DE102012009790A1 - Method for injection molding a liquid metal component and nozzle for spraying metal - Google Patents

Method for injection molding a liquid metal component and nozzle for spraying metal Download PDF

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Abstract

Beim Spritzgießen einer flüssigen Metall-Komponente wird diese mittels einer Düse in eine Kavität eingebracht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Übergangsbereich zwischen der Düse und der Kavität (Angussbereich) nach Einbringen der Metall-Komponente in die Kavität so gekühlt wird, dass das im Angussbereich befindliche Metall erstarrt. In einem späteren Verfahrensschritt wird der Angussbereich wieder erwärmt, wodurch siech das im Angussbereich befindliche Metall wieder verflüssigt. Eine entsprechende Düse zum Spritzen von Metall besitzt ein Düsenrohr, das einen Schmelzekanal bildet, und ein Heizelement, mit dem das Düsenrohr heizbar ist. Eine Auslassöffnung des Düsenrohres ist mittels eines Ventils verschließbar. Zusätzlich ist im Bereich der Auslassöffnung eine Kühlvorrichtung angeordnet.In the injection molding of a liquid metal component, this is introduced by means of a nozzle into a cavity. It is provided that a transition region between the nozzle and the cavity (runner) after the introduction of the metal component in the cavity is cooled so that the metal located in the sprue area solidifies. In a later process step, the sprue area is reheated, thereby re-liquefying the metal in the sprue area. A corresponding nozzle for spraying metal has a nozzle tube, which forms a melt channel, and a heating element, with which the nozzle tube is heated. An outlet opening of the nozzle tube can be closed by means of a valve. In addition, a cooling device is arranged in the region of the outlet opening.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen einer flüssigen Metall-Komponente, wobei die Metall-Komponente mittels einer Düse in eine Kavität eingebracht wird. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Düse zum Spritzen von Metall, mit einem Düsenrohr, das eine Schmelzekanal bildet, und mit einem Heizelement, mit dem das Düsenrohr heizbar ist, wobei eine Auslassöffnung des Düsenrohres mittels eines Ventils verschließbar ist.The invention relates to a method for injection molding a liquid metal component, wherein the metal component is introduced by means of a nozzle in a cavity. Furthermore, the invention relates to a nozzle for spraying metal, with a nozzle tube which forms a melt channel, and with a heating element, with which the nozzle tube is heated, wherein an outlet opening of the nozzle tube is closable by means of a valve.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um eine Metallschmelze in einem Spritzgusswerkzeug zu verwenden. Dabei kann ein herzustellendes Bauteil entweder vollständig aus Metall bestehen, alternativ ist es jedoch auch möglich, eine Metall-Komponente an ein vorgefertigtes Bauteil anzuspritzen, das üblicherweise aus Kunststoff besteht.Various methods and apparatus are known for using a molten metal in an injection molding tool. In this case, a component to be produced can either consist entirely of metal, but alternatively it is also possible to inject a metal component onto a prefabricated component, which usually consists of plastic.

Um eine Metall-Komponente ordnungsgemäß spritzen zu können, muss diese eine geringe Viskosität aufweisen, d. h. sehr fließfähig sein. Üblicherweise finden deshalb Metall-Legierungen Verwendung. Zusätzlich ist es notwendig, die Metall-Komponente auch in der Düse, mit der sie in die Kavität eines Werkzeugs oder einer Form eingespritzt wird, zu erwärmen bzw. auf einer vorbestimmten Temperatur und somit fließfähig zu halten.To be able to inject a metal component properly, it must have a low viscosity, d. H. be very fluid. Usually therefore find metal alloys use. In addition, it is necessary to heat the metal component also in the nozzle, with which it is injected into the cavity of a tool or a mold, or to keep it at a predetermined temperature and thus flowable.

