NL2009351C2 - Doornelement voor een extrusieinrichting, en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Doornelement voor een extrusieinrichting, en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

Beschrijving 5 De uitvinding heeft betrekking op een doornelement voor een extrusieinrichting, waarbij het doornelement is ingericht voor het samen met een matrijsorgaan van de extrusieinrichting in een extrusieproces vormen van een hol extrusieprofiel, waarbij het doornelement een basisdeel en een op afstand daarvan gelegen kerndeel omvat dat, althans in een in de extrusieinrichting geplaatste 10 toestand, stroomafwaarts van het basisdeel gelegen is, waarbij het kerndeel een matrijsrand (bearing) omvat die een inwendige rand van het extrusieprofiel definieert.

Een dergelijk doornelement (ook wel mandrel genoemd) is algemeen bekend. Het doornelement wordt toegepast in een extrusieinrichting voor het vormen van holle extrusieprofielen. De extrusieinrichting omvat een matrijs, waar 15 een hoeveelheid stroombaar materiaal zoals aluminium, messing of kunststof doorheen geperst of gedrukt wordt. De matrijs bepaalt de uiteindelijke vorm van het gevormde profiel. Het holle extrusieprofiel heeft, gezien in een axiale doorsnede, een inwendig gelegen rand (binnenzijde van het profiel) en een uitwendig gelegen rand (buitenzijde van het profiel). Voor het vormen van een hol profiel zijn derhalve twee 20 matrijsdelen noodzakelijk, een eerste deel (matrijsorgaan) voor het definiëren van de omtreksrand van het profiel, en een tweede deel (doorn) voor het definiëren van de inwendige rand van het profiel.

Het is een nadeel van het bekende doornelement, dat dit relatief moeilijk te vervaardigen is. Er worden hoge eisen gesteld aan de nauwkeurigheid 25 van het doornelement. Voor sommige geometrieën kan slechts volstaan worden met handwerk, hetgeen het bekende doornelement relatief duur maakt.

Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding, om een doornelement van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, dat relatief eenvoudig en goedkoop, bij voorkeur machinaal, vervaardigd kan worden, zonder 30 afbreuk te doen aan de vereiste nauwkeurigheid en functie.

Daartoe verschaft de uitvinding een doornelement, dat gekenmerkt is doordat het kerndeel door middel van een soldeer-, lijm- of lasproces vast met het basisdeel verbonden is. Volgens de uitvinding wordt het doornelement vervaardigd uit ten minste twee losse delen. De twee losse onderdelen kunnen onafhankelijk van 2 elkaar vervaardigd en bewerkt worden. De toegankelijkheid voor bewerking van kleinere, individuele onderdelen is in het algemeen goed, waardoor machinale technieken gebruikt kunnen worden, en er dus geen of althans minder handwerk nodig is. Na de volledige vervaardiging en bewerking van de individuele onderdelen, 5 kunnen deze op relatief eenvoudige wijze middels een soldeer-, lijm- of lasproces met elkaar verbonden worden, voor het vormen van een integraal doornelement. Het doornelement volgens de uitvinding is daarmee relatief eenvoudig te vervaardigen, waarbij nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid gegarandeerd is, waarmee het doel van de uitvinding bereikt is.

10 Het is daarbij bijzonder voordelig, wanneer het doornelement uit ten minste twee losse delen is samengesteld, waarbij de losse delen van verschillend materiaal vervaardigd zijn. Het is denkbaar dat keramiek gebruikt wordt voor een of meer van de onderdelen.

In een uitvoeringsvorm, omvat het doornelement in het basisdeel 15 gevormde toevoeropeningen (feeder ports). Via deze toevoeropeningen kan het te extruderen materiaal de matrijs (bearing) bereiken.

Bij voorkeur omvat het doornelement een verjongingsdeel of vernauwingsdeel, dat gevormd is door vast met elkaar verbonden uiteinden van het basisdeel en het kerndeel. Dit verjongingsdeel is bijzonder goed vorm te geven, door 20 de uiteinden van het basisdeel en/of het kerndeel te bewerken, zodanig dat deze bijvoorbeeld spits of taps uitloopt. Bij het bewerken van een volledig doornelement, zoals volgens de stand van de techniek gebruikelijk is, is het aanbrengen van een dergelijke vernauwing of verjonging relatief moeilijk, en machinaal in veel gevallen zelfs onmogelijk.

