DE1586449A1 - Verfahren zum Vorkerben eines metallenen Behaelterdeckels - Google Patents

Description

DH. ING. E. HOFFMANN · DIPL. INO. W. EITLE · DK. HER. NAT. K. HOFFMANN

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D-8000 MÖNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSE 4 · TELEFON («11)441041 · O O O *t *T 3

Aluminum Company of America in Pittsburgh, Fenn. / V.St.A.

Verfahren zum Vorkerben eines metallenen Behälterdeekels

öle Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vorkerbsn eines metallenen Bahälterdeokels, bei welchem in dem auf einen Amboß gelegt-en Behälterdeckel mit Hilfe einer Vorkerbungsrippe eine Vorkerbungslinie gebildet wird, die sieh Ug zu einer beträhtlichen Tiefe in das Metall «»streckt _s um ein Aufreißfeld eu definieren·

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Solche Verfahren und dadurch hergestellte Behälterdeckel sind aus den USA-Patentschriften 3 251 5O3 und 3 25^ 79O bekannt. Mit ihnen wird die Möglichkeit geschaffen, unter Aufbieten einer recht geringen Kraft eine sauber begrenzte Öffnung herzustellen, die durch das Aufreißfeld bestimmt wird.

Es ist darüber hinaus bekannt, dem Deckel, insbesondere innerhalb des Aufreißfeldes, durch Prägen eine Profilierung zu geben, mit der ein Werfen sowie eine Faltenbildung des Deckels Verhindert werden sollen. Zur Einbringung der Vorkerbungslinie wie der Profilierung können Prägewerkzeuge nit mehreren, teils iffallel verlaufenden rippenartigen Vorsprüngen Verwendung finden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das beicer Herstellung der Vorkerbungslinien in Folge der damit verbundenen Material Verdrängung häufige Einreißen des Metalls zu verhindern·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorkerbungslinie zunächst nur teilweise gebildet wird, wobei das Metall in Querrichtung zur Vorkerbungslinie zu fließen vermag, und daß anschließend während der weiteren Herstellung der Vorkerbungslinie Ms zu ihrer gewünschten Endtlefe das Metall in inmittelbarer Nähe der Vorkerbungalinie mit Hilfe mindestens eines Prägevor-Sprungs eingeprägt wird« um den FIuB des durch die Vbrkerfcungsripp« verdrängten Metalls zu beschränken.

Ib folgenden wird die Brfindung anhand &er beigefügten Ze ichnusgen näher erläuterte

In den Zeichnungen zelgen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen fertigen Behälterdeckel, der gemäß der Erfindung hergestellt worden 1st;

Fig. 2 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab an der Linie H-II von Fig. 1;

eine Draufsicht auf einen Behälterdeckel mit einer anderen Vorkerbungsform, bevor die Zuglasche am Heißende des Aufreißfeldes befestigt worden ist, damit die Form des vorgekerbten Feldes besser zu sehen ist;

Fig· ty- eine bruchstückhafte «oiuerschnittsansicht im stark vergrößerten Maßstab,.welche einen vorher hergestellten Deckel zeigt, der in dem Vorkerbungswerk- - -- zeug sitzt, und zwar vor dem VorkerbungsVorgang, bei welchem ein dem Aufreißfeld entsprechender einheitlicher Vorkerbungslinienzug im Behälterdeckel angebracht wird;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. ¹J-, welche Jedoch das Werkzeug im geschlossenen Zustand am Ende des Vorkerbungsvorgangs darstellt;

Fief. 6 eine vergrößerte Ansicht des die Vorkerbung ausführenden Teils des Werkzeugs im *bschlossenen Zustand, λ-ielche die Hichtung des Metallflusses während des Vorkerbungsvorgangs darstellt; und

Fig. 7 eine bruchstückhafte Ansicht in stark vergrößertem Maßstab, welche die Vorkerbungsverbindung von Fig. zeigt.

