利用旋转成形模具生产的挤压型材制造技术

一种设计轻质、有强度、材料高效的挤压和拉挤成型的型材、型材段(4)和在型材生产中利用旋转模具生产的表面的新方法，所述旋转模具可以在正确位置形成优异的抗压缩、弯曲和翘曲性、更高的能量吸收和合适的强度，所述方法通过：沿着(_t)+穿过挤压方向来改变厚度、制造增强图案(2、3)、改变型材厚度(t、_t)并且在某些情况下改变角度(10、11)和图案(2、3)，所述角度和图案相对于所使用的材料的量增加了型材段/表面抵御压缩、弯曲和翘曲的抗性，并且产生可以在强度/重量、刚度/重量比、机械能吸收/重量单位、变形和固有频率、传热能力、层流的破坏、用于化学和/或电化学反应的增加/优化的表面等方面具有优异特性的优化梁件和表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用旋转成形模具生产的挤压型材
本专利技术涉及一种用于设计型材、型材段、梁件、用于吸收动能的元件和表面/板的新的原理，通过在挤压或拉挤成型方向沿着(_t)+改变壁厚，从而形成增强图案(2、3)、改变型材厚度(T，_t)，并且在一些情况下改变横截面积(_A图11、12、15.2角度(图1中的10、11)和图案(图1中的2、3)相对于所使用的材料量而言，这提高了型材段/面板对弯曲、压缩和翘曲的抵抗力，从而以最小的重量和最小的原材料使用为目的，提供最佳的性能。本专利技术可以以多种不同方式以不同的形状用于具有不同要求的不同应用，并且适用于通过包括具有一个或多个固定部件的机床的工艺，形成用于型材的塑性可变形材料和材料组合，例如金属、金属复合材料、塑料、塑料复合材料、木基复合材料、粘土、橡胶或增强橡胶的挤压和拉挤成型，当材料通过旋转体时在型材的最终形状被限定为固定的或可变的横截面之前，所述一个或多个固定部件局部预限定型材的外观/横截面，所述一个或多个固定部件可以被图案化或为平滑的，并且在本专利技术的一些实施例中，所述一个或多个固定部件的位置可以相对于机床中的其它支撑面或旋转支撑面而改变，所述一个或多个固定部件利用其位置的变化限定型材的最终形状，无论所使用的旋转模具是否被图案化。
技术介绍
随着能源和原材料节约的需求越来越强烈，汽车、卡车、公共汽车、船舶、火车尤其是飞机的重量节省的价值越来越现实化。如纤维复合材料、铝、铝复合材料、高强度钢等材料已经进入传统的基于钢/铁的设计，以寻求减轻重量同时要求每一代产品的性能、强度、环境方面、回收利用和安全性都有所提高。因此，一公斤轻量化的价值每年都会增加，当然这个数字对于船只、汽车、公共汽车、卡车和飞机也是不同的。并且随着需求和能源价格上涨，如铝、镁、钛等轻金属的商品价格上涨，促使人们致力于尽量减少在各种梁件、型材和产品中使用不必要的材料。这使得以最佳和“智能”的方式使用材料变得越来越重要-确保将材料被放置在提供最大期望强度和特性的位置，并尽量减少或消除最无用的材料的量。这是因为具有相同横截面或外观的型材往往不具备满足客户在设计、功能和性能，特别是在汽车、航空航天、大众交通和结构应用中的产品和应用要求的资格。传统方法首先制造型材然后进行加工，直到变化的厚度和/或图案要求加工和机加工设备的成本非常高，这完全是由于成本原因导致排除加工开发的优化型材。此外，这种加工导致材料断裂纹路(产生断裂指示弱点)。
技术实现思路
本公开的示例实施例的目的是提供一种改进的挤压型材。该目的部分通过独立权利要求的特征来实现。根据一个示例实施例，提供了一种具有纵向方向X和横向方向Y的挤压型材，并且通过具有静态支撑面的一个或多个静态阵列元件动态挤压/拉挤成型塑性/热变形材料来制造，所述塑性/热变形材料与一个或多个旋转模具配合，所述一个或多个旋转模具的旋转支撑面完全或部分地限定在纵向横截面和/或横向横截面中包括两个不同厚度值的型材横截面形状。换句话说，所述型材横截面形状包括在纵向横截面中的至少两个不同的厚度值。此外或者另选地，所述型材横截面形状在横向横截面中包括至少两个不同的厚度值。如本文所提到的，通过实施从属权利要求的一个或多个特征来实现进一步的优点。举例来说，至少一个横截面形状的最大厚度值和最小厚度值之间的差值在2％-80％的范围内。在另一个示例中，至少一个横截面的最大厚度值和最小厚度值之间的差值在4％-50％之间的范围内。在又一个示例中，至少一个横截面的最大厚度值和最小厚度值之间的差值在5％-20％之间的范围内。典型地，如在竖直方向Z上看到的，对于任何横截面，沿着横向方向Y的给定宽度的厚度是变化的。此外或者另选地，如在竖直方向Z上看到的，对于任何纵向横截面，沿着纵向方向X的给定长度的厚度是变化的。根据一个示例实施例，横向横截面的形状沿着纵向方向X在给定的长度上变化。根据一个示例实施例，给定宽度的厚度变化为线性变化、非线性变化和步进变化中的任何一种。取决于型材的使用和安装，也可以想到其它变化。根据一个示例实施例，型材横截面形状限定了在不同于纵向方向和横向方向的方向上延伸的图案。典型地，尽管不是严格要求的，所述图案包括至少一个凹陷区域和至少一个突出区域。根据一个示例实施例，所述图案为在型材的方向上延伸的重复图案的一部分。举例来说，在纵向方向和横向方向上观察，所述至少一个增强区域至少部分或完全为对角线延伸区域、多边形区域，如圆形区域、椭圆形区域、三角形区域等，。根据一个示例性实施例，型材包括沿着纵向方向X的至少两个不同的横向横截面形状，以及沿着横向方向Y的至少两个不同的纵向截面形状。典型地，所述至少两个不同厚度值之间的差值通过型材纵向方向上的型材厚度的变化来提供。根据本文提到的示例实施例的挤压型材作为车辆结构型材是特别有用的。举例来说，该型材可以用作防撞梁、撞击吸收梁等，如保险杠防撞梁。但是，挤压型材可以使用并安装在几种不同类型的结构和系统中。本文使用的术语“图案”可以指的是由如上所述的动态挤压/拉挤成型方法限定(或获得)的任何类型的区域，其通常至少部分地或完全地限定包括在纵向横截面中和/或在横向横截面中具有两个不同厚度值的型材横截面形状。需注意，该图案有时也可以被称为增强区域、增强图案、加强图案、加强件、图案段或区段，或简称为图案。典型地，尽管严格来说不是必须的，但是图案包括至少一个凹陷区域和至少一个突出区域。使用旋转模具在型材形成期间获得的材料纹理改为遵循成品的表面，从而产生若干积极效果：1.没有破碎的材料纹理。2.降低由于超出在相应温度下的材料5的拉伸强度的拉伸应力，由于摩擦温度挤压速度而出现的所谓“脱屑”或剥落的风险。由于型材表面层较低的摩擦力，在型材表面产生了较低的拉伸应力，使得能够在较高的速度下挤压而没有出现横向裂纹的风险(参见出版商Bonniers的由ErikStorm编写的“塑料加工(Plasticprocessing)”第128页)。3.挤压/拉挤材料在表面的最大几毫米内通常具有15更好的材料特性(更高的强度)，并因此总是在表面上产生最大的材料性能。4.同质的材料/产品特性。在常规的挤压/拉挤成型中，沿着挤压/拉挤方向的材料比沿横向方向获得更好的强度，所述横向方向妨碍了产品的性能。在利用旋转成形模具挤压/拉挤成型的型材中，材料在强度和方向上获得更多的各向同性特性。5.用陶瓷纤维或粉末增强的复合材料和特殊金属复合材料可能非常难以加工，但是通过消除或尽量减少机械加工来减少问题。6.复合纤维和/或粉末根据材料纹理沉降，并因此在期望的方向上提供最大性能。根据本专利技术，利用旋转成形构件，将材料放置在正确的位置上，可以实现优化的型材、梁件和梁件段，从而可以以最小的重量/材料消耗实现期望的强度、刚度、弹性、柔韧性、固有频率、抗压缩性和动能吸收。这也适用于产品的设计，以便它们提供尽可能好的“碰撞管理”，即在正确的位置上很有强度并在正确的位置上较弱，使得能够在梁件中达到期望的变形量级，这可以通过在不同位置制造具有不同强度的型材，并且在汽车碰撞或飞机撞击的示例中，部件以线性或渐进的力变形从而获得稳定的减速，使得部件以正确的量级以期望的方式变形并尽可能吸收动能，以保护乘客免受不必要的力和伤害。这使得本文档中描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有纵向方向(X)和横向方向(Y)的挤压的型材，并且所述型材通过具有静态支撑面的一个或多个静态阵列元件与一个或多个旋转模具配合，对塑性变形材料/热变形材料进行动态挤压/拉挤成型来制造，该一个或多个旋转模具的旋转支撑面在纵向横截面和/或横向横截面中完全或部分地限定包括两个不同厚度值的型材的横截面形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.04 SE 1530102-1;2015.07.06 SE 1530103-91.一种具有纵向方向(X)和横向方向(Y)的挤压的型材，并且所述型材通过具有静态支撑面的一个或多个静态阵列元件与一个或多个旋转模具配合，对塑性变形材料/热变形材料进行动态挤压/拉挤成型来制造，该一个或多个旋转模具的旋转支撑面在纵向横截面和/或横向横截面中完全或部分地限定包括两个不同厚度值的型材的横截面形状。2.根据权利要求1所述的型材，其中，所述横截面形状中的最大厚度值和最小厚度值之间的差值在2％-80％的范围内，仍然优选地在4％-50％的范围内，更优选地在5％-20％的范围内。