Aufgrund der geringen Viskosität der Metall-Komponente treten in vielen Fällen Probleme bei der Abdichtung im Übergangsbereich zwischen der Düse und der die Kavität bildenden Form, d. h. dem sogenannten Angussbereich auf.Due to the low viscosity of the metal component, sealing problems often occur in the transition region between the nozzle and the mold forming the cavity, i. H. the so-called gate area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spritzgießen einer flüssigen Metall-Komponente zu schaffen, bei dem die Probleme der Abdichtung im Angussbereich überwunden sind. Darüber hinaus soll eine Düse zum Spritzen von Metall geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in einfacher Weise ausführen lässt.The invention has for its object to provide a method for injection molding a liquid metal component, in which the problems of sealing in the sprue are overcome. In addition, a nozzle for spraying metal is to be created, with which the method can be carried out in a simple manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass ein Übergangsbereich zwischen der Düse und der Kavität, d. h. der Angussbereich, nach dem Einbringen der Metall-Komponente in die Kavität so gekühlt wird, dass das im Angussbereich befindliche Metall erstarrt, und dass der Angussbereich in einem späteren Verfahrensschritt wieder erwärmt wird, wodurch sich das im Angussbereich befindliche Metall wieder verflüssigt.The object is achieved with respect to the method by the features of claim 1. It is provided that a transition region between the nozzle and the cavity, d. H. the sprue area is cooled after introduction of the metal component into the cavity such that the metal located in the sprue area solidifies and that the sprue area is reheated in a later process step, whereby the metal located in the sprue area is liquefied again.

Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die im Angussbereich nach Füllen der Kavität verbleibende Metall-Schmelze in ihrer Viskosität zeitweise soweit heraufzusetzen, dass ein Austreten von Metall-Schmelze beispielsweise beim Öffnen der Form oder des Werkzeugs vermieden ist. Zu diesem Zweck wird die Metallschmelze zeitweise soweit abgekühlt, dass sie erstarrt. Unter dem Begriff ”erstarren” wird eine Erhöhung der Viskosität der Metall-Schmelze in dem Maße verstanden, dass ein selbsttätiges Abfließen der Metall-Schmelze vermieden ist. Dazu ist eine vollständige Durchhärtung der Metall-Schmelze nicht notwendig.According to the invention, the basic idea is to temporarily raise the viscosity of the metal melt remaining in the gate area after filling the cavity so that leakage of metal melt, for example when opening the mold or the tool, is avoided. For this purpose, the molten metal is temporarily cooled to the extent that it solidifies. The term "solidify" is understood to mean an increase in the viscosity of the metal melt to the extent that an automatic outflow of the metal melt is avoided. For this purpose, a complete hardening of the metal melt is not necessary.

Nachdem die Form bzw. das Werkzeug geöffnet und das gespritzte Metall-Bauteil entnommen ist, wird die Form bzw. das Werkzeug wieder geschlossen. Anschließend wird die im Angussbereich erstarrte Metall-Schmelze durch Zuführung von Wärmeenergie wieder soweit erwärmt oder erhitzt, dass sie zusammen mit der nachfolgenden Metall-Schmelze in die Kavität eingebracht werden kann.After the mold or the tool has been opened and the injection-molded metal component has been removed, the mold or the tool is closed again. Subsequently, the metal melt solidified in the sprue area is heated or heated again by supplying heat energy so far that it can be introduced into the cavity together with the subsequent metal melt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Kavität bildende Form nach der Erstarrung des im Angussbereich befindlichen Metalls zur Entnahme des gespritzten Metall-Bauteils geöffnet wird, wobei das Metall-Bauteil bei der Entnahme aus der Kavität im Angussbereich abreißt. Dabei verbleibt im Angussbereich ein Pfropfen aus erstarrter Metall-Schmelze, der nach erneutem Schließen der Form wieder erwärmt und verflüssigt wird.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the mold forming the cavity is opened after the solidification of the metal located in the sprue area for the removal of the sprayed metal component, wherein the metal component breaks off in the runner during removal from the cavity. This remains in the gate area, a plug of solidified metal melt, which is reheated and liquefied after re-closing the mold.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich auch um ein wenigstens 2-kompontiges-Spritzgussverfahren handeln, bei dem eine erste Kunststoff-Komponente mittels einer Kunststoff-Spritzdüse in die Kavität eines Werkzeugs eingespritzt wird, so dass ein Grundkörper hergestellt wird. Hierzu sind jegliche Kunststoffarten nutzbar, die auch spritzbar sind.The method according to the invention can also be an at least 2-component injection molding process, in which a first plastic component is injected into the cavity of a tool by means of a plastic injection nozzle, so that a base body is produced. For this purpose, any type of plastic can be used, which are also sprayable.

Anschließend wird auf den Grundkörper aus Kunststoff eine zweite Metall-Komponente in oben genannter Weise aufgespritzt.Subsequently, a second metal component is sprayed in the above-mentioned manner on the base body made of plastic.

Als Metall-Komponente wird vorzugsweise eine Metall-Legierung verwendet, die bis zu einer Temperatur von bis zu 500°C fließfähig ist, wobei die Metall-Legierung beispielsweise eine Zn-Sn-Legierung sein kann.As the metal component, it is preferable to use a metal alloy which is flowable up to a temperature of up to 500 ° C, which metal alloy may be, for example, a Zn-Sn alloy.

Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Düse vorgesehen, bei der im Bereich der Auslassöffnung eine Kühlvorrichtung angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung dient dazu, die Metall-Schmelze kurzzeitig auf eine Temperatur herunterzukühlen, bei der die Metall-Schmelze nicht mehr fließt bzw. erstarrt ist.To carry out the method according to the invention, a nozzle is provided in which a cooling device is arranged in the region of the outlet opening. The cooling device serves to briefly cool the metal melt to a temperature at which the metal melt no longer flows or solidifies.

Vorzugsweise kann die Kühlvorrichtung zumindest einen von einem Kühlfluid durchströmten Kühlkanal aufweisen. Der Kühlkanal kann in der Wandung des Düsenrohres und/oder in einem im Angussbereich befindlichen Abschnitt der Form ausgebildet sein.Preferably, the cooling device can flow through at least one of a cooling fluid Have cooling channel. The cooling channel may be formed in the wall of the nozzle tube and / or in a portion of the mold located in the sprue area.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Düsenrohr und das Heizelement von einer Mantelhülse mit Abstand umgeben sind, die insbesondere der thermischen Isolation dient. In diesem Fall kann der Kühlkanal in der Wandung der Mantelhülse ausgebildet sein.In a further development of the invention can be provided that the nozzle tube and the heating element are surrounded by a jacket sleeve at a distance, which serves in particular the thermal insulation. In this case, the cooling channel may be formed in the wall of the jacket sleeve.

Zur Überwachung und Steuerung des Kühlvorgangs kann erfindungsgemäß im Bereich der Auslassöffnung bzw. im Angussbereich ein Temperatursensor vorgesehen sein, der beispielsweise über eine Leitung oder ein Kabel mit einer Steuervorrichtung in Verbindung steht.In order to monitor and control the cooling process, according to the invention a temperature sensor may be provided in the region of the outlet opening or in the sprue area, which temperature sensor is connected to a control device, for example via a line or a cable.

Wenn die Metall-Schmelze mittels der Düse in die Kavität der Form oder des Werkzeugs eingebracht wird, muss sie sehr fließfähig sein, wozu es üblicherweise notwendig ist, die Metall-Schmelze durch Zuführung von Wärmeenergie fließfähig zu halten. Das zu diesem Zweck vorgesehene Heizelement kann in Weiterbildung der Erfindung das Düsenrohr zumindest abschnittsweise umgeben. Insbesondere kann es sich dabei um ein Widerstandsheizelement handeln, das rohr- oder hülsenförmig ausgebildet ist und auf ein Düsenrohr außenseitig unter enger Passung aufgeschoben werden kann. Insbesondere ist das Heizelement im Bereich der Auslassöffnung des Düsenrohres angeordnet, wobei es sich über einen Teilbereich der axialen Länge des Düsenrohres oder auch über dessen gesamte Länge erstrecken kann.If the metal melt is introduced into the cavity of the mold or the tool by means of the nozzle, it must be very fluid, for which it is usually necessary to keep the metal melt flowable by supplying heat energy. The heating element provided for this purpose may, in a further development of the invention, surround the nozzle tube at least in sections. In particular, it may be a resistance heating element, which is tubular or sleeve-shaped and can be pushed onto a nozzle tube outside under close fit. In particular, the heating element is arranged in the region of the outlet opening of the nozzle tube, wherein it can extend over a partial region of the axial length of the nozzle tube or over its entire length.