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In Fig. 1 und 2 ißt ein Deckel mit einer gewöhnlichen versetzten Aufreißfeldform für runde Behälter oder Dosen gezeigt. Der Deekel besitzt eine flache Scheibe 10, eine nach oben gerichtete ringförmige Wandung 11 und einen gebördelten Befestigungs- und Dichtungsrand 12, der an seiner Unterseite ein Dichtungsmaterial aufnehmen kann und mit einem Doppelsaum oder in anderer geeigneter Weise an einem Ende eines Behälterkörpers befestigt werden kann. Derartige Deckel können in der üblichen Weise auf Form gestanzt werden und stellen eine bevorzugte Ausführungsart von Deckeln dar, an denen leichtgängige Öffnungseinrichtungen im flachen Teil derselben angebracht werden können.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Offnungeeinrichtung besitzt ein Aufreißfeld in Form eines Heißstreifens 13» der sich entlang der Wandung 11 teilweise um den Deckel erstreckt, und ein nach innen gerichtetes Anfangsende 14 aufweist, die alle in der Oberfläche der Scheibe 10 vorgezeichnet sind, und zwar durch eine Vorkerbung, die durch teilweises Durchstanzen durch die Dicke des Metalls der Scheibe hergestellt ist. Der Linienzug der Vorkerbung besitzt nur beispielhaften Charakter, und es sind viele verschiedene Linienzüge denkbar, die bei solchen leicht zu öffnenden Behältern verwendet werden können. Eine Zuglasche l6 1st am Anfangsende 14 mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung befestigt. Die Zuglasche kann aus hartem oder flexiblem, nicht-elastischen Material hergestellt sein. Flg. 1 und 2 zeigen eine harte, ringförmige Zuglasche, die mit Verstärkungsrippen 23 versehen ist. Die übliche Befestigung der Zuglasche am -Behälterdeckel erfolgt mittels einer integralen Niete 15, die aus dem Metall des Behälterdeckels herausgeformt ist, so daß die Deckelwandung durchgehend ist

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und im Metall keine Unterbrechung vorhanden 1st, wodurch ein hermetisch abgeschlossener Behälter sichergestellt wird. Die Zuglasche 16 kann jedoch mit dem Anfangsende 14 des Aufreißfeldes, durch Schweißen, Löten, eine gesonderte Niete oder durch jede andere geeignete Befestigungseinrichtung verbunden werden.

Der Behälterdeckel ist entlang der Linie 19 eingekerbt. Die Linie 19 hat ihren Ausgangspunkt in der Nähe des Zentrums der Scheibe 10 und erstreckt sich bogenförmig von dort aus zur Außenkante des Behälterdeckels zu einem Punkt Y. und dann entlang der aufrechten Wandung 11 um den gesamten Umfang. Die zweite oder innere Vorkerbungslinie 20 beginnt ebenfalls in der Nähe des Zentrums des Behälterdeckels. Die erste Vorkerbungslinie 19 und die zweite Vorkerbungslinie 20 sind um den Nietenschaft herum bei 21 miteinander verbunden,'um das anfängliche Einreißen des Metallbehälterdecköls zu erleichtern· Die innere Vorkerbungslinie 20 endet an einem Punkt ^Q und ein dazwischenliegender felsteil %1 aus unverändertem Metall verbindet die zentrale fläche der Scheibe 22 und die äußere Vorkerbungslinie 19· Infolgedessen wird während des Öffnens des Behälters die Aufreißkraft, wenn der Punkt kQ. erreicht ist, auf die äußere Vorkerbungslinie 19 übertragen und das Aufreißen setzt sich längs des Restes der Linie 19 fort, so daß vom Behälter die gesamte von der äußeren Vorkerbungelinie 19 umgebenden Fläche entfernt werden kann, wodurch ein ungehinderter Zugang zum Behälterinhalt ermöglicht wird·

Pig· 3 zeigt eine andere Vorkerbungsltttienform für Behälterdeckel, bevor die Zuglasche angebr^Qht wird. Die

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einzige durchgehende Vorkerbungslinie 23 erlaubt eine Entfernung des Feldes 2k, nachdem die Vorkerbungslinie angerissen ist, indem an der Zunge 25 vermittels einer nicht gezeigten Lasche gezogen wird, die mit Hilfe einer Niete 15 am Aufreißfeld befestigt ist.

Für die Vorkerbung des Behälterdeckels wird unabhängig von der Form des Vorkerbungslinienzugs ein Stanzwerkzeug ähnlich demjenigen, wie es in den Fig. 4, 5 und. 6 gezeigt ist, verwendet. Das Werkzeug besteht aus einem oberen Stempel 26 und einem unteren Amboß 27, der eine flache Oberfläche 36 aufweist, die für die Behälterdeckelscheibe 10 ein Widerlager abgibt. Der obere Stempel 26 besitzt eine Kerbungsrippe 28, die von seiner unteren Fläche 3^ nach unten vorspringt. Zwecks einer langen Lebensdauer des Werkzeugs und guten Vorkerbungseigenschaften besitzt die Kerbungsrippe im vertikalen Querschnitt eine abgestumpfte V-Form mit einer flachen unteren oder Arbeitsoberfläche 29, die eine Verdrängungsvorkerbung bewirkt, was im unterschied zu einer Schneide- oder Scherungsvorkerbung steht, die durch Vorkerbungswerkzeuge mit Messerkanten hergestellt werden. Bitte Vorkerbung durch die Dicke des Metalls, so daß eine Bestdicke von ungefähr 0,1 mm bestehen bleibt, ist normalerweise bei Aluminiumdeekeln mit einer Ausgangsdicke von ungefähr 0,25 nu» erwünscht. Jedoch hängen die Abmessungen der Arbeitsoberfläche 29 und die Höhe der Bippe, um eine gewünschte Form und Tiefe der Vorkerbung zu erzielen, von der Art des verwendeten Metalls oder der verwendeten Legierung und der Dicke des vorzukerbenden Metalls ab·

Bs wurde beim Vorkerben mit der oben beschriebenen VorkerlHingerippe festgestellt» daß das Metall i» einer Biehtung, die im wesentlichen senlcrecht zu einer vertika<-

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INSPECTED

len, die Vorkerbungsrippe longitudinal schneidende Ebene verläuft, gequetscht wirdj diese Ebene ist in Fig. 6 als Linie A-B eingezeichnet· Bei der Herstellung des Werkzeuge ist es sehr schwierig, die Abmessungen der Vorkerbungsrippe über ihre gesamte Länge konstant zu halten. In Jenen Bereichen einer Vorkerbungslinie, die nach einem geraden Abschnitt gekrümmt sind, wie z.B. der gekrümmte Abschnitt, der in Fig. 3 mit X bezeichnet wird, ist die Abmeesungskontrolle besonders schwierig und oftmals unmöglich. Das unregelmäßige Quetschen des Metalls während des Vorkerbungsvorgangs, -das durch diese leichten Unvollkommenheiten in der Vorkerbungsrippe verursacht wird, bringt in das Metall unkontrollierte Spannungen, die, wenn sie jenseits der Zugfestigkeit des Metalls liegen, ein Brechen verursachen. Dies muß natürlich vermieden werden, da sonst eine hermetische Abdichtung nicht erzielt wird, wenn der Behälterdekkel auf einem Behälter befestigt wird.

' Die oben erwähnten Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß in der Nachbarschaft der Hippe 28 ein Vorsprung mit einer geringeren vertikalen Tiefe als die Rippe geschaffen wird. Ein solcher Vorsprung kann an einer oder an beiden Seiten der Rippe 28 liegen, und kann sich gleichlaufend mit der Rippe 28 erstrecken oder kann sich in einigen Fällen auch nur teilweise längs der Rippe erstrecke*!, wie dies in der Folge erläutert wird. Zwei solche Vorsprünge sind in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigt, in welchen der obere Preßstempel 26 mit Prägevorsprüngen 30 und 31 an beiden Seiten der Vorkerbungsrippe 28 versehen ist,, welche in dichter Nachbarschaft zu letzterer verlaufen. Es wurde gefunden, daß eine Anordnung der Prä ge vor sprünge derart, daß eine jeden Vorsprung longitudinal schneidende vertikale Ebene, wie dies in Fig.

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6 mit den Linien C-D angedeutet ist, ungefähr einen Abstand von 1,5 bis 2,0 mm von der die Vorkerbungsrippe longitudinal schneidenden vertikalen Ebene aufweist, sehr zufriedenstellende Resultate ergibt. Dieser Abstand kann sich jedoch etwas verändern, solange brauchbare Hesultate erreicht werden. Die Prägevorsprünge 30 und 31 besitzen im vertikalen Querschnitt eine abgestumpfte V-Porm, ähmlich derjenigen der Vorkerbungsrippe 28, aber ihre Höhe ist geringer. Fig. 6 zeigt deutlich, wie diese Prägevorsprünge wirken, so daß ein Brechendes Metalls während des Vorkerbungsvorganges vermieden wird· Wie oben beschrieben, dringt während des Vorkerbungsvorgänge die abgestumpfte Vorkerbungsrippe 28 in das Metall ein und zw^ingt das Metall dazu, seitlich von der die Vorkerbungsrippe longitudinal schneidenden vertikalen Ebene wegzufließen, wie dies durch Pfeile a und b angedeutet ist. Nach einer beträchtlichen Durchdringung des Metalls durch die Vorkerbungsrippe 28 beginnen auch die Prägevorsprünge 30 und 31 in das Metall einzudringen, wobei Bedingungen entstehen, denen zufolge das durch die Prägevorsprünge weggequetschte Metall in flichtungen fließt, die durch die Pfeile c und d angedeutet sind. Wenn man die Prägevorsprünge derart ausführt, daß sie dann in das Metall einzudringen beginnen, wenn die Vorkerbungsrippe 28 in das Metall etwa die Hälfte der gewünschten endgültigen Vorkerbungstiefe eingedrungen ist, dann wurde gefunden, daß sehr zufriedenstellende Resultate erzielt werden. Dies hängt jedoch etwas vom Metall und der gewünschten Vorkerbungstiefe ab. Das Ergebnis der Eindringung der Prägevorsprünge in das Metall liegt darin, daß die Bewegung des durch die Vorkerbungsrippe weggequetschten Metalls beschränkt wird und das Metall zwischen

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der Vorkerbungsrippe 28 und den beiden Prägevorsprüngen 30 und 31 festgehalten wird. Durch eine richtige Bemessung der Metallmenge, die durch die Vorkerbungsrippe'weggequetscht wird, übersteigt der Aufbau der Spannungen im Metall nicht die Zugfestigkeit des Metalls, und ein Bruch wird verhindert· Die Verwendung von Prägevorsprüngen, wie in den Fig. ¹J-, 5 und 6 gezeigt, ergibt ein Prägemuster, wie es beispielsweise in Fig. 3 zu sehen ist. Die Prägevorsprünge 3O und 31 erzeugen Prägelinien 32, 33i und die Vorkerbungsrippe erzeugt eine tiefere Vorkerbungslinie 23· Bei diesem speziellen Vorkerbungsmuster erstreckt sich die Prägelinie 32 um das gesamte Aufreißfeld, und zwar innerhalb der Vorkerbungslinie 23» während sich eine Prägelinie 33 nur teilweise außerhalb der Vorkerbungslinie.23 dieses Aufreißfeldes erstreckt. Durch ein Festhalten des Metalls zwischen der Vorkerbungsrippe und dem Prägevorsprung 3°» der die Prägelinie 32 an der Innenseite bildet, sowie der aufrechten ringförmigen Wand 11 an der Außenseite wird der durch die Vorkerbungsrippe veranlaßte Metallfluß behindert, und das Entstehen von Spannungen im Metall wird in Grenzen gehalten· In ähnlicher Weise verhindert der Prägevorsprung 31 bei der Herstellung der Prägelinie 33 einen Metallfluß und einen daraus resultierenden Spannungsaufbau an der gegenüberliegenden Seite der Vorkerbungslinie 23· Durch Verwendung dieser Vorkerbungsteehnik kann die Metallstärke an der Talsole der Vorkerbung ohne ein Brechen herabgesetzt werden, wodurch die Entfernung des Aufreißfeldes leichter gemacht wird»

Die Figuren 1 und 7 zeigen eine Art einer Vorkerbungsanordnung, die bisher wegen Metallbrüchen während des Vorkerbungsvorgangs besonders Schwierigkeiten bereitet hat.

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Die Verbindung von Vorkerbungslinien,. wie sie beispielsweise rait Y. bezeidnnet ist, verursachte, daß eine große Zahl von Behälterdeckeln während des Prägens brachen, und zwar aufgrund der verhältnismäßig großen Menge ah Metall, das an dieser Stelle verdrängt wird, im Vergleich zu anderen Vorkerbungslinienquerschnitten gleicher länge in der luachbarschaft dieses Bereichs. Aufgrund der lokalen großen Menge an verdrängtem Metall bauen sich im Metall übermäßige Spannungen auf, die oft die Zugfestigkeit des Metalls überschreiten und einen Bruch des Metalls verursachen. Um einen Bruch des Metalls in diesem Bereich zu verhindern, wird eine Prägung 35 in Form eines stumpfen Winkels in der' vorher be·-·. schriebenen Weise auf der Innenseite und in der !flachbart schaft der Vorkerbungslinie 19 hergestellt, wobei die Spitze des Winkels gegen die Verbindungsstelle der Vorkerbungslinien Y. weist. Die Wegquetschung bzw. der Metallfluß, der durch die Vorkerbungsrippe während der Herstellung der Vorkerbungslinie 19 verursacht wird, wird auf der Innenseite durch den Prägevorsprung, der die Prägung 35 bildet, und an der Außenseite durchdie aufrechte Wandung 11 beschränkt, so daß Metallbrüche in der gleichen Weise, wie vorher beschrieben, verhindert werden. Zwar ist in den Zeichnungen eine Prägung mit Winkelform gezeigt, aber es können auch andere Formen, wie z.B. Kreissegmente oder eine gerade Linie zur Erzielung des gleichen Effekts verwendet werden.

Bei Metalldeckeln, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, wie dies oben in allen Einzelheiten beschrieben wurde, werden Metallbrüche aufgrund eines übermäßigen Metallflusses, die in ähnlichen Deckeln bisher immer durch eine Vorkerbung verursacht wirden, praktisch vollständig be~ seitigt, wodurch eine wirtschaftliche Herstellung mit hohen Produktionsleistungen ermöglicht wird.

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Claims (1)

1. - li -

   P at en ta η s ρ r ü c h e

   1« Verfahren zum Vorkerben eines metallenen Behälterdeekels, bei welchen". In dem auf einen Amboß gelegten Behälterdeckel mit Hilfe einer Vorkerbungrippe eine Vorkerbungslinie gebildet Kird, die sich bis zu einer beträchtlichen Tiefe In das. Ketall erstreckt, um ein Aufreißfeld zu definieren, dadurch p.ek e η η ze i c h η e t , daß die Vorfcerbungslinie zunächst nur teilweise gebildet wird, wobei das Metall in Querrichtung zur Vorkerbungsllnie zu fließen vermag, und daß anschließend während der weiteren Herstellung der Vorkerbungslinie bis zu ihrer gewünschten Endtiefe das Retail in unmittelbarer Nähe der Vorkerbungslinie mit Hilfe mindestens- eines Präge vorsprunge einge·* prägt wird, um den Fluß des durch die Vorkerbungsrippe verdrängten Metalls zu beschränken.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -

   ζ e i c h η e t , öaß die Vorkerbung des Metalle bis zum* Eindringen des das Fließen beschränkenden Präge vorsprunge etwa zur halben Tiefe der gewünschten endgültigen Vorkerbungsllnie erfolgt.

   3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägung unter Ver-· wendwng eines Werkzeugs hergestellt wird, dessen Prägevorsprung zu der Vorkerbungsrippe einen seitlichen Abstand von 1,5 - 3,0 mm (0,06 - 0^08 Zoll) besitzt.

   k* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e k e η η ζ e I c ti η et , daß ein Präge vor sprung Verwendung findet, der Im Querschnitt eine abgestumpfte V-Form aufweist- -

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   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß Prägevorsprünge zu beiden Seiten der Vorkerbungsrippe Verwendung finden.

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