figs. 3 and 4, carried out under the conditions adequate to the above-described conditions, differ only in the shape of the movable wall of the die 5. In these processes, it is shared with the side surface of the cylinder with a diameter of 75 mm, which is the arched bottom of the container 1. The cylinder is bearing in adjustable support 6 and put into rotation-reciprocating motion with an amplitude of the center angle of 1 °, with a frequency of 5 Hz. The maximum pressing force was 390 kN.

Claims

Patent claims

1. The method of angular extrusion of linear products from a plastic material, especially metal, consisting in exerting a continuous pressure of a stamp on the batch material placed in the container and the effect of mechanical vibrations on the material in the area of pushing it out, through at least one die opening located in the side wall of the container, characterized in that the mechanical vibrations are introduced by a movable die wall (5) distant from the punch (3), shifted in a cyclically reversible direction in a direction parallel to the die axis (4), and the position of which in the direction (F) of the punch (3) pressure is adjustable by the support (6).

2. The method according to p. The reciprocating container (1) as claimed in claim 1, characterized in that the movable wall of the die (5) is a common surface with the flat bottom of the container (1) being reciprocated.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the movable wall of the die (5) is the side surface of the cylinder forming the arcuate bottom of the container (1) driven in a reciprocating motion.

4. The method according to p. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that extrusion is carried out through at least one pair of two dies (4a, 4b) coaxially located in opposite walls of the container (1).