ШТАМП ДЛЯ МОЛЛИРОВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК C03B23/23 

Настоящее изобретение касается, в общем, изготовления криволинейных или изогнутых стеклянных листов и, в частности, нового сплошного формующего элемента для штампа, предназначенного для прессовой гибки.

Наиболее близким по технической сущности является штамп, изготовление которого описано в патенте США N 4522641, выданном 11.06.85. В штампе применяют формующий элемент, содержащий упругое тело с решеткой из гибких металлических полос, заделанных в ней. В свою очередь, формующий элемент прикреплен к основанию посредством множества регулирующих приспособлений, расположенных через интервалы вдоль гибких полос. Капсулирующим материалом, содержащим упругое тело и образующим калибрующую поверхность формующего элемента, может быть такой материал, как, например, силоксановый каучук или другой упругий материал, который является гибким и способен выдерживать высокие температуры, которым он подвергается. Поверхность формующего элемента, обращенную к стеклу, покрывают слоем материала, например тканью из стекловолокна, для получения гладкой упругой поверхности, направленной в сторону листа, размягчающегося под действием тепла. Один или несколько слоев необработанной бумаги Fiberfrax можно расположить между формующим элементом и стекловолокном для изоляции силоксанового каучука от тепла, а также для разглаживания любых шероховатостей, которые могут появиться на поверхности формующего элемента.

Такие штампы, хотя они и представляют отличное усовершенствование в сравнении с известными штампами, имеющими пуансон со сплошной поверхностью, однако, они все же имеют определенные недостатки, которые могут ограничить их применение при некоторых обстоятельствах. Таким образом, было найдено, что возможно желательна различная степень жесткости формующей поверхности для гибки различных стеклянных деталей, особенно тех, которые имеют различную толщину, например, сравнительно тонкие листы, применяемые в слоистых конструкциях, и более толстые листы для монолитных отпущенных конструкций. Упругое тело, образующее калибрующую поверхность формующего элемента, может быть недостаточно жестким, чтобы придать требуемую кривизну стеклянному листу, прижимаемому к ней прижимным кольцом матрицы. С другой стороны, если само упругое тело выполняется достаточно жестким для одних целей, оно может быть излишне жестким для других целей. Приспособление штампа для приема изделий, требующих различную степень жесткости, не предусмотрено.

Настоящее изобретение устраняет упомянутые недостатки известных устройств посредством создания улучшенного покрытия для гибочных штампов со сплошной поверхностью, жесткость которой можно выборочно изменять для удовлетворения требований к данной детали, изгибаемой в штампе. Новый штамп содержит формующий элемент со сплошной поверхностью, включая упругое тело, имеющее решетку с закапсулированными в ней гибкими металлическими полосами. Металлические полосы прикреплены через разнесенные интервалы к плите основания посредством опорных стоек для определения контура формующего элемента. Упругое тело покрыто множеством наслоенных отдельных листов из керамического волокнистого материала, например, алюмосиликатного волокнистого материала, известного под торговой маркой "Fiberfrax". В свою очередь, листы покрыты слоем ткани из стекловолокна. Один или несколько отдельных листов алюмосиликатного волокна обработан неорганическим связующим материалом или средством для придания соответствующей степени жесткости формующему элементу, при этом сохраняется сравнительно мягкая поверхность, контактирующая со стеклом. Количество листов, обработанных средством для придания жесткости, определяется степенью жесткости, установленной для образования изгиба в данном стеклянном изделии.

Таким образом, основной технической задачей настоящего изобретения является создание улучшенной конструкции штампа со сплошной поверхностью, предназначенного для гибки стеклянных листов различной толщины.

Технической задачей изобретения является создание такого гибочного штампа, в котором жесткость формующего элемента со сплошной поверхностью связана с данным изделием, предназначенным для гибки в штампе.

