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长的中空制品的形成方法及实施上述方法的装置(多种变形例)

阅读：727发布：2020-05-11

专利汇可以提供长的中空制品的形成方法及实施上述方法的装置(多种变形例)专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及由各种材料的粉末以及由塑化物质通过挤出的方式制造长的制品。本发明的用于形成长的中空制品的装置包括：挤出机和成型附件，该成型附件包括模具、心轴和用于将心轴固定在模具内部的组件。成型附件的工作表面上设置有一排或多排突起变形元件，该变形元件以相等的周向间距设置在模具和/或心轴的工作表面上。强迫塑化材料坯料通过固定心轴的组件而进入环形轴对称的变形区域，该区域由心轴和模具的工作表面所形成。在该区域中，在校准前执行材料的额外的拉出和变形。该装置的设计使得可以实现环形拉出和在轴向上并且在包封模具和心轴的工作表面的表面中沿环形区域的整个长度的压缩应变，以及在径向方向上的环形压缩应变，以及在相反符号方向的环形的剪切和弯曲应变，导致在校准坯料前材料的整个体积的均匀的加强的变形处理。本发明由于制品的整个截面上材料性能的均匀性的提高，提供了长的中空制品的物理和机械性能水平的改善以及优质成品产量的增加。，下面是长的中空制品的形成方法及实施上述方法的装置(多种变形例)专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的方法，其包括：强迫坯料通过环形轴对称的变形区域；拉出材料；使制品成型并校准制品；其特征在于，在所述使制品成型的过程中，所述材料被提交给附加变形工序，所述附加变形工序包含在轴线方向上的环形拉出和环形设置变形，以及在包封模具和心轴的工作表面的表面中沿环形区域的整个长度的在径向方向上的环形设置变形，以及在相反符号方向上的环形的剪切和弯曲应变，所述剪切应变同时产生于通过拉出的轴线的平面中并产生于垂直于该轴线的平面中，所述弯曲应变产生于包封所述模具和所述心轴的工作表面的表面中并产生于通过拉出的轴线的平面中，用于所述附加变形工序的环的数量等于或多于一个。
2.一种从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的装置，其包括：挤出机和成型附件，所述成型附件包括模具、心轴和用于将心轴固定在模具内部的组件，其特征在于，所述模具和所述心轴的工作表面上设置有一排或多排突起变形元件，所述排被设置在所述模具和所述心轴的工作表面上，与用于固定心轴的所述组件的距离相等或者沿着心轴轴线相对于各自彼此具有不超过所述变形元件长度的3/2的线性位移而形成至少一组成对的排，在每组成对的排中，所述变形元件被设置为具有相等和统一的角间距，并且模具变形元件相对于心轴变形元件的周向位移最多为所述角间距的一半，或没有任何周向位移，并且在每一排中，所述突起变形元件至用于沿着心轴轴线固定心轴的所述组件的距离是相等的。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述模具或所述心轴的工作表面上提供两组或更多组成对的排的所述突起变形元件，所述突起变形元件中，每下一组成对的排的所述变形元件相对于前一组具有最大为角间距的一半的周向位移或没有任何周向位移。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述变形元件的对称平面与经过所述心轴轴线的平面重合。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述变形元件的对称平面以不超过45°的角度α与所述心轴轴线交叉，在每一组成对的排中，在所述模具变形元件上和在所述心轴变形元件上的所述角度具有相反的符号。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，至少一组成对的排是通过一部分排形成的，并且至少一个不成对的排被设置在所述模具或所述心轴上，所述至少一个不成对的排的变形元件之间的角间距等于相邻的成对的排的变形元件之间的角间距，至少一个不成对的排的变形元件被设置为相对于相应的前一排的变形元件具有不超过所述角间距的一半的周向位移，或没有任何位移。
7.一种从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的装置，其包括：挤压机和成型附件，所述成型附件包括模具、心轴和用于将心轴固定在所述模具内部的组件，其特征在于，所述模具和心轴的工作表面以统一的角间距设置有一排或多排的突起变形元件。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述模具或所述心轴的工作表面上提供两组或更多组成对的排的所述突起变形元件，所述突起变形元件被设置为具有相等的角间距，并且每下一组成对的排的所述变形元件相对于前一组具有最大为所述角间距的一半的周向位移或没有任何周向位移。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述变形元件的对称平面与经过所述心轴轴线的平面重合。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述变形元件的对称平面以不超过45°的角度α与所述心轴轴线交叉。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述模具或所述心轴的工作表面包含两排或更多排的所述变形元件时，每下一排的角度α的符号改变为相反的符号。

说明书全文

长的中空制品的形成方法及实施上述方法的装置(多种变形

例)

技术领域

[0001] 本发明的技术方案涉及由包括高分子材料以及塑化物质的各种材料的粉末并通过将它们挤出的方式制造长的制品。

背景技术

[0002] 用于由粉末化和塑化物质形成长的中空制品的已知方法包括：强迫坯料通过环形轴对称变形区域，拉出所述材料，使制品成型并进行校准(俄罗斯专利第RU2134640 C1号,Int.Cl.D29C47/12,1999年)。

[0003] 并且，用于实现上述方法的已知的装置包括挤出机和成型附件，该成型附件包括模具、心轴和用于在模具内固定心轴的组件，该心轴在其工作表面上具有纵向槽(见以上俄罗斯专利)。

[0004] 公知的技术方案具有如下的缺点：由于其结构的不均匀性以及当挤出材料通过用于固定心轴的组件时那些材料区域所包含的大量缺陷而导致的长的中空制品的物理机械性能的低水平，以及其导致的良品的低产量，特别是在材料拉出度低下到5.0时制成的制品。

发明内容

[0005] 因此，本发明的目的是用于改进长的中空制品的物理机械特性的水平，用于消除源于材料通过用于固定心轴的组件的材料缺陷的“愈合”操作，并且用于通过制品中的均匀材料结构而增加良品的产量。

[0006] 上述限定的目的的实现归功于这样的事实：在从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的方法中，包括：强迫坯料通过环形轴对称的变形区域；拉出材料；使制品成型并校准制品；根据本发明，在使制品成型的过程中，材料被提交给附加变形工序，该附加变形工序包含在轴线方向上的环形拉出和环形设置变形，以及在包封模具和心轴的工作表面的表面中沿环形区域的整个长度的在径向方向上的环形设置变形，以及在相反符号方向上的环形的剪切和弯曲应变，所述剪切应变同时产生于通过拉出的轴线的平面中并产生于垂直于该轴线的平面中，所述弯曲应变产生于包封模具和心轴的工作表面的表面中并产生于通过拉出的轴线的平面中，用于附加变形工序的环的数量等于或多于一个。

[0007] 上述限定的目的也可以通过一种从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的装置(根据第一实施方式)来实现，该装置包括：挤出机和成型附件，该成型附件包括模具、心轴和用于将心轴固定在模具内部的组件，其中，根据本发明，模具和心轴的工作表面上设置有一排或多排突起变形元件，这些排被设置在模具和心轴的工作表面上，与用于固定心轴的组件的距离相等或者沿着心轴轴线相对于各自彼此具有不超过变形元件长度的3/2的线性位移而形成至少一组成对的排，在每组成对的排中，该变形元件被设置为具有相等和统一的角间距(angular pitch)，并且模具变形元件相对于心轴变形元件的周向位移最多为该角间距的一半，或没有任何周向位移，并且在每一排中，突起变形元件至用于沿着心轴轴线固定心轴的组件的距离是相等的。

[0008] 优选在模具或心轴的工作表面上提供两组或更多组成对的排的突起变形元件，所述突起变形元件中，每下一组成对的排的变形元件相对于前一组具有最大为角间距的一半的周向位移或没有任何周向位移。

[0009] 此外，所述变形元件的对称平面与经过心轴轴线的平面重合，或者以不超过45°的角度α与心轴轴线交叉；在每一组成对的排中，在模具变形元件上和在心轴变形元件上的角度具有相反的符号。

[0010] 在特定情况下，至少一组成对的排是通过一部分排形成的，并且至少一个不成对的排被设置在模具或心轴上，该至少一个不成对的排的变形元件之间的角间距等于相邻的成对的排的变形元件之间的角间距，至少一个不成对的排的变形元件被设置为相对于相应的前一排的变形元件具有不超过所述角间距的一半的周向位移，或没有任何位移。

[0011] 上述目的也可以通过一种从粉末化或塑化物质形成长的中空制品的装置(根据第二实施方式)来实现，该装置包括：挤压机和成型附件，该成型附件包括模具、心轴和用于将心轴固定在模具内部的组件，其中，根据本发明，所述模具和心轴的工作表面以统一的角间距设置有一排或多排的突起变形元件。

[0012] 优选在所述模具或心轴的工作表面上提供两组或更多组成对的排的突起变形元件，这些突起变形元件被设置为具有相等的角间距，并且每下一组成对的排的变形元件相对于前一组具有最大为角间距的一半的周向位移或没有任何周向位移。

[0013] 所述变形元件的对称平面与经过心轴轴线的平面重合，或者以不超过45°的角度α与心轴轴线交叉。

[0014] 此外，当所述模具或心轴的工作表面包含两行或更多行的变形元件时，每下一排的角度α的符号改变为相反的符号。

[0015] 通过实施例的方法和装置的应用，在校准之前，成型的材料的附加的变形工序能够实现(即使在材料的总拉出度为1.8～2.0的情况下)对所提供的材料的整个体积的加强的均匀变形处理，以形成制品，所述工序包括在径向和轴向的拉出和翻转的圆形变形，以及具有相反符号的拉出和翻转的圆形变形。这种处理消除了气孔并且“愈合”了供给到校准区域的材料的其它结构缺陷，并且获得了在径向和轴向中材料的均匀的结构。附图说明

[0016] 实现所要求保护的方法的主要过程基于实施例和要求保护的从粉末化和塑化材料形成长的中空制品的装置的操作而被示例如下。

[0017] 图1示出了要求保护的装置(根据第一实施例)中的成型附件的总体视图(部分剖开)；

[0018] 图2为心轴的总体视图；

[0019] 图3为模具的总体视图(部分剖开)；

[0020] 图4示出了安装在心轴上的变形元件的对称平面与经过心轴轴线的平面之间的方向的角度分布；

[0021] 图5示出了安装在模具上的元件的方向的角度分布；

[0022] 图6和图7示出了在心轴上具有附加排的变形元件的附件的实施例。

具体实施方式

[0023] 用于从粉末化和塑化材料形成长的中空制品的装置包括：挤出机(图中未示出)和成型附件，该成型附件包括：模具1、心轴2和用于将心轴2固定在模具1内部的组件3。在这种情况下，成型附件(第一实施例中的模具和心轴以及第二实施例中的模具或心轴)的工作表面设置有，位于模具1和/或心轴2的工作表面上的具有统一周向间距的一个或多个突起变形元件4。

[0024] 根据装置的第一实施例，变形元件的所有排或一部分形成成对的排。在每对排中，在模具1和心轴2上的变形元件4的数量是相同的，并且在每一排中，用于固定心轴2的组件3至安装于心轴2和模具1的表面上的元件4的距离是恒定的，模具1的变形元件4被设置为具有相对于心轴2变形元件4的最大为角间距一半的周向位移(没有任何位移的实施例也是可能的)并且被设置为具有相对于心轴2的元件4的不大于元件4长度的3/2的线性位移(没有任何位移的实施例也是可能的)。

