Патент на изобретение №2358867

(54) ИНЖЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для формовки деталей из расплавленных материалов. Инжектор содержит полую матрицу, имеющую углубление и по меньшей мере инжекционное отверстие для пластмассы в зоне упомянутого углубления, предназначенное для подачи расплавленной пластмассы в литьевую форму, удлиненную втулку, формующую совместно с внутренней нагреваемой стенкой углубления, с нагреваемым наконечником, снабженным выпускным отверстием, который проходит внутрь углубления и образует вместе с самим углублением накопительную полость, в которой проделаны каналы. Накопительная полость имеет узкую секцию, которая разделяет накопительную полость на заднюю часть и переднюю часть. Трубка установлена вокруг нагретого наконечника, вблизи инжекционного отверстия, и не контактирует с нагретой стенкой. Открытый конец трубки образует вместе с нагретыми стенками углубления узкую секцию, при этом трубка охватывает одно выпускное отверстие на таком расстоянии, которое необходимо для обеспечения пространства для выхода пластмассы. Причем поток пластмассы, выходящий из выпускного отверстия, находится в полой матрице и передается к инжекционному отверстию. Технический результат при использовании заявленного устройства обеспечивает уменьшение образования наплывов и других невидимых дефектов на краю отливаемой детали. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам для формовки деталей из расплавленных материалов, в частности пластмасс, когда требуется предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить загрязнение формуемых деталей в условиях формовки деталей сначала одним формовочным материалом, затем другими материалами, например, при сменной работе, когда изготавливают различные производственные партии деталей.

Уровень техники

В так называемой «технологии горячей подачи» применительно к инжекционной формовке пластмассы расплавленная пластмасса, выходящая из шнека для пластификации, подается в нагретую полость – «горячую половину», от которой отходит ряд каналов, подающих пластмассу в отдельные полости или отливочные формы.

При этом расплавленную пластмассу продавливают в отдельные отливочные формы через канал инжектора, имеющего нагретый наконечник, прикрепленный к основанию держателя с помощью центрирующей кольцевой гайки.

Когда отливочная форма находится в рабочем положении, наконечник введен внутрь цилиндрической полости, имеющей постоянную температуру и образованной матрицей отливочной формы.

Основание держателя наконечника предназначено для подачи пластмассы и удерживания ее горячей с применением, в случае необходимости, электрического нагревательного элемента, расположенного внутри накопительной полости. Центрирующая кольцевая гайка устанавливает конец наконечника по центру инжекционного отверстия, которое зачастую выполнено относительно небольшим, менее миллиметра, а также фиксирует наконечник и предотвращает утечку расплавленной пластмассы, которая в противном случае может выйти из накопительной полости.

Наконечник может иметь различную форму в зависимости от типа расплавленной пластмассы и его основным назначением является сохранение расплавленной пластмассы в жидком состоянии в зоне, не подвергаемой нагреву, с использованием электрических элементов. На практике, за счет подачи расплавленной пластмассы из накопительной полости в формовочную полость литейной формы через достаточно малое инжекционное отверстие или, в более общем виде, за счет подходящей конструкции канала инжектора и выбора теплового режима можно добиться так называемого «теплового отрыва» литника, т.е. избежать, или, в любом случае, существенно уменьшить образование наплывов, образующих точки привязки, или другие невидимые дефекты в точке (точках) инжекции на краю отливаемой пластмассовой детали, благодаря чему линия разграничения пластмассы, которая всегда остается в расплавленном состоянии в накопительной полости, и пластмассы затвердевающей отлитой детали располагается точно на уровне инжекционного отверстия.

Для обеспечения этого наконечник должен быть изготовлен из материала с высокой теплопроводностью.

Поскольку литейная форма имеет соответствующую форму, то при формовке расплавленная пластмасса заполняет все полости, включая накопительную полость, затвердевая вблизи холодных стенок – подобно тому, как это происходит на матрице, и оставаясь жидкой вблизи горячих стенок – подобно тому, как это происходит на наконечнике.

В ходе процесса инжекции в накопительной полости может возникнуть рециркуляция пластмассы, т.е. расплавленная пластмасса может вытекать из канала внутри наконечника в накопительную полость и снова попадать в формовочную полость.

Это явление представляет особую проблему при сменной работе, когда происходит переход в ходе производства деталей с пластмассы одного цвета на пластмассу другого цвета: в этом случае остатки пластмассы прежнего цвета могут вытекать из накопительной полости даже после нескольких начальных операций формовки новой производственной партии деталей, и в итоге эти следы вызывают загрязнение некоторого количества отлитых деталей до тех пор, пока данное явление не прекратится.

