Method for producing hot channel nozzles

Abstract: 1. Method for producing hot channel nozzles for the injection of thermoplastic compound into moulding tools by casting copper filler metal into an enclosed cavity (9) formed between an inner tube (2) and an outer tube (5), sealed at the ends by a nozzle tip (3) and a closure on the base side (6), a coiled heating element (10) being inserted into the cavity, these parts being welded to each other and heated up to the casting temperature together with a feeding head (1) containing the copper filling metal attached to the cavity (9), characterised by the fact that the casting process takes place in a protective gas atmosphere.

Description: Verfahren zur Herstellung von Heisskanaldüsen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Heisskanaldüsen durch Giessen von Kupferlot od.dgl. in einen zwischen einem Innenrohr und einem Aussenrohr gebildeten, stirnseitig durch eine Düsenspitze bzw. einen sockelseitigen Verschluss verschlossenen Hohlraum, in den ein gewendeltes Heizelement eingelegt ist, wobei diese Teile miteinander verschweisst und zusammen mit einem an den Hohlraum angeschlossenen, das Kupferlot enthaltenden Giesstrichter auf die Giesstemperatur erhitzt werden. Derartige Heisskanaldüsen dienen dazu, thermoplastische Kunststoffe in Formwerkzeuge einzuspritzen. Der Temperaturbereich, der hierbei bis zum Austritt des Kunststoffs aus der Düsenspitze eingehalten werden muss, ist bei einigen Kunststoffen sehr eng. Deshalb müssen die Heisskanaldüsen bis hin zur Düsenspitze möglichst gleichmässig beheizt werden. Das das Innenrohr umgebende gewendelte Heizelement wird deshalb in ein gut wärmeleitendes Material eingebettet, vorzugsweise eingegossen, das die vom Heizelement gelieferte Wärme gleichmässig verteilt und an das Innenrohr liefert. Das wärmeleitende Material muss lunkerfrei vergossen werden. Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Gattung (DE-OS 31 40 164) erfolgt das Giessen des den wärmeleitenden Körper bildenden Kupferlots im Vakuum. Der zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Vakuums erforderliche Aufwand ist erheblich. Ausserdem muss als Kupferlot eine Beryllium-Kupfer- Legierung verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit jedoch wesentlich geringer als die von reinem Kupfer ist. Reines Kupfer kann jedoch im Vakuum nicht oder nur sehr schwer zu einem dickwandigen Körper lunkerfrei vergossen werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, dass mit geringem Aufwand ein lunkerfreier, dickwandiger Körper von hoher Wärmeleitfähigkeit gegossen werden kann, der das Heizelement aufnimmt und eine gute thermische und mechanische Verbindung mit dem aus korrosionsfestem Stahl bestehenden Innenrohr und Aussenrohr erzielt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Giessvorgang in einer Schutzgasatmosphäre erfolgt. Diese Schutzgasatmosphäre lässt sich in bekannter Weise in einem Ciessofen mit wesentlich geringerem Aufwand erzeugen als ein Vakuum, weil kein wesentlicher Druckunterschied zwischen dem Ofenraum und der Umgebung besteht. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass als Kupferlot reines Kupfer verwendet werden kann, das in Vergleich zu den hierfür üblichen Kupferlegierungen die höchste Wärmeleitfähigkeit hat. Vorzugsweise wird als Kupferlot reines Elektrolytkupfer verwendet. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass in den Hohlraum ein am Düsensockel mündendes Leerrohr vor cem Giessvorgang eingelegt wird, das bis in den mittleren Bereich des Heizelements reicht. Durch das Leerrohr kann anschliessend ein Thermofühler gesteckt werden, der die Temperatur in dem Bereich erfasst, wo das Heizelement in der Aufheizphase die grösste Heizkraft entwickelt. Durch diese Anordnung des Thermofühlers erfolgt die Abschaltung der Heizung genau zu dem Zeitpunkt, in dem die gewünschte Temperatur erreicht ist. Die zu diesem Zeitpunkt noch kälteren Aussenbereiche der Heizkanaldüse werden mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erwärmt. Eine Uberhitzung wird dadurch vermieden. Dies ist bei sehr empfindlichen Kunststoffen sehr wichtig, die in vielen Fällen nur einen Temperaturbereich von wenigen 0C zulassen. Vorzugsweise wird als Schutzgas NH -Spaltgas mit ca. 75% 3 Wasserstoff und ca. 258 Stickstoff verwendet. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt die miteinander verbundenen und zum Giessvorgang vorbereiteten Teile einer Heisskanaldüse mit aufgesetztem Giesstrichter 1. Ein aus V2A nach DIN 4301 bestehendes Innenrohr 2 ist an seinem einen Ende mit einer Düsenspitze 3 verschweisst, deren rohrförmiger Abschnitt eine Fortsetzung des Innenrohres 2 bildet. Ein nach aussen gerichteter Flansch 4 der Düsenspitze 3 ist mit einem Aussenrohr 5 verschweisst, das konzentrisch zu dem Innenrohr 2 angeordnet ist und an seinem anderen Ende mit einem Düsensockel 6 verschweisst ist. Der Düsensockel 6 ist mit einem Verschlussring 7 verschweisst, der an seinem Innendurchmesser wiederum mit dem Ende des Innenrohrs 8 verschweisst ist. Auf diese Weise wird ein geschlossener Hohlraum 9 gebildet, in den ein gewendeltes Heizelement 10 eingelegt ist.Der Hohlraum 9 ist über ein Giessrohr 11 mit dem#Giesstrichter 1 verbunden. Vor dem Giessvorgang werden die in der beschriebenen Weise miteinander verbundenen Teile der Heisskanaldüse in der in der Zeichnung dargestellten schrägen Anordnung in einem Giessofen aufgenommen, von dem in der Zeichnung nur der Boden 12 angedeutet ist. In dieser schrägen Anordnung befindet sich das Giessrohr 11 an der höchsten Stelle des Hohlraumes 9. Das Aussenrohr 5 besteht aus V2A-Stahl nach DIN 4301; der Düsensockel 6 und die Düsenspitze 3 können aus Stahl nach DIN 2083 oder 2343/44 hergestellt sein, die für eine Schutzgasbehandlung geeignet sind. Vor dem Giessen wird das zu verwendende Kupferlot in den Giesstrichter 1 gebracht, beispielsweise reines Elektrolytkupfer. Die in der Zeichnung gezeigte Anordnung wird dann im Schutzgasofen in einer aus NH3-Spaltgas mit ca. 75% Wasserstoff und ca. 25%. Stickstoff bestehenden Schutzgasatmosphäre auf die erforderliche Giesstemperatur von etwa 1083 bis 1120 sC erhitzt. Der hierbei verwendete Schutzgas kann ein Durchlaufofen oder Standofen sein. Das Kupferlot schmilzt im Ciesstrichter 1 und fliesst in den Hohlraum 9, den es vollständig und lunkerfrei ausfüllt. Durch die schräge Anordnung der vorbereiteten Heisskanaldüse werden Gaseinschlüsse vermieden. Die Menge des verwendeten Kupferlots ist so dosiert, dass ein geringfügiger Uberschuss besteht. Diese überschüssige Menge kann überlaufen und abtropfen. Die dadurch entstehenden Angussreste werden anschliessend mechanisch entfernt. Wie in der Zeichnung dargestellt, kann vor dem Giessvorgang ein kleines Leerrohr 13 einmontiert werden, das im Bereich des Verschlusses 7 mündet und das beim Giessen eingebettet wird. Das Leerrohr 13 reicht im Hohlraum 9 bis in den mitt leren Bereich des Heizelementes 10. Durch dieses Leerrohr 13 wird anschliessend ein Thermofühler gesteckt, der zur Steuerung des Heizvorganges dient. Einzelheiten der Kabelzuführung zum Heizelement 10 sind in der Zeichnung der Einfachheit halber weggelassen. Die Wärmeleitfähigkeit des zum Ausfüllen des Hohlraumes 9 verwendeten reinen Elektrolytkupfers liegt bei 0,80 kcal/cm.sec . C und ist damit wesentlich besser als die Wärmeleitfähigkeit einer üblichen Kupfer-Zinnlegierung mit etwa 1-12% Zinn,die bei 0,60 - 0,75 kcal/cm sec ¯ 0C liegt.

Claims: Method for producing hot channel nozzles for the injection of thermoplastic compound into moulding tools by casting copper filler metal into an enclosed cavity (9) formed between an inner tube (2) and an outer tube (5), sealed at the ends by a nozzle tip (3) and a closure on the base side (6), a coiled heating element (10) being inserted into the cavity, these parts being welded to each other and heated up to the casting temperature in a casting furnace together with a feeding head (1) containing the copper filling metal attached to the cavity (9), characterised by the fact that the casting process takes place in a protective gas atmosphere whereby there is no significant pressure difference between the furnace space and the environment. Method according to Claim 1, characterised by the fact that pure electrolytic copper is used as the copper filling metal. Method according to Claim 1, characterised by the fact that an empty tube (13) embouching at the nozzle base (6) is inserted into the cavity (9) before the casting process, reaching as fas as the central area of the heating element (10). Method according to Claim 1, characterised by the fact that NH₃ cracked gas with approximately 75% hydrogen and approximately 25% nitrogen is used as the protective gas.

Inventors: WOLFF HANS-MARTIN, WOLFF, HANS-MARTIN
Applicants: WOLFF HANS MARTIN, WOLFF, HANS-MARTIN
Application year: 1985
Main classification: B22D19
IPC codes: B05B1, B22D19, B29C45