RS62162B1

RS62162B1 - Oblikovani metalni kontejner i postupak njegove izrade

Info

Publication number: RS62162B1
Application number: RS20210877A
Authority: RS
Inventors: Robert E Dick; Anthony J Fedusa; Gary L Myers
Original assignee: Kaiser Aluminum Warrick Llc
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2021-08-31
Also published as: KR101853088B1; EP2605873A2; US10464707B2; ZA201300968B; WO2012024671A3; EP3851223B1; CA2807696C; CL2013000476A1; MY175342A; ES2879442T3; US20120043294A1; AU2011291482A1; CA2807696A1; BR112013004004B1; EP2605873B1; KR20190108656A; NZ606434A; PL2605873T3; EP3851223A1; GT201300042A

Description

Opis

OBLAST TEHNIKE

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupke za izradu metalnih kontejnera.

STANJE TEHNIKE

[0002] U industriji metalnih kontejnera se masovno proizvode suštinski identično oblikovani kontejneri za piće. Za sužavanje vrhova kontejnera se koriste kalupi tj. matrice.

[0003] Iz dokumenta US 2007/266758 A1 je poznat postupak formiranja metalnog kontejnera od polaznog kontejnera koji poseduje bočni zid, pri čemu bočni zid ima debljinu i visinu, pri čemu postupak obuhvata sadrži korak sužavanja polaznog kontejnera pomoću namenskih alata pri čemu se radna površina namenskog alata dovodi u kontakt sa bočnim zidom i time se u jednom prolazu smanjuje prečnik segmenta bočne stranice za najmanje 2%.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

[0004] Pronalazak obezbeđuje postupak za formiranje metalnog kontejnera, kako je definisano u patentnom zahtevu 1. Dalja izvođenja su definisana zavisnim patentnim zahtevima.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

[0005] U sledećem opisu 1,00 inča, što je takođe označeno i kao 1,00", odgovara dimenziji od 25,4 mm.

[0006] Sledeći detaljni opis, koji je dat u vidu primera koji nije namenjen da isključivo spram sebe nametne ograničenja po pitanju obima pronalaska, najbolje će se razumeti ako se posmatra zajedno sa pratećim slikama, gde slične pozivne oznake označavaju slične elemente i delove, a na kojima:

Slika 1 daje slikovni prikaz 14-koračnog napredovanja alata za sužavanje za telo limenke prečnika 53 mm u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 2 predstavlja pogled sa bočne strane na poprečni presek jednog izvođenja polaznog alata za sužavanje u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 2a predstavlja uvećani pogled na kontaktni ugao prikazan na Slici 2, pri čemu se kontaktni ugao meri od mesta na kojem osnova boce dolazi u kontakt sa površinom suženja tj. grla;

Slika 3 predstavlja površinsko mapiranje jednog izvođenja polirane površine grla, u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 4 predstavlja površinsko mapiranje jednog izvođenja ne-polirane površine grla, u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 5 prikazuje pogled sa bočne strane na poprečni presek jednog izvođenja prelaznog alata za sužavanje u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 6 ilustruje pogled sa bočne strane na poprečni presek jednog izvođenja završnog alata za sužavanje u skladu sa predmetnim pronalaskom;

Slika 7 prikazuje pogled sa bočne strane na poprečni presek ramene površine za sužavanje u 14-koračnom sistemu za sužavanje prema predmetnom pronalasku;

Slika 8 je grafički prikaz sile koja je potrebna da se pri formiranju suženja aluminijumska boca oblikuje u delimično nepoliranom alatu i sile potrebne za oblikovanje boce u poliranom alatu, pri čemu Y osa predstavlja silu u funtama (u Ibs) a X osa predstavlja rastojanje (u inčima) duž kojeg se boca umeće u alat za oblikovanje;

Slika 9 je prikaz u perspektivi jednog izvođenja alata za ekspanziju koji se koristi za proširenje kontejnera prečnika 2.087" do kontejnera prečnika 2.247", u skladu sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 10 je pogled sa gornje strane na alat za ekspanziju sa Slike 9 koji prikazuje liniju A-A;

Slika 11 je prikaz poprečnog preseka alata sa Slika 9 i 10 duž linije A-A;

Slika 12 je pogled na poprečni presek alata za ekspanziju koji se koristi za proširenje kontejnera prečnika 2.247" do kontejnera prečnika 2.363" prema jednom izvođenju pronalaska;

Slika 13 je pogled na poprečni presek alata za ekspanziju koji se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2,363" do kontejnera prečnika 2,479";

Slika 14 je pogled na poprečni presek alata za ekspanziju koji se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2,479" do kontejnera prečnika 2,595";

Slika 15 je pogled na poprečni presek alata koji se može koristiti za formiranje oblika donjeg profila;

Slika 16 je pogled sa bočne strane na pet kontejnera, gde svaki kontejner predstavlja jedan korak u proširenju kontejnera prečnika 2,087" do kontejnera prečnika 2.595" prema jednom izvođenju pronalaska;

Slika 17 je pogled sa gornje strane na pet kontejnera sa Slike 16;

Slika 18 je pogled sa donje strane na pet kontejnera sa Slike 16;

Slika 19 je pogled na poprečni presek metalnog kontejnera koji ima bočni zid različite debljine;

Slika 20 je pogled na poprečni presek alata za sužavanje koji oblikuje donji deo bočnog zida metalnog kontejnera prikazanog na Slici 19;

Slika 21 je pogled na poprečni presek alata za sužavanje sa Slike 20;

Slika 21a je pogled na delimični poprečni presek nosa alata za sužavanje prikazanog na Slikama 20 i 21;

Slika 22 je pogled na poprečni presek istiskivača koji se koristi zajedno sa alatom za sužavanje sa Slika 20, 21 i 21a;

Slika 23 je pogled na poprečni presek alata za ekspanziju koji proširuje srednji deo bočnog zida metalnog kontejnera prikazanog na Slici 19;

Slika 24 je pogled na poprečni presek alata za ekspanziju sa Slike 23;

Slika 25 prikazuje metalni kontejner nakon što je u donjem delu sužen, a u srednjem delu proširen;

Slika 26 je pogled na poprečni presek alata za sužavanje koji se može koristiti za oblikovanje gornjeg dela bočnog zida metalnog kontejnera prikazanog na Slici 19;

Slika 27 je pogled na poprečni presek alata za sužavanje koji se može koristiti za oblikovanje gornjeg dela bočnog zida metalnog kontejnera prikazanog na Slici 19; i

Slika 28 je pogled na poprečni presek istiskivača koji se koristi zajedno sa alatom za formiranje grla sa Slike 27.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0007] Za potrebe ove specifikacije, izrazi kao što su gornji, donji, ispod, iznad itd. su relativno u odnosu na položaj gotovog metalnog kontejnera koji leži na ravnoj površini, bez obzira na orijentaciju metalnog kontejnera u toku proizvodnje ili koraka formiranja ili procesa. Gotov metalni kontejner je metalni kontejner koji neće proći dodatne korake formiranja pre nego što bude upotrebljen od strane krajnjeg potrošača. Prema nekim izvođenjima, vrh kontejnera ima otvor.

[0008] Izraz "polazna boca" se koristi u čitavoj predmetnoj specifikaciji, međutim, svi ovde opisani postupci, proizvodi i uređaji su primenljivi na sve metalne posude, uključujući limenke i šolje za piće, kontejnere za aerosole i kontejnere za hranu. Navodnici ili oznaka „in“ se odnosi na inče.

[0009] Slika 1 prikazuje polaznu bocu nakon završetka svakog od koraka sužavanja izvedenih pomoću sistema za sužavanje u skladu sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska, gde sistem za sužavanje prema pronalasku obezbeđuje agresivniju šemu redukcije obima nego što je ranije bila moguća primenom prethodnih sistema za sužavanje, kao i sposobnost da se redukcija obima kontejnera radi na segmentima kontejnera sa debelim zidovima i segmentima sa tankim zidovima, tj. na kontejnerima koji imaju bočne zidove čija debljina varira za najmanje 0,001 inča i gde matrica tj. alat za sužavanje prolazi u jednom potezu duž dela sa debelim zidom i u deo sa tankim zidom. Slika 1 prikazuje napredovanje sužavanja obima od primene početnog alata za sužavanje za proizvodnju prve boce 1 sa suženjem do primene finalnog alata za sužavanje za proizvodnju finalne boce 14 sa suženjem. Iako je na Slici 1 prikazan sistem za sužavanje koji sadrži 14 koraka ili faza, sledeći opis nije namenjen da bude ograničen time jer broj koraka sužavanja može varirati u zavisnosti od materijala polazne boce, debljine bočnog zida boce, početnog prečnika polazne boce, konačnog prečnika boce, potrebnog oblika profila suženja i sile kojom se vrši sužavanje. Prema tome, razmotren je bilo koji broj alata za sužavanje i smatra se da je u obimu predmetnog pronalaska, sve dok se progresivno obezbeđuje sužavanje bez pucanja materijala ili nastanka drugih fizičkih nedostataka na polaznoj boci.

[0010] Slika 2 prikazuje pogled na poprečni presek alata za sužavanje koji sadrži najmanje delimično teksturiranu površinu 10 za sužavanje i teksturirano ulegnuće 20 koji prati površinu 10 za sužavanje. Prema jednom aspektu, delimično teksturirana površina 10 za sužavanje sadrži zakrivljeni deo 11 ramena ili tela, zakrivljeni deo 12 suženja i ravni deo 13.

[0011] Prema nekim izvođenjima alat za sužavanje sadrži delimično teksturiranu površinu 10 za sužavanje koja smanjuje površinski kontakt između površine grla i boce koja se sužava na način koji smanjuje silu potrebnu za sužavanje boce (u daljem tekstu se navodi kao „sila za sužavanje“). Neočekivano je utvrđeno da površina za sužavanje koja ima teksturiranu površinu pruža manji otpor pri sužavanju polazne boce u odnosu na površinu bez teksture. Za razliku od prethodnih očekivanja da će glatka, ne teksturirana, visoko polirana površina pružiti manji otpor i samim tim zahtevati manje sile za sužavanje, utvrđeno je da površina sa relativno niskom vrednošću Ra, odnosno <~ 6 mikro inča, ima veći površinski kontakt sa bocom koja se sužava što rezultuje većim otporom i zahteva delovanje većom silom za sužavanje. Prema nekim izvođenjima predmetnog pronalaska, povećana hrapavost površine (veća vrednost Ra) smanjuje površinski kontakt između površine za sužavanje i boce koja se sužava, a time se smanjuje potrebna silu za sužavanje.

[0012] Smanjivanje sile za sužavanje koja je potrebna za oblikovanje polazne boce omogućava da se koriste alati za sužavanje sa većim procentom redukcije od prethodno dostupnih kod poznatih alata za sužavanje. Ovo takođe pomaže da se omogući sužavanje različitih debljina metalnog bočnog zida.