Это явление рециркуляции вредно также тогда, когда формовочные материалы особенно чувствительны к ухудшению процесса: если определенное количество пластмассы остается на поверхности накопительной полости, то это может ухудшить процесс и замедлить разъединение, что приведет к загрязнению концов отлитых деталей.

Для решения упомянутых проблем были предложены «оправки» в виде изготовленных из пластмассы литниковых втулок, которые расплавляются при более высокой температуре, чем температура в накопительной полости, и которые имеют форму упомянутой полости. В этом случае «оправки» заполняют всю полость и не позволяют расплавленной пластмассе занять ее.

Недостатком этого технического решения является ухудшение состояния оправок под действием высоких рабочих температур, относительно высокая стоимость самих оправок и необходимость периодически останавливать установку для их замены.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание инжекционного устройства для работы с пластмассой, которое предотвращает или, по меньшей мере, уменьшает явление рециркуляции, описанное выше, и улучшает работу известных до настоящего времени инжекционных устройств.

Согласно настоящему изобретению указанная задача решена посредством устройства инжекционной формовки, содержащего:

– полую матрицу, имеющую углубление и, по меньшей мере, одно инжекционное отверстие в зоне упомянутого углубления, при этом упомянутое, по меньшей мере, одно инжекционное отверстие предназначено для подачи формовочного материала в полость литейной формы;

– по меньшей мере, один нагреваемый наконечник, который введен внутрь углубления, формируя вместе с самими углублением, по меньшей мере, часть накопительной полости, при этом наконечник выполнен с возможностью нагрева формовочного материала, который возможно имеется в накопительной полости;

– питающее устройство, предназначенное для подачи формовочного материала в накопительную полость.

Упомянутое устройство характеризуется тем, что накопительная полость содержит узкую секцию, которая разделяет заднюю часть накопительной полости, удаленную от зоны или зон, в которые питающее устройство подает формовочный материал в накопительную полость, от передней части удерживающей полости, расположенной вблизи зоны или зон, в которые питающее устройство подает формовочный материал в накопительную полость, при этом части канала, по которым подается формовочный материал в узкую секцию накопительной полости, существенно меньше частей канала нисходящего и восходящего потоков материала и, по меньшей мере, окружающей зоны.

Таким образом можно разделить рабочую полость на две части, одна с очень большим оборотом жидкого формовочного материала, другая с меньшим оборотом или даже нулевым оборотом материала; узкая секция уменьшает или полностью предотвращает обмен жидким формовочным материалом между двумя частями, уменьшая за счет этого явление рециркуляции и загрязнение отлитых деталей при запуске новой производственной партии с использованием различных формовочных материалов, например различных типов пластмасс.

Другие преимущества, обеспечиваемые посредством устройства согласно настоящему изобретению, станут более очевидными для специалистов в данной области техники из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения со ссылкой на соответствующие чертежи, приведенного в качестве примера и не ограничивающего сущность настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

фиг.1 – разрез инжекционного устройства согласно первому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;

фиг.1А – часть устройства по фиг.1 в увеличенном масштабе;

фиг.2 – пространственное изображение цилиндрического корпуса и центрального стержня нагреваемого наконечника по фиг.1 в разобранном виде;

фиг.3 и 4 – вид сбоку части инжекционного устройства согласно второму и третьему предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;

фиг.5 – разрез деталей устройства по фиг.4 при конкретном режиме работы;

фиг.6 – втулка по фиг.5 в увеличенном масштабе.

Осуществление изобретения

На фиг.1, 1А и 2 показано инжекционное устройство согласно первому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения. В данном варианте инжекционное устройство содержит основание держателя наконечника 4 и нагреваемый наконечник, закрепленный на нем посредством центрирующей кольцевой гайки 3. Нагреваемый наконечник содержит втулку 2, внутри которой выполнен канал 8, который для подачи расплавленной пластмассы сообщается с горячей половиной формы через соответствующие проходы. Позицией 7 обозначен конец канала 8 на боковой поверхности горячей половины.

Позицией 13 обозначена полая матрица вблизи литьевой полости литьевой формы (не показана).

В ходе процесса инжекции пластмасса, выходящая из горячей половины литьевой формы по внутреннему каналу 8, поступает из втулки 2 сквозь наружное отверстие 14 и, направляемая коническими стенками выемки 16 на матрице, достигает инжекционного отверстия 6, далее – литьевой полости, выполненной так, чтобы придать формуемой детали ее окончательную форму. Основание держателя наконечника 4 и втулка 2 в данном варианте конструкции нагреваются посредством соответствующего электрического устройства (не показано), чтобы сохранить в жидком состоянии, по меньшей мере, большую часть пластмассы, которая заполняет накопительную полость 5, окружающую втулку 2 и определяемую стенками выемки 16, втулкой 2, центрирующей кольцевой гайкой 3 и трубкой 1, последняя более подробно описана ниже.