Технической задачей изобретения также является создание такого гибочного штампа, имеющего сплошной формующий элемент, который достаточно жесткий, чтобы точно изгибать стеклянный лист до заданной кривизны, а его поверхность, контактирующая со стеклом, достаточно упругая, чтобы исключить образование дефектов на стекле.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-3, где на фиг. 1 показана вертикальная проекция сбоку устройства для прессовой гибки, имеющего новый пуансон согласно изобретению; на фиг. 2 вид в перспективе в увеличенном масштабе прессового элемента в перевернутом виде, причем для ясности некоторые детали не показаны; на фиг. 3 частичный вид в разрезе в увеличенном масштабе, показывающий слои составного формующего элемента со сплошной поверхностью.

В соответствии с настоящим изобретением разработан способ изготовления со сплошной поверхностью формующего элемента для применения в прессовой гибкой рамной конструкции до кривизны, до которой должен изгибаться лист, капсулирования рамной конструкции в упругом теле, покрывающем калибрующую поверхность штампа, покрытия калибрующей поверхности упругого тела множеством отдельных слоев волокнистого жаростойкого, обычно податливого материала и обработки, по крайней мере, одного из слоев материалом для придания заданной степени жесткости составному покрытию для прессовой гибки листа.

Также в соответствии с настоящим изобретением предложен штамп для применения в прессовой гибке нагретого стеклянного листа, содержащий сплошной формующий элемент с конфигурацией поверхности, соответствующей кривизне, до которой должен изгибаться лист, причем формующий элемент включает в себя гибкую рамную конструкцию, упругое тело, закрывающее рамную конструкцию, и множество слоев волокнистого жаростойкого, обычного податливого материала, расположенных поверх упругого тела, причем, по крайней мере, один из слоев обработан материалом для увеличения жесткости формующего элемента до степени, соответствующей прессовой гибке горячего стеклянного листа.

На фиг. 1 в позиции I показан улучшенный гибочный элемент согласно изобретению, применяемый в горизонтальном устройстве для прессовой гибки. Точнее устройство 2 включает в себя непрерывную конвейерную систему 3 для опоры и передачи стеклянных листов (не показаны) обычно по горизонтальному пути через печь 4 для нагрева листов до их точки размягчения или температуры гибки, позицию 5 прессовой гибки, применяющую гибочный элемент 1, где листы изгибаются до заданной формы и затем передаются на последующие позиции (не показаны), на которых нагретые изогнутые листы соответственно охлаждаются до отпуска или отжига для последующих стадий изготовления. Ясно, что хотя изобретение описано на примере горизонтального гибочного устройства, однако оно не ограничено таким устройством, и его можно применять в вертикальном или другом устройстве прессовой гибки, применяющем один элемент штампа или противоположно расположенные прессовые элементы для гибки листов стекла или т. п. Обычно стеклянные листы нагревают контролируемым образом, когда они следуют один за другим через печь 4 на сцентрированных конвейерных роликах 6, образующих часть конвейерной системы 3. Листы, нагретые до их соответствующей температуры гибки, выходят из печи через открытые отверстия 7 в задней торцовой стенке 8 и передаются на другой ряд конвейерных роликов 8, также образующих часть конвейерной системы 3. Ролики 9 поддерживают и транспортируют стеклянные листы горизонтально на позицию гибки 5 до и после гибки и затем передают изогнутые листы на следующую стадию обработки (не показана), обычно это отпуск или отжиг листов.

Устройство 2 для прессовой гибки содержит, в частности, вертикально перемещаемый возвратно-поступательно нижний элемент 10 пресса и верхний элемент 11 пресса, который несет элемент 1 для гибки, причем оба элемента установлены внутри жесткой рамной конструкции 12. Рамная конструкция включает в себя вертикальные колонны 13, установленные в углах прессового устройства 2 на любой стороне конвейерной системы и на расстоянии вдоль нее. Колонны 13 проходят вверх над верхним элементом 11 пресса, причем они взаимно соединены их верхними концами горизонтальными балками 14 и 15, проходящими поперечно и продольно соответственно конвейерной системе. Элемент 16 основания, проходящий между колоннами 13, поддерживает нижний элемент 10 пресса и его соответствующий исполнительный механизм. Таким образом, верхний элемент 11 пресса установлен над конвейерными роликами 9, тогда как нижний элемент 10 пресса обычно расположен под конвейерными роликами 9 на каретке 17 для вертикального возвратно-поступательного перемещения в сторону верхнего элемента пресса и от него.