[0013] Prema jednom izvođenju teksturirana površina ima prosek hrapavosti površine (Ra) u rasponu od više od ili jednako 8 μ in do manje od ili jednako 32 μ in, sve dok teksturirana površina za sužavanje ne počne da negativno narušava estetske karakteristike površine polazne boce (premaza) na značajno uočljiv način. Prema jednom izvođenju, neteksturirana površina ima prosečnu hrapavost površine (Ra) u rasponu od 2 μ in do 6 μ in. Slika 3 predstavlja površinsko mapiranje jednog izvođenja neteksturiranog ravnog dela 13 alata za sužavanje generisanog pomoću ADE/Analize faznog pomeraja i MapVue EX – Softvera za mapiranje površine. Prema ovom primeru vrednost hrapavosti površine (Ra) iznosila je približno 4,89 μ in. Slika 4 predstavlja površinsko mapiranje jednog izvođenja teksturiranog ravnog dela 13 alata za sužavanje, u skladu sa izvođenjem predmetnog pronalaska generisanog ADE/Analizom faznog pomeraja i MapVue EX – Softverom za mapiranje površine. Prema ovom primeru vrednost hrapavosti površine (Ra) iznosila je približno 25,7 μ in.

[0014] Pozivajući se na Sliku 2, prema jednom izvođenju, delimično teksturirana površina 10 za sužavanje sadrži teksturirani ravni deo 13, neteksturirani zakrivljeni deo 12 suženja i neteksturirani zakrivljeni rameni deo 11. Prema drugom izvođenju, najmanje delimično teksturirana površina 10 za sužavanje može biti u potpunosti teksturirana. Prema Slici 2a, kontaktni ugao α boce 50 sa površinom 10 za sužavanje može biti manji od 32°, pri čemu je kontaktni ugao između 54 (zrak koji se pruža ortogonalno u odnosu na ravni deo) i 51 (zrak koji se pruža ortogonalno od ravni koja je tangenta u tački dodira boce sa suženom površinom). Prema nekim izvođenjima radna površina i/ili ulegnuće mogu biti u potpunosti bez teksture. Prema nekim izvođenjima radna površina i/ili ulegnuće je naglo zakrivljen i lagano ispoliran kako bi se istisnule hrapave ivice radi dobijanja finiša površine od oko 8-10 mikro inča, ili od oko 8-16 mikro inča ili od oko 8 do 32 mikro inča.

[0015] Teksturirani ravni deo 13 sa Slike 2 zajedno sa istiskivačem (nije prikazan) obezbeđuje radnu površinu za formiranje grla na gornjem delu boce prilikom sužavanja. Istiskivač (nije prikazan) staje u unutrašnjost kontejnera ili boce u toku sužavanja i pomaže da se kontejner izvadi iz alata nakon završetka postupka sužavanja. Prema jednom izvođenju teksturirani ravni deo 13 se pruža od tačke tangente zakrivljenog dela 12 suženja zida alata paralelno sa centralnom linijom alata za sužavanje. Teksturirani ravni deo 13 se može protezati u pravcu sužavanja (duž Y ose) duž rastojanja Y1 koje je manje od 0,5" ili koje je u veličini od približno 0,0625". Prema nekim izvođenjima dužina ravnog dela je između oko 0,02" do oko 0,08". Prema nekim izvođenjima dužina ravnog dela je između oko 0,03" do oko 0,07". Prema nekim izvođenjima dužina ravnog dela je između oko 0,04" do oko 0,06". Prema nekim izvođenjima dužina ravnog dela je približno 0,04".

[0016] Sledeći aspekt nekih izvođenja predmetnog pronalaska je ulegnuće 20 izvedeno u zidu alata za sužavanje nakon površine 10 za sužavanje. Dimenzije ulegnuća 20 su izvedene tako da smanje, ali ne i u potpunosti eliminišu, kontakt trenja sa bocom i alatom za sužavanje nakon što je boca sužena duž ravnog 13 dela i istiskivača. Prema tome, prema nekim izvođenjima ulegnuće 20, zajedno sa delimično teksturiranom površinom 10 grla doprinosi smanjenju trenja između kontakta zida alata za sužavanje i polazne boce koji se sužava, pri čemu smanjeni kontakt trenja održava performanse sužavanja uz istovremeno smanjenje verovatnoće za dolaskom do urušavanja, izvijanja, pucanja, nabiranja i nastanka drugih fizičkih nedostataka i poboljšanja istiskivanja polazne boce iz alata.

[0017] Prema jednom izvođenju ulegnuće 20 se pruža u zidu alata za sužavanje duž dimenzije X2 od najmanje 0,005 inča, mereno od osnove 13a ravnog dela 13, a u drugim izvođenjima najmanje 0,010 inča ili 0,015 inča. Prema nekim izvođenjima ulegnuće se pruža u zidu alata za sužavanje duž ne više od 0,025". Ulegnuće 20 se može pružati duž pravca sužavanja (duž Y ose) čitavom dužinom gornjeg dela polazne boce koja ulazi u alat za sužavanje kako bi se umanjio, ali ne i u potpunosti eliminisao, kontakt trenja između polazne boce i zida alata za sužavanje radi smanjenja dolaska do urušavanja, izvijanja, pucanja, nabiranja i nastanka drugih fizičkih nedostataka, ali uz istovremeno zadržavanje performansi sužavanja. Prema jednom izvođenju ulegnuće 20 je teksturirana površina. Prelaz sa ravnog dela na ulegnuće je postepen, bez oštrih uglova, tako da metalna boca može putovati preko ravnog dela u bilo kom smeru, a da pri tome ne bude oštećena.

[0018] Prema nekim izvođenjima predmetnog pronalaska obezbeđen je sistem za sužavanje u kojem najmanje jedan od alata za sužavanje sistema može da obezbedi agresivno smanjenje prečnika polazne boce. Iako Slika 2 prikazuje polazni alat, gornje razmatranje u vezi sa zakrivljenim delom 11 ramena, zakrivljenim delom 12 suženja, ravnim delom 13 i ulegnućem 20 je podjednako primenljivo i može biti prisutno u svakom alatu za sužavanje sistema za sužavanje. Geometrija površine za sužavanje najmanje jednog od uzastopnih alata obezbeđuje progresivno sve veću redukciju, pri čemu izraz „redukcija“ odgovara smanjenju prečnika polazne boce od početnog prečnika polazne boce do konačnog prečnika.

[0019] Prema jednom izvođenju polazni alat je smanjio prečnik kontejnera koji se sužava za više od 5% u jednom potezu sužavanja, ili za više od 9% u jednom potezu sužavanja. Nivo redukcije koji se može postići pomoću alata sistema za sužavanje delimično zavisi od završne obrade površine za sužavanje, sile sužavanja, materijala od kojeg je izrađena polazna boca, potrebnog profila suženja i debljine(a) bočnog zida. Prema jednom izvođenju polazni alat za sužavanje obezbeđuje redukciju veću od 9%, pri čemu je početni alat za sužavanje konfigurisan za proizvodnju paketa aluminijumske boce sa grlom izrađenu od aluminijumskog lima koji se sastoji od legure AA 3104 (Aluminium Association), čija je debljina gornjeg bočnog zida oko 0,0085 inča ili manje, a granica elastičnosti nakon pečenja u rasponu od oko 234 do 255 MPa (34 do 37 ksi). Prema nekim izvođenjima debljina gornje bočne stranice može biti 0,0085, 0,0080, 0,0075, 0,0070, 0,0060, 0,0050 inča, samo da navedemo nekoliko primera. Prema nekim izvođenjima debljina bočnog zida u donjim suženim delovima varira za najmanje 0,0010 inča. Prema nekim izvođenjima debljina bočnog zida u gornjim suženim delovima varira za najmanje 0,0010 inča, Prema drugim izvođenjima debljina bočnog zida u gornjem ili donjem delu, ili oba, varira za najmanje 0,0015" ili 0,002", dok prema nekim izvođenjima debljina bočnog zida varira za najviše 0,0015", 0,002", 0,0025“, 0,003" ili 0,004".

[0020] Slika 5 prikazuje jedno izvođenje prelaznog alata u skladu sa predmetnim pronalaskom, gde se prelazni alat za sužavanje može upotrebiti nakon što se polazna boce redukuje pomoću polaznog alata za sužavanje. U poređenju sa polaznim alatom za sužavanje koji je prikazan na Slici 2, prelazni alat za sužavanje koji je prikazan na Slici 5 pruža manje agresivnu redukciju prečnika. Prema jednom izvođenju, više prelaznih alata za sužavanje pruža redukciju u rasponu od 4% do 7%. Broj prelaznih alata za sužavanje zavisi od početnog prečnika polazne boce, potrebnog konačnog prečnika, profila suženja, debljine bočnog zida i variranja debljine bočnog zida.

[0021] Slika 6 prikazuje jedno izvođenje finalnog alata za sužavanje u skladu sa predmetnim pronalaskom. Finalni alat za sužavanje se koristi nakon što je boca obrađena sa prelaznim alatima za sužavanje. Finalni alat za sužavanje ima površinu za sužavanje koja rezultuje dimenzijom suženja gotovog proizvoda. Prema jednom izvođenju finalni alat za sužavanje obezbeđuje redukciju za manje od 4%. Prema jednom izvođenju finalni alat za sužavanje može obezbediti redukciju od 1,9%.

[0022] Prema jednom izvođenju obezbeđen je sistem za sužavanje u kojem veći broj alata za sužavanje sadrži početni alat sa redukcijom za više od 9%, 12 prelaznih alata sa redukcijom u rasponu od 4,1 do 6,1% i finalni alat za sužavanje sa redukcijom od 1,9%.

[0023] Prema jednom izvođenju predmetnog pronalaska, obezbeđen je postupak sužavanja metalnih kontejnera korišćenjem sistema za sužavanje kako je gore opisano, uključujući korake obezbeđivanja polaznog aluminijumskog elementa, kao što je disk ili zrno; oblikovanje elementa u aluminijumsku bocu; i sužavanje aluminijumske boce, pri čemu se sužavanje vrši pomoću najmanje jednog alata za sužavanje koji poseduje najmanje delimično teksturiranu površinu za sužavanje.

[0024] Neka izvođenja predmetnog pronalaska obezbeđuju sistem za sužavanje koji sadrži smanjeni broj alata i istiskivača, čime se na povoljan način smanjuju mašinski troškovi povezani sa pripremom alata za rad na sužavanju prilikom proizvodnje boca.

[0025] Smanjivanjem broja stepeni tj. koraka primene alata za sužavanje, predmetni pronalazak povoljno skraćuje vreme povezano sa operacijom sužavanja tokom proizvodnje boca.

[0026] Iako je pronalazak uopšteno opisan iznad, sledeći primeri su dati kako bi dalje ilustrovali pronalazak i demonstrirali neke prednosti koje iz toga proizilaze. Nije predviđeno da pronalazak bude ograničen na specifične primere koji su ovde opisani.

PRIMER

[0027] Tabela 1 ispod prikazuje redukciju obezbeđenu pomoću 14-stepene sekvence primene alata za sužavanje, gde je geometrija alata konfigurisana da formira paket sužene aluminijumske boce od polazne aluminijumske boce sa debljinom gornjeg bočnog zida od oko 0,0085 inča i granicom elastičnosti nakon pečenja u rasponu od oko 234 do 255 MPa (34 do 37 ksi). Sastav aluminijuma je AA

1

3104. Kao što je prikazano u Tabeli 1 polazna boca se sužava od početnog prečnika od približno 2,0870" do krajnjeg prečnika od 1,025" bez otkaza, kao što je na primer urušavanje zida.

[0028] Kao što je prikazano u Tabeli 1, sistem za sužavanje sadrži prvi alat za sužavanje koji obezbeđuje redukciju od približno 9%, 12 prelaznih alata sa redukcijom u rasponu od približno 4,1 do 6,1%, i finalni alat za sužavanje sa redukcijom od 1,9%. Slika 7 predstavlja bočni prikaz poprečnog preseka ramene površine za suženje svakog alata za sužavanje 14-stepenog sistema za sužavanje predstavljenog u Tabeli 1. U ovom primeru, deo početne boce koji se sužava ima suštinski uniformnu debljinu.

[0029] Slika 8 prikazuje silu potrebnu za sužavanje boce u alatu za sužavanje koja ima teksturirani ravni deo u skladu sa pronalaskom, kao što je naznačeno referentnom linijom 100, i silu potrebnu za sužavanje aluminijumskog kontejnera u alatu za sužavanje bez teksture označeno referentnom linijom 105, pri čemu neteksturirani alat za sužavanje predstavlja komparativni primer. Geometrija alata za sužavanje koji ima teksturirani ravni deo i kontrolnog alata je slična alatu za sužavanje koji je prikazan na Slici 2. Boca koja se sužava ima debljinu gornjeg bočnog zida od približno 0,0085 inča, granicu elastičnosti nakon pečenja od približno 234 do 255 MPa (34 do 37 ksi), a sastav aluminijuma je AA 3104.

[0030] Prema Slici 8 značajno smanjenje sile kojom se vrši sužavanje je ostvareno počev od tačke u kojoj boca koja se sužava dolazi u kontakt sa teksturiranim ravnim delom, kao što je prikazano parametrom 110 na referentnoj liniji 100, u poređenju sa neteksturiranom površinom za sužavanje koja je prikazana referentnom linijom 105.

[0031] Sada posmatrajući alat za ekspanziju, postepeno širenje kontejnera koji se sastoji od tvrdo kaljene legure pomoću višestrukih alata za ekspanziju sve većih prečnika, za razliku od upotrebe jednog alata za ekspanziju, omogućava da se prečnik kontejnera proširi na oko 40% bez loma, nabora, izvijanja ili oštećenja metala od kojeg je formiran kontejner. Kada se proširuje kontejner koji je izrađen od mekše legure, možda će biti moguće proširiti kontejner za 25% pomoću jednog alata za akspanziju. Broj alata za ekspanziju koji se koriste za proširenje kontejnera do željenog prečnika bez značajnog oštećenja kontejnera zavisi od stepena željenog širenja, materijala od kojeg je izrađen kontejner, tvrdoće materijala od kojeg je izrađen kontejner i debljine bočnog zida kontejnera. Na primer, što je veći stepen željenog širenja, veći je i broj potrebnih alata za ekspanziju. Slično tome, ako je metal od kojeg je izrađen kontejner tvrdo kaljen, biće potreban veći broj alata za ekspanziju

1

u poređenju sa širenjem istog stepena kontejnera koji je izrađen od mekšeg metala. Takođe, što je tanji bočni zid, biće potreban veći broj alata za ekspanziju. Progresivno širenje pomoću niza ekspanzionih alata može obezbediti povećanje prečnika kontejnera za oko 25%, pri čemu se razmatraju veća širenja, sve dok ne dođe do značajnog oštećenja metala u toku ekspanzije. Prema nekim izvođenjima prečnik kontejnera je proširen za više od 8%. Prema drugim izvođenjima prečnik kontejnera je proširen za manje od 8%, više od 10%, više od 15%, više od 20%, više od 25%, ili više od 40%. Razmatraju se i drugi procenti širenja koji su u obimu nekih izvođenja pronalaska.

[0032] Dalje, kada se vrši širenje kontejnera obloženog slojem premaza, postepeno širenje će pomoći da se zadrži integritet obloge. Alternativno, kontejner se može proširiti pre nanošenja premaza.

[0033] Sužavanje proširenog kontejnera formiranog u skladu sa nekim izvođenjima pronalaska do prečnika većeg ili jednakog polaznom prečniku X kontejnera ne zahteva upotrebu istiskivača, jer je bočni zid kontejnera u stanju napregnutosti obima nakon širenja. Prema nekim izvođenjima pronalaska istiskivač se može koristiti prilikom sužavanja kontejnera.

[0034] Pozivajući se na Slike 9 do 16, prema nekim izvođenjima alata za ekspanziju se sastoji od A2 alatnog čelika, 58-60 Rc ojačan, 32 sa završnom obradom, mada se može koristiti i bilo koji odgovarajući materijal za oblikovanje kontejnera. Prema nekim izvođenjima alata 500 za ekspanziju sadrži radnu površinu 100 koja ima progresivno šireći deo 150, ravni deo 200 i podsečeni deo 350. Početni deo 300 radne površine 100 u prikazanom izvođenju ima geometriju za postepeni prelaz prečnika bočnog zida 800 kontejnera 700. Progresivno šireći deo 150 ima dimenzije i geometriju koja kada se umetne u otvoreni kraj kontejnera 700 obrađuje bočni zid 800 kontejnera kako bi radijalno proširila prečnik kontejnera na progresivan način dok kontejner putuje duž radne površine 100. Prema nekim izvođenjima alata 500 za ekspanziju obezbeđuje odgovarajuće operacije širenja i oblikovanja bez potrebe za istiskivačem ili sličnom strukturom. Prema nekim izvođenjima može se koristiti istiskivač.

[0035] Ravni deo 200 ima dimenzije i geometriju za postavljanje konačnog prečnika kontejnera koji se obrađuje pomoću tog alata 500. Prema jednom izvođenju ravni deo 200 se može pružati dužinom od 0,12" ili više. Prema drugim izvođenjima ravni deo se može pružati dužinom od 0,010", 0,020", 0,04", 0,05", 0,08" ili 0,10" ili više ili manje. Podsečeni deo 350 sledi ravni deo 200. Prelaz sa ravnog dela 200 na podsečeni deo 350 je postepen. Podsečeni deo 350 se pruža najmanje do izvan otvora kontejnera kada je alat na dnu kretnje širenja kako bi se alatu omogućilo da zadrži kontrolu nad metalom dok se ovaj širi i kako bi se minimizovala mogućnost da kontejner izađe van kruga,

[0036] Radna površina 100 može biti površina bez teksture ili teksturirana površina. Prema jednom izvođenju neteksturirana površina ima prosečnu hrapavost površine (Ra) u rasponu od 2 μ in do 6 μ in. Prema jednom izvođenju radna površina 100 može biti teksturirana površina koja ima prosečnu hrapavost površine (Ra) u rasponu od više od ili jednako 8 μ in, do manje od ili jednako 32 μ in, sve dok teksturirana radna površina 100 ne počne da značajno degradira bočnu oblogu proizvoda koja se nalazi duž unutrašnje površine kontejnera.

[0037] Prema nekim izvođenjima odmah nakon ravnog dela 200, površina alata za ekspanziju glatko prelazi u podsečeni deo 350 kako bi se smanjio, ali ne i u potpunosti eliminisao, kontakt trenja između kontejnera 700 i alata 500 za ekspanziju kako se kontejner obrađuje kroz progresivno šireći deo 150 i ravni deo 200 radne površine 100. Smanjen kontakt trenja minimizira učestalost lomljenja, izvijanja, pucanja, nastanka nabora i drugih fizičkih nedostataka i olakšava uklanjanje kontejnera 700 iz alata tokom procesa širenja. Prema nekim izvođenjima podsečeni deo 350 je teksturirana površina koja ima prosečnu hrapavost površine (Ra) u rasponu od više ili jednako 8 μ in do manje ili jednako 32 μ in. Prema nekim izvođenjima, podsečeni deo 350 može da ulazi u zid alata za ekspanziju do dimenzije L od najmanje 0,005 inča, a prema drugim izvođenjima od najmanje 0,015 inča ili 0,025". Prema nekim izvođenjima podsečeni deo ulazi u zid alata za ne više od 0,025".

[0038] Obezbeđen je sistem alata za proizvodnju kontejnera koji sadrži alat 500 za ekspanziju. Sistem alata uključuje najmanje prvi alat 500 za ekspanziju koji ima radnu površinu 100 konfigurisanu za povećanje prečnika kontejnera i najmanje jedan

1

progresivni alat za ekspanziju, pri čemu svaki sukcesivni alat u nizu progresivnih alata za ekspanziju ima radnu površinu konfigurisanu da obezbedi sve veći stepen širenja prečnika kontejnera u odnosu na prethodni alat za ekspanziju. Prema jednom izvođenju sistem alata takođe može sadržati jedan ili više alata za sužavanje.

[0039] Iako je pronalazak uopšteno opisan iznad, sledeći primer je dat kako bi dalje ilustrovao predmetni pronalazak i demonstrirao neke prednosti koje iz njega mogu proizaći. Namera nije da se predmetni pronalazak ograniči specifičnim primerom koji je opisan.

[0040] Prema jednom primeru četiri alata za ekspanziju koja su prikazana na Slikama 11 do 14 se koriste za povećanje unutrašnjeg prečnika kontejnera 700 sa oko 2.087" do prečnika od oko 2.595", kao što je prikazano na Slikama 16 do 18. Alat 500 za ekspanziju koji je prikazan na Slikama 9 do 11 se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2.087" do kontejnera prečnika 2.247". Alat za ekspanziju prikazan na Slici 12 se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2.247" do kontejnera prečnika 2.363". Alat za ekspanziju prikazan na Slici 13 se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2,363" do kontejnera prečnika 2,479". Alat za ekspanziju prikazan na Slici 14 se može koristiti za proširenje kontejnera prečnika 2,479" do kontejnera prečnika 2,595“. Potrebno je napomenuti da kako se prečnik kontejnera širi, kontejner takođe postaje sve kraći.

[0041] Prema jednom izvođenju kontejneri sa Slika 16 do 18 se sastoje od aluminijumske legure 3104 sa H19 kaljenjem. Debljina bočnog zida je oko 0,0088". Potrebno je napomenuti da je primenom nekih od izvođenja pronalaska moguće proširiti konzerve sa tankim zidom (jednakim ili manjim od oko 0,0041") izrađene od tvrdo kaljenog (H19, H39) valjanog i glačanog aluminijuma za različite količine, uključujući proširenje ovih kontejnera za više od 8% u prečniku, za više od 10%, za više od 15% i za više od 20%.

[0042] Prema jednom primeru, Slika 19 prikazuje kontejner 190 sa bočnim zidom 192 debljine koja varira između oko 0,006" i oko 0,008". Kontejner 190 je u ovom primeru od aluminijuma, ali može biti izrađen od bilo kojeg metala, kao što je na primer čelik.

1

[0043] Slika 20 prikazuje alat 196 za sužavanje koji redukuje donji deo 194 bočnog zida 192. Tu je takođe ilustrovan i donji deo 198, kao i istiskivač 220.

