專利名稱：用于突起物和/或高孔密度陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的擠壓模的制作方法
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)擠壓模用于內(nèi)燃機(jī)排氣催化轉(zhuǎn)換器的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，而且陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)大到發(fā)動(dòng)機(jī)類的更廣泛的范圍內(nèi)和在穩(wěn)態(tài)發(fā)射控制方面的催化轉(zhuǎn)換器、化學(xué)過(guò)程裝置、精煉裝置和其他催化系統(tǒng)及其運(yùn)用，對(duì)于每單位橫截面積具有較大的孔密度和/或每個(gè)孔具有較大的幾何表面積的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的需要使現(xiàn)有的擠壓模技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)困難。催化轉(zhuǎn)換器的有益作用是具有適合排出蒸氣與內(nèi)燃機(jī)的有害輸出相互作用的表面積作用，由此應(yīng)用陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)增加結(jié)構(gòu)的孔密度(每平方英寸或厘米)或增加每個(gè)孔的表面積。
擠壓模的結(jié)構(gòu)具有連續(xù)的幾何形狀和大量縱向延伸的孔能夠形成陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因此，擠壓模技術(shù)的限制必定限制陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)技術(shù)。
已有的工藝包括擠壓模的各種類型，美國(guó)專利第3790654號(hào)揭示一種由一整體模塊形成的機(jī)加工擠壓模，在美國(guó)專利第3790654和4465652號(hào)中揭示了許多機(jī)加工的或切削的、堆積式承載板，它們?cè)诮?jīng)過(guò)模具的縱向流動(dòng)方向延伸更長(zhǎng)的尺寸，作為用于生產(chǎn)蜂窩結(jié)構(gòu)的疊層片式擠壓模，美國(guó)專利第4550005號(hào)揭示一種組合模(這是一種具有二個(gè)或多個(gè)連接塊的類型，它的較長(zhǎng)尺寸沿模具的縱向流動(dòng)方向的橫截面延伸。它是一種在送料通道入口部分連接可替換多孔板的組合送料型模具。所有這些擠壓模共有的是與所有的交叉或十字格狀輸出槽相連的送料孔。
美國(guó)專利4298564和4354820顯示的組合槽型的組合模在送料孔和交叉輸出槽之間連接較寬的交叉的槽。通過(guò)送料孔輸送到每個(gè)較寬槽，僅通過(guò)較寬槽的一個(gè)直接縱向輸送到每個(gè)較窄的輸出槽。
末審查的日本專利申請(qǐng)公開第52-8761號(hào)顯示一輸出槽的內(nèi)端輸送，這僅僅是通過(guò)分開的水平連接通路，該通路從送料孔的內(nèi)端延伸且在槽內(nèi)端終止。
所有這些已有的模具設(shè)計(jì)(只有一個(gè)有限的例外)從根本上依靠縱向排列的且與所有輸出槽相互連接的送料孔，已有工藝提示了與輸出槽作用上相關(guān)的送料孔的需要，通過(guò)把原料送至輸出槽以保證適當(dāng)?shù)奈锪狭髁?，形成完整連接的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在美國(guó)專利4259057的圖8中，孔的較大數(shù)量與水平槽總數(shù)擴(kuò)大趨勢(shì)的關(guān)系被清楚地提出，根據(jù)其他作用的指導(dǎo)，離開基本的已有工藝指導(dǎo)的唯一有限的偏差在這一點(diǎn)上是容許的。這樣，當(dāng)為了增加用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的孔密度，模具內(nèi)槽的數(shù)量將增加，已有工藝的指導(dǎo)需要等量增加排列的輸送孔，以保持適當(dāng)?shù)牧髁俊?br> 本發(fā)明指出在擠壓模中擠壓物料形成帶橫向交叉、互相連接或交錯(cuò)的孔壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新原理，該原理在模具設(shè)計(jì)中有自由附加角度的優(yōu)點(diǎn)，它根本地改變送料孔和輸出槽之間的關(guān)系。新型模具提供一具有二級(jí)輸出槽的模具，二級(jí)輸出槽通常是十字形或格子形，僅通過(guò)交叉的或十字的一級(jí)輸出槽(而不是通過(guò)送料孔)直接輸送，一級(jí)槽僅相當(dāng)于已有模具設(shè)計(jì)的槽。必然地，新型模具原理提供自由以二級(jí)槽形式增加大量輸出槽，而不增加模具內(nèi)送料孔的數(shù)量，仍保持適當(dāng)?shù)奈锪狭髁恳詫⑽锪蠑D過(guò)這種模具，形成具有更高孔密度和/或更高幾何表面積的產(chǎn)品。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是輸送被擠壓物料絕大部分的機(jī)械的變化，這導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)中經(jīng)濟(jì)性大幅度提高。
本發(fā)明的一方面包括帶有一入口面、一出口面和許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的送料孔的模體。本發(fā)明以送料孔為其特征，這些孔僅直接與大量橫向交叉的、成格子形的或互相連接的、由大量一級(jí)芯體或銷釘限定的一級(jí)輸出槽相連，并在模體中從出口面向入口面延伸，送料孔的內(nèi)端部以重疊方式與一級(jí)輸送槽的內(nèi)端部縱向和橫向相通。本發(fā)明的另一特征是包括二級(jí)輸出槽的改進(jìn)，二級(jí)輸出槽通常是互相連接的、十字形或方格形的，在一級(jí)芯體內(nèi)從出口面向入口面延伸，且僅他們本身和一級(jí)輸出槽直接橫向互相連接(以便提供他們之間組合的橫向和縱向流動(dòng))。二級(jí)輸出槽使一級(jí)芯體分成限制二級(jí)輸出槽的二級(jí)芯體或銷釘，二級(jí)輸出槽向入口面延伸，但不直接和送料孔相通，二級(jí)輸出槽在寬度上可以比一級(jí)輸出槽寬、窄或相等，或者是那些情況的組合，二級(jí)輸出槽也可以有一深度比一級(jí)輸出槽的深度短、長(zhǎng)或相等，或者是那些情況的組合，并且，分隔每個(gè)一級(jí)芯體的二級(jí)槽的寬度和/或深度可以互相不相同或如所期望的至少有一個(gè)不相同。這種擠壓模結(jié)構(gòu)的令人驚奇的結(jié)果是通過(guò)在孔壁上產(chǎn)生突起物或突出部(局部附加孔壁)、或通過(guò)造成較高孔密度附加孔壁的完整連接、或通過(guò)兩者的組合能夠增加蜂窩狀結(jié)構(gòu)的表面積。
本發(fā)明還有一特點(diǎn)在于其擠壓機(jī)至少需要二個(gè)擠壓層，但當(dāng)二級(jí)槽從出口面向內(nèi)延伸比一級(jí)更短距離時(shí)，最好包含三個(gè)擠壓層。三個(gè)層包括一輸送孔層、一中間槽層和一末端槽層。輸送孔層始于入口面，終止于由一級(jí)輸出槽的內(nèi)端即輸送孔開始交疊和一級(jí)輸出槽相連的地方形成的橫向集結(jié)邊界;中間槽層始于輸送孔層末端的地方，止于由二級(jí)輸出槽的內(nèi)端形成的橫向集結(jié)邊界;末端槽層始于中間槽層結(jié)束處，止于出口面。中間槽層不出現(xiàn)在二級(jí)槽從出口面向內(nèi)延伸至少與一級(jí)槽等距的地方，在這二個(gè)層情況下，末端槽層始于送料孔層結(jié)束處。
在中間槽層內(nèi)各個(gè)一級(jí)槽的寬度和/或深度可以比在末端槽層內(nèi)的各個(gè)一級(jí)槽的寬度和深度大、小或相等，或者可以是那些情況的組合。在一級(jí)槽有多種縱向的和/或水平的尺寸(即對(duì)其長(zhǎng)度的不同截面有不同的寬度和/或深度)的情況下，具有多種尺寸中的一種尺寸的一級(jí)輸出槽的內(nèi)端部分被限定包含在中間槽層的邊界內(nèi)，具有多種尺寸的另一種尺寸的各個(gè)一級(jí)輸出槽的外端部分被限定在末端槽層的邊界內(nèi)，以執(zhí)行如二級(jí)槽同樣的作用。
進(jìn)一步設(shè)想，許多中間槽層可以加給模具，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
三槽層原理的技術(shù)實(shí)施在本發(fā)明中是顯然的，這時(shí)一級(jí)輸出槽的總體積和二級(jí)輸出槽的總體積之體積比可以被計(jì)算，以決定最終擠出的蜂窩狀產(chǎn)品的形狀。這種比例，與擠出物料的粘滯性能直接有關(guān)，被設(shè)計(jì)成使物料從二級(jí)槽輸出時(shí)產(chǎn)生所有孔壁的完整連接或成形、在孔壁上產(chǎn)生突起物，或兩者的組合。當(dāng)一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積的體積比是與流過(guò)模具的擠出物料的某一粘滯性有關(guān)的某一最小值時(shí)，二級(jí)槽僅形成附加的、完全連接或成形的孔壁，因此最終擠出的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的每單位橫截面提供比另外僅由一級(jí)槽提供的更多的孔。相反地，當(dāng)這樣的體積比也是與這某一粘滯性有關(guān)的某一較低的最大值時(shí)，二級(jí)槽僅形成部分附加孔壁，部分附加孔壁是在一級(jí)槽形成的完全連接的孔壁上并縱向沿著該孔壁的突起物或突出部。然而，對(duì)于同一粘滯性能，這些最小和最大值之間的體積比，二級(jí)槽將形成一些附加完全連接孔壁和一些突起物的組合，對(duì)于同一物料性能通過(guò)改變體積比在所述最小和最大值之間，可以如預(yù)期的改變組合的性質(zhì)。
因易于使現(xiàn)有的模具結(jié)構(gòu)引入到新的模具設(shè)計(jì)中，所以可進(jìn)一步展現(xiàn)本發(fā)明的新穎性。目前的發(fā)明可以提供增加了的輸出槽，而不需費(fèi)用或加工附加的送料孔，這對(duì)于單個(gè)單元擠壓模是相當(dāng)有用的，因?yàn)樵谀＞叩娜肟诿嫔系募庸ち靠梢员痊F(xiàn)在工藝中使用的減少75%，因此對(duì)于每四個(gè)從槽的交叉點(diǎn)形成和延伸的相關(guān)連接的輸出槽段需要普通最少半個(gè)或一個(gè)送料孔，如在美國(guó)專利3790654的圖4-5那樣，一級(jí)輸出槽輸送批量物料給二級(jí)輸出槽，這可以降低送料孔與相關(guān)連接的一級(jí)和互相連接的二級(jí)輸出槽段的已有比例0.125或0.25到一更小的比例，例如相應(yīng)地0.03125或0.0625。
所需要的送料孔數(shù)量減少的另一優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)有工藝中使用的物料流動(dòng)阻力顯著下降，因?yàn)樗土峡椎闹睆娇梢愿螅粫?huì)降低模具的剛性。當(dāng)對(duì)于較高孔密度基底的需要已發(fā)展時(shí)，流動(dòng)阻力隨模具的復(fù)雜性成比例上升，影響蜂窩狀結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)率。新模具形狀不是很復(fù)雜，由于較低的流動(dòng)阻力可以幫助提高生產(chǎn)率，減少模具的加工費(fèi)用。
新型二級(jí)輸出槽可以切割或設(shè)計(jì)在層疊的、組合的或單體(單一的)擠壓模中，較好的實(shí)施例是單體擠壓模。
輸出槽長(zhǎng)度的系列變化可以通過(guò)彎曲或扭曲模具出口面使成凸形或凹形或其他形狀和/或通過(guò)變化進(jìn)入出口面的二級(jí)輸出槽的切割深度以形成二級(jí)輸出槽內(nèi)端凸形的、凹形的或其他形狀的橫向集結(jié)邊界來(lái)得到，該技術(shù)的作用與改變從槽到槽的切削量(或?qū)挾?而沒有彎曲或扭曲是同樣的，因?yàn)榭梢垣@得橫截模具一級(jí)槽與二級(jí)槽體積比的變化。也可以設(shè)想槽長(zhǎng)度的變化可以和槽寬度的變化相組合，例如長(zhǎng)度更長(zhǎng)時(shí)，寬度要更寬。
由新模具結(jié)構(gòu)生產(chǎn)蜂窩狀產(chǎn)品取決于擠出物料的粘度，當(dāng)擠出物料的粘度增加時(shí)，對(duì)于原來(lái)用較低粘度物料產(chǎn)生突起物的模具其連接傾向較大，反之亦然。流過(guò)模具的擠壓物料的相對(duì)粘度一般原則上由擠壓壓力直接決定，該擠壓壓力完全施加于物料使其流過(guò)模具形成蜂窩狀產(chǎn)品。例如在預(yù)擠壓中通過(guò)帶有孔但沒有使一次所需的物料均勻的槽(見美國(guó)專利3888963中的均化器32)的“面條”模具的壓力(習(xí)慣稱作預(yù)擠壓力)。在例子中出現(xiàn)的特有的體積比關(guān)系是這樣確定的，使用帶有常用有機(jī)粘合劑和潤(rùn)滑劑的粘土、滑石和礬土，加上增塑的水組成批量物料，用作被擠壓的原料，而預(yù)擠壓力的范圍在1350和1700磅/平方英寸之間。
當(dāng)然，已經(jīng)知道，流過(guò)形成蜂窩狀模具的被擠壓的批量物料的能力與物料的最大微粒尺寸和模具輸出槽寬度之間的一些必須的差值有關(guān)。另一方面，已經(jīng)知道最大微粒尺寸必須基本上小于物料必須通過(guò)的模具槽的寬度。合適差值的典型說(shuō)明是帶有大約200目(0.074毫米)的最大微粒尺寸的批量物料擠壓通過(guò)8密耳(0.2毫米)寬的模具槽;帶有大約120目(0.125毫米)的最大微粒尺寸的批量物料擠壓通過(guò)26密耳(0.66毫米)寬的模具槽，而不能通過(guò)8密耳(0.2毫米)寬的模具槽。用這種模具擠壓蜂窩狀結(jié)構(gòu)的普通技術(shù)工人知道對(duì)于任何預(yù)定的模具槽寬怎樣容易地決定和選擇合適的物料最大微粒尺寸，尤其是備有上述典型說(shuō)明作為指導(dǎo)。
本發(fā)明的另一目的是提供一個(gè)能夠產(chǎn)生帶有每平方英寸2400或更多孔的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的擠壓模，每平方英寸2400個(gè)孔的模具可以從新的或已有的每平方英寸600個(gè)孔的擠壓模產(chǎn)生。
本發(fā)明的還有一目的是提供一個(gè)在其內(nèi)部單向形成二級(jí)槽的擠壓模，二級(jí)槽實(shí)際上平分一級(jí)芯體或把一個(gè)一級(jí)芯體分成二個(gè)二級(jí)芯體。
在這里本發(fā)明揭示和申請(qǐng)的模具可以用于擠壓任何合適的擠壓物料，如細(xì)粒物料，能夠擠壓和固化成一有用的蜂窩狀產(chǎn)品，這種物料包括陶瓷、金屬陶瓷、金屬、玻璃陶瓷、玻璃、高聚物、有機(jī)塑料和諸如此類的物料。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一級(jí)和/或二級(jí)輸出槽的內(nèi)端部分提供了構(gòu)成輸送儲(chǔ)存器的增大的伸出部，該儲(chǔ)存器沿著這些內(nèi)端延伸且與這些內(nèi)端相通，儲(chǔ)存器可以具有任何合適的橫截面形狀，象圓形和/或橢圓形，但這種形狀的特別期望和新穎的形式是淚珠狀，后述的儲(chǔ)存器的淚珠狀與原有的不帶十字形二級(jí)槽的蜂窩狀擠壓模一起也形成新穎發(fā)明的內(nèi)容。
對(duì)附圖的概要描述

圖1是本發(fā)明擠壓模一個(gè)實(shí)施例的出口面的局部正視圖;
圖2是圖1中沿2-2的局部剖面圖;
圖3是圖1中顯示的擠壓模的進(jìn)口面的局部正視圖;
圖4是用圖1中顯示的那類模具制造的帶突起物的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的開口端局部正視圖;
