|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ формования металлической емкости, содержащий следующие этапы: обеспечение емкости, имеющей боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину, область наименьшей толщины и высоту, и толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); обжатие емкости с использованием обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность обжимающего штампа контактировала с секцией боковой стенки и уменьшала диаметр этой секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход, причем толщина указанной секции обжимаемой боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма), в местах, которые непосредственно контактируют с обжимающим штампом, до и после обжатия, при этом указанная секция обжимаемой боковой стенки включает указанную область наименьшей толщины боковой стенки. 2. Способ по п.1, в котором обжимающий штамп содержит обжимающую поверхность и заднюю область; причем обжимающая поверхность содержит область площадки, область радиуса горловины и область радиуса плеча, каждая из которых имеет внутренний диаметр; область площадки расположена между областью радиуса горловины и задней областью, внутренний диаметр площадки является минимальным диаметром штампа; внутренние диаметры области радиуса горловины и области радиуса плеча больше внутреннего диаметра площадки; задняя область содержит поверхность задней области, внутренний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) больше внутреннего диаметра области площадки и не больше максимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между металлической емкостью и поверхностью задней области при одновременном сохранении эффективности обжатия при обжатии металлической емкости; размеры обжимающего штампа выбраны такими, чтобы при обжатии металлической емкости площадка целиком и задняя область перемещались относительно емкости в осевом направлении и по меньшей мере часть задней области при перемещении проходила за верхнюю часть емкости. 3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки. 4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором обжимают емкость с использованием комплекта обжимающих штампов. 5. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки с использованием комплекта расширяющих штампов. 6. Способ по п.3, в котором диаметр части боковой стенки увеличивают с использованием расширяющего штампа, который содержит рабочую поверхность, содержащую постепенно расширяющуюся область и область площадки; область выточки, причем область площадки расположена между постепенно расширяющейся областью и областью выточки и внешний диаметр области площадки является максимальным диаметром штампа; область выточки содержит поверхность выточки, внешний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и алюминиевой емкостью; размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в металлическую емкость вся область площадки и по меньшей мере часть области выточки входили в эту емкость, вызывая увеличение диаметра упомянутой по меньшей мере части боковой стенки. 7. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,04 мм (0,0015 дюйма). 8. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,05 мм (0,002 дюйма).
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ формования металлической емкости, содержащий следующие этапы: обеспечение емкости, имеющей боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину, область наименьшей толщины и высоту, и толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); обжатие емкости с использованием обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность обжимающего штампа контактировала с секцией боковой стенки и уменьшала диаметр этой секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход, причем толщина указанной секции обжимаемой боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма), в местах, которые непосредственно контактируют с обжимающим штампом, до и после обжатия, при этом указанная секция обжимаемой боковой стенки включает указанную область наименьшей толщины боковой стенки. 2. Способ по п.1, в котором обжимающий штамп содержит обжимающую поверхность и заднюю область; причем обжимающая поверхность содержит область площадки, область радиуса горловины и область радиуса плеча, каждая из которых имеет внутренний диаметр; область площадки расположена между областью радиуса горловины и задней областью, внутренний диаметр площадки является минимальным диаметром штампа; внутренние диаметры области радиуса горловины и области радиуса плеча больше внутреннего диаметра площадки; задняя область содержит поверхность задней области, внутренний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) больше внутреннего диаметра области площадки и не больше максимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между металлической емкостью и поверхностью задней области при одновременном сохранении эффективности обжатия при обжатии металлической емкости; размеры обжимающего штампа выбраны такими, чтобы при обжатии металлической емкости площадка целиком и задняя область перемещались относительно емкости в осевом направлении и по меньшей мере часть задней области при перемещении проходила за верхнюю часть емкости. 3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки. 4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором обжимают емкость с использованием комплекта обжимающих штампов. 5. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки с использованием комплекта расширяющих штампов. 6. Способ по п.3, в котором диаметр части боковой стенки увеличивают с использованием расширяющего штампа, который содержит рабочую поверхность, содержащую постепенно расширяющуюся область и область площадки; область выточки, причем область площадки расположена между постепенно расширяющейся областью и областью выточки и внешний диаметр области площадки является максимальным диаметром штампа; область выточки содержит поверхность выточки, внешний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и алюминиевой емкостью; размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в металлическую емкость вся область площадки и по меньшей мере часть области выточки входили в эту емкость, вызывая увеличение диаметра упомянутой по меньшей мере части боковой стенки. 7. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,04 мм (0,0015 дюйма). 8. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,05 мм (0,002 дюйма).
Евразийское 025944 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201390258
(22) Дата подачи заявки
2011.08.22
(51) Int. Cl. B21D 51/26 (2006.01)
(54) ФИГУРНАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(31) 61/375,746 (56) US-A1-2007266758
(32) 2010.08.20 WO-A1-2008002899
(33) US
(43) 2013.07.30
(86) PCT/US2011/048603
(87) WO 2012/024671 2012.02.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
АЛКОА ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Дик Роберт И., Федуса Энтони Дж., Майерс Гэри Л. (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Изобретение относится к металлическим емкостям и способам изготовления металлических емкостей. Способ формования металлической емкости согласно изобретению содержит следующие этапы: обеспечение емкости, имеющей боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину, область наименьшей толщины и высоту, толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); обжатие емкости с использованием обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность обжимающего штампа контактировала с секцией боковой стенки и уменьшала диаметр этой секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход. Толщина указанной секции обжимаемой боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма) в местах, которые непосредственно контактируют с обжимающим штампом, до и после обжатия, при этом указанная секция обжимаемой боковой стенки включает указанную область наименьшей толщины боковой стенки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к металлическим емкостям и способам изготовления металлических емкостей.
Уровень техники
В области производства металлических емкостей массово изготавливаются емкости для напитков, по существу, идентичной формы. Для обжатия вершины емкостей используют штампы.
Сущность изобретения
В некоторых вариантах реализации фигурная алюминиевая емкость имеет боковую стенку, содержащую обжатую область у вершины и обжатую область у дна. В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки в обжатых областях у дна меняется по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки в обжатых областях у вершины меняется по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В других вариантах реализации толщина боковой стенки в областях у вершины или областях у дна, либо как в тех, так и в других, меняется по меньшей мере на 0,04 мм (0,0015") или 0,05 мм (0,002"). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки меняется не более чем на 0,04; 0,05; 0,06; 0,08 и 0,1 мм (0,0015", 0,002", 0,0025", 0,003" или 0,004").
