CN101657280A - 用于评价拉拔辊的材料的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于评价制造拉拔辊用的材料的特性的系统和方法。在一个实施例中，提供一种用于沿着一个轴线对齐包括所述材料的多个板并压缩那些板以成形一个模块的方法。可用活塞压缩那些板。可用电动机转动模块。在一个实施例中，让模块在旋转的同时与切削表面接触以便使模块上有表面光洁度。可测量诸如可压缩性、复原性和弹性、以及硬度之类的特性。

Description

用于评价拉拔辊的材料的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求对2007年2月27日提交的美国临时专利申请S/N 60/903,735的优先权。

技术领域

本发明涉及用于评价制造拉拔辊用的材料的特性的方法和系统，而这种拉拔辊用于制造平板玻璃。可根据本发明测量诸如可压缩性、复原性和弹性以及硬度之类的材料特性。

背景技术

近来，大量的注意力集中于可给观看者提供更大且更清晰的观看画面的电视机和监视器。这种大屏幕设备通常将大块平板玻璃用于观看表面。在制造平板玻璃时使用拉拔辊对玻璃坯带施加拉力以将其成形为平板玻璃，进而控制平板玻璃的标称厚度。通常，生产拉拔辊要花费几小时。拉拔辊通常是用诸如丝麻质硬板之类的辊子材料制成，把辊子材料冲制成多个圆盘，对它们进行烧制，然后把它们压装在轴上以制成拉拔辊。随后在车床上将这些拉拔辊切削出特定的表面光洁度并构形为能够安装到用于生产平板玻璃的机器中。如果拉拔辊最终未能满足材料特性(例如硬度)标准，则必须把辊子拆开并进行再造。因为一组两个辊子必须用一批材料制成，所以如果材料不可接受，则这将导致时间和成本的大量损失。

典型地，根据要求清楚的材料规格书购买辊子材料，但没有对进来的材料在其被制造成拉拔辊的条件下进行测试的现有手段。例如，在将极高的压力施加于拉拔辊时，可压缩性、复原性和弹性等材料特性是需要关注的。此外，还应关注材料的硬度，将其作为在生产过程中辊子将能如何承受热状况以及与玻璃接触的一个度量。如果一批麻丝硬板材料不满足所需技术规格，则在拉拔辊被制造并投入使用之前这种故障将是未知的。这将导致时间和成本的大量损失。

因此，本领域需要能够在制造拉拔辊之前用于评价制造拉拔辊用的材料的特性的方法和系统。

发明内容

本发明提供用于评价制造拉拔辊用的材料的特性的系统和方法。根据各实施例，可在生产出拉拔辊之前评价其材料的特性。在各实施例中，先用辊子材料制成测试用模块，然后可测量诸如可压缩性、复原性和弹性以及硬度之类的特性。

在一个实施例中，提供用于评价材料特性的方法，且包括沿轴对齐包括该材料的多个板并沿该轴施加压缩力以形成压缩的模块。在一个实施例中，各个板由一批材料制成。在一个实施例中，使模块与切削表面接触以使模块具有表面光洁度。

在又一个实施例中，提供一种用于评价模块的系统，且包括用于把压缩载荷传递到模块的至少一部分的活塞和用于使模块绕轴转动的装置。在一个实施例中，这种系统包括用于量化压缩载荷的装置。在再一个实施例中，这种系统包括用于光整加工该模块的外表面的装置。

本发明另外的实施例将在随后的详细描述和任意权利要求中部分地陈述，且可根据该详细描述部分地被推导，或可通过本发明的实践部分地获知。应当理解以上一般描述和以下详细说明仅仅是示例性和说明性的而不是如所公开地和/或如所声明要求保护地限制本发明。

