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Die
Erfindung betrifft eine Angussvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer
Angussvorrichtung für
Spritzgießwerkzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 7.
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In
der Kunststoffspritzgießtechnik
werden Spritzgießwerkzeuge
verwendet, in die die Form des Spritzgussteils eingearbeitet ist.
Dazu werden meist zwei zusammenfügbare
Werkzeugplatten vorgesehen, in denen die Aussparungen enthalten
sind, in die die eigentlichen Formkörper einfügbar sind. Dabei sind meist
in der einen Platte Kanäle
vorgesehen, durch die die erhitzte Spritzgussmasse den eigentlichen
Angusskanälen
zugeführt
wird. Hingegen sind in der anderen Platte meist Auswerferteile vorgesehen,
durch die die erkalteten Formteile aus ihrer Form gelöst werden
können.
Nach dem Erkalten der Spritzgießmasse
sind diese Platten voneinander lösbar,
so dass das Spritzgießteil
herausgelöst
werden kann. Zum Einleiten der erhitzten Spritzgießmasse in den
Formhohlraum sind mindestens in der einen Werkzeugplatte neben den
Zuführungskanälen noch Angusskanäle eingearbeitet,
an deren Ende sich die sogenannten Anschnitte befinden, an den die
Kanäle in
den Formhohlraum münden.
Für die
unterschiedlichen Anforderungen an die Spritzgießtechnik und die Gießteile sind
verschiedene Ausführungen
von Längen
und Querschnitten der Angusskanäle
sowie verschiedene Arten und Lagen des Anschnitts gebräuchlich.
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Aus
dem Aufsatz von Sowa, „Wirtschaftlicher Fertigen
durch verbesserte Angusssysteme" im
Soderdruck aus Plastverarbeiter, Heft 11/1978, Seite 587 bis 590
sind verschiedene Angusssyste me beschrieben. Dabei wird insbesondere
ein gebogener Tunnelanguss empfohlen, wo eine Angussmarkierung – wie bei
einem konventionellen Tunnelanguss möglich – im Sichtbereich störend wirkt
und durch diesen vermieden werden kann. Dazu muß allerdings am gebogenen Tunnelanguss
eine Sollbiegestelle vorgesehen werden, um ein sicheres Reißen und
störungsfreies
Entformen des Angusses im Anschnitt zu ermöglichen. Als weiteres Angusssystem
wird zusätzlich
ein Unterflur-Tunnelanguss beschrieben, dessen Besonderheit darin
besteht, dass ein trapezförmiger
Turm in Anschnittbereich in das Formteilinnere verlegt wird. Damit
wird erreicht, dass ein Herausragen des Angussabreißpunktes
aus der Formoberfläche
vermieden wird. Im Angussbereich ist ein Angusskanal vorgesehen,
der zur Berührungsfläche der
beiden Werkzeugplatten gebogen ausgeführt ist und zu den Zuführungskanälen eine
querschnittansteigende Erweiterung erfährt, der insgesamt bananenförmig aussieht,
so dass dieser Tunnelanguss auch als Bananenanguss bezeichnet wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines derartigen Bananenangusses ist aus der
DE 198 51 320 A1 bekannt,
nach der Angusseinsätze
als Wechseleinsätze
offenbart sind. Dort sind Wechseleinsätze eines Bananenangusses beschrieben,
die als vorgefertigte Einsätze
vorgesehen sind und die über
unterschiedliche Bananen- und Anschnittgeometrien verfügen, die
für unterschiedliche
Anwendungszwecke sogleich in die Aussparung der jeweiligen Formhälfte einsetzbar
sind. Diese wechselbaren Angusseinsätze sollen vorzugsweise auch
aus Verbundstoffen, wie beispielsweise einer Metall-Kunststoff-Verbindung bestehen,
die im wesentlichen ohne zeitraubende Metallbearbeitungsvorgänge schnell
und kostengünstig
herstellbar und somit für
einen Wechseleinsatz schnell verfügbar sind. Auch wenn für den jeweiligen
Anwendungsfall ein optimaler Einsatz auswählbar ist, bei dem der Abreißpunkt nicht
aus der Formoberfläche
herausragt, ist trotzdem eine Angussmarkierung ersichtlich. Bei einem
derartigen bananenförmigen
Angusskanal erfolgt der Anspritzpunkt in das zu spritzende Formteil
von unten und somit etwa quer zur Längsrichtung des Angusskanals.