Как уже упоминалось, подходящий малый размер инжекционного отверстия 6 и соответствующий тепловой режим обеспечивают упомянутый выше «тепловой отрыв» литника или точки привязки частей отливки.

В соответствии с настоящим изобретением на конце нагреваемого наконечника в наиболее близкой точке к инжекционному отверстию 6 и выпускному отверстию 14 установлен цилиндр 1 – в данном примере выполнения изобретения цилиндрический шланг или просто шланг, открытый конец которого 17, ближайший к инжекционному отверстию, вместе со стенками выемки 16 образует узкую секцию 52 (фиг.1А), которая разделяет накопительную полость 5 на две части, переднюю часть 50 – ближайшую к наружному отверстию 14 и инжекционному отверстию 6, и заднюю часть 51, отдаленную от наружного отверстия 14 и инжекционного отверстия 6, при этом части канала, по которым подается формовочный материал в накопительную полость 5, в узкой секции 52 существенно меньше, чем части канала в направлении потока и против потока материала и, по меньшей мере, в окружающей зоне.

В данном варианте выполнения трубка 1 и стенка выемки 16 имеют строго аксиально-симметричную форму по отношению к продольной центральной оси AL (фиг.1А) нагреваемого наконечника и, следовательно, узкая секция 52 имеет точно форму кольца, также аксиально-симметричного относительно центральной оси.

В данном варианте выполнения настоящего изобретения трубка 1 образует цилиндрическую стенку 53 вокруг выпускного отверстия 14 наконечника и направляет нисходящий поток по направлению к инжекционному отверстию 6, при этом узкая секция 52 располагается в нисходящем потоке выпускного отверстия 14, в этом случае передняя часть 50 накопительной полости 5 очень эффективно обтекается потоком жидкой пластмассы, поступающей из отверстия 14, гарантируя очень быстрый оборот упомянутой пластмассы в передней части 50 полости, а задняя часть 51 полости из-за ее частичной изоляции от узкой секции 52 имеет намного меньший оборот пластмассы, поступающей из передней части 50 полости.

В предпочтительном варианте выполнения трубка 1 изготовлена из материала с относительно низкой теплопроводностью, в любом случае ее теплопроводность ниже, чем у втулки 2, или у центральной части нагреваемого наконечника, вокруг которого размещен цилиндрический шланг, в результате чего пластмасса, накопленная в задней части 51, стремится затвердеть быстрее, чем пластмасса, находящаяся в передней части 50; за счет этого уменьшается или полностью блокируется смешивание или обмен пластмассой между передней и задней частями, что ведет в некоторых случаях к образованию втулки из затвердевшей пластмассы в задней части 51.

Пример ситуации, которая может возникнуть в устройстве, согласно настоящему изобретению показан на фиг.5 и 6: в конкретных рабочих условиях, показанных на упомянутых фигурах, расплавленная пластмасса затвердевает в зоне, наиболее близко расположенной к стенке 16 углубления матрицы, образуя грубую цилиндрическую внешнюю втулку PL из затвердевшей, но, в любом случае, более упругой пластмассы. Около стенок втулки 2, которые являются более теплыми, расплавленная пластмасса остается жидкой или, в любом случае, более жидкой (относительно PL). В конкретной рабочей ситуации, показанной на фиг.5, 6, твердая пластмассовая втулка PS полностью затыкает узкую часть 52, предотвращая все переходы жидкой пластмассы между передней частью 50 и задней частью 52 накопительной полости.

На практике возможны другие ситуации и режимы работы, не выходящие, однако, за пределы предмета настоящего изобретения.

В данном случае проблема рециркуляции пластмассы, собранной в накопительной полости 5, в значительной степени решена, в частности решена проблема, связанная с последовательной сменой партий выпускаемых деталей, когда требуется переход процесса формовки с пластмассы одного цвета на пластмассу другого цвета: в соответствии с настоящим изобретением для получения формованной детали без цветных меток, или, во всяком случае, без полос пластмассы предыдущей партии деталей требуется значительно меньше операций по очистке устройства, чем в устройстве без трубки 1.

В сравнении с другими известными «оправками» или пластмассовыми втулками с более высокой точкой плавления в устройстве согласно настоящему изобретению можно уменьшить стоимость операции очистки, не рискуя при этом загрязнить формовочную пластмассу остатками легкоплавкой пластмассы оправок, возможно худших по качеству; кроме этого, существенно уменьшается время простоя и технологического обслуживания установки, поскольку любые отложения твердой пластмассы, имеющиеся в установке согласно настоящему изобретению, не требуют немедленного удаления или замены или в любом случае остаются в накопительной полости 5 достаточно длительное время.

На фиг.3, 4 показаны два других предпочтительных варианта выполнения настоящего изобретения.

В предпочтительном варианте выполнения, показанном на фиг.3, край открытого конца трубки 11, который формирует узкую секцию, имеет в основном цилиндрическую форму, вместо формы, изогнутой по направлению к центральной продольной оси AL нагреваемого наконечника (фиг.1).

В варианте, показанном на фиг.4, край открытого конца трубки 12, который формирует узкую секцию, имеет в основном изогнутую форму по направлению к наружной стороне нагреваемого наконечника, открываясь наружу подобно раструбу.

Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения могут быть усовершенствованы или изменены различными способами, оставаясь при этом в рамках предмета настоящего изобретения.

Например, формовочное устройство можно использовать также для литья иных материалов, чем пластмассы; трубка 1 заданной длины может быть заменена другим устройством, сконструированным так, чтобы удерживать и направлять поток формовочного или инжектируемого материала, выходящего из выпускного отверстия 14 по направлению к инжекционному отверстию 6, по меньшей мере, также как узкая секция; трубка 1 может формировать общую часть наконечника или может быть установлена на нем по всей его длине либо только на части длины, она может иметь цилиндрическую или иную подходящую форму. Трубка 1 может быть закреплена различными способами: приклеена, обжата, привинчена или посажена с натягом. Внутри углубления матрицы могут быть размещены различные насадки 2, они могут быть скомбинированы с соответствующими выпускными отверстиями, из которых вытекает пластмасса.

В зависимости от назначения и вида формовочной пластмассы применяют насадки различной формы, не выходя при этом за предмет настоящего изобретения. На конце насадки 2 выполнено одно или несколько выпускных отверстий, при этом каждое отверстие объединено с наконечником для передачи тепла, полученного от нагреваемой насадки 2, насколько возможно ближе расположенной к инжекционному отверстию. В некоторых вариантах насадок с одним наконечником объединены различные каналы для выпускного потока.

Наконечники могут быть расположены не только вблизи инжекционного отверстия 6 и на свободном краю насадки 2, но также в других зонах насадок, например вблизи их основания, или формовочная пластмасса может вводиться от питающего канала насадки 2 в накопительную полость или свободное пространство 5, которое заканчивается в выпускном отверстии 14, посредством других устройств подачи материала.

Формула изобретения

1. Инжекционное устройство для формовки пластмассовых деталей, содержащее полую матрицу (13), имеющую углубление (16) и, по меньшей мере, одно инжекционное отверстие (6) для пластмассы в зоне упомянутого углубления; удлиненную втулку (2), расположенную внутри углубления (16), снабженную на одном конце, по меньшей мере, одним нагреваемым наконечником, причем каждый нагреваемый наконечник снабжен, по меньшей мере, одним выпускным отверстием (14) для пластмассы и соответствующим инжекционным отверстием (6) для пластмассы, удлиненную втулку (2), формирующую совместно с внутренней стенкой углубления (16) и центрирующей кольцевой гайкой (3) кольцевой формы свободное пространство в упомянутом углублении (16), а также трубку (1), установленную вокруг упомянутого, по меньшей мере, одного наконечника вблизи инжекционного отверстия, при этом трубка (1) имеет открытый конец (17), наиболее близко расположенный к инжекционному отверстию (6), отличающееся тем, что трубка (1) не контактирует с упомянутой нагретой стенкой и открытый конец (17) образует вместе со стенками (16) углубления узкую секцию (52), при этом трубка (1) окружает, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (14) на таком расстоянии, которое необходимо для обеспечения пространства для выхода пластмассы, причем поток пластмассы, выходящий из, по меньшей мере, одного выпускного отверстия (14), сохраняется и передается к, по меньшей мере, одному инжекционному отверстию, при этом узкая секция (52) разделяет первую часть (51) упомянутого свободного пространства, удаленную от инжекционного отверстия (6), от второй части (50) свободного пространства, приближенной к инжекционному отверстию (6), при этом зона узкой секции (52) существенно меньше, чем соответствующие зоны секций упомянутой приближенной и удаленной частей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытый конец (7) трубки (1) выполнен в основном цилиндрической формы или изогнут по направлению к центральной продольной оси, по меньшей мере, одного наконечника, или изогнут по направлению к наружной стороне наконечника.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что трубка (1) обеспечивает нагрев пластмассы в удаленной части (51) свободного пространства в меньшей степени, чем в ближней части (50) свободного пространства.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанная трубка имеет меньшую теплопроводность, чем удлиненная втулка (2).

РИСУНКИ