Каретка 17 поддерживается по время такого возвратно-поступательного перемещения направляющими элементами 18 и может вертикально перемещаться посредством гидравлического исполнительного механизма 19, прикрепленного к элементу 16 основания. Гидравлический исполнительный механизм включает в себя соответствующий шток 20 поршня для перемещения элемента 10 пресса между его опущенным положением под конвейерными роликами 9 и верхним положением над ними для подъема размягченного под действием тепла стеклянного листа с конвейерных роликов и прижатия его к верхнему элементу 11 пресса для гибки до заданной формы. После гибки шток 20 поршня отводится назад для опускания верхнего элемента 10 пресса под конвейерными роликами 18 и размещения изогнутого листа на роликах для удаления его с позиции гибки.

Нижний элемент 10 пресса имеет обычную конфигурацию или конструкцию типа кольца и содержит элемент 21 основания, прикрепленный к каретке 17, а формующая направляющая 22 прикреплена к элементу основания в разнесенной с ним связи посредством ряда установочных стоек 23. Формующая направляющая соответствует конфигурации изгибаемым стеклянным листам и имеет на своей верхней поверхности направленную вверх формующую поверхность для придания листу требуемой кривизны. Данная конфигурация формующей направляющей 22, а также особая кривизна формующей поверхности, конечно, определяются требуемой готовой формой изгибаемого стеклянного листа. Для перемещения нижней формующей направляющей 22 над конвейерными роликами 9 и подъема с ним листов в прижимном контакте с верхним элементом 11 пресса, нижняя формующая направляющая выполнена из множества сегментов 24, разнесенных друг от друга на достаточное расстояние, чтобы позволить им проходить между смежными роликами 9.

Пара поперечно разнесенных фиксаторных упоров 25 (показан только один) установлена так, чтобы выступать на путь движения стеклянных листов для выборочного прерывания их перемещения и точной установки листов в правильном положении над нижним элементом 10 пресса. Каждый упор 25 прикреплен к удаленному от центра концу штока 26 поршня гидравлического цилиндра 27, установленного на каретке 17. Цилиндры 27 действуют так, чтобы выборно поднимать и опускать упоры между поднятым положением над конвейерными роликами 9 на путь движения стеклянного листа и опущенным положением под ними.

Верхний элемент 11 пресса можно вертикально регулировать, причем он включает в себя перемещаемую вертикально возвратно-поступательно раму 28 плиты, подвешенную на рамной конструкции, состоящей из балок 14 и 15, посредством, по крайней мере, одного рабочего цилиндра 29, имеющего шток 30 поршня, соединенный своим наружным концом с рамой плиты. Направляющие стойки 31 соединены их нижними концами с четырьмя углами рамы 28 плиты и проходят вверх через втулки 32 на балках 14 для скользящего перемещения через них и направления рамы плиты во время ее вертикального перемещения. Гибочный элемент 1 согласно изобретению, который поддерживается рамой 28 плиты, включает в себя плиту 33 основания, прикрепленную промежуточной рамной конструкцией 34 к опорной плите 35 на раме плиты.

Новый гибочный элемент 1, показанный в перевернутом положении на фиг. 2, включает в себя формующий элемент 36, несомый плитой 33 основания. Формующий элемент содержит решетчатую рамную конструкцию или решетку 37 из продольно и поперечно проходящих металлических полос 38 и 39 соответственно, поддерживаемых в разнесенной связи на плите 33 основания посредством множества разнесенных опорных стоек 40. Хотя новое покрытие для штампа можно применять с другими различными решетчатыми или опорными элементами для образования сложной кривизны, тем не менее изобретение можно успешно применять с решеткой, показанной на фиг. 2. Такая решетка может, например, состоять из сравнительно тонких гибких стальных полосок толщиной порядка 1/8 дюйма (3 мм) х 3/4 дюйма (19 мм) ширины, которые приварены или припаяны в точках их пересечения для образования сплошной решетки. Покрытие для штампа можно применять с решеткой, описанной в известном изобретении (1), в котором металлические полоски свободно переплетены с образованием открытого несвязанного рисунка. Отдельные опорные стойки 40 имеют такую длину, что контур поверхности решетки 37 обычно соответствует кривизне, придаваемой изгибаемому листу.

Решетка 37 закапсулирована в тело 40 из силоксанового каучука, например, RTV или другого упругого материала, который остается гибким, и он способен выдерживать повторные подвергания действию высокотемпературной среды. Тело 41 формируют на решетке для образования покрытия слоем 1/8 дюйма (3,2 мм) поверх продольных полосок 38 так, чтобы его наружная поверхность 42 образовала калибрующую поверхность, определяющую конфигурацию изгибаемого листа.

В пуансоне для прессовой гибки поверхность формующего элемента, контактирующая со стеклом, обычно покрыта соответствующим неабразивным жаростойким материалом, например, тканью из стекловолокна для образования гладкой и до некоторой степени упругой поверхности, контактирующей с размягченным стеклянным листом. Также предлагали разместить один или больше слоев необработанной бумаги "Fiberfrax" под тканью из стекловолокна для изоляции формующего элемента от горячего стекла и разглаживания любых шероховатостей на поверхности формующего элемента. Было обнаружено, что жесткость таких составных формующих элементов может не соответствовать гибке всех стеклянных листов до заданной сложной кривизны. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением поверх упругого тела 41 наносят сравнительно толстый слой или слои волокнистого огнеупорного материала, причем, по крайней мере, один из слоев обрабатывают средством для увеличения твердости или жесткости формующего элемента для обеспечения жесткости, требуемой для гибки данного стеклянного листа.

Точнее, как показано на фиг. 2 и 3, на поверхность 42 тела 41 наносят отдельные слои 43, 44 и 45 из волокнистого жаростойкого материала. В свою очередь, наружный слой 45 покрывают слоем 46 неабразивного жаростойкого материала, обычно эта ткань из стекловолокна. Слой 46 проходит по сторонам и торцам формующего элемента, причем он закрепляется внутри расположенного на окружности крепежного приспособления 47 для поддержания его в упругом состоянии, без коробления, на слое 45.

Крепежное приспособление содержит ряд направленных наружу швеллерных элементов 48, закрепленных на плите 33 основания посредством скоб 49 в виде уголков. Периферические кромки слоя 46 закреплены внутри швеллерных элементов крепежными брусьями 50, прикрепленными к швеллерным элементам резьбовыми крепежными деталями 51.

Слои 43, 44 и 45 волокнистого материала предпочтительно представляют собой мат из волокон двуокиси кремния, окиси алюминия или алюмосиликатных волокон, связанных вместе посредством 1-25 вес. неорганического связующего. Связующим материалом может быть коллоидная окись алюминия, коллоидная двуокись кремния или их смеси для образования волокнистого мата, имеющего плотность меньше, чем примерно 31,1 фунтов/куб.м. (500 кг/куб.м). Особенно подходящим материалом является продукт Fiberfrax^® Durabord 1200 Например, покрытие для штампа согласно изобретению, которое действует очень хорошо, как было обнаружено, включает в себя слои 43, 44 и 45 из упомянутого материала Fiberfrax, каждый из которых имеет номинальную толщину 1/4 дюйма (6,3 мм). Слой 43 приклеен к поверхности тела 41 посредством керамической краски, например, Fiberfrax^® QF -180. По крайней мере, один из слоев, обычно третий или наружный слой 45 обработан средством, например, Rigidizer W, продукт фирмы Карборундум Компани, для придания жесткости. Этим материалом является хорошо известный неорганический жидкий связующий раствор, состоящий из водной суспензии примерно 40% коллоидной двуокиси кремния и смачивающего агента, который при нанесении его на волокнистый материал значительно увеличивает жесткость и твердость поверхности слоя. Количество обработанных таким образом слоев определяется по степени твердости или жесткости, необходимой для гибки данного стеклянного листа, которая, в свою очередь, является функцией множества факторов, включая размер и толщину листа, сложность и степень придаваемой ему кривизны. Таким образом, жесткость или твердость составного покрытия для штампа можно определить как соответствующую для гибки данного изделия, благодаря обработке любого одного, двух или всех трех слоев средством, увеличивающим жесткость. Листы, которые должны наслаиваться, например, для автомобильных ветровых стекол, являются сравнительно тонкими и поэтому один или два слоя покрытия для штампа для гибки таких листов обрабатывают обычно средством для увеличения жесткости. Листы, применяемые в качестве монолитных задних и боковых окон, более толстые, и все три слоя 43, 44 и 45 можно успешно обработать средством, повышающим жесткость, для гибки таких листов. Было обнаружено, что комбинация обработанных и необработанных слоев является особенно благоприятной для прессовой гибки стеклянных листов для слоистых ветровых стекол. Конечно, необработанные слои помимо того, что они вносят свой вклад в общий эффект составного покрытия для штампа, служат в качестве изолирующих слоев для исключения перегрева и, следовательно, ухудшения тела 41.

Сущность изобретения: улучшение покрытия для штампа со сплошной поверхностью для прессовой гибки. Обеспечивает выборочно изменяющуюся жесткость, соответствующую требуемой гибке данного изделия на штампе. Формующий элемент штампа включает в себя упругое тело, имеющее решетку из гибких металлических полос, закапсулированных в ней. Упругое тело покрыто множеством листов из волокнистого жаростойкого, обычно податливого, материала, которые, в свою очередь, покрыты слоем ткани из стекловолокна. Один или несколько отдельных волокнистых листов обработан средством для придания выборочной, соответствующей степени, жесткости формующему элементу. 2 с.и 8 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Штамп для моллирования листового стекла, содержащий сплошной формующий элемент с конфигурацией поверхности, соответствующей кривизне изгибаемого листа, выполненный в виде гибкой рамной конструкции из гибких продольных и поперечных полос, покрытых упругим телом из силиконового каучука, в котором закапсулированы полосы рамной конструкции и поверх него множеством слоев волокнистого жаростойкого податливого материала, и наружного покрытия из стеклоткани, отличающийся тем, что по крайней мере один из волокнистых слов обработан неорганическим жидким материалом для увеличения жесткости формующего элемента до степени, соответствующей гибке горячего стеклянного листа. 2. Штамп по п.1, отличающийся тем, что включает три слоя волокнистого жаростойкого податливого материала. 3. Штамп по пп.1 и 2, отличающийся тем, что полосы, идущие в продольном и поперечном направлениях, перекрывают одна другую и жестко взаимосвязаны в точке их соединения. 4. Штамп по пп.1 3, отличающийся тем, что волокнистый жаростойкий податливый материал представляет собой волокна из диоксида кремния, оксида алюминия и алюмосиликатов, связанных друг с другом неорганическим связующим. 5. Штамп по пп. 1 4, отличающийся тем, что неорганическое связующее выбрано из группы коллоидный оксид алюминия, коллоидный диоксид кремния и их смесь. 6. Штамп по пп.1 5, отличающийся тем, что неорганический жидкий материал для увеличения жесткости формующего элемента представляет собой водную суспензию коллоидной двуокиси кремния со смачивающим агентом. 7. Штамп по пп.1 6, отличающийся тем, что каждый слой волокнистого жаростойкого податливого материала имеет номинальную толщину порядка 6,35 мм. 8. Штамп по пп.1 7, отличающийся тем, что нижний слой волокнистого жаростойкого податливого материала по всей его поверхности прикреплен клеем к упругому телу. 9. Способ изготовления штампа для моллирования стекла путем формирования гибкой рамной конструкции до кривизны, соответствующей кривизне изгибаемого листа, капсулирования рамной конструкции в покрытие упругого тела, образующего калибрующую поверхность штампа, покрытия калибрующей поверхности упругого тела множеством отдельных слоев волокнистого жаростойкого податливого материала с последующей укладкой поверх наружного слоя листа из стекловолокнистой ткани в плотно натянутом состоянии без складок, отличающийся тем, что на по крайней мере один из слоев волокнистого жаростойкого материала наносят слой неорганического жидкого материала для увеличения жесткости и затем высушивают его. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что калибрующую поверхность покрывают тремя слоями волокнистого жаростойкого податливого материала и два из них наносят из неорганического жидкого материала для придания жесткости.