Dabei kann der Anspritzpunkt auch im rückwärtigen Bereich des Formteils
gelegt werden, um auf der Sichtseite eine Angussmarkierung weitgehend
zu vermeiden, wenn der Anschnitt von unten in einem hinteren Bereich
eines Formteilrandes einmündet.
Handelt es sich bei den Formteilen allerdings um Hohlkörper, wie
z. B. Drehknöpfe,
Drehverschlüsse
oder Zierblenden, die verchromt oder bedruckt werden sollen, so
sind die Anschnittmarkierungen allerdings am Randbereich noch sichtbar.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bananenangusseinsatz
so weiterzuentwickeln, dass der Anschnitt im nicht sichtbaren Innenbereich
des zu gießenden
Formkörpers
in diesen einmündet.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 7 angegebene Erfindung
gelöst. Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass durch die rückseitige Anspritzung in den
Innenbereich des Formkörpers
keine Anspritzmarkierung von außen sichtbar
ist. Dadurch ist auch bei einer nachträglichen äußeren Oberflächenbehandlung
keine zusätzliche Entfernung
der Anspritzmarkierung notwendig. Dabei hat der gebogene sich verjüngende Bananenangusskanal
den Vorteil, dass auch bei einem größeren Bogenbereich von mehr
als 180° noch
ein Auswurf aus dem Angusskanal möglich ist.
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Durch
den mehrteiligen Angusseinsatz aus formschlüssigen Einsatzkörpern wird
vorteilhafterweise der Angusskanal in kleinere Bogenbereiche aufgeteilt,
die auf einfache Weise herstellbar sind. So können die Bogenbereiche von
höchstens
180° auch bei
kleineren Radien und nur geringen Querschnitten noch durch eine
funkenerrosive Bearbeitung aus einem metallischen Vollmaterial herausgearbeitet
werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Formkörper
des mehrteiligen Angusseinsatzes mittels eines Gussverfahren in MIM-Technologie
(Metal-Injection-Moulding) hergestellt werden, ist eine rasche und
kostengünstige Herstellungsart
möglich,
da vorteilhafterweise die Angusstunnelgeometrie nicht durch ein
aufwändiges Metallbearbeitungsverfahren
hergestellt werden muss, sondern vorzugsweise in einem hochgenauen Formkörper gespritzt
und somit eine genaue Reproduzierbarkeit gewährleistet wird. Dabei ist insbesondere
vorteilhaft, dass der durchgehende Angusskanal durch die Mehrteiligkeit
in verschiedene Längsabschnitte
aufgeteilt ist, die jeweils nur solche bogenförmigen Kanaleinsatzkörper erfordern,
die nach dem Ausformprozess auch wieder ausziehbar sind.
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Die
Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass die Einsatzkörperteile
im Verschleißfall
oder bei veränderten
Spritzbedingungen auch einzeln austauschbar sind, so dass sich der
Werkzeugaufwand insgesamt verringert.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1:
ein Schnittbild in Seitendarstellung eines zweiteiligen Angusseinsatzes
aus zwei separaten Einsatzkörpern,
und
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2:
ein Schnittbild in Seitendarstellung einer Angussvorrichtung mit
einem zweiteiligen Angusseinsatz, das in einem Spritzgießwerkzeug
eingesetzt ist.