Die Mantelhülse ist so bemessen, dass die Innenoberfläche ihrer Wandung im Abstand von der Außenoberfläche der Wandung des Heizelementes und auch der Außenoberfläche des Düsenrohres angeordnet ist. Aufgrund dieses Abstandes ist zwischen dem Düsenrohr bzw. dem Heizelement und der Mantelhülse ein Luftpolster gebildet, das eine thermische Isolierung des Düsenrohres bewirkt.The jacket sleeve is dimensioned so that the inner surface of its wall is spaced from the outer surface of the wall of the heating element and also the outer surface of the nozzle tube. Because of this distance, an air cushion is formed between the nozzle tube or the heating element and the jacket sleeve, which causes a thermal insulation of the nozzle tube.

Bei der erfindungsgemäßen Düse ist die Auslassöffnung des Düsenrohrs mittels eines Ventils verschließbar. Hierzu kann das Ventil beispielsweise als Nadelventil mit einer Ventilnadel ausgebildet sein, die mittels eines Ventilantriebs im Schmelzekanal des Düsenrohres axial bewegbar ist. Der Schmelzekanal kann im Bereich der Auslassöffnung eine konische Verjüngung aufweisen, die in ihrer Kontur mit der Kontur eines entsprechenden konischen Endbereichs der Ventilnadel übereinstimmt, so dass die Ventilnadel in abgedichteter Weise gegen die Wandung der Verjüngung gespannt werden kann.In the case of the nozzle according to the invention, the outlet opening of the nozzle tube can be closed by means of a valve. For this purpose, the valve may be formed, for example, as a needle valve with a valve needle, which is axially movable by means of a valve drive in the melt channel of the nozzle tube. The melt channel can have a conical taper in the region of the outlet opening, the contour of which matches the contour of a corresponding conical end region of the valve needle, so that the valve needle can be clamped in a sealed manner against the wall of the taper.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ventilnadel beheizbar ist, so dass die Metall-Schmelze, die die im Schmelzekanal angeordnete Ventilnadel umströmt, zuverlässig auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann.In a particularly preferred embodiment of the invention can be provided that the valve needle is heatable, so that the metal melt, which flows around the valve needle arranged in the melt channel, can be reliably maintained at a desired temperature.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Schmelzekanal und gegebenenfalls auch das Nadelventil oberflächlich mit einer Anti-Haft-Beschichtung aus aufgedampftem Kohlenstoff beschichtet sein können, um ein Anhaften der Metallschmelze an der Wandung des Schmelzekanals bzw. dem Nadelventil zu vermeiden.According to the invention, it may be provided that the melt channel and possibly also the needle valve can be coated on the surface with an anti-adhesion coating of vapor-deposited carbon in order to prevent adhesion of the molten metal to the wall of the melt channel or the needle valve.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert ist.Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description in which an embodiment of the invention with reference to the drawings is explained in detail.

Hierbei zeigt:Hereby shows:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Düse; 1 a longitudinal section through a nozzle according to the invention;

2 eine Teilansicht eines unteren Bereiches der erfindungsgemäßen Düse und 2 a partial view of a lower portion of the nozzle according to the invention and

3 eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Düse in einen Längsschnitt. 3 a modification of the nozzle according to the invention in a longitudinal section.

In 1 ist ein Längsschnitt durch eine Düse 1 in einer schematischen Ansicht dargestellt. Die Düse 1 ist an einem Gehäuseteil in Form eines Verteilerblocks 2 angeordnet, der einen Zuführkanal 3 aufweist, in welchem die zu spritzende Metall-Komponente zugeführt wird. Der Zuführkanal 3 erstreckt sich in waagerechte Richtung von einer Stirnseite 2a des Gehäuseteils 2 bis einem senkrechten Abschnitt.In 1 is a longitudinal section through a nozzle 1 shown in a schematic view. The nozzle 1 is on a housing part in the form of a distribution block 2 arranged, which has a feed channel 3 in which the metal component to be sprayed is supplied. The feed channel 3 extends horizontally from one end face 2a of the housing part 2 to a vertical section.