附图简述

包含在此说明书中且构成此说明书一部分的附图说明了本发明的特定方面，而且与描述一起用来非限制地说明本发明的原理。

图1A是根据本发明的一个实施例的用于形成和测试模块的系统的示意性立体图。

图1B是根据本发明的一个实施例的如图1A所示的系统的示例性砧座元件的立体图。

图2是根据本发明的另一个实施例的用于形成和测试模块的系统的示意性顶部正视图。

图3A是对于示例性较短长度的拉拔辊的拉拔辊寿命对烧制的体积密度的图示。

图3B是对于示例性较长长度的拉拔辊的拉拔辊寿命对烧制的体积密度的图示。

图4A是对于示例性较短长度的拉拔辊的拉拔辊寿命对平均硬度计硬度值的图示。

图4B是对于示例性较长长度的拉拔辊的拉拔辊寿命对平均硬度计硬度值的图示。

图5A是对于示例性较短长度的拉拔辊的平均肖氏(Shore)D硬度计硬度对烧制的体积密度的图示。

图5B是对于示例性较长长度的拉拔辊的平均肖氏D硬度计硬度对烧制的体积密度的图示。

图5C是对于示例性较短长度和较长长度的拉拔辊的平均肖氏D硬度计硬度对烧制的体积密度的图示。

图6是根据本发明的一个实施例在计算模块的可压缩性、复原性和弹性中使用的尺寸的图示。

具体实施方式

本发明的以下描述被提供为本发明的最好的实现示教，通常称为实施例。为此，相关领域的普通技术人员将认识和理解可对本文中描述的本发明的各个实施例作出许多改变，同时仍获得本发明的有益结果。还显而易见的是通过选择本发明的某些特征而不采用其它特征可获得本发明的期望好处。因此，本领域普通技术人员将能认识到本发明的许多修改和改变在特定情况下是可能的甚至是合乎需要的，而且这些修改和改变是本发明的一部分。因此，提供以下描述作为本发明原理的说明而不是限制。

如本文中所使用地，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”、以及“该(the)”也包括复数指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如，对“板”的引用包括具有两个或多个这样的“板”的实施例，除非上下文明确地另作规定。

范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或到另一特定值。同样，当值被表达为近似值时，通过使用先行词“约”，应当理解该特定值构成另一实施例。还应理解的是，各个范围的端点就与另一端点有关和与另一端点无关而言都是重要的。

如以上概述，本发明提供能够用于在生产拉拔辊之前评价制造拉拔辊用的材料的特性的系统和方法。

在一个实施例中，本发明提供用于形成包括多个麻丝硬板材料的板的压缩模块并评价该模块的材料特性的系统。例如，参照图1A，系统100的一个实施例包括用于压缩模块的活塞132和用于使模块转动的装置，诸如电动机102。将能理解，活塞被配置成基本沿线性路径移动。例如，活塞可在其中没有压缩载荷被传递到模块的第一位置和其中压缩载荷被传递到模块的至少一部分的第二位置之间移动。在其它实施例中，系统还可包括外壳110、真空清洁系统、至少一个砧座和/或推力轴承146。

在一个实施例中，电动机轴104从电动机102沿纵轴延伸并围绕该轴旋转。电动机轴104的远端可接触模块的一端，从而带动该模块旋转。在一个实施例中，可将电动机轴接配器106定位在电动机轴104的远端。如果电动机轴与砧座表面尺寸不同(即具有更小或更大的直径)，则需要电动机轴接配器。

在这种系统的另一方面，液压缸130被配置成可选择性地压缩模块。在各实施例中，液压缸130可选择性地移动且在活塞的第一端耦合于活塞132。在使用中，活塞的第二端是配置成接触模块的一端。在其它实施例中，活塞132的第二端可连接至推力轴承146，这允许模块在电动机102的运动下旋转但又能防止活塞132和液压缸130随之旋转。在某些实施例中，推力轴承连接至液压缸。在一个实施例中，液压缸包括测力计134，用于量化模块上的压缩载荷。在其它实施例中，设置用于测量或量化模块上的载荷的其它量具或设备。

在一个实施例中，用至少一个砧座在模块被压缩且旋转时握住该模块。例如，如图1A所示，第一砧座140可放在活塞132的一端和模块的第一端之间。第一砧座140可包括一个或多个圆锥形压头144，如图1B所示，用于抓住模块而防止打滑。第二砧座142可放在模块的第二端和电动机轴接配器106之间。第二砧座142也可包括如上所述的一个或多个圆锥形压头144。系统的某些实施例可包括第一和第二两个砧座。在其它实施例中，可将该系统设想成包括或者第一砧座或者第二砧座，或者不包括任一个，或者包括两者。

上述类似，推力轴承146可插入在活塞132的第二端和第一砧座140之间，使得第一砧座140将随模块旋转而又不将旋转力传递到活塞。这样，在某些实施例中，模块的一端与电动机轴104的远端接触，而模块的另一端与活塞的第二端接触。在其它实施例中，可将如上所述的一个砧座定位在模块与电动机轴和活塞中的任一个或两者之间。另外，如上所述，可设想把推力轴承单独地或与砧座组合地定位在模块和活塞之间。

在各实施例中，该系统包括外壳110。在一个实施例中，外壳110是细长的且包括上盖112和底托114。盖和底座可通过铰链116连接以允许外壳在其中外壳的至少一部分(例如，外壳盖112)与模块相邻定位的第一外壳位置和其中外壳的至少一部分(例如，外壳盖112)与模块间隔开第二外壳位置之间移动。在某些实施例中，外壳可包括握住模块(或多个板)的底托。，诸如通过螺线管150来抬高或降低底托。例如，当将板加载到外壳里时可使底托处于“上”位置，然后当各个板被压缩成模块时可将其降低。外壳还可包括标尺152或其它测量器具，用于测量外壳110内的模块的长度。在其它实施例中，标尺可定位成与外壳分离。系统还可包括与外壳110连通的一个或多个真空口，以便与真空清洁系统一起使用(以下将进一步详述)。例如，如图1A所示，两个真空口120可沿外壳110的盖112定位。

在各实施例中，该系统包括用于光整加工该模块的外表面的装置。例如，外壳110可包括切削表面118。可用别的表面光整机，诸如喷砂、抛光、切削或其它方式来光整表面的设备。在示例性方面中，切削表面118可包括连接到盖112且在基本上平行于外壳110的纵轴的方向沿盖112延伸的刀片。在该方面中，当模块在外壳110中时，切削表面118沿着基本上平行于模块的纵轴的方向延伸。

如上所述，外壳被配置成可定位在模块的周围。结果，切削表面118可定位在其中切削表面与模块的外围外表面间隔开的第一非接触位置和其中切削表面118的至少一部分与模块的外围外表面接触的第二接触位置之间。在一个实施例中，切削表面118可定位成其中切削表面与模块的外围外表面的至少一部分接触的第三接触位置。在一个实施例中，该第三位置被配置成形成具有预定半径的模块。在其它实施例中，切削表面可定位在系统中的其它位置，而非作为外壳的一部分。例如，在一个实施例中，系统可不包括外壳，且切削表面可通过其它措施定位成邻接于模块，以便光整加工模块的表面。在一个示例性的方面，铰链116可包括张力铰链，其配置成在铰链降低到与模块接触时更缓慢地闭合，从而防止切削表面戳入模块而卡住。

在某些实施例中，系统100还包括真空清洁系统。当切削表面118切削模块或使其成形时，往往产生灰尘粒子。真空清洁系统可用于从围绕模块的区域(例如外壳内的区域)去除这些粒子。在一个实施例中，真空清洁系统可包括一个或多个真空口(例如布置在外壳110的盖112内的各真空口120)、连接至一个或多个真空口的一个或多个气管、气源、空气调节器、关闭阀和连接至气管的另一端的用于粒子处置的真空系统(例如，工厂真空或集尘器)。在其它实施例中，真空系统包括在模块外面的一个或多个软管，用它们收集光整加工或切削模块表面过程中产生的灰尘或其它粒子。