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In 1 der
Zeichnung ist ein zweiteiliger Angusseinsatz 1 aus zwei
Einsatzkörpern 2, 3 mit durchgehendem
bananenförmig
gebogenen Angusskanal 4 dargestellt, der einen rückseitigen
Anschnitt 5 aufweist, der eine seitliche Einspritzung in
den Innenbereich eines Formkörperhohlraums 6 ermöglicht.
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Bei
dem zweiteiligen Angusseinsatz 1 besteht jeder Teil aus
einem quaderförmigen
separaten Einsatzkörper 2, 3,
die beide vorzugsweise in eine quaderförmige Aussparung 7 eines
Spritzgießwerkzeugs
einsetzbar sind. Dabei sind beide Einsatzkörper 2, 3 so
ausgebildet, dass sie formschlüssig
nebeneinander anordenbar sind, und dadurch einen durchgehenden gebogenen
bananenförmigen
Angusskanal 4 bilden. Dieser Angusskanal 4 ist
etwa spiralförmig
gebogen und bildet einen ¾-Kreis
von einem Bogenmaß von
ca. 270° und
ist dadurch um einen schmalen zu spritzenden Formkörperteil 6 bzw. dessen
Formkörperhohlraum
herumführbar.
Dadurch ist eine rückseitige
Anspritzung von vorzugsweise hohlen Verschlusskappen, Drehknöpfen als
auch länglichen
Zierblenden oder rechteckigen Schachteln und dergleichen möglich, ohne
dass der Anspritzpunkt von außen
sichtbar ist.
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Die
Anordnung des zweiteiligen Angusseinsatzes 1 innerhalb
eines Spritzgießwerkzeugs 8 ist aus 2 der
Zeichnung ersichtlich, die eine Angussvorrichtung mit Wechseleinsätzen darstellt.
Dabei stellen die beiden Einsatzkörper 2, 3 etwa
zwei Hälften
eines Angusseinsatzes 1 dar, wobei die rechte Hälfte den
Zuführungsteil
als rechter Einsatzkörper 3 und
die linke Hälfte
den Anspritzteil als linker Einsatzkörper 2 enthält. Beide
Hälften 2, 3 sind
wie aus 2 ersichtlich ist, in einer
Aussparung 7 eines Spritzgießwerkzeugs 8 formschlüssig angeordnet und
durch eine Befestigungsschraube 9 und einen umgreifenden
Aussparungsteil 7 in einer Formplatte des Spritzgießwerkzeugs 8 fixiert.
Dabei sind die beiden Einsatzkörperteile 2, 3 in
der unteren unbeweglichen Formplatte 10 des Spritzgießwerkzeugs 8 eingesetzt,
in der auch die Zuführkanäle 11 für die zu spritzende
erhitzte Kunststoffmasse vorgesehen sind. Zwischen der unteren und
der oberen Formplatte 12 ist auch ein Formkörperhohlraum 6 vorgesehen,
der beispielsweise eine einfache rechteckige Zierleiste oder Blende
als Formkörper
darstellt. Die obere Formplatte 12 ist beweglich angeordnet
und trennt die beiden Werkzeughälften 11, 12 zum
Auswurf der erkalteten Formkörper
und der Angusskanalinhalte. Dabei wird der innenliegende Anschnittpunkt
durch den Auswurf des Formkörpers 6 nach oben
selbsttätig
abgetrennt, während
die Anspritzreste aus dem Angusskanal 4 durch die verjüngende Formgebung
und den noch elastischen Inhalt leicht nach oben herausziehbar sind.
Deshalb ist es durch den stark gebogenen Angusskanal 4 möglich, einen rückseitigen
Anspritzpunkt bei der Zierleiste zu wählen, so dass die innenliegende
Anspritzmarkierung im nicht sichtbaren Bereich liegt.
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Der
rechte Einsatzkörper 3 ist
quaderförmig ausgebildet
und enthält
im wesentlichen den zuführenden
Teil des Angusskanals 4 von Seiten der Zuführkanäle 11.