圖5是用在圖1中顯示的那類模具制造的帶有完整孔壁連接的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的開口端的局部正視圖;
圖6是本發(fā)明另一擠壓模的出口面的局部正視圖;
圖7是本發(fā)明又一擠壓模的出口面的局部正視圖;
圖8是本發(fā)明的組合(輸送)擠壓模的局部剖面圖;
圖9是本發(fā)明的疊層(薄片)擠壓模的局部剖面圖;
圖10a是圖1中模具的立體圖的局部剖面圖;
圖10b是圖10a擠壓模的出口面的局部簡(jiǎn)化正視圖;
圖11是與圖2中模具相同的但在相鄰的一級(jí)輸出槽之間含有二個(gè)以上二級(jí)輸出槽的局部剖面圖;
圖12是本發(fā)明在槽內(nèi)端部帶有一橢圓形孔形成儲(chǔ)存器的模具的局部剖面圖;
圖13是本發(fā)明一淚珠狀孔形成儲(chǔ)存器的局部剖面圖;
圖14和15是能用于本發(fā)明的另一淚珠狀孔形成儲(chǔ)存器的局部剖面圖;
圖16是本發(fā)明另一組合擠壓模的局部剖面圖;
圖17是本發(fā)明組合槽模具的出口面的局部簡(jiǎn)化正視圖;
圖18是圖17的組合擠壓模的局部剖面圖;
圖19是圖18中出口面38的局部正視圖。
在圖1至圖3中顯示的出口面1包括許多相互連接的、格狀的、交叉的二級(jí)輸出槽2和許多相互連接的、交叉的、格形的一級(jí)輸出槽3，且兩種類型的槽都從出口面1向內(nèi)延伸。一級(jí)輸出槽3和二級(jí)輸出槽2在一級(jí)輸出槽與二級(jí)輸出槽交叉點(diǎn)4處連通、交接和送料，兩對(duì)相鄰平行交叉的一級(jí)輸出槽3構(gòu)成各個(gè)方形一級(jí)芯體或稱銷釘5，銷釘從出口面1向入口面9內(nèi)延伸，相反地，通過(guò)銷釘5限定槽3。一級(jí)芯體或銷釘5的部分被二級(jí)輸出槽2分隔，產(chǎn)生限定二級(jí)輸出槽2的方形二級(jí)芯體或銷釘6。一級(jí)輸出槽3與許多始于入口面9的送料孔7連通并由其送料?？?直接與一級(jí)輸出槽3的內(nèi)端部連通和交疊。圖示的一級(jí)槽3比二級(jí)槽2寬(從而這種槽相應(yīng)形成不同厚度擠壓產(chǎn)品的孔壁)，而對(duì)于生產(chǎn)有大致均勻厚度的薄型孔壁產(chǎn)品而言，兩種槽2和3可以制成同樣厚度。在某些情況下，由于擠出物的物理性質(zhì)不同，為了擠壓出均勻的產(chǎn)品壁，二級(jí)槽必須做得比一級(jí)槽更大些。
當(dāng)希望產(chǎn)生不同于方形的矩形橫截面形狀的孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)時(shí)，二級(jí)銷釘也可能一級(jí)銷釘被制成相應(yīng)的橫截面形狀。輸送孔在輸送孔層內(nèi)由模具基體部分26分開。如圖2所示，末端槽層8a終止于出口面1，向內(nèi)起始于沿槽2內(nèi)端部24的橫向集結(jié)邊界或平面25(如虛線顯示);中間槽層8b在內(nèi)部終止于末端槽層8a起始的邊界24，層8b在內(nèi)部起始于一級(jí)輸出槽3內(nèi)端部11的橫向集結(jié)邊界或平面10，在那里輸送孔層8c終止;層8c起始于入口面9。
圖4顯示的典型產(chǎn)品由具有一級(jí)槽總體積與二級(jí)槽總體比積為3.83的擠壓模制成。蜂窩狀結(jié)構(gòu)12具有許多被壁16限定的單元孔13，從每個(gè)單元孔13的側(cè)壁16伸出并縱向延伸有突起物14，壁16由一級(jí)輸出槽3形成，槽3與形成突起物14的二級(jí)輸出槽2寬度相同。
圖5顯示的典型產(chǎn)品由具有一級(jí)槽總體積與二級(jí)槽總體積比為1.58的擠壓模制成。蜂窩狀結(jié)構(gòu)15具有許多被孔壁16和14A限定的單元孔17，如圖4中的壁一樣，壁16由與形成完全連接的壁14A的二級(jí)輸出槽2同樣寬度的一級(jí)輸出槽3形成。
圖4和圖5的產(chǎn)品之間根本的不同點(diǎn)能夠通過(guò)圖4中一個(gè)單元孔13和圖5中由矩形虛線33限定的四個(gè)單元孔17的比較而知道。代替圖4中的突起物14，在圖5中完全連接的壁14A提供四個(gè)較小的單元孔17代替圖4中的一個(gè)單元孔13。該不同點(diǎn)是由于用于制造這種產(chǎn)品的模具二級(jí)槽總體積與一級(jí)槽總體積的不同比例而產(chǎn)生的。
圖6顯示一用四個(gè)三角形單元孔代替導(dǎo)致二級(jí)輸出槽2A缺少的二個(gè)三角形單元孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的模具出口面形狀18，在圖6中由正方形虛線34限定的是由五個(gè)一級(jí)輸出槽3限制的三角形截面的兩個(gè)一級(jí)芯體或銷釘(四個(gè)一級(jí)槽與線34重合，一個(gè)二級(jí)槽與和線34成45°的線成十字相交)，每個(gè)一級(jí)芯體被二級(jí)輸出槽2A平分，形成二個(gè)三角形截面的二級(jí)芯體或銷釘19，在擠壓產(chǎn)品中銷釘19和其限制的槽2A、3形成三角形單元孔，只有一級(jí)輸出槽3直接與輸送孔7互通。
圖7顯示一用來(lái)生產(chǎn)三角形單元孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的模具出口面形狀20。帶有二級(jí)輸出槽2B的用過(guò)的或新的模具的三角形一級(jí)芯體或銷釘被分成四部分產(chǎn)生二級(jí)三角形芯體23，線段60表示與二級(jí)槽相連的較淺深度，而一級(jí)槽與輸送孔互通。該模具結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有等邊三角形孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在圖7中三角形虛線35確定由三條直接與三個(gè)相鄰輸送孔7互通的相交的一級(jí)輸出槽3限制的三角形一級(jí)銷釘，從出口面端向內(nèi)通過(guò)每一三角形一級(jí)銷釘開有三條相交的二級(jí)輸出槽2B，形成四個(gè)相鄰的等邊三角形芯體23，由此新的模具結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生的三角形蜂窩體單元是缺少二級(jí)槽2B的四倍。
圖8顯示包含連接板27和28的組合模21。板27包括出口面1、帶有較小輸送孔7A的基體26A、一級(jí)輸出槽3限定的一級(jí)銷釘5和二級(jí)輸出槽2限定的二級(jí)銷釘6，板28包括入口面9A和帶有較大輸送孔7B的基體26B。如在美國(guó)專利4118456和4465454中揭示的已知方法一樣，每一較大的輸送孔7B縱向交疊安置且送料給二個(gè)或四個(gè)較小輸送孔7A，這種組合模的基本優(yōu)點(diǎn)和其操作的基本機(jī)構(gòu)與在圖1至3顯示的單體模是同樣的。
圖9顯示一包括許多如美國(guó)專利4465652說(shuō)明的那類模具葉片29的層疊片式模22。每一葉片29包括一帶有加強(qiáng)筋或孔道隔板30以限定輸送孔或孔道7c的基體26c和帶有由二級(jí)輸出槽2限定的二級(jí)銷釘6的一級(jí)銷釘5，利用安裝在一起的葉片29，銷釘5限定一級(jí)輸出槽3。這種層疊模的基本優(yōu)點(diǎn)和其操作的基本機(jī)構(gòu)與在圖1至3顯示的單體模是同樣的。
本發(fā)明模具的一級(jí)槽總體積與二級(jí)槽總體積的體積比計(jì)算用下圖10a和10b說(shuō)明。但是，如下揭示的這種計(jì)算的一般原理對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)很容易應(yīng)用到本發(fā)明模具的任何其他槽和銷釘設(shè)計(jì)的體積比的同樣計(jì)算中，如那些橫截面形狀為矩形而非正方形或如圖6、7所顯示形狀的一級(jí)和/或二級(jí)銷釘。
計(jì)算體積比的一個(gè)簡(jiǎn)便的方法是首先選擇在模具內(nèi)由重復(fù)的槽-銷釘結(jié)構(gòu)的最小單元組成的模具的典型槽容納部分。在圖10a和10b內(nèi)，二級(jí)槽P1-P2-P3-P4與相鄰一級(jí)槽3的成比例的結(jié)合部分和二級(jí)槽2相互連接部分或區(qū)段一起成為圖示模具中帶有正方形橫截面的一級(jí)和二級(jí)銷釘5、6的重復(fù)的槽-銷釘結(jié)構(gòu)的最小單元，在那里槽2將每個(gè)一級(jí)銷釘5分隔成四個(gè)二級(jí)銷釘6。在圖10b中用虛線36圍住一個(gè)最小單元。由于相對(duì)于其他周圍的銷釘，銷釘P1-P2-P3-P4是與一級(jí)槽3的四周部分相鄰的一半成比例地結(jié)合，所以虛線36是在這些圍繞部分的中心線上。
在圖10a和10b中D1是從每個(gè)二級(jí)槽2的出口面到底部的深度;D2是從每個(gè)一級(jí)槽3的出口面到底部的深度;L1是每個(gè)二級(jí)銷釘6一邊的長(zhǎng)度;L2是每個(gè)一級(jí)銷釘5一邊的長(zhǎng)度(或二個(gè)二級(jí)銷釘6和一條二級(jí)槽2的合成寬度);L3是用虛線36圍位的最小單元每邊的長(zhǎng)度;W1是每個(gè)二級(jí)槽2的寬度;W2是每個(gè)一級(jí)槽3的寬度。
為了計(jì)算槽的體積比(1)假定槽2、3的內(nèi)端部是平的或劃成方形，這是由于這些槽的內(nèi)端部任何適度的圓柱、圓錐或其他形狀對(duì)于體積比計(jì)算的影響是微不足道的;和(2)假定一級(jí)槽3的體積包括縱向延伸到孔7內(nèi)部的槽3的交疊凸出部32(由圖10a中虛線顯示)。
因此，在由虛線36圍位的最小單元中相應(yīng)的槽總體積用下列等式確定一級(jí)槽體積＝L2W2D2+L3W2D2;
二級(jí)槽體積＝2L1W1D1+L2W1D1。
而槽的總體積比如下確定體積比＝ (一級(jí)槽的體積)/(二級(jí)槽的體積)在圖5至7中重復(fù)的槽-銷釘結(jié)構(gòu)的最小單元的由虛線33-34-35相應(yīng)圍位，雖然圖5是連續(xù)結(jié)構(gòu)，然而這代表形成它的槽和銷釘形狀。
計(jì)算體積比的另一種方法是識(shí)別一級(jí)輸出槽內(nèi)部的體積部分，如上所述，一級(jí)輸出槽的端部體積部分包括在末端輸出槽層8a內(nèi)，且為了計(jì)算和分析，該體積部分與中間輸出槽層8b的體積部分分別處理，對(duì)于一級(jí)輸出槽的端部體積部分的分別處理的原因是為了確定產(chǎn)生帶有突起物、較高的孔密度連接、或這些情況的組合的擠壓結(jié)構(gòu)的模具性能，在末端輸出槽層8a內(nèi)的輸出槽的橫向水平槽互通和互聯(lián)是非常重要的。在層8a內(nèi)輸出槽的體積部分的變化可以與層8b內(nèi)一級(jí)輸出槽部分的體積無(wú)關(guān)地得到，因而，對(duì)于在模具內(nèi)的最小重復(fù)單元一有意義的預(yù)知體積比，可將層8a的槽總體積除以層8b的槽總體積計(jì)算之。
圖17顯示本發(fā)明模具的出口面部分正視圖，顯示的所有的槽是層8a的部分。L3是層8a中最小重復(fù)單元的每邊長(zhǎng)度。批量送料機(jī)構(gòu)在重復(fù)單元的外周輸送一半槽寬，而在重復(fù)單元內(nèi)部輸送全部槽寬，因而，對(duì)于計(jì)算末端輸出槽層8a的重復(fù)單元內(nèi)的體積用下列等式末端輸出槽層8a體積＝2L1W5D5+2L2W5D5+L3W5D5。L2是重復(fù)單元內(nèi)二級(jí)槽整體部分的長(zhǎng)度，L1的重復(fù)單元內(nèi)二級(jí)槽一部分的長(zhǎng)度，W5是末端輸出槽層8a中槽的寬度。圖18顯示末端輸出槽層8a的顯示深度D5的模具部分剖面。
為了顯示與中間輸出槽層8b相連的體積部分，在圖18的層8a和8b的橫向水平交界處作剖視，揭示了底座39的出口面38，在圖19中顯示。在重復(fù)單元的層8b內(nèi)最長(zhǎng)的槽長(zhǎng)度是L3，重復(fù)單元層8b內(nèi)沿一級(jí)銷釘寬度的槽段長(zhǎng)度是L2，W6限定槽的寬度，如圖18中顯示的深度是D6。對(duì)于中間輸出槽層8b的體積等式是L2W6D6+L3W6D6，為了計(jì)算槽層體積比，層8a體積除以層8b體積或另一體積比＝ (2L1W5D5+ 2 L2W5D5+ L3W5D5)/(L2W6D6+ L3W6D6)該層體積等式使在單個(gè)模具內(nèi)或不同模具之間能夠比較體積比。當(dāng)產(chǎn)生具有突出物、較高孔密度連接或這些情況的組合的結(jié)構(gòu)時(shí)，為了描述體積比，需要經(jīng)驗(yàn)特性數(shù)據(jù)使特定的體積比值與產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)類型聯(lián)系起來(lái)，一旦對(duì)于一特別的間隙組成建立體積比和產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，然后僅知道體積比即可以預(yù)期能夠產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)類型。用這種方法，模具制造可以更有目的地設(shè)計(jì)成與模具的需要一致。
在圖2中孔7與相應(yīng)地連接的一級(jí)和二級(jí)輸出槽段總數(shù)的比例能夠從模具的最小重復(fù)單元正如在圖10b中虛線36圍住的單元決定。相應(yīng)連接段的意思是與槽的每個(gè)交叉點(diǎn)連接的那些槽段，即槽段形成交叉且從交叉點(diǎn)向外相應(yīng)地延伸至其他槽段，而其他槽段又是從槽的另外交叉點(diǎn)向外延伸的。為了說(shuō)明清楚，參考圖10b的簡(jiǎn)圖是有幫助的。在圖10b中重復(fù)單元36內(nèi)的交叉點(diǎn)50包括四個(gè)相應(yīng)連接段，這些段形成一十字形從交叉點(diǎn)50中心基本上延伸到二級(jí)銷釘?shù)闹悬c(diǎn)，重復(fù)單元36的每個(gè)交叉點(diǎn)52包括一個(gè)從交叉點(diǎn)52延伸到二級(jí)銷釘中點(diǎn)的完全的相關(guān)連接段，二級(jí)銷釘終止在交叉點(diǎn)50的比例連接段起始點(diǎn)。另外，每個(gè)交叉點(diǎn)52包含二個(gè)由中間延伸到交叉點(diǎn)54的半比例連接段。因此，每個(gè)與重復(fù)單元36連接的交叉點(diǎn)52包含二個(gè)相關(guān)連接段，由于重復(fù)單元36內(nèi)有四個(gè)交叉點(diǎn)52，所以，交叉點(diǎn)52構(gòu)成重復(fù)單元內(nèi)八個(gè)相關(guān)連接段。用同樣的分析，能夠決定重復(fù)單元36的每個(gè)交叉點(diǎn)54包含二個(gè)半比例連接段，合成一個(gè)相關(guān)連接段，它起始于交叉點(diǎn)54，終止于交叉點(diǎn)52相應(yīng)連接段起始的二級(jí)銷釘?shù)闹虚g。在重復(fù)單元36內(nèi)有四個(gè)交叉點(diǎn)54，因而有四個(gè)與交叉點(diǎn)54相關(guān)的相關(guān)連接段，重復(fù)單元36內(nèi)所有相關(guān)連接段的總數(shù)是16，重復(fù)單元36覆蓋二個(gè)對(duì)重復(fù)單元36供應(yīng)擠出物的輸送孔7的四分之一部分，輸送孔與相應(yīng)連接段的比例是1/2÷16＝0.03125。
對(duì)沒有二級(jí)槽的模具作同樣的分析，僅用交叉點(diǎn)54接受擠出物。正如上面所討論的，交叉點(diǎn)54有一個(gè)相關(guān)連接段，因此一無(wú)二級(jí)槽的同樣的重復(fù)單元包含四個(gè)由二個(gè)輸送孔的四分之一部分輸送的相關(guān)連接段，輸送孔與相關(guān)連接段的比因而是1/2÷4＝0.125。
比較帶與不帶二級(jí)槽的模具清楚地表明模具中二級(jí)槽內(nèi)含物導(dǎo)致相應(yīng)連接段與輸送孔比例減少75%。如果圖10a-10b的模具改變?yōu)榘粋€(gè)在單元36的四個(gè)角上送料給每一交叉處的孔，那末改變后的模具的孔與相應(yīng)連接槽段的比例是1÷16＝0.0625，也即另外存在缺少二級(jí)槽中的比例減少75%。這樣，本發(fā)明包含小于0.125和更利地小于0.1的比例，在那里至少有一些輸出槽直接與輸送孔互通。
用二條或多條在該二級(jí)槽橫截面方向至少一個(gè)方向、幾個(gè)方向的每一方向或所有方向的每一方面延伸的二級(jí)槽分隔本發(fā)明模具中的每排或幾排或交替排的一級(jí)銷釘，如所期望的蜂窩狀結(jié)構(gòu)壁形狀，該附加特征的一個(gè)典型實(shí)施例顯示在圖11中。該模具在相鄰的十字形一級(jí)輸出槽3之間的中點(diǎn)包含十字形二級(jí)輸出槽2(與圖1至3的模具比較)且還包含形成正方形或其他矩形二級(jí)銷釘6的附加十字形二級(jí)輸出槽2A，所有的槽具有同樣的寬度。如果槽2A從出口面1另外有一比槽2深度更淺的深度(沒有顯示)，槽2A可以認(rèn)作第三級(jí)槽。在后一種情況下，較短的槽2A的內(nèi)端(沒有顯示)可以共同認(rèn)作限定末端槽層的第一層終點(diǎn)和末端槽層的第二層起點(diǎn)(在那里末端槽層起始于由唯一較長(zhǎng)的二級(jí)輸出槽2的共同內(nèi)端限定的邊界)，或者，所有槽2和2A的內(nèi)端可以共同認(rèn)作一劃分中間槽層終點(diǎn)和末端槽層起點(diǎn)的波形邊界。然而，槽2和2A在正面橫向僅與它們本身和一級(jí)槽3互通，由此，擠出物料的合成橫向和縱向流動(dòng)僅發(fā)生在從槽3進(jìn)入槽2和2A，以及在槽2和2A之間一樣，在期望擠壓產(chǎn)品具有不同壁和/或突起物厚度的地方，槽2可能比槽2A做得更窄或更寬。
擠出物料的組成性質(zhì)和模具的特殊尺寸如此設(shè)計(jì)，使完全連接的蜂窩狀結(jié)構(gòu)壁由幾條或全部槽2和2A形成，一些物料在從槽3進(jìn)入和沿槽2和2A流動(dòng)時(shí)，在槽2和2A相互交叉點(diǎn)部分進(jìn)一步分流，從槽2和2A的一個(gè)流到另一個(gè)，這樣從槽2和2A的最中心段形成出現(xiàn)在出口面1上的突起物和/或完全連接的壁，槽2和2A分隔每個(gè)正方形或其他矩形的一級(jí)銷釘5。
圖11至15說(shuō)明包括在本發(fā)明模具內(nèi)的另一特征。在圖11中槽2A的內(nèi)端帶有組成(最好十字形且互通的)流出或匯集點(diǎn)或儲(chǔ)器的擴(kuò)大伸出部31以幫助沿其橫向范圍由側(cè)面輸送擠出物料從槽3進(jìn)入槽2A的內(nèi)端。正如所期望的，也可以沿槽2的內(nèi)端相似地設(shè)置本質(zhì)上同樣作用的這些儲(chǔ)存器31(雖然圖11中沒有顯示)，而且，沿一級(jí)槽3的內(nèi)端也可以設(shè)置儲(chǔ)存器31(雖然圖11中沒有顯示)(在圖19、20或美國(guó)專利3038201中144，145相當(dāng)于匯集點(diǎn))。而圖11顯示帶有橫截面圓形的儲(chǔ)存器31的簡(jiǎn)單型式，圖12至15說(shuō)明儲(chǔ)存器的一些改進(jìn)的形狀。在圖12中，與槽2和3相連的儲(chǔ)存器31A有對(duì)其長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)大致橢圓形截面，更進(jìn)一步便于擠出物的橫向流動(dòng)從孔7進(jìn)入一級(jí)槽3內(nèi)端的所有橫向部分和從一級(jí)槽3進(jìn)入二級(jí)槽2內(nèi)端的所有橫向部分。圖13顯示橫截面淚珠形的儲(chǔ)存器31B，更便于擠出物料的橫向和縱向混合流動(dòng)進(jìn)入槽2的內(nèi)端部分，而淚珠狀儲(chǔ)存器31B相當(dāng)短。圖14和15說(shuō)明拉長(zhǎng)的淚珠形儲(chǔ)存器31C和31D，它們相應(yīng)與一級(jí)槽3和二級(jí)槽2相連，具有除加強(qiáng)作用以外與儲(chǔ)存器31B同樣的作用。這樣，各種形狀的儲(chǔ)存器能夠用作本發(fā)明模具的一級(jí)和/或二級(jí)槽十字形和互通的伸出部且在內(nèi)端。而且，新穎的淚珠形儲(chǔ)存器能夠有益地用在不含任何十字形二級(jí)輸出槽的模具中。
由于儲(chǔ)存器31(以及31A、31B和31D)是槽2A(和2)的特別內(nèi)端伸出部，在功能上它們是末端槽層8a部分。因此，在圖11中儲(chǔ)存器31和槽2的內(nèi)端在中間槽層8b和末端槽層8a之間集結(jié)成波形邊界24A。
圖16的組合槽模具是顯示在美國(guó)專利4354820的類型，即一級(jí)槽的開闊部分3B在底座39上與孔7成直接連通后，板37與底座39的出口面38連接，這樣連接板37以后，一級(jí)槽的狹窄部分3A和二級(jí)槽2從出口面1切進(jìn)板37。其結(jié)果得到帶有在11A處與寬闊內(nèi)部3B相連的狹窄外部3A的一級(jí)槽模具，同時(shí)顯示的二級(jí)槽2具有一比3A部深度較淺的深度。如果希望的話，槽2也可以做成與3A部具同樣的深度。在另外的情況下，3A部和槽2可以被認(rèn)作為在末端槽層上，末端槽層有一劃分中間槽層端的內(nèi)端波形集結(jié)邊界。伸入孔7的部分3B末端可以是象11處平的或成方格形的或如11C處圓形的或用適當(dāng)?shù)牟矍懈钛b置加工的其他適當(dāng)?shù)妮喞?br> 下面的例子打算用典型變化的方式作為本發(fā)明的擴(kuò)展，而不是作為本發(fā)明的限制，也不是設(shè)置在附加層或末端槽層組合體上的限制，這種組合體形成末端多層送料機(jī)構(gòu)。
例一一已用的模具用下面的尺寸得到和加工。一級(jí)輸出槽每個(gè)槽的尺寸，長(zhǎng)度L3是0.053英寸(1.35毫米)、寬度為0.008英寸(0.2毫米)和深度為0.130英寸(3.302毫米)，二級(jí)輸出槽的尺寸，長(zhǎng)度L2為0.0451英寸(1.15毫米)、寬度為0.008英寸(0.20毫米)和深度為0.040英寸(1.02毫米)?？傮w積比是3.83，送料孔總數(shù)與相關(guān)連接輸出槽段總數(shù)的比例是1至16，產(chǎn)生的基底表示如圖4顯示的在每個(gè)單元孔的每邊的壁上帶有突起物的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
例二第二個(gè)模具用EDM線切割裝置加工成帶有與例一相同的中等槽體積的切槽。二級(jí)輸出槽的每個(gè)槽的尺寸除深度加工成0.075英寸(1.91毫米)以外與例一是同樣的，總體積比是2.07，送料通路總值與相關(guān)連接輸出槽段總數(shù)的比例是1至16，由這個(gè)模具擠出的陶瓷基底顯示出如圖5中例舉的單元孔17的完全連接，由該模具產(chǎn)生的完全連接導(dǎo)致每平方英寸陶瓷基體有1600個(gè)，是由加工輸出槽以前同樣模具產(chǎn)生的單元孔量的四倍。
例三在這個(gè)模具內(nèi)，一級(jí)輸出槽的每個(gè)槽的尺寸是0.043英寸(1.09毫米)長(zhǎng)作為L(zhǎng)3、0.009英寸(0.23毫米)寬和0.112英寸(2.84毫米)深，二級(jí)輸出槽的每個(gè)槽尺寸是0.035英寸(0.889毫米)長(zhǎng)作為L(zhǎng)2、0.009英寸(0.23毫米)寬和0.060英寸(1.52毫米)深，總體積比是2.55。該模具生產(chǎn)一帶有有著突起物和完全連接的蜂窩狀結(jié)構(gòu)陶瓷基體，突起物從較小尺寸到如圖4中14顯示的較大尺寸有各種變化，在基底中的完全連接產(chǎn)生每平方英寸2000個(gè)孔。實(shí)例5產(chǎn)生與本例同樣的結(jié)果。
例四在該模具中，一級(jí)輸出槽每個(gè)槽的尺寸為0.075英寸(1.91毫米)長(zhǎng)作為L(zhǎng)3、0.012英寸(0.30毫米)寬和0.180英寸(4.57毫米)深，二級(jí)輸出槽每個(gè)槽的尺寸為0.057英寸(1.45毫米)長(zhǎng)作為L(zhǎng)2、0.012英寸(0.30毫米)寬和0.109英寸(2.77毫米)深，體積比是1.58。最終的陶瓷基底完整編結(jié)到每平方英寸800個(gè)孔上，由于在末端槽層內(nèi)輸出槽的寬度減小，所以基底的孔壁更厚。
例五在例五模具中，一級(jí)輸出槽每個(gè)槽的尺寸為0.106英寸長(zhǎng)作為L(zhǎng)3(2.69毫米)、0.008英寸寬(0.20毫米)和0.127英寸(3.23毫米)深，二級(jí)輸出槽每個(gè)槽的尺寸為0.098英寸長(zhǎng)作為L(zhǎng)2(2.49毫米)、0.012英寸寬(0.30毫米)和0.05英寸(1.27毫米)深，體積比是2.12。最終的陶瓷基底在帶有每平方英寸400孔的孔密度的不同壁厚下整體編結(jié)。
這些例子的結(jié)果表明，一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積的比是為了生產(chǎn)由本發(fā)明模具擠出的基底的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，可以改變寬度和深度以得到所期望的比例。但在以前的工藝中，對(duì)擠壓模技術(shù)這個(gè)比例不認(rèn)為是重要的。
除了不對(duì)本發(fā)明作限制以外，由新型模具方法可能產(chǎn)生的多孔壁的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的例子顯示在圖4和圖5中。圖4顯示在單元孔壁的側(cè)邊具有許多突起物的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的一部分，每平方英寸有400個(gè)孔。這許多突起物是在蜂窩狀結(jié)構(gòu)擠出時(shí)產(chǎn)生的，且是上述新模具結(jié)構(gòu)情況下特有的槽體積比的結(jié)果。突起物是不完全形成的單元孔壁的結(jié)果，單元孔壁是5%表面積的最小量和與單元孔壁相連的突起物的表面積相加。
圖5顯示有效延伸的許多突起物的結(jié)果，以致突起物完全連接在一起在以前的單元孔內(nèi)形成附加的完整的壁，因而與僅由一級(jí)槽形成的已有的單元孔比起來(lái)，單元孔數(shù)是它的四倍而且內(nèi)壁表面積大致是二倍。附加的蜂窩狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將反映表示在圖6和圖7中的設(shè)計(jì)，圖6顯示了平分每個(gè)在相交的一級(jí)槽3之間90°角的二級(jí)槽2A，這產(chǎn)生了鏡面對(duì)稱圖象的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其孔壁平分每個(gè)在已有技術(shù)中的單元孔壁(僅從一級(jí)槽產(chǎn)生的)的每個(gè)90°角，因而是已有單元孔量的四倍且產(chǎn)生三角形截面的單元孔。圖7顯示了產(chǎn)生鏡面對(duì)稱圖象陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的三角形模具結(jié)構(gòu)，這樣模具的產(chǎn)品與僅由一級(jí)槽形成的現(xiàn)有技術(shù)中的單元孔相比具有大約二倍的孔壁面積和四倍的單元孔數(shù)并呈三角形陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
加工輸出槽可以用切入放電加工、電子束切削、開槽鋸切割或放電加工(EDM)線切割，較好的加工技術(shù)是EDM線切割工藝。EDM工藝需要帶有電液伺服系統(tǒng)的機(jī)床裝置和給電極提供脈沖高頻、直流電流的動(dòng)力單元。加工操作期間，電極和工件保持在電極和工件之間有一間隙的絕緣體上，間隙或切縫由使用的電壓和電流所決定，用來(lái)在模具工件內(nèi)切割輸出槽的EDM工藝的較好方法是用帶有用作絕緣體的去離子水的EDM線。槽體的尺寸是由EDM線的尺寸、電壓、電流量、切割的寬度和深度和切割速率限定的。根據(jù)中心距編制的數(shù)字控制程序輸入到可編程序的電加工機(jī)床中，該程序控制機(jī)器的操作以保證槽的切割精確在萬(wàn)分之幾英寸內(nèi)，以避免一級(jí)或二級(jí)芯體的彎曲或斷裂，然后模具放在擠壓機(jī)中并由模具擠出陶瓷體。
二級(jí)輸出槽可以加工在已有的模具上或可以設(shè)計(jì)在一新的模具上，在二級(jí)輸出槽切割以前，一級(jí)槽體積和二級(jí)槽體積的體積比應(yīng)考慮好產(chǎn)生期望的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積的體積比可以決定突起物、孔壁的連接或突起物和連接的組合是否會(huì)得到。表1是體積比關(guān)系的說(shuō)明。
表1一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積模具樣本體積比結(jié)果13.83有突起物22.07被連接32.55既有突起物又被連接，各占50%41.58被連接52.12被連接表1表示對(duì)于一級(jí)槽和二級(jí)槽提法相應(yīng)體積范圍的三個(gè)被連接體積比。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積比大于3.0時(shí)，形成突起物;當(dāng)小于2.25，產(chǎn)生連接，當(dāng)大約在2.5和3.0之間，產(chǎn)生突起物和連接的一混合體。在體積比接近2.0時(shí)，當(dāng)粘土、滑石和礬土的混合物擠出時(shí)，達(dá)到得到連接或連接和突起物的限制。由于一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積比可以在模具加工前決定，具有各種尺寸比例的有系統(tǒng)的布置可以組合到單個(gè)的模具單元中，該有系統(tǒng)的布置可以根據(jù)排氣或過(guò)濾物料的需要進(jìn)行修正，以產(chǎn)生既有連接又有突起物的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
表2顯示出現(xiàn)在表1中的同樣數(shù)據(jù)，為了說(shuō)明計(jì)算體積比的另一種方法。
表2
模具樣本備選體積比結(jié)果11.67有突起物24.16被連接33.60既有突起物又被連接，各占50%44.89被連接55.71被連接備選體積比表示當(dāng)層8a的體積小于層8b的體積二倍時(shí)，產(chǎn)生突起物;當(dāng)備選體積比大于4或者說(shuō)在層8a中的體積是8b中體積的四倍時(shí)，產(chǎn)生連接;當(dāng)備選體積比在2和4之間時(shí)，突起物和連接都產(chǎn)生。
經(jīng)擠壓模送料的機(jī)械的變化使擠壓模技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)有模具直接從送料孔向輸送槽送料，使用普通的一個(gè)送料孔對(duì)4個(gè)相關(guān)連接輸送槽段的最小比例，槽互相交叉，在交點(diǎn)間形成槽段。該工藝很大程度上依靠加工送料孔的那種繁復(fù)工藝，按這里出現(xiàn)的含75%的本發(fā)明的模式，需要較少的送料孔。另外，孔比較大，其結(jié)果，孔的加工容易得多。在模具上加工槽是需要更多控制的精密工藝，如上所述，槽可以加工在指定位置的萬(wàn)分之幾英寸的尺寸內(nèi)，加工一級(jí)輸出槽的二級(jí)輸出槽產(chǎn)生更精密機(jī)加工的擠壓模，能夠產(chǎn)生輸出孔顯著減少而表面積增加的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的擠壓模用一級(jí)輸出槽并直接從一級(jí)輸出槽向二級(jí)輸出槽橫向和縱向送料，擠壓送料裝置的這種形式的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生具有突起物的蜂窩狀結(jié)構(gòu)、增加每平方英寸的單元孔或每平方英寸既有突起物又增加孔。在擠壓模送料裝置內(nèi)附加的變化是送料孔縱向和橫向地向一級(jí)輸出槽送料，而不是直接與二級(jí)輸出槽連通，裝置的這種形式的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于相關(guān)連接槽段的數(shù)量而言，減少了待加工的送料孔的數(shù)量，減少較大直徑的送料孔數(shù)量由此減少了物料流動(dòng)阻力和降低模具制造費(fèi)用。本發(fā)明模具通過(guò)送料孔向與之相連的一級(jí)輸出槽橫向和縱向組合輸送并由一級(jí)輸出槽向二級(jí)輸出槽橫向和縱向輸送，從而產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)性。
進(jìn)一步設(shè)想通過(guò)凹坑或儲(chǔ)存體31的附加物來(lái)增強(qiáng)擠壓批量流動(dòng)物料的裝置。圖11顯示在模體內(nèi)部二級(jí)輸出槽2A端部增加的體積部分的布置，該端部位于末端槽層8a并與中間槽層8b相接的邊界24A處。凹坑或儲(chǔ)存體31的附加物增加了批量流動(dòng)物料在二級(jí)輸出槽2A內(nèi)的滯留時(shí)間，以保證充滿整個(gè)槽體。
凹坑或儲(chǔ)存體31的附加物使在模體內(nèi)部批量物料的有效流動(dòng)增加，然而，增加的內(nèi)部批料流動(dòng)可能被通到這里流到的二級(jí)槽2內(nèi)或通到模具出口面上加工的附加二級(jí)槽2A內(nèi)。圖11顯示也可以由二級(jí)輸出槽2送料的輸出槽2A的附加物，也帶有增加的凹坑或儲(chǔ)存體31。進(jìn)一步設(shè)想可以將附加的槽制入表面，以形成附加的孔壁和/或突起物，可以加到新模具出口面上的輸出槽的限制是可以被送入槽內(nèi)的擠出物料的限制，這基于其粘度和微粒尺寸;同時(shí)還取決于加工帶槽的模具表面的能力，加工中須保持為確定所述輸出槽而需要的許多芯體或銷釘?shù)耐暾院蛷?qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于費(fèi)刮锪閑緯紗渙妝詵湮炎唇峁溝募費(fèi)鼓?，它包?一具有入口面和出口面的模體，許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的送料孔，送料孔僅直接與模體內(nèi)由許多一級(jí)芯體限定的許多橫向十字交叉的一級(jí)輸出槽連通，并在模體內(nèi)從出口面向入口面延伸。而且送料孔的內(nèi)端部以交疊方式與一級(jí)輸出槽內(nèi)端部縱向和橫向連通，經(jīng)改進(jìn)而具有的特征在于包括了在一級(jí)芯體內(nèi)從出口面向入口面延伸且，直接與一級(jí)輸出槽橫向相通的二級(jí)輸出槽，二級(jí)輸出槽將一級(jí)芯體分成限定二級(jí)輸出槽的二級(jí)芯體，所述的二級(jí)輸出槽不直接與所述的送料孔連通。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，二級(jí)輸出槽從出口面向內(nèi)延伸的距離比一級(jí)輸出槽延伸的距離短，或二級(jí)輸出槽從出口面向內(nèi)延伸的距離比一級(jí)輸出槽延伸的距離長(zhǎng)，或二級(jí)輸出槽從出口面向內(nèi)延伸的距離與一級(jí)輸出槽延伸的距離相等，或二級(jí)輸出槽從出口面延伸所述較短、較長(zhǎng)、或相等距離至少二種的組合。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，包括三個(gè)擠壓層，其特征在于，送料孔層從入口面向內(nèi)延伸，終止于由一級(jí)輸出槽內(nèi)端部形成的橫向集結(jié)邊界，在那里送料孔開始與一級(jí)輸出槽交疊相連;中間槽層始于送料孔層結(jié)束處，終止于由二級(jí)輸出槽內(nèi)端部形成的橫向集結(jié)邊界;末端槽層始于中間槽層結(jié)束處，且延伸到出口面。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的末端槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分比中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分寬，或比中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分窄，或與中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分等寬，或是所述較寬、較窄和等寬的至少兩種的組合。
5.據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的末端槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分的深度尺寸比中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分的深度尺寸長(zhǎng)，或比中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分的深度尺寸短，或與中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分的深度尺寸等長(zhǎng)，或是所述的較長(zhǎng)、較短和等長(zhǎng)的至少兩種的組合。
6.據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的末端槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分具有比中間槽層內(nèi)的一級(jí)輸出槽部分的寬度和深度更大、或更小、或相同尺寸的寬度和深度，或是所述的較大、較小和相同尺寸的至少兩種的組合。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，二級(jí)輸出槽從出口面向內(nèi)延伸至少與一級(jí)輸出槽從出口面向內(nèi)延伸相等距離;模具包括二個(gè)擠壓層，送料孔層從入口面向內(nèi)延伸，終止于由至少一級(jí)輸出槽內(nèi)端部形成的橫向集結(jié)邊界，在那里送料孔開始與一級(jí)輸出槽交疊連通;末端槽層始于送料孔層結(jié)束處，且延伸到出口面。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，二級(jí)輸出槽比一級(jí)輸出槽寬，比一級(jí)輸出槽窄，或與一級(jí)輸出槽等寬，或是所述的較寬、較窄和等寬的至少兩種的組合。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的一級(jí)輸出槽、二級(jí)輸出槽和送料孔被包括在單體模內(nèi)。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的一級(jí)輸出槽、二級(jí)輸出槽和送料孔被包括在組合模內(nèi)。
11.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的一級(jí)輸出槽、二級(jí)輸出槽和送料孔被包括在層疊模內(nèi)。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體和二級(jí)芯體橫截面是矩形的。
13.據(jù)權(quán)利要求12所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，二級(jí)芯體橫截面是正方形的。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體橫截面是正方形的。
15.據(jù)權(quán)利要求12所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體橫面是正方形的。
16.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體和二級(jí)芯體橫截面是三角形的。
17.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)槽的總體積與二級(jí)槽的總體積的體積比是這樣一個(gè)值，它使從二級(jí)槽輸出的擠出物料形成僅為完整連接的孔壁形式或僅為在孔壁上且沿孔壁縱向生長(zhǎng)的突起物形式或所述的完整連接的孔壁和所述的突起物的組合形式。
18.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)槽的總體積與二級(jí)槽的總體積的體積比小于2.25。
19.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)槽的總體積與二級(jí)槽的總體積的體積比大于3.0。
20.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)槽的總體積與二級(jí)槽的總體積的體積比在2.25和3.0之間。
21.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，送料孔數(shù)量與在槽交叉點(diǎn)之間并相互延長(zhǎng)形成槽的交點(diǎn)的相關(guān)連接輸出槽段的總數(shù)之比小于0.125。
22.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體的每一行或一些行或交替的行由橫切面上至少二條向一個(gè)方向延伸的二級(jí)槽分隔，同時(shí)，與在橫切面上向另一方向延伸的至少另一條二級(jí)槽相交。
23.據(jù)權(quán)利要求22所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一級(jí)芯體的每一個(gè)由至少二條以所述方向延伸的二級(jí)槽分隔。
24.據(jù)權(quán)利要求23所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的一級(jí)芯體由至少二條在二級(jí)槽橫切面方向的每一個(gè)方向延伸的二級(jí)槽分隔。
25.據(jù)權(quán)利要求22所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的至少二條以所述的一個(gè)方向延伸的二級(jí)輸出槽的至少一條比所述的至少二條二級(jí)輸出槽的另一條的寬度寬、窄或等寬，或是所述的較寬、較窄和等寬的至少兩種的組合。
26.據(jù)權(quán)利要求22所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，所述的至少二條以所述的一個(gè)方向延伸的二級(jí)輸出槽的至少一條比所述至少二條二級(jí)輸出槽的另一條的長(zhǎng)度長(zhǎng)、短或等長(zhǎng)，或是所述的較長(zhǎng)、較短和等長(zhǎng)的至少兩種的組合。
27.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，一些或所有二級(jí)輸出槽的內(nèi)端部，或一些或所有一級(jí)輸出槽的內(nèi)端部，或一些或所有一級(jí)和二級(jí)輸出槽的內(nèi)端部被提供沿所述的內(nèi)端部延伸并與之連通的構(gòu)成送料儲(chǔ)存器的擴(kuò)大的伸出部。
28.據(jù)權(quán)利要求27所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，儲(chǔ)存器成十字形交叉且相互連通。
29.據(jù)權(quán)利要求27所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，儲(chǔ)存器橫截面是圓形的。
30.據(jù)權(quán)利要求27所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，儲(chǔ)存器橫截面是橢圓形的。
31.據(jù)權(quán)利要求27所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，儲(chǔ)存器橫截面是淚珠形的。
32.一個(gè)用于擠壓物料形成帶交連孔壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)的擠壓模，它包括一具有入口面和出口面的模體，許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的送料孔，許多在模體內(nèi)從出口面向入口面延伸的橫向十字形交叉的輸出槽，至少一些槽的內(nèi)端部分直接與送料孔的內(nèi)端部分相連，送料孔數(shù)量與在槽交叉點(diǎn)之間并相互延伸形成槽的交點(diǎn)的相關(guān)連接輸出槽段的總數(shù)之比小于0.125。
33.一個(gè)用于擠壓物料形成帶交連孔壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)的擠壓模，它包括一具有入口面和出口面的模體，許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的送料孔，許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的橫向十字形交叉的輸出槽，至少一些或所有槽的內(nèi)端部被提供沿所述的內(nèi)端部延伸且與之連通構(gòu)成送料儲(chǔ)存器的擴(kuò)大的伸出部，所述的儲(chǔ)存器直接與送料孔的內(nèi)端部分相連，任何不帶擴(kuò)大伸出部的槽的內(nèi)端部與送料孔的內(nèi)端部分直接相通，經(jīng)改進(jìn)而具有的特征在于包括所述的儲(chǔ)存器橫截面是淚珠形的。
34.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，末端槽層內(nèi)槽的總體積與中間槽層內(nèi)槽的總體積的備選體積比是這樣一個(gè)值，它使從二級(jí)槽擠出的物料形成僅僅是完整連接的孔壁或僅是在孔壁上且沿孔壁縱向的突起物形式或所述的完整連接的孔壁和所述的突起物的組合形式。
35.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，末端槽層內(nèi)槽的總體積與中間槽層內(nèi)槽的總體積的備選體積比小于2。
36.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，末端槽層內(nèi)槽的總體積與中間槽層內(nèi)槽的總體積的備選體積比大于4。
37.據(jù)權(quán)利要求1所述的一個(gè)擠壓模，其特征在于，末端槽層內(nèi)槽的總體積與中間槽層內(nèi)槽的總體積的備選體積比在2和4之間。
38.一個(gè)用于擠壓物料形成帶交連孔壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)的擠壓模，它包括一具有入口面和出口面的模體，許多在模體內(nèi)從入口面向出口面延伸的送料孔，送料孔僅直接與由模體的許多一級(jí)芯體限定的許多橫向十字交叉的一級(jí)輸出槽連通，并在模體內(nèi)從出口面向入口面延伸。而且送料孔的內(nèi)端部分以交疊方式與一級(jí)輸出槽內(nèi)端部分縱向和橫向連通，經(jīng)改進(jìn)而具有的特征在于包括了在一級(jí)芯體內(nèi)從出口面向入口面延伸并直接與一級(jí)輸出槽橫向相通的二級(jí)十字形輸出槽，二級(jí)輸出槽將一級(jí)芯體分成限定二級(jí)輸出槽的二級(jí)芯體，所述的二級(jí)輸出槽不直接與所述的送料孔相通。
全文摘要
二級(jí)輸出槽切進(jìn)新造的或已使用的擠壓模的表面，以致二級(jí)輸出槽和一級(jí)輸出槽橫向和縱向相通，而不與送料孔相通。新型擠壓模布置是為了制造陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，該結(jié)構(gòu)使每平方英寸產(chǎn)生較多的孔、或在孔壁上產(chǎn)生突起物、或產(chǎn)生兩者的結(jié)合，取決于一級(jí)槽體積與二級(jí)槽體積的比。二級(jí)輸出槽可以產(chǎn)生大得多的表面積的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，使用的擠壓模帶有顯著減少的送料孔數(shù)量和較大數(shù)量的輸出槽。
文檔編號(hào)B28B3/20GK1032133SQ8810475
公開日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月8日
發(fā)明者喬治·梅爾德倫·坎寧安, 羅德尼·歐文·弗羅斯特, 歐文·莫里斯·拉赫曼 申請(qǐng)人:康寧玻璃公司