25 Het heeft de voorkeur wanneer het doornelement middels een soldeerproces, bijvoorbeeld in de vorm van een hardsoldeerproces is vormgegeven.

In een uitvoeringsvorm, is het doornelement middels een lasproces, bij voorkeur een elektronenstraallasproces en/of een laserlasproces, vormgegeven.

Uiteraard is het denkbaar dat andere soldeerachtige of lasachtige 30 technieken gebruikt worden.

Overigens is het denkbaar, dat het doornelement een basisdeel en een veelheid kerndelen omvat. De kerndelen kunnen elk afzonderlijk vormgegeven en bewerkt zijn. Het is denkbaar dat de kerndelen uit een of meer verschillende materialen bestaan. Het is tevens denkbaar dat de een of meer kerndelen voorzien 3 zijn van een beschermingslaag en/of een andere coating. Het is mogelijk dat het basisdeel voorzien is van een zelfde of andere beschermingslaag en/of andere coating.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt voorzien in een 5 werkwijze voor het vervaardigen van een doornelement voor een extrusieinrichting voor het in een extrusieproces vormen van een hol extrusieprofiel. De werkwijze omvat de stappen van: • het verschaffen van een basisdeel en van een bijbehorend kerndeel; en • het middels een soldeer-, lijm- of lasproces vast met elkaar verbinden van het 10 kerndeel en het basisdeel voor het aldus vormen van het doornelement, bij voorkeur zoals hierboven reeds omschreven.

Zoals reeds hierboven aangegeven, wordt het hiermee mogelijk om het kerndeel en het basisdeel los van elkaar te bewerken. Hierdoor kunnen voor een groot deel machinale technieken toegepast worden. De overgang tussen het 15 kerndeel en het basisdeel kan ook bijzonder goed vormgegeven worden, doordat uiteinden van het kerndeel en het basisdeel nauwkeurig en snel bewerkt kunnen worden. Hiermee is het mogelijk om het doornelement op verrassend eenvoudige wijze snel en nauwkeurig en reproduceerbaar te vervaardigen.

Daarbij wordt opgemerkt, dat het volgens de stand van de techniek 20 bekend is, om het doornelement uit te voeren met verwisselbare kerndelen. Het verwisselbaar zijn vereist de toepassing van losneembare bevestigingselementen in de vorm van bouten en/of schroeven en bijbehorende gaten. Een dergelijke constructie is echter relatief complex, en zeker niet geschikt voor alle geometrieën van kerndelen.

25 Volgens de uitvinding, is het mogelijk dat de werkwijze de stap omvat van het, alvorens de stap van het verbinden, bewerken van het basisdeel. Aanvullend of alternatief, kan de werkwijze de stap omvatten van het, alvorens de stap van het verbinden, bewerken van het kerndeel. Het individueel bewerken van het basisdeel en het kerndeel maakt een snelle en nauwkeurige vervaardiging van 30 het doornelement mogelijk.

In een uitvoeringsvorm, omvat het bewerken van het kerndeel en/of van het basisdeel het aanbrengen van een vernauwing of verjonging. In een bijzonder eenvoudige uitvoeringsvorm, omvat dit het spits maken van een uiteinde van het kerndeel en/of het basisdeel.

4

Zoals reeds vermeld, kan het soldeerproces een hardsoldeerproces zijn. Het lasproces kan een elektronenstraallasproces en/of een laserlasproces is. Uiteraard is het denkbaar dat andere soldeerachtige of lasachtige technieken gebruikt worden. Het is denkbaar, dat bij het verbinden van een veelheid kerndelen 5 aan een of meer basisdelen, verschillende technieken toegepast worden.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van de omschrijving van een de voorkeur hebbende uitvoeringsvorm van een extrusieinrichting met een doornelement volgens de uitvinding, onder verwijzing naar 10 de navolgende figuren. Hierin tonen:

Fig. 1 - een schematisch overzicht van het extrusieproces;

Fig. 2a - 2d - aanzichten van een extrusieinrichting met een doornelement volgens de onderhavige uitvinding; 15 Fig. 3a - 3c - aanzichten van een doornelement volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 1 toont een schematisch overzicht van het extrusieproces. In het extrusieproces wordt een hoeveelheid stroombaar materiaal 3 (billet), 20 bijvoorbeeld aluminium, messing, of kunststof door een matrijs 1 (die) gedrukt of geduwd, in de richting van pijl A. De matrijs 1 omvat een matrijsopening 4, die zodanig gevormd is dat het door de matrijs 1 gedrukte stroombare materiaal 1 gevormd wordt tot een profiel 5.