[0025] 突起变形元件4表现为在模具1和/或心轴2的工作表面上的流线型形状的突起。优选每一个这样的突起具有对称平面。

[0026] 在每排中的变形元件4的对称平面可以与经过心轴2轴线的平面重合或以不超过45°的角度α与心轴2轴线交叉。在这种情况下，在模具1和心轴2中的变形元件4的每一组成对的排的所述角度具有相反的符号。

[0027] 作为构建本装置的特定情况，模具1或心轴2能够设置有一个或多个附加的不成对的变形元件4的排(参见图6和图7)。这些不成对的排可以位于成对的排的一侧，并且可以分布在成对的排之间。

[0028] 在实现所要求保护的方法的过程中，所述装置(根据第一实施例)的操作如下：塑化材料的坯料被强迫从压力腔体(在图1～图7中未示出)通过用于固定心轴2的组件3进入由带有突起变形元件4的心轴2和模具1的工作表面所形成的环形轴对称变形区域。在该区域中，在校准前执行形成材料的额外的拉出和变形工序。

[0029] 被强迫通过用于固定心轴2的组件3进入模具1与心轴2的工作表面之间的环形区域的材料在围绕位于模具1和心轴2上成对的排的突起变形元件4流动的时候，反复改变着在装置的不同区域中材料转化的方向和速度，同时变形元件4对材料的直线平移运动的阻力产生了其沿环形通道中无论是在径向还是在周向的运动在数值和方向上的重要速度梯度。如此能够进行拉出和设置在轴向上并且在包封模具和心轴的工作表面的表面中沿环形区域的整个长度的环状变形，设置在径向的环状变形以及具有不同符号的环状剪切和弯曲应变，这最终导致在校准坯料前材料的整个体积的均匀的加强的变形处理。

[0030] 在围绕仅在模具或仅在心轴上设置的变形元件4流动时，也会产生所述变形，尽管程度较小。如果在模具1和心轴2上仅存在一组成对的排的变形元件4，也会产生所述变形，尽管程度较小。

[0031] 根据随后的说明来实现材料的所述变形处理。

[0032] 经过用于固定心轴2的组件3进入模具1与心轴的工作表面之间的环形通道的材料移动通过位于所述工作表面上的第一组成对突起元件4中的第一排。让我们考虑一个实施例，其中突起元件的第一排位于心轴2的表面上，当材料在从心轴2表面突出的突起元件4上穿过，进入变窄的通道时，材料经历在径向上的设置变形、沿环形通道的拉出变形和在经过心轴2轴线的平面上的弯曲应变。材料在邻近心轴2的变形元件的对称平面的区域经历了所述变形的最大值。当材料围绕突起变形元件4流动时，在经过心轴2的对称轴的平面中和在包封心轴2表面的表面中的材料的弯曲应变产生了材料运动的方向的改变，这样的运动由这些元件对直线平移运动的阻力所引起。在经过心轴2轴线的平面上的材料的流动方向的偏离角度在邻近变形元件4的对称平面的区域具有最大值，同时在包封模具1和心轴2的表面的表面中，最大值在环形区域中邻近心轴2的表面的材料的层中。在这种情况下，在环形区域中邻近模具1的工作表面的材料的层中不显著改变它们的运动方向，同时邻近经过心轴2轴线的平面并呈现出从变形元件4的对称平面偏离等于周向间距的一半的区域中的材料的运动方向，实际上不会改变。

[0033] 材料运动如此复杂的特性在环形通道中的径向和周向分配其运动的速度的重要梯度，其又在所述方向在材料中产生剪切变形的高数值。

[0034] 邻近变形单元4的对称平面的区域中的材料在被强迫通过第一组成对元件的第一排后，进入其经历了伴随其在径向和周向扩张的显著的纵向设置的区域。在这种情况下，材料从材料层厚度在通道内不被突起变形元件4的第一排改变的区域，被提供到当通过位于模具表面的第二排的这对变形元件4时在径向中通道的最大收缩的区域。从下方通过这些元件并且围绕这些变形元件流动时，材料经历了整个上述一系列的变形，只有通过材料的环状层的厚度的这些变形的符号和分布是相反的。

[0035] 每下一组的成对的排的突起元件4将根据上面给出的说明来使材料变形。在这种情况下，每下一组的成对的变形元件4的第一排将再一次改变由材料获得的在通过前一个成对的第二排的变形元件4时的变形的符号、方向和分布。可以根据对另一组成对的排进行的相同说明而考虑由附加的不成对的排的变形元件的存在而产生的材料变形，其中前一组成对的变形元件的第二排将被认为是第一排。

[0036] 修改突起变形元件4的对称平面相对于经过心轴2轴线(拉出轴线)的平面的偏移角、突起元件4的高度和它们的形状以及元件4相对于沿拉出轴线在沿周向和纵向彼此的排的数值，可以改变在环形区域中分配到材料的变形的值，以及变形之间的关系，这使得通过本发明的应用可以控制在长的中空制品的周向和纵向上的材料特性的各向异性的水平。

[0037] 材料同时或连续经受它们在数值、方向和符号方面的循环变化的变形的组合阻碍了在被强迫通过环形通道的材料中的在外部冲击下稳定的纹理的形成。所以，即使在相对较低的压缩压力但在材料中积累高程度的变形的情况下，在构成材料结构的元件的不同方向上并具有不同符号的重要位移增加了在它们的接触的表面上它们之间弯曲的强度，并且实际上完全地愈合了材料在其通过用于固定心轴的组件时得到的缺陷，并增加了材料的密度。

[0038] 装置的结构特点使其能够进行在轴向上并且在包封模具和心轴的工作表面的表面中沿环形区域的整个长度的环形拉出和设置变形，在径向上的环形设置变形以及具有不同符号的环状剪切和弯曲应变，这导致在校准坯料前材料的整个体积的均匀的加强的变形处理。

[0039] 在这种情况下，变形元件以如下方式设置在模具和心轴上，使得在变形元件4的每一排中，在这些元件的对称平面与心轴轴线之间的角度α的值可以大于0°，并且这些角度在模具和心轴上每一组成对的排上的符号是相反的，这导致增加了材料中在垂直于拉出轴线的平面上的剪切应变的程度，并且改变了材料所经历的变形之间的关系。角度α增加至超过45°(α>45°)会导致材料流动通过环形通道的阻力的增加，其主要仅导致按压效果的显著增加，并且不利于材料处理程度的进一步增加。

[0040] 作为要求保护的装置的实施例，模具或心轴可被设置为具有附加排的变形元件，其目的也是实现上述的技术效果。

[0041] 仅在模具或心轴的表面布置变形元件的目的在于在不需要材料的显著额外处理(例如，拉出度高于4～5)的工序中实现上述技术效果。

[0042] 因此，所要求保护的用于形成制品的方法和实现该方法的装置的使用导致更增强和均匀的对气孔的消除，并且提供了对在通过模具与心轴的表面之间的环形区域的材料中的结构缺陷的“愈合”，以及在最终成型制品的整个体积中的材料的均匀物理机械性能的形成。

[0043] 因此，发明的要求保护的组合由于长的中空制品在整个截面上材料性能的均匀性的改善，确保了长的中空制品的物理机械性能水平的改善以及优质成品产量的增加。

[0044] 从“Ticona”公司的商标GUR4150的粉末UHMWP(超高分子量聚乙烯)拉出管子，对现有技术和要求保护的技术方案的使用，显示获得的中空制品的材料的机械特性的水平增加到1.5～2倍，特别是，在拉伸试验中，弹性限度从10～12MPa增加到20～22MPa，并且强度从10～15MPa提高到25～27MPa。从高度分散的、中等分散的、双重分散的沥青焦组合物也制造出具有无缺陷和均匀形体的中空“绿色”坯料。

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