[0044] Slike 21 i 21a prikazuju alat 196 za sužavanje, prikazan na Slici 20, predstavljajući niz od dva alata za sužavanje koji se koriste za formiranje donjeg suženog dela 198 na kontejneru 190. Tabela koja je data pored Slika 21 i 21a navodi dimenzije koje variraju između prvog i drugog alata, koji čine niz od dva alata koji se koriste za formiranje donjeg suženog dela 198 (prikazanog na Slikama 20 i 25) kontejnera 190. Deo radne površine 197 alata 196 za sužavanje, koji uključuje ravni deo 199, ima teksturiranu površinu sa Ra vrednošću od oko 12 mikro inča. Ra vrednost radne površine 197 koja nije bila teksturirana imala je Ra vrednost od oko 8 do 10 mikro inča.

[0045] Slika 22 prikazuje istiskivač 220, koji je reprezentativan za dva istiskivača koja se koriste zajedno sa alatima 196 za sužavanje koji su prikazani na Slikama 20, 21 i 21a. Tabela data pored Slike 22 navodi dimenzije koje se razlikuju između prvog i drugog istiskivača 220, koje su korišćene sa skupom od dva alata za formiranje donjeg suženog dela 198 kontejnera 190.

[0046] Tabela u nastavku navodi dimenzije kontejnera 190 pre i posle svakog koraka sužavanja tokom redukcije donjeg dela 194 bočnog zida 192.

[0047] Dimenzije su date u inčima. „Razmak“ je radijalna udaljenost između unutrašnjeg prečnika ravnog dela 199 alata 196 za sužavanje i spoljašnjeg prečnika istiskivača 220. „Procenjena debljina metala“ je maksimalna debljina metala koji se formira pomoću alata za sužavanje. Kao što je navedeno ranije, debljina metala bočnog zida 192 kontejnera koji su formirani u ovom primeru varira za oko 0,002" u delu bočnog zida 192 koji se formira, tj. alati 196 za sužavanje putuju preko metala čija debljina varira za oko 0,002". Alati 196 za sužavanje i prateći istiskivači 220 su dizajnirani tako da prime najdeblji metal, kao i najtanji metal preko kojeg prelaze tokom postupka sužavanja. Najdeblji metal bočnog zida 192, u ovom primeru, nalazi

1

se pri vrhu kontejnera 190. Ove informacije se takođe odnose na tabele koje će biti date kasnije u predmetnoj specifikaciji.

[0048] Slike 23 i 24 pokazuju alat 230 za ekspanziju koji se koristi za proširenje prečnika srednjeg dela 236 bočnog zida 192 kontejnera 190 nakon dva koraka sužavanja. U ovom primeru dva koraka proširenja su sledila nakon dva koraka sužavanja. Tabela prikazana na Slici 24 navodi dimenzije koje se razlikuju između prvog i drugog alata 230 za ekspanziju, koji sadrže skup od dva alata za ekspanziju. U ovom primeru nijedan od alata za ekspanziju nije teksturiran.

[0049] U tabeli ispod, "zakrivljenje tela" i „zakrivljenje suženja“ se odnose na radijuse ekspanzionih alata.

[0050] Slika 25 prikazuje kontejner nakon sužavanja pomoću dva alata za sužavanje prikazana na Slikama 20, 21 i 21a i širenja pomoću dva alata za ekspanziju prikazana na Slikama 23 i 24. Prikazani su deo 234 tankog zida i deo 232 debelog zida. Prelaz između tankog zida i debelog zida može biti kratak ili dugačak i postepen. Koraci za sužavanje praćeni koracima za proširenje formiraju ulegnuće 242 u kontejneru 190.

[0051] Slika 26 prikazuje alat 260 za sužavanje koji formira gornji suženi deo 262 u gornjem delu 240 kontejnera 190. Zbog razmere crteža, ravni deo i ulegnuće u alatu za sužavanje nisu prikazani. Gornji suženi deo 262 je redukovan u više stanica za sužavanje primenom niza različitih alata za sužavanje. Kako bi se dobila boca drugačijeg željenog oblika mogu se koristiti dodatne stanice za sužavanje i alati. Alat koji je reprezentativan za pet alata koji se koriste u stanicama 1 do 5, prikazan je na Slici 27. Dimenzije koje se razlikuju između svakog od pet alata korišćenih za izradu gornjeg suženog dela, prikazane su u tabeli označenoj kao „Profil 'I' '' na Slici 27. Nijedan alat u ovom nizu od pet alata nije teksturiran. Na Slici 28 je prikazan istiskivač 280 koji je reprezentativan za istiskivače koji su korišćeni zajedno sa pet alata za sužavanje predstavljenih na Slici 27. Tabela pored Slike 28 navodi dimenzije

1

koje se razlikuju između pet istiskivača 280. U ovom primeru, spoljašnji prečnik vrha kontejnera pre sužavanja je bio oko 53 mm (2.087 inča).

[0052] Nakon opisivanja trenutno poželjnih izvođenja, potrebno je razumeti da pronalazak može biti realizovan i na drugi način unutar obima priloženih Zahteva.

[0053] Iako su specifična izvođenja pronalaska detaljno opisana, stručnjaci iz predmetne oblasti će biti u stanju da razviju razne modifikacije i alternative tim detaljima u svetlu celokupnog opisa iz predmetnog dokumenta. U skladu sa tim, određene realizacije koje su ovde opisane, namenjene su isključivo za ilustraciju i ne ograničavaju obim pronalaska koji ima punu širinu prema navedenim Zahtevima.

1

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak oblikovanja metalnog kontejnera (700, 190) od polaznog kontejnera koji ima bočni zid (800, 192), pri čemu bočni zid (800, 192) ima debljinu i visinu, i pri čemu debljina varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,03 mm (0,001 inča), pri čemu postupak sadrži sledeći korak:

- sužavanje polaznog kontejnera pomoću alata (196, 270) za sužavanje tako da radna površina (197) alata (196, 270) za sužavanje dolazi u kontakt sa delom bočnog zida (800, 192) i smanjuje prečnik segmenta bočnog zida (800, 192) za najmanje 2% u jednom potezu, pri čemu debljina preseka bočnog zida (800, 192) varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,03 mm (0,001 inča) pre i nakon redukcije prečnika.

2. Postupak prema Zahtevu 1,

pri čemu alat (196, 270) za sužavanje sadrži:

- površinu (10) za sužavanje i ulegnuće (20);

pri čemu površina (10) za sužavanje sadrži ravni deo (13, 199, 200), zakrivljeni deo (12) i zakrivljeni rameni deo (11), od kojih svaki ima unutrašnji prečnik; pri čemu je ravni deo (13, 199, 200) između zakrivljenog dela (12) i ulegnuća (20), dok je unutrašnji prečnik ravnog dela (13, 199, 200) minimalni prečnik alata;

pri čemu su unutrašnji prečnici zakrivljenog dela (12) i zakrivljenog ramenog dela (11) veći od unutrašnjeg prečnika ravnog dela (13, 199, 200);

pri čemu ulegnuće (20) sadrži:

(a) površinu ulegnuća;

(b) unutrašnji prečnik površine ulegnuća koji je za najmanje oko 0,3 mm (0,01 inča) veći od unutrašnjeg prečnika ravnog dela (13, 199, 200);

2

(c) unutrašnji prečnik površine ulegnuća koji nije veći od maksimalnog prečnika kako bi se smanjio, ali ne i eliminisao kontakt trenja između metalnog kontejnera (700, 190) i površine ulegnuća, uz zadržavanje performansi sužavanja prilikom sužavanja metalnog kontejnera (700, 190); i

pri čemu je alat (196, 270) za sužavanje dimenzionisan tako da prilikom sužavanja metalnog kontejnera (700, 190) ceo ravni deo (13, 199, 200) i ulegnuće (20) putuju u odnosu na kontejner (700, 190) u smeru ose i najmanje deo (20) ulegnuća prelazi preko vrha kontejnera (700, 190).

3. Postupak prema Zahtevu 1 ili 2, koji dalje sadrži:

- sužavanje kontejnera (700, 190) pomoću niza alata (196, 270) za sužavanje.

4. Postupak prema Zahtevu 1 ili 2, koji dalje sadrži:

- proširivanje prečnika dela bočnog zida (800, 192).

5. Postupak prema Zahtevu 1 ili 2, koji dalje sadrži:

- proširivanje prečnika dela bočnog zida (800, 192) pomoću niza alata (500, 230) za ekspanziju.

6. Postupak prema Zahtevima 4 ili 5, pri čemu alat (500, 230) za ekspanziju proširuje segment bočnog zida (800, 192), pri čemu alat (500, 230) za ekspanziju sadrži:

- radnu površinu koja ima deo (150) koji se postupno širi i ravni deo (13, 199, 200); i podsečeni deo (350);

pri čemu se ravni deo (13, 199, 200) nalazi između dela (150) koji se postupno širi i podsečenog dela (350) i gde je spoljašnji prečnik ravnog dela (13, 199, 200) maksimalni prečnik alata; pri čemu podsečeni deo (350) sadrži:

(a) podsečenu površinu; i

(b) spoljašnji prečnik podsečene površine, pri čemu je spoljašnji prečnik podsečene površine:

(i) najmanje približno 0,3 mm (0,01 inča) manji od spoljašnjeg prečnika ravnog dela (13, 199, 200); i

(ii) nije manji od minimalnog prečnika kako bi se smanjio, ali ne i eliminisao kontakt trenja između podsečene površine i aluminijumskog kontejnera (700, 190); i

pri čemu je radna površina dimenzionisana tako da kada se umetne u metalni kontejner (700, 190) ceo ravni deo (13, 199, 200) i najmanje segment podsečenog dela (350) ulaze u metalni kontejner (700, 190) što dovodi do širenja prečnika najmanje dela bočnog zida (800, 192).

7. Postupak prema Zahtevu 1,

pri čemu debljina dela bočnog zida (800, 192) koji se sužava varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,04 mm (0,0015 inča).

8. Postupak prema Zahtevu 1,

pri čemu debljina dela bočnog zida (800, 192) koji se sužava varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,05 mm (0,002 inča).

9. Postupak prema Zahtevu 1, koji dalje sadrži:

- obezbeđivanje kontejnera sa bočnim zidom (800, 192), pri čemu bočni zid (800, 192) ima promenljivu debljinu između 0,13 mm (0,005 inča) i 0,22 mm (0,0085 inča), najtanji deo i visinu, i pri čemu debljina varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,03 mm (0,001 inča) do ne više od 0,1 mm (0,004 inča); i

- sužavanje kontejnera pomoću alata (196, 270) za sužavanje tako da radna površina (197) alata (196, 270) za sužavanje dolazi u kontakt sa segmentom bočnog zida (800, 192) i smanjuje prečnik segmenta bočnog zida (800, 192) za najmanje 2% u jednom potezu, pri čemu debljina segmenta bočnog zida (800, 192) koji se sužava varira duž visine bočnog zida (800, 192) za najmanje 0,03 mm (0,001 inča) do ne više od 0,1 mm (0,004 inča) na mestima koja dolaze u direktan kontakt sa alatom (192, 270) za sužavanje pre i posle sužavanja, pri čemu segment bočnog zida (800, 192) koji se sužava obuhvata najtanji segment bočnog zida (800, 192).

2