Fig. 2a toont een detail van een extrusieinrichting 11 met een 25 doornelement 12 (mandrel) volgens de onderhavige uitvinding. De extrusieinrichting 11 is geschikt voor het daarmee vormen van holle profielen. Het stroombare materiaal (billet, niet getoond), doorstroomt in de richting van pijl A de inrichting. Het passeert daarbij achtereenvolgens (van links naar rechts) een zogeheten lead plate 18, het doornelement 12, een matrijsorgaan 15 en de zogeheten backer 19. Een 30 dergelijke opstelling van een extrusieinrichting 11 is voor de vakman op zich bekend.

Zoals beter te zien is in Fig. 2b, welke een aanzicht van het doornelement 12 toont, omvat het doornelement 12 een basisdeel 13, waarin toevoeropeningen 33 voor het stroombare materiaal gevormd zijn. Meer 5 stroomafwaarts van het basisdeel gelegen (zie ook Fig. 2a) bevindt zich het kerndeel 23. In de in Fig. 2b getoonde uitvoeringsvorm, zijn er twee kerndelen zichtbaar.

Het kerndeel 23 is, zoals blijkt uit Fig. 2a, ter hoogte van het matrijsorgaan 15 uitgelijnd, zodanig dat randen 25 van het matrijsorgaan 15 en van 5 het kerndeel 23 een matrijsrand 25 (bearing 25) met een profielopening vormen, welke in het extrusieproces de uiteindelijke vorm van het te extruderen holle profiel bepaalt.

Fig. 2c toont een doorsnede van een mogelijk extrusieprofiel dat te vormen is met het matrijsorgaan 15 en het doornelement 12. Het extrusieprofiel 101 10 omvat een een hol rechthoekig profiel 102 met een interne steunwand 103, waardoor in het profiel twee holtes 110 gevormd zijn.

Fig- 2d toont een doorsnede volgens lijn lld-lld in Fig. 2b, en toont aldus een bovenaanzicht van de in Fig. 2a getoonde situatie. Met name is goed te zien dat er twee kerndelen zijn, die relatief dicht op elkaar staan. Tussen de twee 15 kerndelen is een holte 27 gevormd, waardoorheen het materiaal kan stromen.

De holtes 110 van het gevormde profiel 101 bevinden zich relatief dicht bij elkaar. Dit betekent dat de kerndelen 23 in Fig. 2b en Fig. 2d ook relatief dicht bij elkaar moeten staan. Met name het bewerken van de naar elkaar gerichte delen van de kerndelen 23 is volgens de stand van de techniek relatief moeilijk, en 20 vereist vaak handwerk, hetgeen omslachtig en duur is.

Volgens de onderhavige uitvinding, worden de kerndelen 23 en het basisdeel 13 individueel vervaardigd en bewerkt, waarna de een of meer kerndelen 23 in een lijm-, las- of soldeerproces verbonden wordt/worden met het basisdeel 13 voor het vormen van een integraal doornelement 12. Als voorbeeld wordt hier een 25 hardsoldeerproces gegeven, alhoewel het voor de vakman duidelijk is dat verschillende lijm-, las- of soldeertechnieken toepasbaar zullen zijn, of zelfs andere verbindingstechnieken, waarmee na verbinding een relatief integraal onderdeel verkregen wordt.

Bijzonder voordelig is dat de kerndelen 23 en het basisdeel 13 van 30 verschillende materialen vervaardigd kunnen zijn. Het kerndeel 23 kan van een ander materiaal zijn dan het basisdeel 13. Het is bijvoorbeeld mogelijk om keramiek te gebruiken. Ook is het mogelijk om relatief moeilijk bewerkbare materialen te gebruiken, waarbij eerst een bewerking van de losse kerndelen 23 en basisdeel 13 plaats kan vinden, waarna de delen 13, 23 integraal met elkaar verbonden worden.

