[發明專利]用在金屬容器制造中的沖頭表面紋理處理

有效

• 申請號: 201680003171.7
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106794508B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: J.A.賽恩斯
• 申請（專利權）人: 鮑爾公司
• 主分類號: B21D22/28
• 分類號: B21D22/28;B21D22/30;B21D28/34
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

提供了一種用于形成金屬容器(包括食品和飲料容器)的沖頭套管。所述沖頭套管包括兩種或更多種不同的表面紋理。在一種實施方式中，所述沖頭套管的外表面包括三個區域，每個區域具有不同的表面紋理。另外，提供了一種在用于金屬容器制造過程的沖頭套管的外表面上形成兩種或更多種不同的表面紋理的方法。本發明還提供一種在用于金屬容器制造過程的沖頭套管上形成兩種或更多種表面紋理的設備。

相關申請

本申請要求于2015年7月1日提交的標題為“用在金屬容器制造中的沖頭表面紋理處理”的美國臨時專利申請62/187,575的權益，該專利申請通過完整引用結合在此。

技術領域

本發明的實施方式總體涉及一種用在形成金屬容器中的沖壓工具，尤其涉及一種用在形成金屬食品和飲料容器中的具有表面紋理的沖壓工具。

背景技術

輕質金屬容器(包括食品和飲料容器)以及用于制造和形成金屬食品和飲料容器的工具在本領域中是眾所周知的。典型情況下，希望使用盡可能少的材料和盡可能高的生產率制造金屬食品和飲料容器，同時保持所需的質量特性。在用于金屬容器制造的典型金屬成形過程中，通過多個加工階段加工金屬，從而形成所需的容器形狀和尺寸。該過程往往始于從金屬板切割出圓形金屬“坯件”。然后，將金屬坯件(典型情況下為鋁材)放入深拉壓力機中，在深拉壓力機中，坯件被“拉制”或拔制為杯狀，對于常規的12盎司金屬罐來說，該杯狀件的直徑大約為3.5英寸到4.0英寸，高度大約為1.3英寸。隨后的步驟和工藝通常是通過多次壓薄(ironing)和重拉操作對杯狀件進行加工(例如在罐身成形機中進行)。這個過程減小原始材料的壁厚，并將容器拉拔為所需的最終容器形狀。其中，一個套管將杯狀件保持固定就位，沖頭迅速落入杯狀件中，并將杯狀件重拉為大約2.6英寸直徑和2.25英寸高度的尺寸(對于常規的12盎司金屬罐)。沖頭(又稱為沖頭套管)然后將杯狀件按向多個壓薄環(典型情況下為三個，又稱為壓薄模具)，這使得杯壁延展并變薄，從而杯狀件達到5英寸高度(對于常規的12盎司金屬罐)。整個過程(重拉和壓薄)在一次連續的沖頭沖程中完成。

典型的壓薄過程使金屬在壓薄模具和沖頭套管之間變形。金屬在極高成形壓力和載荷下變形，其中，隨著容器壁厚的減小和容器高度的增大，金屬爬到或延展到沖頭表面上。壓薄過程中工具的摩擦往往決定壓薄過程的最終質量。

沖壓工具(沖頭和模具)通常由硬化鋼或碳化鎢制成。模具位于工件的相對側，并支撐圍繞容器周邊的材料。在沖頭和模具之間有很小的間隙，以防止沖頭卡在模具中。所需的間隙量取決于工件(即，金屬容器)的厚度，較厚的材料需要較大間隙，但是間隙總是小于工件的厚度。

傳統的沖頭表面修飾處理是在沖頭表面上一致地整體進行的，以改變表面修飾，從而控制摩擦和在壓薄成形后從工具脫除金屬罐的能力。沖頭的摩擦、壓薄載荷、以及沖頭的速度往往決定缺陷率。這種缺陷稱為撕裂。“撕裂”是在普通壓薄過程中常見的主要缺陷，其中，受到過大拉伸載荷的金屬容器的一部分從圓筒形容器的其余部分脫離。沖頭的表面修飾對撕裂的發生頻次有直接影響。傳統的沖頭表面處理包括拋光表面或網紋表面，這種處理施加到沖頭的整個表面上，使得沖頭具有單一的表面處理效果。沖頭表面紋理支持并提高容器的“脫模能力”，即，從拉薄模具脫除沖頭的能力。因此，沖頭表面修飾用于促進和提高脫模能力，從而降低制造過程中的撕裂缺陷率。

常見的沖頭表面處理包括在沖頭套管的側壁上刻蝕出網紋圖案。不同沖頭的網紋圖案的角度和粗糙度可能有所不同。

在沖壓過程中，所有具有延展性的材料在延展到一定程度時都往往導致沖頭卡在容器中。若發生這種情況，則必須通過物理手段將沖頭從容器中拔出，并且必須從沖頭上拉下容器。這個過程稱為“脫模”，因為是從沖頭上脫下金屬罐；而這種缺陷稱為“脫模缺陷”。另外，沖頭上的表面修飾越細小，脫模能力(即，從沖頭套管脫除金屬罐且不發生過多損壞的能力)就越差。