在一个实施例中，本发明提供一种用于评价制造拉拔辊用的材料的特性的方法。在一个实施例中，该方法包括提供由待测试材料(例如，麻丝硬板材料)成形的多个板。在一个方面，多个板包括足够大数量的测试样本，用于每个辊子的批量材料的验收取样。例如，熟悉本领域的人将能理解，按照Mil-Std-414或ANSI/ASQC Z1.9的规定，如果一个批量即制造辊子所需的圆盘数目在800-1300范围内，则根据标准的规则，单次取样的样本量要求是约30-35个圆盘。在另一方面，将各板沿共用纵轴同轴地对齐以形成模块，且在沿纵轴施加的力的作用下将其压缩以形成压缩的模块。在一个实施例中，板是在外壳110的底托114内对齐。在这一方面，底座被配置成接收多个板，即基于统计学的样本量的板。

然后在液压缸130和活塞132的力的作用下，由电动机轴接配器106在另一端顶着，压缩对齐的各板。在一个方面，液压缸和活塞被配置成其施加的压缩力在约50至约1,500磅每平方英寸之间，或者在约100至约12,500磅每平方英寸之间，更优选地在约100至约10,000磅每平方英寸之间。在另一个方面，压力计被配置成能在至少压缩范围内测量所施加的压力。在该方面中，如果所施加的压力超过预定的安全压力，则压力计还可有标记的警告区。如上所述，可将配置成在模块的两端握住各板的砧座插入在活塞和板之间，以及电动机轴接配器和板之间，以防止打滑。

在又一个方面中，可预先确定施加到模块的压缩力。例如，压缩力可能需要模仿在拉拔辊的制造过程中施加于拉拔辊的力。利用加在模块上的模拟压力基本上确保了以与制造拉拔辊相同的方式制造模块；模块的材料特性将基本上与由同一材料制造的拉拔辊的相同。在一个实施例中，在预先确定的压缩力下把模块压缩到一个压缩长度。标尺152用于测量模块的压缩前和压缩后长度。构想到当形成模块时可使用预先确定数量的板。

根据另一个实施例，模块被压缩至预定体积密度，且然后可量化实现该体积密度所需的压缩力。在某些实施例中，可通过计算实现预定体积密度所需的预定压缩长度来实现所要求的预定体积密度(见以下的例子6)。在各实施例中，所希望的体积密度是从约0.95g/cc至约1.05g/cc(例如，1.00g/cc)。在其它各实施例中，所希望的体积密度是从约0.9g/cc至约1.20g/cc。

正如本领域的技术人员意识到的，在拉拔辊的制造中使用麻丝硬板材料的圆盘。典型地，圆盘的中心部分被去除，以便安装到轴上。在本发明的各实施例中，用于形成被压缩的模块的板包括被冲掉的部分，即用于成形生产用拉拔辊的圆盘的中心部分。因此，在某些实施例中，各板有相同或基本类似的尺寸。在某些实施例中，各板是圆形的，因而被压缩成的模块是大致圆柱形的。

在某些实施例中，用同一批麻丝硬板材料(或用于生产拉拔辊的其它材料)来制成多个板。在使用中，拉拔辊是成对地使用且两个辊子必须是由同一批麻丝硬板材料制成的。在多个板是选自同一批麻丝硬板材料时，所评价的被压缩成的模块的材料特性将是类似于由同一批材料成形的那一对生产用拉拔辊的材料特性。在各实施例中，在形成压缩的模块之前对由麻丝硬板材料成形的各个板进行烧制。在其它实施例中，不对由麻丝硬板材料成形的板进行烧制。

按照各实施例，让被压缩成的模块绕其纵向轴线旋转。在一个实施例中，让模块在其至少处于最小压缩力下时旋转。诸如上述举例的切削表面118之类的切削表面构形为接触模块的外围外表面的至少一部分。在一个方面，模块的外围表面的至少一部分被切削或成形为达到所期望的表面光洁度。另一方面，模块的外围表面的至少一部分被切削或成形为达到所要求的尺寸，例如但不限于，达到所要求的直径。

在一个实施例中，可让切削表面相对于模块成一定角度，以便达到所要求的表面光洁度，诸如这个角度可以是在基本上平行于模块的切线的约0°至基本上垂直于模块的切线的约90°之间。例如但不限于，切削表面可以相对于模块成一个约30°的角度。

在某些实施例中，可让模块以一个特定的转速旋转，以便达到足以适用于精确地硬度测试的表面光洁度。在一个实施例中，转速是在约500至约1,500rpm之间，或者在约600至约1,000rpm之间，且优选地是在约700至约900rpm之间(例如，800rpm)。在某些实施例中，成角度的切削表面和特定的转速的组合可用于达到适当的模块表面光洁度，诸如但不限于，约25°至约35°之间的切削表面角度与约700至约900rpm之间的模块转速相组合。在达到所期望的表面之后，可确定模块外表面的至少一部分的硬度计硬度值。在某些实施例中，根据肖氏D硬度测试测量模块的至少一部分的硬度。在其它实施例中，可以采用肖氏A硬度测试、洛氏(Rockwell)硬度测试或其它硬度测试。如上所述，在切削模块的过程中或之后可用真空清洁系统来除去在该过程中产生的细粒子的灰尘。

最后，应当理解的是，虽然已经相对于本发明的特定说明和特定实施例详细描述了本发明，但不应当认为本发明限于那些实施例，因为在不背离如所附权利要求所限定的本发明的宽广精神和范围的情况下，多种变体是可能的。

示例

为进一步说明本发明的原理，给出以下示例以向本领域普通技术人员提供对本文中声明要求保护的陶瓷制品以及方法如何被制造和评价的完整公开和描述。它们纯粹是本发明的示例，而不是为了限制发明人认为的他们的发明的范围。已经努力确保数值的准确性(例如数量、温度等)；然而某些错误和偏差可能会出现。除非另外说明，比例是按重量的比例，温度是摄氏度或在室温下，以及压力是大气压或接近大气压。

示例1：拉拔辊寿命对烧制的体积密度的关系

对不同长度的许多拉拔辊进行了测试(如图3A所示的较短长度的和如图3B所示的较长长度的)，以确定何种烧制体积密度对应于最佳拉拔辊寿命(以天数计)。如图3A所示，在体积密度是从约0.95g/cc至约1.05g/cc时，较短长度的拉拔辊可达到最佳辊子寿命。如图3B所示，在体积密度是从约1.00g/cc至约1.05g/cc时，较长长度的拉拔辊可达到最佳辊子寿命。

在制备测试用模块时可采用这些体积密度值。例如，可将测试用模块制备成模仿较短长度的拉拔辊。为了测量麻丝硬板材料的特性，可将模块压缩到有约0.95g/cc至约1.05g/cc的体积密度。在压缩模块之后测量的材料特性将基本上类似于用于生产较短长度的拉拔辊的同一材料的特性。

示例2：拉拔辊寿命对平均肖氏D硬度计硬度的关系

对不同长度的许多拉拔辊进行了测试，以确定拉拔辊的硬度和拉拔辊的寿命(按天数计)之间的关系。对于这些测试，硬度是用肖氏D硬度计标度测量的。如图4A所示，在辊子的硬度值是约40至约45时，较短长度的拉拔辊达到最佳辊子寿命。如图4B所示，在辊子的硬度是约40至约50时，较长长度的拉拔辊达到最佳辊子寿命。

在一个方面，知道了光整加工的辊子的最佳硬度数值，就可提供用于评价麻丝硬板材料的各个批次和它们用于生产拉拔辊的稳定性的一个度量。例如，可将包括由一批麻丝硬板材料做成的各个板压缩成模块并进行如上所述的表面光整加工。可测量该模块的多个部分的肖氏D硬度计硬度，并将其与例如图4A和4B所示的最佳硬度数值进行比较。

示例3：肖氏D硬度计硬度和拉拔辊的烧制的体积密度之间的关系

图5A、5B和5C表示出烧制的体积密度和平均硬度计硬度之间的关系。如这些图所示，这些变量之间有正相关的关系。然而，由于进行测试时测量中的微小误差(诸如在测量硬度计硬度中的误差，以及在更小的程度上，板的重量的误差)，该图示出显著分散的数据点，且使相关系数降级。然而，在原理上，拉拔辊的密度越高(因而测试用模块的密度也越高)，硬度计硬度值就越高。图5C表示出图5A和5B中给出的数据的一种组合，由于图5A和5B中平均硬度计读数的范围的重叠，所以图5C可证明硬度计硬度和烧制的体积密度之间更明确的相关性。

示例4：测试用模块和生产用拉拔辊之间的肖氏D硬度计硬度的比较

进行了一个测试，借以测量由同一麻丝硬板材料制成的测试用模块和生产用拉拔辊的肖氏D硬度计硬度。从表1可见，用测试用模块测量的数值基本上类似于在拉拔辊上测量的数值。在进行该测试时，所用的拉拔辊的轴的每一端(即驱动端和跟转端)有材料，而其间没有材料。用于表示轴的每一端的A列和B列分别表示在制造平板玻璃中用作一对的拉拔辊。如上所述，拉拔辊是成对使用的且一对两个辊子是由同一批材料制成。“总平均值”那一列给出生产用拉拔辊的材料的平均肖氏D硬度计硬度；而“受测试物的平均值”那一列给出由同一批材料制造的测试用模块的平均肖氏D硬度计测量值。可以看到，在该具体测试中，生产用拉拔辊的平均肖氏D硬度计测量值是42，而测试用模块的平均肖氏D硬度计测量值是41。

表1.用给定批次的麻丝硬板制成的成品拉拔辊与用同一批麻丝硬板制成的测试用模块的比较

示例5：测试用模块的过分压缩的效果以及对肖氏D硬度的影响

进行了这样的测试，其中测试用模块的被压缩成的长度是固定的，而不是为达到一个目标体积密度1.025g/cc而计算出来的。如表2所示，固定的压缩长度比为达到期望的目标体积密度1.025g/cc所需要的短(即模块被过分压缩了)。得到的被过分压缩的模块的体积密度高于目标体积密度，如标为“基于实际压缩长度估算的体积密度”的那一列所示。第1-6列表示在沿着模块轴线的三个位置(即左、中和右)测得的测量值，以及在将模块转动180度之后相同的三个位置的测量值。从“平均硬度计硬度”那一列可见，由于过分地压缩了模块，硬度计硬度数值增大了(某种程度地超过了35-50的规格容限)。另外，这些数值高于用同一批材料制成的生产用辊子的平均硬度计硬度。使用太硬的(即高于规格容限)生产用辊子的一个缺点是，在平板玻璃生产过程中辊子会使其产生裂纹或其它缺陷。

表2.过分压缩模块对硬度计硬度值的影响

SD115材料测试烧制中心

硬度计容限35.50

重量	初始长度	实际压缩长度	估计的压缩长度(p＝1.025g/cc)	基于实际压缩长度估计的体积密度	复原的长度	1	2	3	4	5	6	平均硬度计硬度
													505	.438	5.750	5.933	1.092	6.250	9	0	0	5	1	0	49.2
502	7.438	5.750	5.898	1.085	6.250	46	58	50	48	59	45	51.0
													505	7.438	5.750	5.933	1.092	6.250	49	61	49	55	50	53	52.8

503	7.438	5.750	5.910	1.087	6.250	48	48	49	56	45	48	49.0
													504	7.375	5.750	5.922	1.090	6.250	56	48	52	47	56	48	51.2
504	7.375	5.750	5.922	1.090	6.313	48	52	52	55	48	50	50.8
													505	7.375	5.750	5.933	1.092	6.250	40	43	49	49	57	52	48.3
503	7.375	5.750	5.910	1.087	6.250	54	53	58	45	56	47	52.2
													507	7.500	5.813	5.957	1.084	6.313	50	45	49	48	56	48	49.3
504	7.438	5.750	5.922	1.090	6.250	47	56	50	55	53	55	52.7

平均＝    50.4

生产用辊

子(同一批)45.7

＝

如表2所示，实际的压缩后长度比它们应有的压缩后长度短，所以测得的硬度较高。此外，所期望的体积密度目标优选的是约为1.025g/cc，但在另一个示例中，体积密度可能变化约1.09g/cc。

示例6：为达到预定的体积密度所需要的压缩的模块长度的计算

如上所述，在本发明的一个实施例中，可将模块压缩到有一个预定的体积密度，而且可量化达到这一体积密度所需的压缩力。在某些实施例中，可通过计算达到目标体积密度所需的压缩成的模块长度来确定预定的体积密度值。表3表示出可用于计算必需的压缩长度的计算。

表3.计算受测试物的压缩后长度

其中：

ρ＝目标体积密度＝1.025g/cm³

r＝合订的板的半径＝3.2258cm

V_M＝在压缩长度下测试用模块的体积＝

W＝由30个合订的板做成的测试用模块的重量＝

M＝能达到所期望的体积密度的测试用模块的压缩成的长度＝

ρ＝w/V_M，针对V_L求解，得到V_M＝w/ρ，

同样V_M＝πr²M

因此：

w/ρ＝πr²M，针对M求解，得到M＝w/(ρπr²)

M＝w/((1.025g/cm³)(3.14...)(3.23cm)²)

M＝(w/33.50800821g/cm)x(1in./2.54cm)

M＝w(1in.)/85.11034086g

因此，等式

M＝w(Iin.)/85.11g

用于得出压缩的长度。在一个例子中，压缩成的长度可用这一方法来计算。还可设想，操作员可根据需要改变目标密度和烧制的板的半径。

示例7：仿真作用于生产用拉拔辊的条件所需的对模块施加的压力的计算

如上所述，在一个实施例中，为了确定一批材料是否适用于生产拉拔辊，测量了模块的特性。测量模块的特性的一种方式是仿真拉拔辊在使用中经历的条件。例如，如果拉拔辊在使用中承受已知的压力，那么，为了测量或确定各种特性，可以让测试用模块承受一个仿真的压力。在某些实施例中，测试对象可以是其中的材料已经被烧制过的测试用模块。作为选项，测试对象可以是其中的材料未被烧制的测试用模块。在这两种或任一种情况中，可将材料特性(诸如但不限于可压缩性、复原性和弹性)的测量值与卖家提供的数据进行比较，以确定材料是否符合必需的规格。以下各公式是演示仿真在一个具有8.625英寸直径的液压推杆(例如活塞)的系统中作用在拉拔辊上的、以及在一个具有2.5英寸直径的液压活塞的系统中作用在模块上的200磅每平方英寸的压力所需的计算。

F＝PA＝压力*面积＝(200)*(8.625/2)²*π＝11685磅

为了系统把这个力匹配在受测试的模块上，可通过把这一直径的液压活塞作用在受测试物上来计算所需的压力。

11685磅＝PA＝压力*面积＝P*(2.5/2)²*π

P＝2380磅每平方英寸

一旦计算出了所需的压力，就可测量各种材料特性，诸如可压缩性、复原性和弹性，如以下各公式所示。

基于ASTM F36程序-“衬垫材料的可压缩性和复原性的标准测试方法”-可压缩性和复原性可计算为：

可压缩性， $\%=\frac{P-M}{P}*100\%$

复原性， $\%=\frac{R-M}{P-M}*100\%$

其中“P”是各个板(即模块)在预加载下的厚度(毫米或英寸)，“M”是在总加载下的厚度(毫米或英寸)，而“R”是复原后的厚度(毫米或英寸)。这些数值都表示于图6。

还可用以下的公式计算弹性：

弹性， $\%=\frac{R-M}{M}*100\%$

应能理解，以上给出的数值是用于示例性的目的，没有把本发明的实施例限制于所给出的这些数值的意思。

Claims (28)