6

Fig. 3a tot en met 3c tonen schematisch de werkwijze voor het vervaardigen van het doornelement volgens de onderhavige uitvinding. Fig. 3c toont daarbij het basisdeel 13, dat aan een stroomafwaarts gelegen gedeelte voorzien is van een verjonging of vernauwing 52, dat zich taps naar buiten toe uitstrekt. Fig. 3c 5 toont tevens het kerndeel 23, dat aan een stroomopwaarts gelegen deel ook een verjonging of vernauwing 51 bezit. Deze uiteinden zijn, door de onderdelen individueel te vervaardigen en de bewerken, eenvoudig en nauwkeurig machinaal vorm te geven. De individuele onderdelen kunnen daarbij ook van verschillende of dezelfde materialen vervaardigd worden. Voordelig is echter dat de uitvinding de 10 mogelijkheid biedt om verschillende materialen op eenvoudige wijze toe te passen.

Fig. 3a en 3b tonen daarbij hoe het basisdeel 13 en het kerndeel 23 vast met elkaar verbonden zijn, waarbij tussen de twee onderdelen een verbindingsnaad 40 gevormd is. Fig. 3a toont een bovenaanzicht, overeenkomstig Fig. 2d. Fig. 3b toont een zijaanzicht, overeenkomstig Fig. 2a. Volgens de uitvinding 15 wordt een lijmproces, lasproces of een soldeerproces toegepast. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van hardsolderen, alhoewel andere verbindingstechnieken ook denkbaar zijn.

Uit Fig. 3a en 3b blijkt dat ter plaatse van de verbindingsnaad 40 de verjonging of de vernauwing gevormd is. De hier getoonde verjonging of vernauwing, 20 of zelfs holte 27 zoals in Fig. 3a goed te zien is, is volgens de stand van de techniek, waar het doornelement 12 één integraal onderdeel is en als zodanig bewerkt moet worden, moeilijk vorm te geven.

Het moge duidelijk zijn voor de vakman dat de uitvinding hierboven omschreven is aan de hand van enkele mogelijke uitvoeringsvormen, welke de 25 voorkeur genieten. De uitvinding is echter niet beperkt tot deze uitvoeringsvormen. Binnen het kader van de uitvinding zijn vele mogelijk equivalente modificaties denkbaar, die mogelijk onder de gevraagde beschermingsomvang van de aangehechte conclusies vallen.

30

Claims (10)

1. Doornelement voor een extrusieinrichting, waarbij het doornelement is ingericht voor het samen met een matrijsorgaan van de extrusieinrichting in een 5 extrusieproces vormen van een hol extrusieprofiel, waarbij het doornelement een basisdeel en een op afstand daarvan gelegen kerndeel omvat dat, althans in een in de extrusieinrichting geplaatste toestand, stroomafwaarts van het basisdeel gelegen is, waarbij het kerndeel een matrijsrand omvat die een inwendige rand van het extrusieprofiel definieert, met het kenmerk, dat het kerndeel door middel van een 10 soldeer-, lijm- of lasproces, vast met het basisdeel verbonden is.

2. Doornelement volgens conclusie 1, waarbij het doornelement een door met elkaar vast verbonden uiteinden van het basisdeel en het kerndeel gevormde vernauwing of verjonging omvat.

3. Doornelement volgens conclusie 1 of 2, waarbij het soldeerproces 15 een hardsoldeerproces is.

4. Doornelement volgens conclusie 1 of 2, waarbij het lasproces een elektronenstraallasproces en/of een laserlasproces is.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een doornelement voor een extrusieinrichting voor het in een extrusieproces vormen van een hol extrusieprofiel, 20 de werkwijze omvattende de stappen van: • het verschaffen van een basisdeel en van een bijbehorend kerndeel; • het middels een soldeer-, lijm- of lasproces vast met elkaar verbinden van het kerndeel en het basisdeel voor het aldus vormen van het doornelement, bij voorkeur volgens een van de voorgaande conclusies.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de werkwijze de stap omvat van het, alvorens de stap van het verbinden, bewerken van het basisdeel.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, waarbij de werkwijze de stap omvat van het, alvorens de stap van het verbinden, bewerken van het kerndeel.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, waarbij het bewerken van het 30 kerndeel en/of van het basisdeel omvat het aanbrengen van een verjonging of vernauwing aan een uiteinde van het kerndeel en/of aan een uiteinde van het basisdeel.

9. Werkwijze volgens een van de conclusies 5 tot en met 8, waarbij het soldeerproces een hardsoldeerproces is.

10. Werkwijze volgens een van de conclusies 5 tot en met 8, waarbij het lasproces een elektronenstraallasproces en/of een laserlasproces is. 5