В некоторых вариантах реализации фигурную алюминиевую емкость изготавливают при помощи способа, содержащего следующие этапы: обжимают нижнюю часть боковой стенки с использованием первого обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность первого обжимающего штампа контактировала с первой секцией боковой стенки и уменьшала диаметр первой секции боковой стенки по меньшей мере на 3% за один ход штампа, причем толщина первой секции боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); обжимают верхнюю часть боковой стенки с использованием второго обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность второго обжимающего штампа контактировала со второй секцией боковой стенки и уменьшала диаметр второй секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход. В некоторых вариантах реализации толщина второй секции боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В других вариантах реализации толщина боковой стенки в областях у вершины или областях у дна, либо как в тех, так и в других, меняется по меньшей мере на 0,04 или 0,05 мм (0,0015" или 0,002"). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки меняется не более чем на 0,04; 0,05; 0,06 или 0,08 мм (0,0015", 0,002", 0,003" или 0,004"). В некоторых вариантах реализации нижнюю часть и/или верхнюю часть обжимают с использованием комплекта обжимающих штампов. Комплект обжимающих штампов может содержать два или более обжимающих штампа. В одном из вариантов реализации нижнюю часть обжимают с использованием двух обжимающих штампов. В одном из вариантов реализации первый штамп, предназначенный для обжатия нижней части емкости, уменьшает диаметр емкости приблизительно на 6%, а второй штамп, предназначенный для обжатия нижней части емкости, уменьшает диаметр емкости на дополнительные 4% от исходного диаметра. В некоторых вариантах реализации один обжимающий штамп может уменьшить диаметр емкости на 2, 3, 4, 5, 9, 12% или более.
В некоторых вариантах реализации способ дополнительно содержит увеличение диаметра средней части боковой стенки перед обжатием верхней части этой стенки. В некоторых вариантах реализации толщина средней части меняется по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В некоторых вариантах реализации область с наибольшей толщиной находится на вершине емкости или поблизости от нее. В некоторых вариантах реализации область наименьшей толщины или небольшой толщины может находиться на вершине емкости или поблизости от нее.
В некоторых вариантах реализации первый и второй обжимающие штампы выполнены с возможностью использования для металлической бутылочной заготовки и содержат обжимающую поверхность и заднюю область. Обжимающая поверхность содержит область площадки, область радиуса горловины и область радиуса плеча, каждая из которых имеет внутренней диаметр. Область площадки расположена между областью радиуса горловины и задней областью. Внутренний диаметр площадки представляет собой минимальный диаметр штампа. Внутренние диаметры области радиуса горловины и области радиуса плеча больше внутреннего диаметра площадки. Задняя область содержит поверхность задней области, причем внутренний диаметр поверхности задней области по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) больше внутреннего диаметра области площадки, и внутренний диаметр поверхности задней области не больше максимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между боковой стенкой и поверхностью задней области при одновременном сохранении эффективности обжатия при обжатии боковой стенки. В некоторых вариантах реализации диаметр поверхности задней области превышает внутренний диаметр области площадки на приблизительно 0,19 мм (0,0075) - приблизительно 0,89 мм (0,035 дюйма). В других вариантах реализации диаметр поверхности задней области больше внутреннего диаметра области площадки приблизительно на 0,25; 0,50 или 0,76 мм (0,01; 0,02 или 0,03 дюйма). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,50 мм (0,02") и приблизительно 2,03 мм (0,08"). В других вариантах реализации длина области площадки составляет от приблизительно 0,76 мм (0,03") до приблизительно 1,78 мм (0,07"). В следующих вариантах реализации длина области площадки составляет от приблизительно 1,02 мм (0,04") до приблизительно 1,52 мм (0,06"). В одном из вариантов реализации длина области пло
щадки составляет приблизительно 1,02 мм (0,04"). В некоторых вариантах реализации размеры обжимающего штампа выбраны такими, чтобы при обжатии металлической бутылочной заготовки площадка целиком и задняя область перемещались относительно боковой стенки в осевом направлении и по меньшей мере часть задней области при перемещении проходила за верх боковой стенки.
В некоторых вариантах реализации площадка имеет чистоту Ra обработки поверхности в диапазоне от приблизительно 0,20 мкм до приблизительно 0,81 мкм (8-32 микродюймов). В некоторых вариантах реализации задняя область имеет чистоту Ra обработки поверхности в диапазоне от приблизительно 0,20 мкм до приблизительно 0,81 мкм (8-32 микродюймов), от приблизительно 0,02 мкм до приблизительно 0,15 мкм (2-6 микродюймов) или от приблизительно 0,02 мкм до приблизительно 0,81 мкм (2-32 микродюймов). В некоторых вариантах реализации область радиуса горловины и область радиуса плеча имеют чистоту Ra обработки поверхности в диапазоне от приблизительно 0,02 мкм до приблизительно 0,15 мкм (2-6 микродюймов).
В некоторых вариантах реализации расширяющий штамп, предназначенный для производства металлических емкостей, увеличивает диаметр средней части боковой стенки. Расширяющий штамп, предназначенный для производства металлических емкостей, содержит рабочую поверхность и область выточки, причем рабочая поверхность выполнена с возможностью увеличения диаметра металлической емкости, имеющей закрытое дно. Рабочая поверхность содержит постепенно расширяющуюся область и область выточки. Между постепенно расширяющейся областью и областью выточки расположена область площадки. Внешний диаметр области площадки представляет собой максимальный диаметр штампа. В некоторых вариантах реализации длина области площадки составляет минимум 3,05 мм (0,12"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,25 мм (0,01") и приблизительно 3,05 мм (0,12"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,50 мм (0,02") и приблизительно 2,03 мм (0,08"). В других вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,03" и приблизительно 1,79 мм (0,07"). В следующих вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 1,02 мм (0,04") и приблизительно 0,06". В одном из вариантов реализации длина области площадки составляет приблизительно 1,02 мм (0,04"). Область выточки содержит поверхность выточки, имеющую внешний диаметр. Внешний диаметр поверхности выточки по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и металлической емкостью. Внешний диаметр поверхности выточки выбран таким, чтобы снизить до минимума сминание, появление трещин, складок и возникновение любых других физических дефектов, которые могут появиться во время расширения. Размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в алюминиевую емкость область площадки полностью и по меньшей мере часть области выточки входили в алюминиевую емкость, вызывая увеличение диаметра средней части боковой стенки.
В некоторых вариантах реализации начальная часть рабочей поверхности расширяющего штампа имеет геометрию для создания в емкости перехода от области с исходным диаметром к области с увеличенным диаметром. В некоторых вариантах реализации переход является ступенчатым или постепенным. В некоторых вариантах реализации область площадки расширяющего штампа имеет размеры, позволяющие получить увеличенный диаметр в заготовке емкости, обработанной при помощи рабочей поверхности.
В некоторых вариантах реализации по меньшей мере часть рабочей поверхности расширяющего штампа имеет среднюю шероховатость (Ra) поверхности приблизительно от 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов). В некоторых вариантах реализации по меньшей мере часть области выточки имеет среднюю шероховатость (Ra) поверхности приблизительно от 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов). В некоторых вариантах реализации внешний диаметр области площадки расширяющего штампа является по существу постоянным по длине этой площадки.
В некоторых вариантах реализации диаметр средней части боковой стенки увеличивают с использованием комплекта расширяющих штампов.
В некоторых вариантах реализации размеры вершины емкости выбирают такими, чтобы можно было установить на нее крышку. В некоторых вариантах реализации крышка закрывает отверстие на вершине емкости. В некоторых вариантах реализации крышка содержит одно из следующего: кольцо, кро-ненпробку, крышку, созданную при помощи системы закатки с защитой от воровства (ROPP, Roll-On Pilfer Proof) или винтовую крышку.
В некоторых вариантах реализации вершину емкости закрывает торцевая часть, имеющая отделяемую трубку для заливки.
