NO813874L - Fremgangsmaate og anordning til friksjonsdrevet ekstrudering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kontinuerlig friksjonsdrevet ekstrudering av metaller (og andre materialer) , til fremstilling av tråd, bånd og andre langstrakte legemer med betydelig lengde.

Med "friksjonsdrevet" ekstrudering menes en prosess der materialet mates inn ved en ende av en passasje som er dannet mellom to deler, der den annen del har større overflateareal i anlegg mot materialet enn den første del, der passasjen har en sperring ved den ende som vender fra innmatningsenden for materialet og har minst en dyseåpning som er tilknyttet den sperrede ende, idet bevegelse av den flate som begrenser passasjen, på den annen del i forhold til den flate som begrenser passasjen på den første del i retning mot dyseåpningen fra den første ende mot den sperrede ende, bevirker at friksjonskrefter som utøves av den nevnte flate på den annen del trekker materialet gjennom passasjen og skaper et trykk i materialet slik at dette ekstruderes gjennom dyseåpningen. Den sperrede ende av passasjen kan være stort sett blokkert som beskrevet i britisk patent nr. 1.370.894, men når passasjen er buet og den annen del er et hjul med et spor i overflaten der den første del stikker inn og den sperrede ende er dannet av et anslag som stikker ut fra den første del (noe som er vanlig og kjent fra Conform-prosessen), er det å foretrekke at anslagsdelen er vesentlig mindre enn tverrsnittet av passasjens slik at det blir et betydlig gap mellom anslagsdelen og sporets flate, slik at materialet kan hefte seg til sporets overflate, som beskrevet i den publiserte britiske ansøkning nr. 2069398A slik at en del av materialet ekstruderes gjennom klaringen og blir liggende som en foring i sporet for pånytt å komme inn i passasjen ved innløpsenden, mens resten av materialet ekstruderes gjennom dyseåpningen.

Conform-prosessen ble opprinnelig utviklet for ekstrudering av en stavmateanordning, og dimensjonene på passasjen ble valgt for å sikre at den ble fylt av materiale i matestaven uten særlig aksialLsammentrykning av staven.

Når så partikkelformet fremmatet materiale senere ble tatt

i bruk i visse tilfelle, måtte et overskudd av innmatet materiale tilføres ved hjelp av en binge, slik at passasjen ble holdt så full som mulig med partikkelformet materiale for å minske volumet av luftmellomrom som ble trukket inn i passasjen.

Det har nu vist seg at dette ikke er en ideell måte å mate frem partikkelformet eller kornformet materiale1 på som skal ekstruderes i en friksjonsdrevet ekstruderingsmaskin, og at mer tilfredsstillende resultater kan oppnås ved å begrense mengden av det materiale som mates frem i en slik utstrekning at utgangshastigheten for ekstruderings-maskinen bestemmes av den hastighet hvormed kornene eller partiklene mates inn i passasjen.

I henhold til oppfinnelsen er derfor en friksjonsdrevet ekstruderingsprosess kjennetegnet ved mating av materialet inn i passasjen, i partikkelform og med en hastighet som er tilstrekkelig lav til at den hastighet hvormed materialet ekstruderes fra dyseåpningen, bestemmes av og er stort sett lik matehastigheten (og særlig slik at den blir stort sett uavhengig av bevegelseshastigheten for den passasjedannende flate på den annen del, innenfor arbeids-området) .