1.一种评价麻丝硬板材料的性能特性的方法，包括：

提供多个包括所述麻丝硬板材料的板；

沿着纵轴同轴地对齐所述多个板；以及

沿所述纵轴施加足够形成压缩的模块的压缩力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩的模块具有预定的体积密度，所述方法还包括量化所施加的压缩力的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩的模块具有压缩长度，所述方法还包括确定所述压缩模块的所述压缩长度的步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩模块基本上是圆柱形的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个板有相同或基本类似的尺寸。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供多个板的步骤还包括提供用一批麻丝硬板材料制成的所述多个板。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模块具有基本上平行于所述纵轴的至少一个外表面，且其中所述方法还包括使所述模块绕所述纵轴旋转，且使所述外表面的至少一部分接触切削表面，以提供光整的表面。

8.如权利要求7所述的方法，还包括确定所述模块的所述至少一个外表面的至少一部分的至少一个硬度计硬度数值。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麻丝硬板材料是未经烧制的。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定的体积密度是从约0.90g/cc至约1.20g/cc。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个板包括从约20至约50个板。

12.一种用于评价包括麻丝硬板材料的模块的系统，所述模块具有第一端和相反的第二端以及在所述第一端和第二端之间沿着轴线延伸的纵向延伸的外围外表面，所述系统包括：

活塞，配置成沿着在其中没有压缩载荷被传递到所述模块的第一位置和其中压缩载荷被传递到所述模块的至少一部分的第二位置附近和之间基本为线性的路径移动；以及

用于在压缩载荷被传递到所述模块时使所述模块围绕与所述线性路径同轴的旋转轴旋转的装置。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述活塞接触所述模块的第一端，且其中所述活塞可操作地耦合到选择性地运动的液压缸。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述液压缸包括用于量化所述压缩载荷的装置。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，用于量化所述压缩载荷的装置包括测力计。

16.如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括连接于所述活塞的近端的第一砧座，使得所述第一砧座是插在所述模块的第一端和所述活塞的近端之间。

17.如权利要求12所述的系统，其特征在于，用于旋转模块的装置包括电动机从动轴，该轴可绕电机从动轴的纵轴旋转。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述模块的所述第一端接触所述活塞的近端，而所述模块的所述第二端接触电动机主动轴的远端。

19.如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括能够沿着在其中外壳的至少一部分与所述模块的至少一部分相邻定位的第一外壳位置和其中所述外壳与所述模块间隔开的第二外壳位置附近和之间的路径移动的细长外壳。

20.如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括用于光整加工所述模块的外围外表面的装置。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，用于光整加工的所述装置包括能够沿着在其中切削表面与所述模块的外围外表面间隔开的第一非接触位置和其中所述切削表面的至少一部分与所述模块的所述外围外表面的至少一部分接触的第二中间位置以及其中所述切削表面与所述模块的外围外表面的至少一部分接触的第三位置附近和之间的路径移动的切削表面。

22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述第三位置被配置成形成具有预定半径的模块。

23.如权利要求20所述的系统，其特征在于，用于进行光整加工的所述装置连接到配置成关于所述模块的至少一部分选择定位的所述细长外壳的至少一部分。

24.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括插在所述第一砧座和所述活塞的近端之间的推力轴承。

25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第一砧座被配置成围绕所述旋转轴旋转。

26.如权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括连接到所述液压缸的推力轴承。

27.如权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括与所述细长外壳连通的真空口。

28.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括连接到所述电动机从动轴的远端的第二砧座，使得所述第二砧座插在所述模块的第二端和所述电动机从动轴的远端之间。

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