Способ формования металлической емкости содержит следующие этапы: обеспечивают емкость, имеющую боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину и высоту, и толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); обжимают емкость с использованием обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность обжимающего штампа контактировала с секцией боковой стенки и уменьшала диаметр секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход, причем толщина секции боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на
0,03 мм (0,001 дюйма) до и после обжатия.
В некоторых вариантах реализации обжимающий штамп, используемый в способе формования металлической емкости, содержит обжимающую поверхность и заднюю область, причем обжимающая поверхность содержит область площадки, область радиуса горловины и область радиуса плеча, каждая из которых имеет внутренний диаметр; причем область площадки расположена между областью радиуса горловины и задней областью, и внутренний диаметр площадки является минимальным диаметром штампа, при этом внутренние диаметры области радиуса горловины и области радиуса плеча больше внутреннего диаметра площадки; причем задняя область содержит поверхность задней области, при этом внутренний диаметр поверхности задней области по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) больше внутреннего диаметра области площадки, и внутренний диаметр поверхности задней области не больше максимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить фрикционный контакт между металлической емкостью и поверхностью задней области при одновременном сохранении эффективности обжатия при обжатии металлической емкости, причем размеры обжимающего штампа выбраны такими, чтобы при обжатии металлической емкости площадка целиком и задняя область перемещались относительно емкости в осевом направлении и по меньшей мере часть задней области при перемещении проходила за вершину емкости.
В некоторых вариантах реализации способ формования металлической емкости дополнительно содержит этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки.
В некоторых вариантах реализации способ формования металлической емкости дополнительно содержит этап, на котором обжимают емкость с использованием комплекта обжимающих штампов.
В некоторых вариантах реализации способ формования металлической емкости дополнительно содержит этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки с использованием комплекта расширяющих штампов.
В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один из расширяющих штампов содержит рабочую поверхность, содержащую постепенно расширяющуюся область и область площадки; область выточки, причем область площадки расположена между постепенно расширяющейся областью и областью выточки, и внешний диаметр области площадки является максимальным диаметром штампа, при этом область выточки содержит поверхность выточки, и внешний диаметр поверхности выточки по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и алюминиевой емкостью, причем размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в металлическую емкость вся область площадки и по меньшей мере часть области выточки входили в эту емкость, вызывая увеличение диаметра упомянутой по меньшей мере части боковой стенки.
В некоторых вариантах реализации способ формования металлической емкости содержит следующие этапы: обеспечивают емкость, имеющую боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину и высоту, и толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма); увеличивают диаметр емкости с использованием расширяющего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность расширяющего штампа контактировала с секцией боковой стенки и увеличивала диаметр секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход, причем толщина секции боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма) до и после расширения. В некоторых вариантах реализации способ дополнительно содержит этап, на котором обжимают емкость. В некоторых вариантах реализации способ дополнительно содержит этап, на котором увеличивают диаметр емкости с использованием комплекта расширяющих штампов. В некоторых вариантах реализации расширяющий штамп содержит рабочую поверхность, содержащую постепенно расширяющуюся область и область площадки; и область выточки, причем область площадки расположена между постепенно расширяющейся областью и областью выточки, и внешний диаметр области площадки является максимальным диаметром штампа, при этом область выточки содержит поверхность выточки, и внешний диаметр поверхности выточки по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и алюминиевой емкостью, причем размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в металлическую емкость вся область площадки и по меньшей мере часть области выточки входили в эту емкость, вызывая увеличение диаметра упомянутой по меньшей мере части боковой стенки.
Краткое описание чертежей
Последующее подробное описание, приведенное в качестве примера и не подразумевающее наложение ограничений на настоящее изобретение, будет лучше понято при его рассмотрении совместно с сопровождающими чертежами, на которых подобные элементы и части обозначены подобными ссылочными позициями и на которых:
на фиг. 1 в графической форме представлено прохождение 14-ступенчатого процесса обжатия при помощи штампов для тела емкости диаметром 53 мм, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 приведено сечение одного из вариантов штампа для первоначального обжатия, согласно
настоящему изобретению;
на фиг. 2а приведен вид в увеличенном масштабе, иллюстрирующий угол контакта, изображенный на фиг. 2, который измеряют в месте, где бутылочная заготовка контактирует с обжимающей поверхностью;
на фиг. 3 приведена топография одного из вариантов полированной обжимающей поверхности, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 приведена топография одного из вариантов неполированной обжимающей поверхности, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 приведено сечение одного из вариантов штампа для промежуточного обжатия, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 приведено сечение одного из вариантов штампа для окончательного обжатия, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 7 приведен вид в сечении поверхности для обжатия плеча в каждом обжимающем штампе системы 14-ступенчатого обжатия, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 8 приведен график силы обжатия, требуемой для обжатия алюминиевой бутылки в частично неполированном обжимающем штампе, и силы, требуемой для обжатия бутылки в полированном обжимающем штампе, где по оси у отложена сила (фунты), а по оси х отложено расстояние (дюймы), на которое бутылка вставлена в обжимающий штамп;
на фиг. 9 приведен общий вид одного из вариантов расширяющего штампа, используемого для расширения емкости диаметром 53 мм (2,087") до емкости диаметром 57 мм (2,247"), согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
на фиг. 10 приведен вид сверху расширяющего штампа, изображенного на фиг. 9, на котором показана плоскость А-А;
на фиг. 11 приведено сечение расширяющего штампа, изображенного на фиг. 9 и 10, плоскостью А-
на фиг. 12 приведено сечение расширяющего штампа, используемого для расширения емкости диаметром 57 мм (2,247") до емкости диаметром 60 мм (2,363"), согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
на фиг. 13 приведено сечение расширяющего штампа, который может быть использован для расширения емкости диаметром 60 мм (2,363") до емкости диаметром 57 мм (2,479");
на фиг. 14 приведено сечение расширяющего штампа, который может быть использован для расширения емкости диаметром 57 мм (2,479") до емкости диаметром 66 мм (2,595");
на фиг. 15 приведено сечение штампа, который может быть использован для задания формы нижней части;
на фиг. 16 приведен вид сбоку пяти емкостей, каждая из которых представляет одну ступень расширения емкости диаметром 53 мм (2,087") до емкости диаметром 66 мм (2,595"), согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
на фиг. 17 приведен вид сверху пяти емкостей, показанных на фиг. 16;
на фиг. 18 приведен вид снизу пяти емкостей, показанных на фиг. 16;
на фиг. 19 приведено сечение металлической емкости, имеющей боковую стенку меняющейся толщины;
на фиг. 20 приведено сечение обжимающего штампа, который обжимает нижнюю часть боковой стенки металлической емкости, показанной на фиг. 19;
на фиг. 21 приведено сечение обжимающего штампа, показанного на фиг. 20;
на фиг. 21а приведено сечение части кончика обжимающего штампа, показанного на фиг. 20 и 21;
на фиг. 22 приведено сечение выталкивателя, используемого вместе с обжимающим штампом, показанным на фиг. 20, 21 и 21а;
на фиг. 23 приведено сечение расширяющего штампа, который расширяет среднюю часть боковой стенки металлической емкости, показанной на фиг. 19;
на фиг. 24 приведено сечение расширяющего штампа, показанного на фиг. 23;
на фиг. 25 изображена металлическая емкость после обжатия нижней части и расширения средней части;
на фиг. 26 приведено сечение обжимающего штампа, который может быть использован для обжатия верхней части боковой стенки металлической емкости, показанной на фиг. 19;
на фиг. 27 приведено сечение обжимающего штампа, который может быть использован для обжатия верхней части боковой стенки металлической емкости, показанной на фиг. 19;
на фиг. 28 приведено сечение выталкивателя, используемого вместе с обжимающим штампом, показанным на фиг. 27.
Подробное описание
В данном описании такие термины, как "вершина", "дно", "ниже", "выше", "под", "над" и т.д. относятся к положению готовой металлической емкости, стоящей на плоской поверхности, вне зависимости от ориентации этой металлической емкости во время выполнения этапов или способов изготовления или формования. Готовая металлическая емкость представляет собой металлическую емкость, которая не будет подвергаться дополнительным этапам формования перед ее использованием конечным потребителем. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения вершина емкости имеет отверстие.
По всему тексту данного описания используется термин "бутылочная заготовка". Однако все способы, изделия и устройства, которые здесь описаны, применимы ко всем металлическим емкостям, включая банки и чашки для напитков, банки для аэрозолей и пищевые контейнеры. Символ " здесь обозначает дюймы.
На фиг. 1 изображена бутылочная заготовка после каждой ступени обжатия, выполняемой при помощи обжимающей системы, соответствующей одному из вариантов реализации настоящего изобретения, в котором обжимающая система согласно изобретению обеспечивает схему уменьшения с более интенсивным обжатием, чем было возможно ранее при использовании существующих обжимающих систем, а также возможность обжимать емкость в областях с толстой и тонкой стенкой, т.е. емкостей, у которых боковые стенки изменяются по толщине по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма), при этом обжимающий штамп перемещается через область толстой стенки в область тонкой стенки за один ход. На фиг. 1 показано прохождение обжатия от использования штампа для первоначального обжатия с целью получения первой обжатой бутылочной заготовки 1 до использования штампа для окончательного обжатия с целью получения готовой бутылочной заготовки 14. Хотя на фиг. 1 изображена обжимающая система, включающая 14 ступеней, последующее рассмотрение не подразумевает ограничения этой системой, так как число ступеней обжатия может меняться в зависимости от материала бутылочной заготовки, толщины (толщин) боковой стенки бутылочной заготовки, первоначального диаметра бутылочной заготовки, окончательного диаметра бутылки, требуемой формы горловины и силы обжатия. Таким образом, возможно любое число обжимающих штампов, и это не выходит за пределы объема настоящего изобретения, пока выполнение способа обеспечивает обжатие без сминания или появления других физических дефектов в бутылочной заготовке.
На фиг. 2 приведено сечение обжимающего штампа, имеющего по меньшей мере частично тексту-рированную обжимающую поверхность 10 и текстурированную заднюю область 20 после обжимающей поверхности 10. В одном из вариантов реализации частично текстурированная обжимающая поверхность 10 включает область 11 радиуса плеча или тела, область 12 радиуса горловины и область 13 площадки.
В некоторых вариантах реализации обжимающий штамп имеет частично текстурированную обжимающую поверхность 10, которая уменьшает контакт между обжимающей поверхностью и обжимаемой бутылочной заготовкой таким образом, чтобы уменьшилась сила, которая требуется для обжатия бутылки (далее называемая "силой обжатия"). Неожиданно обнаружено, что текстурированная обжимающая поверхность обеспечивает меньшее сопротивление обжимаемой бутылочной заготовки, чем нетекстури-рованная. В противоположность существующим ожиданиям, что гладкая, нетекстурированная поверхность с высокой степенью полировки обеспечит меньшее сопротивление и, следовательно, потребует меньшей силы обжатия, обнаружено, что поверхность с относительно низким значением Ra, т.е. меньше, чем приблизительно 6 микродюймов, имеет больший контакт с обжимаемой бутылкой, что приводит к большему сопротивлению и требует большей силы обжатия. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения повышенная шероховатость поверхности (более высокое значение Ra) уменьшает контакт между обжимающей поверхностью и обжимаемой бутылкой, таким образом уменьшая требуемую силу обжатия.
Уменьшение силы обжатия, требуемой для обжатия бутылочной заготовки, позволяет использовать обжимающие штампы, обеспечивающие большее процентное уменьшение, чем ранее достигалось в существующих обжимающих штампах. Это также позволяет использовать штамп для обжатия металлической боковой стенки с меняющейся толщиной.
В одном из вариантов реализации текстурированная поверхность имеет среднюю шероховатость (Ra) в диапазоне от 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов), включая границы, пока текстурированная обжимающая поверхность не влияет отрицательно на эстетические характеристики чистоты обработки поверхности (покрытия) бутылочной заготовки таким образом, что это становится сильно заметным. В одном из вариантов реализации нетекстурированная поверхность имеет чистоту со средней шероховатостью (Ra), находящейся в диапазоне от 0,05 до 0,15 мкм (2 до 6 микродюймов). На фиг. 3 приведена топография одного из вариантов нетекстурированной области 13 площадки в обжимающем штампе, полученная при помощи ADE анализа фазовых сдвигов и программного обеспечения для получения топографии поверхности MapVue EX. В этом примере значение (Ra) шероховатости поверхности составляло приблизительно 1,12 мкм (4,89 микродюйма). На фиг. 4 приведена топография поверхности одного из вариантов текстурированной области 13 площадки обжимающего штампа, согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, созданная при помощи ADE анализа фазовых сдвигов и программного обеспечения для получения топографии поверхности MapVue EX. В этом примере значение (Ra)
шероховатости поверхности составляло приблизительно 0,65 мкм (25,7 микродюйма).
Если обратиться к фиг. 2, в одном из вариантов реализации, частично текстурированная обжимающая поверхность 10 включает текстурированную область 13 площадки, нетекстурированную область 12 радиуса горловины и нетекстурированную область 11 радиуса плеча. В другом варианте реализации упомянутая, по меньшей мере, частично текстурированная обжимающая поверхность 10 может быть полностью текстурированной. Если обратиться к фиг. 2а, угол а контакта бутылочной заготовки 50 с обжимающей поверхностью 10 может составлять менее 32°, причем этот угол контакта представляет собой внутренний угол между линией 54 (луч, проходящий перпендикулярно площадке) и линией 51 (луч, проходящий перпендикулярно плоскости, касательной к обжимающей поверхности в точке контакта с бутылочной заготовкой). В некоторых вариантах реализации рабочая поверхность и/или задняя область могут быть полностью нетекстурированными. В некоторых вариантах реализации рабочая поверхность и/или задняя область получены с использованием твердого точения и легкой полировки, чтобы убрать грубые края с получением чистоты поверхности на уровне приблизительно от 0,20 до 0,251 мкм (8-10 микродюймов) либо приблизительно 8-36 микродюймов или приблизительно от 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов).