For optimal kontroll kan matehastigheten reguleres ved hjelp av en gravimetrisk eller volumetrisk mateanordning som arbeider uten mellomlager på nedstrømsiden, (slike mateanordninger er kommersielt tilgjengelige). Gode resultater kan imidlertid oppnås med lavere omkostninger ved anvendelse av en lagerbinge som mater partikkelformet materiale til passasjen gjennom en sammensnevring med mindre tverrsnitt enn passasjen. Denne sammensnevring er fortrinnsvis regulerbar slik åt man her får en kontroll med utløpet og den kan dannes av en enkel sluseventil. Oppfinnelsen innbefatter da anordninger for friksjonsdrevet ekstrudering, innbefattende reguleringsanordninger for matehastigheten av den beskrevne art eller andre typer.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen har den fordel at mengden av materiale som ikke henger sammen i passasjen og dermed den energi som forbrukes ved utøvelsen av friksjonskreftene mellom dette usammenhengende materiale og den annen del kan reduseres, noe som er meget viktig når det ekstruderes forholdsvis harde materialer, såsom f.eks. kobber og legeringer av kobber, idet man derved av-laster meget høye påkjenninger som ellers ville oppstå i de deler som grenser inn mot passasjen, og dette muliggjør også optimalisering av arbeidsbetingelsene under drift, slik at man får maksimal utgang samtidig med akseptable dreie-momenter, påkjenning, temperatur og andre variable faktorer.

Videre kan utløpshastigheten reguleres uten at dette går ut over kvaliteten og da ned til meget små verdier, noe som ikke kan gjøres ved bare å sette ned hastigheten på maskinens hoveddeler. Dette er spesielt verdifullt ved igangkjøringen av maskinen da en meget lav utgangshastighet muliggjør kontinuerlig gjennomføring av den forreste ende av produktet gjennom kjøleutstyr og over på en spole eller annen samleanordning. Det kan også være nyttig å kunne kjøre langsomt ved veksling av spoler, noe som muliggjør anvendelse av en enklere mekanisme.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 skjematisk viser et snitt gjennom en utførelsesform for anordningen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser en del av anordningen sett fra

siden og

fig. 3 og 4 er snitt tatt etter linjene III-III

og IV-IV på fig. 1, gjengitt i større målestokk.

I den anordning som er vist på fig. 1 dannes ekstruderingspassasjen mellom en første del i form av en sko 1 som står fast og danner en side av passasjen, og et roterende hjul 2 som har et spor som danner de . andre tre sider av passasjen. Skoen 1 bærer et anslag 3 som stikker inn i og danner utløpsenden av passasjen 4, og det finnes her en dyse 5 som det ekstruderte produkt drives gjennom. På samme måte som i den tidligere oppfinnelse som er beskrevet i britisk patentansøkning nr". 2.069.398A vil anslagsdelen 3 ikke blokkere enden av passasjen fullstendig, men lar det være tilbake en betydelig klaring der et belegg 7 (fig. 4) dannes i bunnen av hjulets spor.

Anordningen som er vist er utstyrt med en binge

8 der man kan kontrollere matningen av partikkelformet materiale i henhold til oppfinnelsen. På fig. 2, 3 og 4

er bingen en enkel trakt med en bratte sider og rektangu-lært tverrsnitt, og den mater direkte ned i hjulets spor 9 i et punkt noe på oppstrømsiden av innløpsenden til passasjen 4. For regulering av matehastigheten i henhold til oppfinnelsen er et slusespjeld 10 bevegelig med en skrue-mekanisme 11 slik at spjeldet stikker ned i hjulets spor etter behov, for derved å begrense strømmen av partikler fra bingen og inn i ekstruderingspassasjen 4.

Da manuell betjening av skruemekanismen 11 vil være forholdsvis langsom, er en separat avstengsdel 12 bevegelig ved hjelp av en pneumatisk motor 13 og den kan føres inn i den stilling som er vist med stiplede linjer for å muliggjøre hurtig og fullstendig avstengning når det er behov for det i et nødstilfelle eller av andre årsaker.

Når denne maskin er i drift, drives hjulet 2 først med omtrent halvparten av den fulle driftshastighet og spjeldet 10 settes for å begrense passasjen bare svakt. Partikkelformet materiale som skal mates frem innføres så med hånd i bingen med en liten hastighet slik at man får et første ekstrudert produkt med tilstrekkelig lengde til å kunne tres. inn på en passende samlemekanisme. Sperren 12 er nu lukket mens bingen fylles (til et nivå som deretter holdes forholdsvis konstant ved hjelp av et nivå-målesystem ), med partikkelformet materiale. Ekstruderingen begynner deretter på en kontrollert måte ved å åpne sperren 12 og øke hjulets hastighet. Når arbeidshastigheten nærmer seg full arbeidshastighet og når det måtte være nødvendig deretter, blir spjeldet 10 spilt inn på den største åpning som kan sikré~at hverken dreiemomentet som er nødvendig for å opprettholde hjulets hastighet eller trykket på dyseanordningen overskrider de valgte maksimalverdier. Denne jus-tering kan gjøres'automatisk med hensiktsmessige anordninger. Om det ønskes, f.eks. under veksling av samlespoler, kan utgangshastigheten reduseres til et ønsket nivå ved å senke spjeldet 10.

I et spesielt eksempel ble en "2 D" Conform friksjonsdrevet ekstruderingsmaskin som var levert av Babcock Wire Equipment Limited, modifisert ved anbringelse av et halvsirkelformet anslag, som vist på fig. 3-5 i britisk ansøkning nr. 2.069.389A og av bingen som er vist på tegningene i denne ansøkning. Dyseåpningen var 2,5 mm og den fulle rotasjonshastighet for hjulet var 20 omdr./min. Bingen ble tilført granulert katodekobber med en maksimal partikkelstørrelse på 3 mm. Under normal drift ble spjeldet 10 justert (til en stilling der det stakk omtrent 3 mm inn i hjulets spor) for å begrense motorens dreiemoment til 3,25 kNm, og trykket på dyseanordningen til 390 MN/m . Under stabile driftsforhold fikk man en produksjon på 210 m/ min. Utgangshastigheten og dreiemomentet i forhold til det som ble observert ved full hastighet ble for større nedstikningsdybder målt til å være:

For større nedstikningsdybder ble situasjonen vanske-liggjort ved det faktum at enkelte innmatede partikler ikke kunne passere fritt mellom spjeldet og bunnen av sporet,

og om det er ønskelig å, ha meget lave produksjonshastigheter uten å redusere rotasjonshastigheten for hjulet, vil det være fordelaktig å benytte mer findelte partikler som mates frem eller å benytte en gravimetrisk mateanordning i stedet for slusespjeldet.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig friksjonsdrevet ekstrudering, der materialet mates inn ved en ende av en passasje som dannes mellom to deler, der den annen del har større overflateareal i anlegg mot materialet enn den første del, og der passasjen har en avstengning ved den ende som vender fra passasjens innmatningsende, og har minst en dyseåpning knyttet til den avstengte ende og der den passasjedannende flate på den annen del beveges i forhold til den passasjedannende flate på den første del i retning mot dyseåpningen fra innløpsenden mot den stengte ende, slik at friksjonskrefter som utøves av den passasjedannende flate på den annen del trekker materialet gjennom passasjen og skaper et trykk i dette som vil ekstrudere materialet gjennom dyseåpningen, karakterisert ved at materialet mates til passasjen i partikkelform med en hastighet som er lav nok til at den hastighet hvormed materialet ekstruderes fra dyseåpningen bestemmes av og stort sett er lik matehastigheten.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at mating av det partikkelformede materiale til passasjen foregår ved hjelp av en gravimetrisk eller volumetrisk mateanordning som arbeider uten mellomlager på nedstrømsiden.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det partikkelformede materiale mates til passasjen ved hjelp av en lagerbinge, som mater passasjen gjennom en regulerbar innsnevring med mindre tverrsnitt enn passasgen.

4. Friksjonsdrevet ekstruderingsanordning til ut-førelse av den fremgangsmåte som er angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert v e d en mateanordning for mating av partikkelformet materiale inn i ekstruderingspassasjen med en hastighet som er tilstrekkelig lav til at den hastighet hvormed materialet ekstruderes fra dyseåpningen, bestemmes av og er stort sett lik matehastigheten.

5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at mateanordningen er en gravimetrisk eller volumetrisk mateanordning som arbeider uten mellomlager på nedstrømsiden.

6. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at mateanordningen er en lagerbinge som mater partikkelformet materiale til passasjen gjennom en stillbar sammensnevring med mindre tverrsnitt enn passasjen.