ИНЖЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО
INJECTION DEVICE

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.