Текстурированная область 13 площадки, показанная на фиг. 2, вместе с выталкивателем (не показан) создают рабочую поверхность для формования верхней части бутылочной заготовки в горловину во время обжатия. Выталкиватель (не показан) входит внутрь емкости или бутылочной заготовки во время обжатия и помогает удалить емкость из штампа после обжатия. В одном из вариантов реализации тек-стурированная область 13 площадки проходит от точки касания в области 12 радиуса горловины на стенке обжимающего штампа параллельно осевой линии этого штампа. Текстурированная область 13 площадки может проходить в направлении обжатия (вдоль оси у) на расстояние Y1, составляющее менее 64 мм (0,5") либо приблизительно порядка 1,59 мм (0,0625"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,51 мм (0,02") и приблизительно 2,03 мм (0,08"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 0,76 мм (0,03") и приблизительно 1,79 мм (0,07"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки находится между приблизительно 1,01 мм (0,04") и приблизительно 1,52 мм (0,06"). В некоторых вариантах реализации длина области площадки составляет приблизительно 1,01 мм (0,04").
Другой особенностью в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения является задняя область 20, расположенная в стенке обжимающего штампа после обжимающей поверхности 10. Размеры задней области 20 сделаны такими, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт с бутылочной заготовкой и обжимающим штампом после того, как бутылочная заготовка обжата при помощи площадки 13 и выталкивателя. Поэтому, в некоторых вариантах реализации задняя область 20 (вместе с частично текстурированной обжимающей поверхностью 10) способствует уменьшению фрикционного контакта между стенкой обжимающего штампа и обжимаемой бутылочной заготовкой, причем уменьшенный фрикционный контакт сохраняет эффективность обжатия, одновременно уменьшая вероятность сминания, коробления, разрывания, складкообразования и возникновения других физических дефектов, а также улучшая вынимание бутылочной заготовки.
В одном из вариантов реализации задняя область 20 отодвигает стенку обжимающего штампа на расстояние Х2, составляющее по меньшей мере 0,13 мм (0,005 дюйма), которое измерено от основания 13а площадки 13, в других вариантах - по меньшей мере 0,25 или 0,38 мм (0,010 дюйма или 0,015 дюйма). В некоторых вариантах реализации задняя область отодвигает стенку штампа на расстояние не более 0,64 мм (0,025"). Задняя область 20 может проходить в направлении обжатия (вдоль оси у) на всю длину верхней части бутылочной заготовки, которая входит в обжимающий штамп, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционное сцепление бутылочной заготовки и стенки обжимающего штампа с целью уменьшения вероятности сминания, коробления, разрывания, складкообразования и возникновения других физических дефектов, но при этом с сохранением эффективности обжатия. В одном из вариантов реализации задняя область 20 представляет собой текстурированную поверхность. Переход от площадки к задней области является сопряженным, без острых углов, в результате чего металлическая бутылочная заготовка может перемещаться по площадке в любом направлении, не повреждаясь.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения предлагается обжимающая система, в которой по меньшей мере один из обжимающих штампов может обеспечить интенсивное уменьшение диаметра бутылочной заготовки. Хотя на фиг. 2 показан штамп для предварительного обжатия, приведенное выше обсуждение, касающееся радиуса 11 плеча, радиуса 12 горловины, площадки 13 и задней области 20 в равной степени применимо к каждому обжимающему штампу в обжимающей системе, и они могут иметься в каждом из штампов. Геометрия обжимающей поверхности по меньшей мере одного из последующих штампов обеспечивает нарастающее уменьшение, причем термин "уменьшение" соответствует снижению диаметра бутылочной заготовки от ее первоначального диаметра к окончательному диаметру.
В одном из вариантов реализации штамп для предварительного обжатия уменьшает диаметр обжимаемой емкости на более чем 5% за один ход обжатия или более чем на 9% за один ход обжатия. Степень
уменьшения, которая достижима при помощи штампов обжимающей системы, отчасти зависит от состояния обжимающей поверхности, силы обжатия, материала бутылочной заготовки, требуемого профиля горловины и толщины (толщин) боковой стенки. В одном из вариантов реализации штамп для предварительного обжатия обеспечивает уменьшение более 9%, причем штамп для первоначального обжатия выполнен с возможностью получения из алюминиевого листа из сплава 3104, соответствующего стандарту Ассоциации алюминиевой промышленности, алюминиевой бутылки, как обжатой тары, имеющей толщину боковой стенки в верхней части приблизительно 0,22 мм (0,0085 дюйма) или менее и предел текучести после отжига в диапазоне от приблизительно 234 до 255 МПа (34 до 37 тысяч фунтов на кв.дюйм). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки в верхней части может составлять 0,22; 0,20; 0,19; 0,18; 0,15; 0,13 мм (0,0085, 0,0080, 0,0075, 0,0070, 0,0060, 0,0050 дюйма), если привести только несколько примеров. В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки в обжатых областях у дна меняется по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки в обжатых областях у вершины меняется по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма). В других вариантах реализации толщина боковой стенки в областях у вершины или дна, либо как в тех, так и в других, меняется по меньшей мере на 0,04 или 0,05 мм (0,0015" или 0,002"). В некоторых вариантах реализации толщина боковой стенки меняется не более чем на 0,04; 0,05; 0,06; 0,08 или 0,10 мм (0,0015", 0,002", 0,0025", 0,003" или 0,004").
На фиг. 5 изображен один вариант штампа для промежуточного обжатия, соответствующего настоящему изобретению, в котором штамп для промежуточного обжатия может быть использован после обжатия бутылочной заготовки с использованием штампа для первоначального обжатия. По сравнению со штампом для предварительного обжатия, изображенным на фиг. 2, штамп для промежуточного обжатия, изображенный на фиг. 5, обеспечивает менее интенсивное уменьшение. В одном из вариантов реализации каждый из множества штампов для промежуточного обжатия обеспечивает уменьшение в диапазоне от 4 до 7%. Число штампов для промежуточного обжатия зависит от первоначального диаметра бутылочной заготовки, требуемого окончательного диаметра, профиля горловины, толщины боковой стенки и изменчивости толщины боковой стенки.
На фиг. 6 изображен один вариант штампа для окончательного обжатия, соответствующего настоящему изобретению. Штамп для окончательного обжатия применяют после того, как бутылочная заготовка обжата при помощи штампов для промежуточного обжатия. Штамп для окончательного обжатия имеет обжимающую поверхность, которая дает размер горловины готового изделия. В одном из вариантов реализации штамп для окончательного обжатия обеспечивает уменьшение менее 4%. В одном из вариантов реализации штамп для окончательного обжатия может обеспечивать уменьшение 1,9%.
В одном из вариантов реализации предлагается обжимающая система, в которой множество обжимающих штампов включает штамп для предварительного обжатия, обеспечивающий уменьшение более 9%, 12 штампов для промежуточного обжатия, обеспечивающих уменьшение в диапазоне от 4,1 до 6,1%, и штамп для окончательного обжатия, обеспечивающий уменьшение 1,9%.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения предлагается способ обжатия металлических емкостей с применением описанной выше обжимающей системы, включающий следующие этапы: обеспечивают алюминиевую болванку, например, диск или вырубную заготовку; формуют болванку в заготовку алюминиевой бутылки; и обжимают заготовку алюминиевой бутылки, причем обжатие включает использование по меньшей мере одного обжимающего штампа, имеющего по меньшей мере частично текстурированную обжимающую поверхность.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения предлагается обжимающая система, включающая уменьшенное число штампов и выталкивателей, что выгодным образом уменьшает в производственной установке стоимость, относящуюся к инструментальному оснащению операций обжатия при изготовлении бутылок.
За счет уменьшения числа ступеней, на которых используются обжимающие штампы, настоящее изобретение позволяет выгодным образом уменьшить время, связанное с обжатием, при изготовлении бутылок.
Хотя выше настоящее изобретение в общем описано, последующие примеры приведены для более полной его иллюстрации и демонстрации некоторых выгод, которые возникают при его использовании. Предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается рассмотренным конкретным примером.
Пример.
В приведенной табл. 1 указано уменьшение, обеспечиваемое 14-ступенчатой схемой обжатия при помощи штампов, в которой геометрия обжимающих штампов была приспособлена для формования алюминиевой бутылки, как обжатой тары, из алюминиевой бутылочной заготовки, имеющей толщину листового металла в верхней части боковой стенки приблизительно 0,0085 дюйма и предел текучести после отжига в диапазоне от приблизительно 234 до 255 МПа (34 до 37 тысяч фунтов на кв.дюйм). Маркой алюминия был сплав 3104 по стандарту Ассоциации алюминиевой промышленности (АА). Как указано в табл. 1, бутылочную заготовку обжимают от первоначального диаметра приблизительно 53 мм (2,0870") до окончательного диаметра 26 мм (1,025") без появления отрицательного результата, например, сминания стенки.
Как показано в табл. 1, обжимающая система включает первый обжимающий штамп, который обеспечивает уменьшение приблизительно 9%, 12 штампов для промежуточного обжатия, обеспечивающих уменьшение в диапазоне от приблизительно 4,1 до 6,1%, и штамп для окончательного обжатия, обеспечивающий уменьшение 1,9%. На фиг. 7 приведено сечение поверхности для обжатия плеча в каждом обжимающем штампе 14-ступенчатой обжимающей системы, представленной в табл. 1. В этом примере обжимаемая область бутылочной заготовки имеет, по существу, неизменную толщину.
На фиг. 8 приведена сила, требуемая для обжатия бутылки в обжимающем штампе, имеющем тек-стурированную площадку в соответствии с настоящим изобретением, которая показана эталонной линией 100, и сила, требуемая для обжатия алюминиевой емкости в нетекстурированном обжимающем штампе, которая показана эталонной линией 105, при этом нетекстурированный обжимающий штамп представляет сравнительный пример. Геометрия обжимающего штампа, имеющего текстурированную площадку, и контрольного штампа аналогична геометрии обжимающего штампа, изображенного на фиг. 2. Обжимаемая бутылка имела толщину листового металла в верхней части боковой стенки приблизительно 0,0085 дюйма, предел текучести после отжига приблизительно от 234 до 255 МПа (34 до 37 тысяч фунтов на кв.дюйм) и марку алюминия по стандарту 3104 Ассоциации алюминиевой промышленности.
Если обратиться к фиг. 8, значительное снижение силы обжатия реализуется, начиная с точки, в которой обжимаемая бутылка контактирует с текстурированной площадкой, как показано точкой 110 данных на эталонной линии 100, по сравнению с нетекстурированной обжимающей поверхностью, показанной эталонной линией 105.
Если рассматривать расширяющий штамп, постепенное расширение емкости, состоящей из закаленного сплава, с использованием нескольких расширяющих штампов увеличивающегося диаметра, в отличие от использования одного расширяющего штампа, позволяет увеличить диаметр емкости вплоть до приблизительно 40% без появления трещин, складкообразования, коробления или иного повреждения металла, образующего емкость. При расширении емкости, изготовленной из более мягкого сплава, с использованием одного расширяющего штампа можно расширить емкость на 25%. Число расширяющих штампов, используемых для расширения емкости до требуемого диаметра без значительного ее повреждения, зависит от степени требуемого расширения, материала емкости, твердости материала емкости и толщины ее боковой стенки. Например, чем выше степень требуемого расширения, тем большее число расширяющих штампов требуется. Аналогичным образом, если металл, образующий емкость, имеет за
калку, потребуется большее число расширяющих штампов, по сравнению с расширением в той же степени емкости, состоящей из более мягкого металла. Кроме того, чем тоньше боковая стенка, тем большее число расширяющих штампов потребуется. Последовательное расширение с использованием комплекта расширяющих штампов может обеспечить увеличение диаметра емкости порядка 25%, причем возможно и большее расширение, пока металл во время расширения не повреждается существенным образом. В некоторых вариантах реализации диаметр емкости расширяют на более чем 8%. В других вариантах реализации диаметр емкости расширяют до уровня менее 8%, более 10%, более 15%, более 20%, более 25% или более 40%. Возможны и другие процентные величины расширения, которые не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
Помимо этого, при расширении емкости с покрытием постепенное расширение будет способствовать сохранению целостности покрытия. В качестве альтернативы, емкость можно расширять до нанесения покрытия.
Обжатие расширенной емкости, отформованной в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения, до диаметра, равного или превышающего исходный диаметр X емкости, не требует использования выталкивателя, так как боковая стенка емкости находится после расширения в состоянии растяжения в направлении по окружности. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, выталкиватель можно использовать при обжатии емкости.
Если обратиться к фиг. 9 - фиг. 16, в некоторых вариантах реализации расширяющий штамп состоит из инструментальной стали А2, имеет упрочнение 58-60 по Роквеллу и чистоту поверхности 32, хотя можно использовать любой подходящий материал для штампа при придании формы емкости. В некоторых вариантах реализации расширяющий штамп 500 включает рабочую поверхность 100, имеющую постепенно расширяющуюся область 150, область 200 площадки и область 350 выточки. Начальная область 300 рабочей поверхности 100 в изображенном варианте имеет геометрию с постепенным переходом к диаметру боковой стенки 800 емкости 700. Постепенно расширяющаяся область 150 имеет такие размеры и геометрию, чтобы при вставке с открытого конца емкости 700 она воздействовала на боковую стенку 800 емкости, обеспечивая в радиальном направлении постепенное увеличение диаметра емкости по мере перемещения этой емкости вдоль рабочей поверхности 100.
В некоторых вариантах реализации расширяющий штамп 500 обеспечивает должное выполнение операций расширения и формования без необходимости в наличии выталкивателя или другой подобной конструкции. В некоторых вариантах реализации можно использовать выталкиватель.
Область 200 площадки имеет размеры и геометрию, необходимые для задания окончательного диаметра емкости, формуемой при помощи этого расширяющего штампа 500. В одном из вариантов реализации область 200 площадки может проходить на расстояние 3,04 мм (0,12") или более. В других вариантах реализации площадка может проходить на расстояние 0,24; 0,50; 1,01; 1,27; 2,03; 2,54 мм (0,010", 0,020", 0,04", 0,05", 0,08", 0,10") или более, либо менее. За областью 200 площадки следует область 350 выточки. Переход от области 200 площадки к области 350 выточки является сопряженным. Область 350 выточки проходит, по меньшей мере, дальше отверстия емкости, когда штамп находится в конце хода расширения, чтобы позволить штампу сохранять управление металлом по мере его расширения и снизить до минимума отклонение емкости от круглой формы.
Рабочая поверхность 100 может быть нетекстурированной или текстурированной. В одном из вариантов реализации нетекстурированная поверхность имеет среднюю шероховатость (Ra) , находящуюся в диапазоне от 0,02 до 0,15 мкм (2-6 микродюймов). В одном из вариантов реализации рабочая поверхность 100 может быть текстурированной поверхностью, имеющей среднюю шероховатость (Ra), находящуюся в диапазоне 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов), включая границы, пока текстурированная рабочая поверхность 100 не ухудшает значительным образом покрытие на боковой стороне изделия, нанесенное по внутренней поверхности емкости.
В некоторых вариантах реализации сразу после области 200 площадки поверхность расширяющего штампа плавно переходит в область 350 выточки, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между емкостью 700 и расширяющим штампом 500 при перемещении емкости во время обработки через постепенно расширяющуюся область 150 и область 200 площадки на рабочей поверхности 100. Уменьшенный фрикционный контакт снижает до минимума вероятность сминания, коробления, разрыва, складкообразования и возникновения других физических дефектов, а также улучшает вынимание емкости 700 во время процесса расширения. В некоторых вариантах реализации область 350 выточки является текстурированной поверхностью, имеющей среднюю шероховатость (Ra), находящуюся в диапазоне от 0,20 до 0,81 мкм (8-32 микродюймов), включая границы. В некоторых вариантах реализации область 350 выточки может отодвигать стенку расширяющего штампа на расстояние L, составляющее по меньшей мере 0,13 мм (0,005) дюйма, в других вариантах - по меньшей мере 0,38 мм (0,015 дюйма) или 0,64 мм (0,025"). В некоторых вариантах реализации область выточки отодвигает стенку штампа не более
чем на 0,64 мм (0,025").
Предлагается система штампов для производства емкостей, включающая расширяющий штамп 500. Система штампов включает, по меньшей мере, первый расширяющий штамп 500, имеющий рабочую поверхность 100, выполненную с возможностью увеличения диаметра емкости, и по меньшей мере один
штамп для постепенного расширения, причем каждый последующий штамп из комплекта штампов для постепенного расширения имеет рабочую поверхность, выполненную с возможностью обеспечивать нарастающую степень увеличения диаметра емкости относительно предыдущего расширяющего штампа. В одном из вариантов реализации система штампов может также включать один или более обжимающих штампов.
При том, что выше настоящее изобретение было в общем описано, последующий пример приведен для более полной его иллюстрации и демонстрации некоторых выгод, которые могут возникнуть при его использовании. Предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается рассмотренным конкретным примером.
В одном из примеров, четыре расширяющих штампа, изображенных на фиг. 11-14, применяют для увеличения внутреннего диаметра емкости 700 от приблизительно 53 мм (2,087") до диаметра приблизительно 66 мм (2,595"), как показано на фиг. 16-18. Расширяющий штамп 500, изображенный на фиг. 9-11, можно использовать для расширения емкости диаметром 53 мм (2,087") до емкости диаметром 57 мм (2,247"). Расширяющий штамп, показанный на фиг. 12, можно использовать для расширения емкости диаметром 57 мм (2,247") до емкости диаметром 60 мм (2,363"). Расширяющий штамп, показанный на фиг. 13, можно использовать для расширения емкости диаметром 60 мм (2,363") до емкости диаметром 63 мм (2,479"). Расширяющий штамп, показанный на фиг. 14, можно использовать для расширения емкости диаметром 63 мм (2,479") до емкости диаметром 66 мм (2,595"). Необходимо отметить, что по мере увеличения диаметра емкости, также уменьшается ее длина.
В одном из вариантов реализации емкости, показанные на фиг. 16-18, состоят из алюминиевого сплава 3104, имеющего состояние после термообработки Н19. Толщина боковой стенки составляет приблизительно 0,22 мм (0,0088"). Необходимо отметить, что при использовании некоторых вариантов реализации настоящего изобретения можно расширить тонкостенные (с толщиной приблизительно 0,1 мм (0,0041") или менее), закаленные (Н19, Н39), тянутые и покрытые железом алюминиевые емкости с различной степенью, включая расширение этих емкостей в диаметре более чем на 8%, более чем на 10%, более чем на 15% и более чем на 20%.
В одном из примеров на фиг. 19 показана емкость 190, имеющая боковую стенку 192 с толщиной, которая меняется между приблизительно 0,15 мм (0,006") и приблизительно 0,20 мм (0,008"). Емкость 190 в этом примере сделана из алюминия, но может состоять из любого металла, такого как сталь, например.
На фиг. 20 показан обжимающий штамп 196, который обжимает нижнюю часть 194 боковой стенки 192. Кроме того, показана обжатая область 198 у дна, а также выталкиватель 220.
На фиг. 21 и 21а показан обжимающий штамп 196, изображенный на фиг. 20, представляющий комплект из двух обжимающих штампов, используемых для создания обжатой области 198 у дна емкости 190. В таблице после фиг. 21 и 21а приведены размеры, которые различаются у первого и второго штампов, составляющих комплект из двух штампов, используемых для формирования обжатой области 198 у дна (показана на фиг. 20 и 25) емкости 190. Часть рабочей поверхности 197 обжимающего штампа 196, включая площадку 199, выполнена текстурированной, со значением Ra приблизительно 0,30 мкм (12 микродюймов). Значение Ra рабочей поверхности 197, которая не была текстурированной, составляло приблизительно 0,20-0,25 мкм (8-10 микродюймов).
На фиг. 22 показан выталкиватель 220, представляющий два выталкивателя, используемых вместе с обжимающими штампами 196, показанными на фиг. 20, 21 и 21а. В таблице после фиг. 22 приведены размеры, различающиеся у первого и второго выталкивателей 220, которые были использованы с комплектом из двух штампов для формирования обжатой области 198 у дна емкости 190.
В приведенной ниже таблице указаны размеры емкости 190 до и после каждого этапа обжатия при обжатии нижней части 194 боковой стенки 192.
Участок
Начальный
диаметр
Уменьшение
Окончательный диаметр
Диаметр выталкивателя
Зазор
Оценочная толщина металла
Уменьшение, %
Обжатие дна
0,0080
1 1 2,088
0,125
1, 963
1,9450
0,0090
0,0083
S, 99
1,963
0, 079
1, 884
1,8660
0,0090
0,0085
4, 02
Размеры приведены в дюймах. "Зазор" - это радиальное расстояние между внутренним диаметром площадки 199 обжимающих штампов 196 и внешним диаметром выталкивателей 220. "Оценочная толщина металла" - это максимальная толщина металла, формуемого при помощи обжимающего штампа. Как упомянуто ранее, толщина металла боковой стенки 192 емкостей, формуемых в этом примере, меняется на приблизительно 0,05 мм (0,002") в области боковой стенки 192, которую формуют, т.е. обжимающие штампы 196 перемещаются по металлу, толщина которого меняется на приблизительно 0,05 мм (0,002"). Обжимающие штампы 196 и сопровождающие выталкиватели 220 выполнены таким образом,
чтобы они подходили для наиболее толстого металла, а также для наиболее тонкого металла, по которому они проходят в процессе обжатия. В этом примере наиболее толстый металл в боковой стенке 192 находится рядом с вершиной емкости 190. Эта информация также применима для таблиц, которые появятся в этом описании позднее.
На фиг. 23 и 24 показан расширяющий штамп 230, используемый для увеличения диаметра средней части 236 боковой стенки 192 емкости 190 после этих двух этапов обжатия. В этом примере после двух этапов обжатия следует два этапа расширения. В таблице после фиг. 24 приведены размеры, различающиеся у первого и второго расширяющих штампов 230, которые образуют комплект из двух расширяющих штампов. Ни один из расширяющих штампов 230 не был текстурированным в этом примере.
В приведенной ниже таблице "радиус тела" и "радиус горловины" относятся к радиусам расширяющих штампов.
Участок
Начальный
Расши-
Оконча-
Радиус
Радиус
Оценоч-
Расши-
диаметр
рение
тель ный
тела
горло-
ная
рение,
диаметр
вит
толщина
металла
Расширение дна
1,884
0,158
2,042
14,000
0, 500
0,0081
8,39
2, 042
0,040
2,082
14,000
0, 500
0,0080
1,96
На фиг. 25 показана емкость после обжатия с использованием двух обжимающих штампов, показанных на фиг. 20, 21 и 21а, и расширения с использованием двух расширяющих штампов, показанных на фиг. 23 и 24. Показаны тонкостенная область 234 и толстостенная область 232. Переход между тонкой стенкой и толстой стенкой может быть коротким или длинным и постепенным. Этапы обжатия с последующими этапами расширения создают в емкости 190 сужение 242.
На фиг. 26 показан обжимающий штамп 260, формирующий обжатую область 262 у вершины в верхней части 240 емкости 190. Из-за масштаба чертежа площадка и задняя область в обжимающем штампе не показаны. Обжатая область 262 у вершины была обжата на нескольких участках обжатия с использованием комплекта из нескольких различных обжимающих штампов. Для получения бутылки или другой требуемой формы могут быть использованы дополнительные участки обжатия и штампы. Штамп, представляющий пять штампов, используемых на участках 1-5, показан на фиг. 27. Размеры, которые различаются у пяти штампов, используемых для получения обжатой области у вершины, приведены в таблице "Профиль I" ниже фиг. 27. Ни один из пяти штампов этого комплекта не был текстуриро-ванным. На фиг. 28 показан выталкиватель 280, представляющий выталкиватели, используемые вместе с пятью обжимающими штампами, представленными на фиг. 27. В таблице после фиг. 28 приведены размеры, которые у пяти выталкивателей 280 различаются. В этом примере внешний диаметр вершины емкости перед обжатием составлял приблизительно 53 мм (2,087 дюйма).
Учас-
На-
Умень-
Окон-
Радиус
Радиус
Диа-
Зазор
Оце-
Умень-
ток
чаль-
шение
ча-
тела
горло-
метр
ночная
шение,
ный
тель-
вины
вытал-
толщи-
диа-
ный
кива-
метр
диа-
теля
метал-
метр
Обжатие
вершины
2, 087
0, 082
2,005
2, 950
1, 000
1,9884
0,0083
0,0082
3,93
2, 005
0,050
1, 955
3,000
1, 000
1,9382
0,0084
0,0083
2,49
1, 955
0, 045
1,910
3,050
1, 000
1,8930
0,0085
0,0084
2,30
1, 910
0,045
1, 865
3,100
1, 000
1,8480
0,0085
0,0085
2, 36
1,865
0, 045
1, 820
3, 150
1,000
1,8022
0,0089
0,0087
2,41
Хотя здесь описаны варианты реализации настоящего изобретения, являющиеся предпочтительными в настоящее время, необходимо понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано иным образом без выхода за пределы его объема, определенного в пунктах приложенной формулы изобретения.
Хотя здесь подробно описаны конкретные варианты реализации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможны различные модификации и альтернативы в свете общих принципов настоящего изобретения. Соответственно, предполагается, что конкретные рассмотренные схемы реализации являются только иллюстративными и не ограничивают объем настоящего изобретения, который соответствует полноте охвата, указанной в пунктах приложенной формулы изобретения, а также любых и всех их эквивалентов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ формования металлической емкости, содержащий следующие этапы:
обеспечение емкости, имеющей боковую стенку, причем боковая стенка имеет толщину, область наименьшей толщины и высоту, и толщина меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма);
обжатие емкости с использованием обжимающего штампа таким образом, чтобы рабочая поверхность обжимающего штампа контактировала с секцией боковой стенки и уменьшала диаметр этой секции боковой стенки по меньшей мере на 2% за один ход, причем толщина указанной секции обжимаемой боковой стенки меняется по высоте этой стенки по меньшей мере на 0,03 мм (0,001 дюйма), в местах, которые непосредственно контактируют с обжимающим штампом, до и после обжатия, при этом указанная секция обжимаемой боковой стенки включает указанную область наименьшей толщины боковой стенки.
2. Способ по п.1, в котором обжимающий штамп содержит обжимающую поверхность и заднюю область; причем
обжимающая поверхность содержит область площадки, область радиуса горловины и область радиуса плеча, каждая из которых имеет внутренний диаметр;
область площадки расположена между областью радиуса горловины и задней областью, внутренний диаметр площадки является минимальным диаметром штампа;
внутренние диаметры области радиуса горловины и области радиуса плеча больше внутреннего диаметра площадки;
задняя область содержит поверхность задней области, внутренний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) больше внутреннего диаметра области площадки и не больше максимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между металлической емкостью и поверхностью задней области при одновременном сохранении эффективности обжатия при обжатии металлической емкости;
размеры обжимающего штампа выбраны такими, чтобы при обжатии металлической емкости площадка целиком и задняя область перемещались относительно емкости в осевом направлении и по меньшей мере часть задней области при перемещении проходила за верхнюю часть емкости.
3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки.
4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором обжимают емкость с использованием комплекта обжимающих штампов.
5. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают диаметр части боковой стенки с использованием комплекта расширяющих штампов.
6. Способ по п.3, в котором диаметр части боковой стенки увеличивают с использованием расширяющего штампа, который содержит
рабочую поверхность, содержащую постепенно расширяющуюся область и область площадки; область выточки,
причем область площадки расположена между постепенно расширяющейся областью и областью выточки и внешний диаметр области площадки является максимальным диаметром штампа;
область выточки содержит поверхность выточки, внешний диаметр которой по меньшей мере приблизительно на 0,25 мм (0,01 дюйма) меньше внешнего диаметра области площадки и не меньше минимального диаметра, чтобы уменьшить, но не исключить, фрикционный контакт между поверхностью выточки и алюминиевой емкостью;
размеры рабочей поверхности выбраны такими, чтобы при вставке в металлическую емкость вся область площадки и по меньшей мере часть области выточки входили в эту емкость, вызывая увеличение диаметра упомянутой по меньшей мере части боковой стенки.
7. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,04 мм (0,0015 дюйма).
8. Способ по п.3, в котором толщина секции расширяемой боковой стенки меняется по высоте боковой стенки по меньшей мере на 0,05 мм (0,002 дюйма).
7.
Фиг. 2а
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025944
- 1 -
(19)
025944
- 1 -
(19)
025944
- 4 -
(19)
025944
- 13 -
025944
- 14 -
025944
- 15 -
025944
- 18 -
025944
- 21 -
025944
- 22 -
|