In dem Verteilerblock 2 ist in eine Aussparung 5 ausgebildet, in die ein Düsenkörper 6 mittels Dichtungen 7 eingelassen und mit dem Gehäuseteil 2 dichtend verbunden ist. Der Düsenkörper 6 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist neben einem Düsenkopf 8 ein Düsenrohr 9 auf, welches einen inneren Schmelzekanal 4 bildet.In the distribution block 2 is in a recess 5 formed into which a nozzle body 6 by means of seals 7 let in and with the housing part 2 is sealingly connected. The nozzle body 6 is substantially cylindrical and has a nozzle head 8th a nozzle tube 9 on, which has an inner melt channel 4 forms.

Der Schmelzekanal 4 steht mit dem Zuführkanal 3 in Verbindung. Der Schmelzekanal 4 und/oder der Zuführkanal 3 können an der Innenseite ihrer Wandung eine Beschichtung aufweisen, die vorzugsweise aus aufgedampftem Kohlenstoff besteht, um einen Kontakt zwischen der Wandung des Zuführkanals 3 bzw. des Schmelzekanals 4 mit der Metallschmelze zu verhindern. Die Beschichtung ist durch den aufgedampften Kohlenstoff eine nahezu diamantharte Anti-Haftbeschichtung.The melt channel 4 stands with the feed channel 3 in connection. The melt channel 4 and / or the feed channel 3 may have on the inside of its wall a coating, which preferably consists of vapor-deposited carbon to a contact between the wall of the feed channel 3 or of the melt channel 4 with the molten metal to prevent. The coating is an almost diamond-hard anti-adhesion coating due to the vapor deposited carbon.

Das Düsenrohr 9 weist in seinem dem Düsenkopf 8 abgewandten unteren Bereich 10 eine Auslassöffnung 11 auf, die einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als der Schmelzkanal 4. Im Übergangsbereich zwischen dem Schmelzkanal 4 und der Auslassöffnung 11 ist am Ende des Düsenrohres 9 eine kegelförmige Verjüngung 13 vorgesehen.The nozzle tube 9 points in his the nozzle head 8th opposite lower area 10 a outlet 11 on, which has a much smaller diameter than the melt channel 4 , In the transition area between the melt channel 4 and the outlet opening 11 is at the end of the nozzle tube 9 a cone-shaped rejuvenation 13 intended.

Entlang des unteren Bereiches 10 des Düsenrohrs 9 ist ein das Düsenrohr 9 umschließendes, hülsenförmiges Heizelement 14 angeordnet, wie es auch 2 in einer vergrößerten Darstellung zeigt. Das Heizelement 14 ist rohrförmig und ohne eine weitere Isolierung direkt auf das Düsenrohr 9 aufgesetzt. Dies gewährleistet eine direkte Übertragung der Wärmeenergie an das im Schmelzekanal 4 befindliche Metall. Üblicherweise ist das Heizelement 14 ein Widerstandsheizelement, das für eine gute Wärmeübertragung an das Düsenrohr 9 nicht zusätzlich eingebettet werden muss.Along the lower area 10 of the nozzle tube 9 is a nozzle tube 9 enclosing, sleeve-shaped heating element 14 arranged as well 2 in an enlarged view shows. The heating element 14 is tubular and without further insulation directly on the nozzle tube 9 placed. This ensures a direct transfer of heat energy to that in the melt channel 4 located metal. Usually, the heating element 14 a resistance heating element that ensures good heat transfer to the nozzle tube 9 does not need to be embedded additionally.

Um das Heizelement 14 herum ist eine Mantelhülse 15 angeordnet, die an ihrem gemäß 1 oberen Ende mit einem Kopf 16 an der Unterseite 2b des Gehäuseteils 2 anliegt und im Kopf 10 eine den Außenkonturen des Düsenkopfes 8 entsprechende Aussparung 17 aufweist. Die Mantelhülse 15 ist mittels ihres Kopfes 16 gegenüber dem Düsenkopf 8 abgedichtet.To the heating element 14 around is a jacket sleeve 15 arranged according to her 1 upper end with a head 16 on the bottom 2 B of the housing part 2 is present and in the head 10 a the outer contours of the nozzle head 8th corresponding recess 17 having. The jacket sleeve 15 is by means of her head 16 opposite the nozzle head 8th sealed.

Weiterhin ist die Mantelhülse 15 derart ausgebildet, dass sie an ihrem entgegengesetzten, gemäß 1 unteren Ende eine stirnseitige Öffnung 18 aufweist, in der das untere Ende des Düsenrohrs 9 angeordnet ist, so dass die Mantelhülse 15 an der Außenwandung des Düsenrohres 9 dichtend anliegt. Die Mantelhülse 15 weist einen inneren Durchmesser auf, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Heizelements 14. Somit ist eine Innenoberfläche der Wandung 19 der Mantelhülse 15 von dem Heizelement 14 beabstandet. Hierdurch ist ein Bereich zwischen der Wandung 19 der Mantelhülse 15 und dem Heizelement 14 als Luftpolster 20 gebildet. Da die Mantelhülse 15 dichtend mit dem Düsenköper 6 und dem Verteilerblock 2 verbunden ist, wirkt das Luftpolster 2 als Isolierung für das Düsenrohr 9 und die darin fließende Metallschmelze.Furthermore, the jacket sleeve 15 designed so that they are at their opposite, according to 1 lower end of an end opening 18 in which the lower end of the nozzle tube 9 is arranged so that the jacket sleeve 15 on the outer wall of the nozzle tube 9 sealingly rests. The jacket sleeve 15 has an inner diameter which is slightly larger than the outer diameter of the heating element 14 , Thus, an inner surface of the wall 19 the jacket sleeve 15 from the heating element 14 spaced. This is an area between the wall 19 the jacket sleeve 15 and the heating element 14 as air cushion 20 educated. Because the jacket sleeve 15 sealing with the nozzle body 6 and the distribution block 2 is connected, the air cushion acts 2 as insulation for the nozzle tube 9 and the molten metal flowing therein.

Innerhalb des Düsenrohres 9 ist ein Ventil 21 angeordnet. Das Ventil 21 ist über einen oberen Anschluss 22 mit einem nicht dargestellten Ventilantrieb verbunden, der eine innerhalb des Schmelzekanals 4 angeordnete Ventilnadel 23 axial auf und ab bewegt. Die Ventilnadel 23 weist an ihrem der oberen Antriebsmechanik abgewandten unteren Ende einen kegelförmigen Abschluss 24 auf, dessen Steigung im Wesentlichen der Steigung der Verjüngung 13 des Schmelzekanals 14 entspricht. Die Ventilnadel 23 kann vom Antrieb axial auf und ab bewegt werden, so dass es möglich ist, die Auslassöffnung 11 zu verschließen, wobei durch geeignetes Einstellen der Ventilnadel 23 der Durchfluss des flüssigen Metalls durch den Schmelzekanal 4 regelbar ist.Inside the nozzle tube 9 is a valve 21 arranged. The valve 21 is over an upper connection 22 connected to a valve drive, not shown, the one within the melt channel 4 arranged valve needle 23 moved axially up and down. The valve needle 23 has at its upper drive mechanism remote from the lower end a conical termination 24 on, whose slope is essentially the slope of the taper 13 of the melt channel 14 equivalent. The valve needle 23 can be moved axially up and down by the drive so that it is possible to open the outlet 11 to close, whereby by suitably adjusting the valve needle 23 the flow of the liquid metal through the melt channel 4 is controllable.

Zusätzlich oder alternativ zu dem auf der Außenseite des Düsenrohres 9 angeordneten Heizelementes 14 kann vorgesehen sein, dass die Ventilnadel 23 heizbar ist und dadurch die in dem Schmelzekanal 4 befindliche Metall-Komponente flüssig hält.Additionally or alternatively to that on the outside of the nozzle tube 9 arranged heating element 14 can be provided that the valve needle 23 is heated and thereby in the melt channel 4 metal component keeps liquid.

In den 1 und 2 ist schematisch eine Form F dargestellt, die im Inneren eine Kavität K bildet, die mit der Auslassöffnung 11 des Schmelzekanals 4 in Verbindung steht. Das untere Ende des Düsenrohrs 9 mit der Verjüngung 13 und der Auslassöffnung 11 sowie die unmittelbar anschließende Wandung der Form F bilden einen sogenannten Angussbereich A. Innerhalb dieses Angussbereichs A ist eine Kühlvorrichtung 25 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühlvorrichtung 25 von einem Kühlkanal 26 gebildet, der in demjenigen Bereich der Wandung der Mantelhülse 15 ausgebildet ist, der das die Verjüngung 13 aufweisende untere Ende des Düsenrohrs 9 umgibt. Ein Kühlfluid und insbesondere eine Kühlflüssigkeit kann in üblicher, nicht näher dargestellter Weise durch den Kühlkanal 26 gefördert werden und dadurch den Angussbereich A kühlen. In der Wandung des Düsenrohres 9 sitzt nahe der Verjüngung 13 und somit ebenfalls im Angussbereich A ein Temperatursensor 27, der über eine nur schematisch dargestellte Leitung 29 mit einer elektronischen Steuervorrichtung 30 verbunden ist. Auf der Außenseite der Wandung des Düsenrohres 9 ist eine Nut 28 ausgebildet, in der die Leitung 29 zumindest abschnittsweise verlegt sein kann.In the 1 and 2 schematically a mold F is shown, which forms a cavity K inside, with the outlet opening 11 of the melt channel 4 communicates. The lower end of the nozzle tube 9 with the rejuvenation 13 and the outlet opening 11 as well as the immediately adjacent wall of the form F form a so-called runner A. Within this runner A is a cooling device 25 educated. In the illustrated embodiment, the cooling device 25 from a cooling channel 26 formed in the region of the wall of the jacket sleeve 15 that is the rejuvenation 13 having lower end of the nozzle tube 9 surrounds. A cooling fluid and in particular a cooling liquid can in the usual, not shown manner by the cooling channel 26 be promoted and thereby cool the sprue A range. In the wall of the nozzle tube 9 sits near the rejuvenation 13 and thus likewise in the sprue area A, a temperature sensor 27 , via a line shown only schematically 29 with an electronic control device 30 connected is. On the outside of the wall of the nozzle tube 9 is a groove 28 trained in the line 29 at least in sections may be misplaced.

Die 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düse 1, wobei das Heizelement 14 nicht nur in einem Bereich 10 um die Auslassöffnung 11, sondern über die gesamte Länge des Düsenrohres 9 ausgebildet ist. Auch hierbei ist die Mantelhülse 15 so angeordnet, dass ihr innerer Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Heizelements 14, wodurch sich ein rohrförmiger luftgefüllter Bereich als Luftpolster 20 bildet.The 3 shows a further embodiment of the nozzle according to the invention 1 where the heating element 14 not just in one area 10 around the outlet opening 11 but over the entire length of the nozzle tube 9 is trained. Again, the jacket sleeve 15 arranged so that its inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the heating element 14 , creating a tubular air-filled area as an air cushion 20 forms.

Zur Herstellung eines Metall-Bauteils wird eine flüssige Metall-Komponente, bei der es sich vorzugsweise um eine Metall-Legierung handelt, mittels zumindest einer Spritzdüse in die Kavität K eingespritzt.To produce a metal component, a liquid metal component, which is preferably a metal alloy, is injected into the cavity K by means of at least one spray nozzle.

Hierzu wird die Düse 1 verwendet, wobei eine geeignete Schmelze der Metall-Komponente durch den Zuführkanal 3 und den Schmelzekanal 4 zugeführt wird. Eine Dosierung der Ausflussmenge aus der Auslassöffnung 11 erfolgt mittels des Ventils 21 bzw. der Ventilnadel 23. Bevor das Metall die Auslassöffnung 11 erreicht, wird das Düsenrohr 9 mittels des Heizelementes 14 und/oder mittels der Ventilnadel 23 beheizt, wodurch die Metall-Komponente im Schmelzekanal 4 in einem flüssigen Zustand gehalten wird. Damit die Heizleistung des Heizelements 14 in die Schmelze geleitet wird und nicht die Umgebung des Düsenrohres 9 beheizt, ist die Mantelhülse 15 über das Düsenrohr 9 gestülpt, wobei die Mantelhülse 15 dichtend am Düsenrohr 9 anliegt. Eine Isolierung nach außen hin erfolgt durch das zwischen Mantelhülse 15 und Heizelement 14 entstandene Luftpolster 20, das durch die Beabstandung der Mantelhülse 15 und den daraus gebildeten Bereich entsteht.For this purpose, the nozzle 1 used, wherein a suitable melt of the metal component through the feed channel 3 and the melt channel 4 is supplied. A dosage of the outflow quantity from the outlet opening 11 takes place by means of the valve 21 or the valve needle 23 , Before the metal the outlet opening 11 reached, the nozzle tube becomes 9 by means of the heating element 14 and / or by means of the valve needle 23 heated, causing the metal component in the melt channel 4 is kept in a liquid state. Thus the heating power of the heating element 14 is passed into the melt and not the environment of the nozzle tube 9 heated, is the jacket sleeve 15 over the nozzle tube 9 slipped, with the jacket sleeve 15 sealing at the nozzle tube 9 is applied. An insulation to the outside is made by the between jacket sleeve 15 and heating element 14 resulting air cushion 20 caused by the spacing of the jacket sleeve 15 and the area formed therefrom.

Die Metallschmelze strömt durch die Auslassöffnung 11 des Düsenrohres 9 in die Kavität K der Form F, bis diese vollständig gefüllt ist. Daraufhin wird das Ventil 21 geschlossen, indem die Ventilnadel 23 axial verstellt und mit ihrem kegelförmigen Abschluss 24 gegen die Innenwandung der Verjüngung 13 des Schmelzekanals 4 gespannt wird. Anschließend wird die Kühlvorrichtung 25 aktiviert, indem eine Kühlflüssigkeit durch den Kühlkanal 26 gefördert wird. Dadurch werden die im Angussbereich A liegenden Abschnitte des Düsenrohres 9, der Mantelhülse 15 und der Form F gekühlt, was auch zu einer Kühlung der in der Verjüngung 13 des Schmelzekanals 4 befindlichen Metallschmelze führt. Die Kühlung wird solange fortgesetzt, bis die Metallschmelze in diesen Bereichen erstart oder zumindest einen zähflüssigen oder festen Zustand einnimmt. Da die chemische Zusammensetzung der Metallschmelze bekannt ist, ist auch eine Zieltemperatur bekannt, auf die die Metallschmelze bzw. der Angussbereich A heruntergekühlt werden muss, um ein unerwünschtes Austreten der Metallschmelze zu verhindern. Das Erreichen dieser Zieltemperatur wird mittels des Temperatursensors 27 und der Steuervorrichtung 30 überwacht und gesteuert.The molten metal flows through the outlet opening 11 of the nozzle tube 9 into the cavity K of the form F until it is completely filled. Then the valve becomes 21 closed by the valve needle 23 axially adjusted and with its conical finish 24 against the inner wall of the rejuvenation 13 of the melt channel 4 is tense. Subsequently, the cooling device 25 activated by passing a cooling fluid through the cooling channel 26 is encouraged. As a result, lying in the runner A sections of the nozzle tube 9 , the coat sleeve 15 and the form F cooled, which also leads to cooling in the rejuvenation 13 of the melt channel 4 located molten metal leads. The cooling is continued until the molten metal in these areas starts or at least assumes a viscous or solid state. Since the chemical composition of the molten metal is known, a target temperature is also known, to which the molten metal or the sprue area A has to be cooled in order to prevent unwanted leakage of the molten metal. The achievement of this target temperature is by means of the temperature sensor 27 and the control device 30 monitored and controlled.

Das die Kavität K ausfüllende Metall bildet ein gewünschtes Metall-Bauteil, das in üblicher Weise durch Öffnen der Form F aus dieser entnommen werden kann. Dabei bricht das Metall-Bauteil im Angussbereich A und üblicherweise im Bereich der Spitze der Ventilnadel 23 ab. Die Reste der erstarrten Metallschmelze, die sich noch in der Verjüngung 23 des Schmelzekanals 4 befinden, sorgen für eine zuverlässige Abdichtung. