改进的狭缝挤压模制造技术

一种蜂窝挤压模（１０Ａ），它包括一具有一输入表面的模具体、一与输入表面相对的排出表面、多个从输入表面延伸到模具体的送料孔（１３）和从排出表面延伸到模具体与送料孔（１３）相连的排出狭缝（１７）的交叉阵列，这些排出狭缝（１７）的交叉阵列是由多个被狭缝（１７）所限定的和从排出表面延伸到模具体中的销柱（１９Ａ）的诸侧表面（２０）所形成，其中，销柱（１９Ａ）侧表面（２０）中的至少一部分采用至少一个几何结构的改变流动的表面中断部（２１）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求保护由Mark A.Shalkey于1997年10月17日申请的名为“经改进的狭缝挤压模”的第60/062,309号临时申请的利益。
技术介绍
本专利技术涉及塑化材料连续挤压成精细结构的挤压模，尤其涉及蜂窝挤压模，它包括改进的排出狭缝，该狭缝能使模具具有更加均匀和稳定的挤压特性。用包括分散在适当粘结剂中的无机粉末的若干批量的塑化粉末制造出无机蜂窝结构是众所周知的。编号为3,790,654、3,885,977和3,905,743的美国专利公开了这种制造的模具、工艺和组份，而编号为4,992,233和5,011,529公开了用含有金属粉末的诸批料挤压的类似多孔结构的蜂窝。用这些方法加工陶瓷蜂窝的挤压模的制造要求有特别精确的机加工。为了将材料供应到这种模具的有狭缝蜂窝排出部分，模具的输入或供应表面设置有多个小孔或送料孔，要挤压的塑化批材料在高压下通过这些孔。模具的相对或排出表面设置有一精确加工的排出狭缝的十字形相交阵列，这些狭缝相交成模具的排出部分，并与送料孔阵列相交。这些排出狭缝能使由送料孔供应到狭缝基部的塑化批料定形成挤压蜂窝的互连壁结构。那些形成模具实际排出表面的交叉排出狭缝之间的岛屿材料有时称为销柱，因为它们表现为从模具内部朝外延伸的自立金属立柱，而且只有它们的基部连接于模具体。这些销柱的形状限定了挤压塑化批料所形成的蜂窝通道的形状。已采用许多技术将金属坯料定形成蜂窝挤压模。对于较软的钢，通过机械钻孔形成送料孔，用锯的方式形成排出狭缝。但是，如果模具是由诸如不锈钢的较硬的、较耐磨的材料所制成，可广泛使用电化学加工和放电加工。在电化学加工(ECM)工艺、也称为STEM(型管电解加工)工艺中，通过对导电的钢工件进行有控制的电蚀(deplating)(分解)来形成送料小孔。形成一电解槽，其中的钻头包括带负电荷的电极(阴极)，工件包括带正电荷的电极(阳极)，电解液是一种导电流体。在用放电加工(EDM)加工出狭缝的模具中，在一长而细的移动电极导线与金属模具预制坯之间保持放电来形成排出狭缝。这些模具中用导线EDM所形成的狭缝长度总的约大于3-1/2英寸，狭缝的深度是0.1英寸或比0.1英寸大，狭缝的宽度是0.012英寸或比0.012英寸小。EDM很适合这些模具中具有平行侧壁的薄狭缝的成形。这样的狭缝基本上没有毛刺，并具有相当光滑及一致的表面光洁度。参阅美国专利2,526,423、4,205,213、4,233,486、4,403,131和4,527,035，可用于进一步说明EDM工艺。尽管ECM和EDM为用于蜂窝挤压模的钢块中的精细孔和排出狭缝的大阵列加工提供了重要的工艺，但最终的模具仍然存在问题。这些问题通常表现为当从模具排出表面挤出蜂窝预制件时，材料的流动不均匀。诸如“快流”(通过模具的局部区域时挤压加速)的不均匀流体的结果是产生各种蜂窝产品缺陷。这些缺陷包括“膨胀”或“波纹”腹壁，即由于材料过多挤出而形成的单元壁在横向和/或纵向的扭曲，以及其它改变，如单元尺寸、单元形状和单元壁的厚度。这些挤压模的送料孔和/或排出狭缝部分内的不规则的表面光洁度被认为是不均匀流动的主要因素。这种不规则是因为在加工过程中电压、电流或其它放电工况的很小的变化所引起的，这些从一个孔到另一个孔和从一个狭缝到另一个狭缝的改变跨越模具的输入和输出表面。这些变化在目前还不能完全控制。为了使送料孔和/或狭缝的一致性和表面光洁度最佳化，用其它的加工工艺代替用于模具制造的较传统的工艺的结果是，也不能解决这些问题。例如，用研磨轮切削工艺代替较传统的EDM狭缝加工工艺来加工狭缝，而不会使加工过程因放电工况的变化而变坏，但即使狭缝表面较光滑，狭缝形状的可变性也减少，但也还不能消除挤出流体的波动。专利技术概要本专利技术提供蜂窝挤出模结构，它对材料流动的均匀性和稳定性给予了显著的提高。这些提高是由于使用了改进的狭缝结构，这种结构显示出能够掩盖较小的不规则光洁度，由此能去掉许多在狭缝几何形状和表面光洁度的各种微小变化和用传统加工方法从经济上不能消除的各种变化所带来的害处。本专利技术的改进的狭缝结构是在形成排出狭缝的销柱的侧表面上施加一宏观的几何特征而产生的。尽管这种特征在选定的销柱侧表面上略微增加模具的流动阻抗，但这种增加远远被挤出流的外表变化有了很大的下降所弥补。这种下降本身又能显著减少诸如在蜂窝产品中由于通过模具的流量变化所引起的膨胀或波动腹壁(通道壁)表面的产品缺陷。改进的狭缝结构的其它好处将在下面进行更详细的描述。在本专利技术的第一方面，本专利技术包括一“狭缝改进的”蜂窝挤压模。在其它方面完全是传统的结构的该模具包括一具有一输入表面的模具体、一与输入表面相对的排出表面和多个从输入表面延伸到模具体的送料孔。模具还包括从排出表面延伸到模具体的排出狭缝的交叉阵列，这些狭缝是由多个销柱的侧表面所形成或限定，这些销柱在模具的排出表面上形成在交互狭缝的空间中。与传统的一样，狭缝和相邻销柱从排出表面朝内延伸到模具体，使狭缝基部以允许流体从送料孔流到狭缝的形式与送料孔连接。为了使挤压模的流动改进特征可靠，至少一部分的销柱的一侧或一侧以上的侧表面采用至少一个几何结构的改变流动的表面中断部，即，在这些销柱的一侧或一侧以上的表面平面中的宏观或肉眼可见的(macroscopic)中断部。与出现在传统加工的销柱侧表面上的“微小”(微观)(microscopic)不完整性不同，本专利技术的“宏观”几何销柱特征通常具有与它们的排出狭缝宽度同数量级的尺寸。它们基本上由任何几何形表面中断部诸如凹槽或凹部、突起的表面部分或其组合所组成，所提供的中断部的尺寸足以改变可挤出的材料经过狭缝的流动。在第二方面中，本专利技术提供一种改进的挤压工艺，这种工艺采用本专利技术的模具的改变流动的特征来形成挤压蜂窝，在这种蜂窝中，模具所导致的流动变化而引起的形状缺陷极少。如将批量塑化材料加工成蜂窝形状的传统方法中，首先迫使批材料进入在蜂窝挤压模的输入表面中的送料孔阵列中，然后使它们流过送料孔并经一有狭缝的排出部流出模具。排出部包括一形成在模具排出表面中的交叉狭缝的互连阵列。正如已指出的，排出部中十字交叉狭缝接壤和限定了终止在排出表面的销柱阵列，这些销柱的侧表面构成了当材料脱离模具使塑化批材料定形成蜂窝的成形表面。在本专利技术的方法中，当材料垂直流过一个或一个以上设置在至少一些销柱的一侧或一侧以上的侧表面上的改变流动的几何结构表面中断部时，材料经过这些排出狭缝的流动得到改变。下面还将更全面地描述，使批材料穿过采用在狭缝侧壁上的这些“宏观”几何特征的狭缝阵列会改变挤压工艺的性质。最重要的是，在传统结构的挤压模中所存在的“快流”问题明显得到改善。 附图说明参阅附图将能进一步地了解本专利技术，其中图1是一立体图，它示出了传统蜂窝挤压模的一部分横截面；图2是一立体图，它示出了采用本专利技术的几何形狭缝特征的蜂窝挤压模的一部分横截面；以及图3示出了用于本专利技术的一典型几何形表面特征的结构。详细说明下面参阅附图，图1是一局部剖开的立体示意图，它示出了现有技术中采用的用于陶瓷蜂窝的那种传统蜂窝挤压模的一部分。如图所示，挤压模10包括诸从模具的进口面(未示出)朝上延伸的进料孔13，通过这些孔13，将批量挤压的材料送到送料孔/狭缝交叉口15，再从那儿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝挤压模，它包括一具有一输入表面的模具体、一与输入表面相对的排出表面、多个从输入表面延伸到模具体的送料孔和从排出表面延伸到模具体与送料孔相连的排出狭缝的交叉阵列，这些排出狭缝的交叉阵列是由多个被狭缝所限定的和从排出表面延伸到模具体中的销柱的诸侧表面所形成，其中，销柱侧表面中的至少一部分采用至少一个几何结构的、宏观的、改变流动的表面中断部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA沙尔基，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]