3.根据权利要求1至2所述的型材，其中，对于所述型材的任何横向横截面，沿竖直方向(Z)所看到的厚度沿着所述横向方向(Y)在给定宽度上变化。4.根据权利要求1至3所述的型材，其中，所述横向横截面的形状沿着所述纵向方向(X)在给定长度上变化。5.根据权利要求3至4所述的型材，其中，给定宽度的厚度变化为线性变化、非线性变化和步进变化中的任何一种。6.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材的横截面形状限定沿不同于所述纵向方向和所述横向方向的方向延伸的图案。7.根据权利要求6所述的型材，其中，所述图案包括至少一个凹陷区域和至少一个突出区域。8.根据权利要求6或7所述的型材，其中，所述图案为在所述型材的方向(X、Y和Z)上延伸的重复图案的一部分。9.根据权利要求6至8中任一项所述的型材，其中，在所述纵向方向上和所述横向方向上观察，所述图案至少部分或完全为对角线延伸区域、多边形区域，比如圆形区域、椭圆形区域、三角形区域等。10.根据前述权利要求中任一项所述的型材，还包括沿着所述纵向方向X的至少两个不同的横向横截面形状，以及沿着所述横向方向Y的至少两个不同的纵向截面形状。11.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述至少两个不同厚度值之间的差值通过所述型材的纵向方向上的型材厚度的变化(T、_t、_A)来提供。12.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材的表面抗性通过加强图案、加强件或区段(2、3、18、19、20、21、23)被加强以防止弯曲、凹陷和翘曲，这些加强图案、加强件或区段相对于所用材料的量增加了对弯曲、凹陷和翘曲的抗性。13.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材的表面设置有增加外围表面的图案，以便增加热传递能力。14.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材的表面设置有增加外围表面的图案并提供湍流，以消除由热传递应用(热交换)中由层流的隔热效应引起的问题。15.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材设置有加强件，该加强件去除固有频率、声音和振动以获得更安静的部件。16.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材在需要最大强度的区域中，通过增大当前区域的横截面积来增强。17.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材包括具有通过改变旋转支撑件的位置而获得的不同横截面积的区段。18.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材包括通过改变静态支撑件(318、313)定位而实现的不同横截面积的区段。19.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，引导件的变化通过具有一个或多个旋转模具(33、34、210、310、304)来实现，该一个或多个旋转模具具有图案或变化半径。20.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，沿着所述引导件的壁厚的变化通过图案化的一个或多个旋转模具和该一个或多个旋转模具升高/降低的组合来实现。21.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，所述型材具有型材段的两侧的变化。22.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，多个型材段具有变化。23.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，一个或多个型材段被“打褶”(32)。24.根据前述权利要求中任一项所述的型材，其中，为了增加梁件的段的抗压缩性，所述型材的一个或多个段被“...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·扬松·克拉格，
申请(专利权)人：安心浮雕公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE