专利名称：一种动物角的成型加工方法
技术领域：
本发明涉及一种在一定条件下施加外部压力使成型材料流动变形的方法。这里所指的成型材料是动物的犄角，特别是牛或羊的角。更为确切的讲是用动物犄角采用压力加工的方法生产如下类产品1、框形产品，如眼镜框、架等产品;2、有凸起或类似的制品，如按钮、键钮等产品;3、钮扣或钮扣半成品;4、梳类或类似带齿、槽或开槽制品;5、带状产品、盘状产品、壳状产品;6、块状、条状产品，如印章材料、手杖头等产品;7、装饰品;8、用于工程结构的产品，如轴、销、滚轮、滚珠类产品，及环、套类产品。
由于动物角，特别是牛羊角所特有的花纹、色泽、手感及质地，使利用动物角所制造的多种日用品或工艺装饰品深受广大消费者的欢迎和喜爱。此外，由于动物角特有的机械性能和电气性能，如较高的强度、刚度、耐磨性和韧性及较高的绝缘强度，使用动物角制成的工程结构产品，如轴类、销类及滚轮、滚珠或电气零件等产品的需求逐渐增多。现阶段用动物角加工制品均采用机械加工方法实现，即用切削或磨削的加工方法进行生产。机械加工的方法生产要求坯料的三维尺寸大于制品的三维尺寸，以保证有足够的加工量。实际上由于受角材料的生理形状的影响，使其制品范围受到很大的限制。因此现阶段角制品均为比表面积比较小的产品，如钮扣、印章材料，或较小的壳形制品，如小盘、小碗。其次，利用现有技术生产角制品材料利用率极低。据大致测算材料利用率仅为10%左右。
本发明的目的是提出一种新的角制品加工途径，使用比表面积较小的角坯料生产比表面积较大的制品，或用薄的角坯料制成厚的制品成为可能，拓宽角制品的范围，并提高材料的利用率。
本发明的目的用下述措施实现将去除外表面上的杂质、污垢、裂痕及内部的非角质组织的动物角切割或锯成坯料，将坯料加热至80～150℃后置入模腔加压，使坯料产生塑性变形，形成所需的制品。
本发明的目的还可用下述措施实现经切割或锯成的坯料置入水中加热，其水温控制在80～100℃。如在水中加入5～15%的食盐将有最佳效果。利用水加热或盐水加热可有效的防止压制过程中的开裂。据分析，可能在加热中水可渗入角蛋白中。而盐水则可能会更有效的渗入坯料的角蛋白中，而起到防止压裂的作用。
压制模腔的温度应控制在150℃以下，高于此温度时角质表层甚至内部将发生碳化。压模的最佳温度应控制在100～140℃为最好。在压制过程中应在模壁涂润滑油，保持良好的润滑状态。
经压制成型的制品应即置于温度为90～120℃的油中去除变形产生的内应力。采用这一措施可有效地防止制品后期开裂和变形。改善制品表面的质量。但应注意，在本工序中应防止制品在热油中放置时间过久。比较好的方法是将制品在油中浸入数次，每次时间以数秒至数拾秒为易。其具体时间和浸入次数应通过试验确定之。
试验表明，不同种类的动物角、不同品种的同类动物角，以及动物的成长期均对压制温度、加热温度以及浸油除应力的时间、次数有影响，因此，其加热温度、压制时模腔温度及去应力的温度等应通过试验确定最佳范围。
经成形后的制品，可再经表面涂覆涂料处理，如表面涂清漆等有机涂料，也可以对制品进行切削、磨削加工，或再符加涂覆涂料的处理。
对坯料进行加热及浸油除应力的加热设备最好采用微波加热炉。特别是用微波加热油，进行去除制品应力的处理能产生极佳的效果。
在应用本发明的方法压制动物角时，最好使被压坯料处于三向压应力状态。采用上述方法使动物角成型时，坯料一个方向的尺寸将减小，而另一方向的尺寸将相应增加。为适应这一变形的要求，其压制模中应至少有一个法线与压头运动方向不平行的模壁可相对与其相对的模壁运动。所使用的压制设备压头和与压头运动方向不平行的另一方向的辅助压头间有运动协调机构，以使当坯料一个方向上变形造成尺寸减小时，另一方向上的模壁在此协调机构作用下发生位移，以满足坯料在此方向上尺寸的增加。
本发明具有如下优点1、利用本发明加工角质材料，可使其有较大的变形，使薄材料加厚，细长的坯料可以变粗，并可用以生产比表面积较大的产品或其它用现有机加工手段无法生产的产品。扩大了角制品的范围。
2、本发明可大大提高角材料的利用率。据实际测算，用本发明生产印章材料时其材料利用率可达50～60%(以整只牛或羊角计算)。
3、采用本发明可以加工现有工艺中不能使用的过细的动物角，或过余弯曲的动物角。
4、由于本发明是用模压成型，因此作为半成品的生产可使其最大限度的接近成品型状和尺寸，减小后续的机械加工余量。
以下提供本发明的几种实施例，并在附
图1给出原始坯料的形状示意图，附图2给出制品形状示意图，图3为压制印章材料的模具示意图。图4为利用弹簧的协调机构示意图，图5是液压的协调机构示意图，图6为盒状制品的压制模剖面示意图，图7为盒状制品实例示意图。
实施例一、(各例中尺寸单位为毫米)。
坯料用羊角制成，形状参见图1。其最大厚度为7.3，最小厚度为6.5，高接近38.0，长为73.0。坯料弯曲不平整。
在80℃水中加热，然后置入100℃模腔内静止数拾秒。然后先向坯料的横向(图3示A向)加压，使坯料平整(对本试验中另一坯料加压后观查，其厚度趋于一致)，然后向纵向(图3示B向)加压，最终制品为图2示长方体，尺寸为17.3×18.4×75.3。仅在边角处有细小裂纹。然后置入90℃机油中四次，每次10秒。制品在7天后复查。无继续开裂变形。
实施例二。
坯料与例一相同，其最大厚度8.5，最小厚度6.8，高接近41.2。坯料弯曲不平整。
在水中加入8%食盐，水温100℃，置入坯料加热，然后置入120℃模腔，其余均与前例相同。制品出模后即入100℃植物油中四次，每次约7秒。制品七天后复查无裂纹、变形。制品尺寸为18.2×18.8×75.4。
实施例三。
坯料用牛角，其最大厚度为14.3，最小厚度9.6，最大高度43.1，最小高度41.7，最大长度72.2，最小长度70.8，坯料弯曲不平整。
在水中加15%食盐，水温100℃，置入坯料后用微波炉加热约45秒。然后置120℃模腔中，加压方式与例一相同。制品出模后置100℃植物油中四次，油用微波炉加热，每次约3秒。制品七天后复查无裂纹、变形。制品尺寸为73.3×26.0×22.6。
实施例四。
坯料用羊角，形状类似图1示，最大厚度16.7，最小厚度10.1，最大高度15.3，最小高度14.4，最大长度72.2，最小长度69.5。坯料弯曲不平整。
水中加10%食盐，水温100℃，置入坯料后用微波炉加热约45秒，然后置110℃模腔压制，压制方式与例一相同。制品取出后置100℃植物油中浸四次，油用微波炉加热，每次浸4秒。制品七天后复查，无裂纹和变形。尺寸为74.6×25.7×25.7。
上述实施例中所用模具结构示意见图3。整个模具由定模1、与定模1的滑槽2滑配合的动模壁3，与动模壁3上的滑槽4滑动配合的动模壁5及上压头6构成。由模1、壁3、壁5，及压头6间形成变形腔7。图示模具用于上实施例时，首先向图示A向加压，壁5推动壁3及腔7中坯料运动，坯料变形时沿B反向推动压头6上升，并使坯料有向B的反方向变形的空间。而当向B向加压时，坯料沿A向反向变形，推动壁5运动，产生使坯料向A反方向变形的空间。而且可以看出，坯料变形中总处于三向压应加状态。模具的动模壁5和压头6产生的协调运动通过压制设备上的协调机构实现。
本发明的压制设备可是液压压力设备，也可是摩擦压力机或螺旋压力机，在压制设备中设有协调机构，这种协调机构可用下述三种措施。
1、纵向压头施加压力时，用手动操作旋松横向压头，以使坯料向横向变形;反之，横向加压时，手动操作升起纵向压头。
2、纵向和横向压头上均设有图4示弹簧协调机构。其中用转动丝杠9与固定螺母10的作用提供对压头8的压力丝杠9上还有一活动螺母11和弹簧12。加压时转动丝杠9，使丝杠9的端部13作用于压头8上，加压结束后，先调节螺母11使弹簧压在压头8上，然后，固定螺母11转动丝杠9使其端部13离开压头8，当另一方向加压时，如纵向加压时，坯料横向变形推动侧滑模壁运动并压缩弹簧8，使横向模壁与纵向压头运动协调。
3、利用图5示液压机构实现两方向模壁运动的协调。其中两方向运动的协调用限压阀来实现。如纵向加压时，开启阀14，关闭阀15、16，油泵18向缸19泵油，推动活塞20作用于上压头6，坯料的横向变形推动活塞21，当缸22中油压超过设定压力值时即由限压阀23排出，造成活塞21的位移，协调纵横向模壁的位移。
实施例五。
坯料用牛角，预先压制并加工成8×51×51的板，经盐水100℃，微波炉加热后，置模腔内，模温140℃压制，模子形状见图6，压制后入100℃，油中并用微波炉加热45秒。制品形状见图7。
权利要求
1.动物角的成型方法，其特征在于将去除外表面上的杂质、污垢、裂痕及内部非角质组织的动物角切割或锯成坯料，经加热至80～150℃后置入模腔加压，使坏料产生塑性变形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的坯料采用水作为加热介质，水温控制在80～100℃。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于作为加热介质的水中应加入5～15%的食盐。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于模腔温度为100～140℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于加压成型后的制品置入温度为90～120℃的油中去应力。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于压制模腔表面涂有润滑油。
7.权利要求1-6所述的任一方法中坯料加热和去应力油加热设备，其特征在于加热设备为微波加热炉。
8.权利要求1-6所述的方法采用的模具，其特征在于模具中至少有一个法线与压头运动方向不平行的模壁可相对与其相对的模壁运动。
9.权利要求1-6所述的方法采用的设备，其特征在于设备中设有两个相互运动方向不平行的位移协调机构。
10.根据权利要求1-6所述的方法，其特征在于采用1-6方法成型后的制品表面涂覆涂料处理或经切削，磨削加工，或再符加表面涂覆涂料的处理。
11.利用动物角制的产品，其特征在于其产生方法为权利要求1-6或10所述的任一种方法。
全文摘要
本发明涉及一种在一定条件下对动物角，特别是牛、羊犄角施加外力，使之产生流动变形成型的方法，成型模具和成型设备。本发明的方法是将动物角切制成坯料后进行加热，然后置入热模腔中加压成型。成型后的制品去除应力处理。本发明的模具其中至少有一个法线与压头运动方向不平行的模壁可相对其它模壁运动。本发明的设备中设有两个相互不平行的方向上位移协调机构。
文档编号B29B13/02GK1063442SQ9111167
公开日1992年8月12日 申请日期1991年12月25日 优先权日1991年12月25日
发明者李兴农, 李晓林, 鹿萌 申请人:甘肃省土畜产品进出口公司