Dieser Einsatzkörper 3 ist
vorzugsweise etwa 25 mm hoch, 20 mm breit und ca. 10 mm tief. Im
Innern des Einsatzkörpers 3 ist
etwa die Hälfte des
Angusskanals 4 vorgesehen, der einen runden sich verjüngenden
Querschnitt von ca. 5 mm Durchmesser an seinem Zuführbereich
aufweist. Der Angusskanal 4 verläuft nach unten gebogen und
beschreibt etwa einen Viertelkreis von ca. 90°. Der Angusskanalteil im rechten
Einsatzkörper 3 endet
mit einer kreisförmigen Öffnung von
ca. 3 mm Durchmesser an der linken vertikalen Stirnfläche 14,
die formschlüssig
an der rechten Stirnfläche
des linken Einsatzkörpers 2 anliegt.
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Im
oberen Bereich zwischen den Einsatzkörpern 2, 3 ist
ein Querspalt eingearbeitet, der einen flachen Teil des zu spritzenden
Formkörpers 6 darstellt,
der vom durchgehenden Angusskanal 4 umschlungen ist. Die
obere Deckfläche 13 ist
im wesentlichen wie die übrigen
Angusseinsatzflächen
plan geschliffen und enthält
im rechten Bereich die Zuführöffnung 15,
die nach oben von der beweglichen Formplatte 12 abgedeckt
wird und nach rechts eine Öffnung
zum Zuführkanal 11 besitzt.
Der rechte Einsatzkörper 3 enthält an seiner
Unterseite noch eine Gewindebohrung 16 mit der dieser Einsatzkörper 3 in der
unteren Formplatte 10 mittels einer Schraube 9 befestigt
ist. Der Angusskanal 4 im rechten Einsatzkörper 3 erstreckt
sich in seinem Längsverlauf
auf einer Länge,
die etwa der Hälfte
der Gesamtlänge
des Angusskanals 4 entspricht und besitzt einen mittleren Krümmungsradius
von ca. 15 mm.
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Der
linke Einsatzkörper 2 besitzt
ebenfalls eine Quaderform und enthält im wesentlichen die zweite
Hälfte
des Angusskanals 4 bis zu seinem Anschnitt 5.
Dabei ist der linke Einsatzkörper 2 vorzugsweise
30 mm hoch, 10 mm breit und ca. 10 mm tief. Die Angusskanalhälfte im
linken Einsatzkörper 2 beginnt
in der unteren Hälfte
mit einer ca. 3 mm Durchmesser betragenden Öffnung an der rechten Stirnfläche 14,
die formschlüssig
auf der gleich großen Öffnung des
rechten Formkörpers 3 aufliegt.
Die Angusskanalhälfte
im linken Formkörperteil 2 ist
bananenförmig
nach oben gebogen und endet im oberen Bereich an einem Stauboden 17 und
einer Anschnittöffnung 5.
Dabei mündet
die Anschnittöffnung 5 in
einem rückseitigen
Teil des zu spritzenden Formkörpers 6,
und zwar. seitlich zu einer innenliegenden Formkörperfläche. Der Angusskanal 4 in
der linken Angusseinsatzhälfte
bzw. im linken Einsatzkörper 2 beschreibt
etwa einen halbkreisförmigen
bananenartigen Bogen, der etwa einen Bogenwinkel von 180° umfasst.
Die Anschnittöffnung 5 ist
durch den Staubodenansatz etwa halbkreisförmig ausgebidet mit einem Öffnungsradius
von ca. 1 bis 1,5 mm.
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Durch
einen derartigen mehrteiligen Angusseinsatz 1 werden vorzugsweise
seitliche Anschnitte 5 an innenliegenden Flächen vorgesehen,
deren stark gebogene Angusskanäle 4 sonst
nur schwer herstellbar wären.
Allerdings können
auch übliche Bananenangusseinsätze mehrteilig
ausgebildet werden, da dies die Herstellungsmöglichkeiten sowohl bei einer
funkenerosierten Bearbeitung als auch bei der Herstellung im Gießverfahren
(MIM-Verfahren) erheblich vereinfacht. Dabei kann der Angusseinsatz 1 auch
mehr als zweiteilig ausgebildet werden, wenn z. B. kleine Biegeradien
vorgesehen sind, die dadurch einfacher ausgearbeitet oder gegossen
werden können.
Der Angusseinsatz 1 kann auch bei einer Mehrteiligkeit
insgesamt zylinderförmig
oder in anderen Formgebungen ausgebildet werden, wobei allerdings
die Anlageflächen 14 mit
ihren Angusskanalöffnungen
formschlüssig
aufeinander liegen müssen.
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Die
Einsatzkörper 2, 3 können je
nach Anwendungszweck aus Metallen, Keramiken oder Kunststoffen als
auch aus Verbundmaterialien der vorgenannten Werkstoffe bestehen.
Vorzugsweise werden derartige Einsatzkörper 2, 3 aus
einer härtbaren
Stahllegierung hergestellt, die eine lange Standzeit gewährleistet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Einsatzkörper 2, 3 werden
diese aus einem Stahl-Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt, der
pulvermetallurgisch hergestellt wird. Dieser weist vorzugsweise
eine besondere Härte
auf und erfordert nur geringe Nachbearbeitungen. Dieser Verbundstoff wird
aus Metallpulver und einem Kunststoff als Bindermaterial nach dem
sogenannten MIM-Verfahren (metal injection moulding) hergestellt.
Dazu wird ein Stahl-Metall-Pulver mit einem Kunststoff gemischt und
zu einer Form gepresst, die der Form des Einsatzkörpers 2, 3 mit
dem Angusskanal 4 entspricht, deren Abmessungen aber einen
vorgegebenen Materialschwund berücksichtigen.
Da bei diesem Verfahren der Angusskanal 4 durch einen harten
Einsatz gebildet wird, lässt
sich dieser insbesondere nur bei relativ kurzen Bogenmaßen leicht
entfernen, so dass hierbei die Mehrteiligkeit einen besonderen Vorteil bietet.
Dieses Verbundmaterial aus Metallpulver und Kunststoffmasse wird
in einem bekannten Verfahren durch Hinzugabe eines Katalysators chemisch
oder durch Temperatureinwirkung entbindert, anschließend durch
Erwärmung
mit mindestens 350°C
temperiert, so dass sich der Großteil des Kunststoffs verflüchtigt.
Nach diesem Entbinderungsprozess wird das Formteil in einem Sinterofen
bis nahe dem Schmelzpunkt erhitzt, so dass der restliche, als Kohlenstoff
vorliegende Kunststoffanteil eine feste Verbindung mit dem Stahlpulver
eingeht. Die endgültige Formgestaltung
wird während
des Sinterprozesses durch Zusammenbacken der Metallbestandteile
des Formteils erreicht. Dadurch wird ein sehr harter Einsatzkörper 2, 3 gebildet.
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Derartige
Einsatzkörper 2, 3 werden
vorzugsweise gehärtet
und anschließend
spanend nachgearbeitet, so dass eine hohe Paßgenauigkeit der Einsätze sowie
eine hohe Genauigkeit der Anschnittöffnungen 5 und der
formschlüssigen
Anlageflächen 14 erzielbar
ist. Dieses MIM-Verfahren zur Herstellung der Angusseinsätze 1 hat
insbesondere den Vorteil, dass die komplizierte Herausarbeitung des
stark gebogenen Angusskanals 4 von mehr als 180° durch die
mehrteilige Anordnung erst möglich ist.
Auf diese Weise können
derartige vorgefertigte Einsatzkörper 2, 3 in
kürzester
Zeit serienmäßig hergestellt
und auf einfache Weise nachgearbeitet werden.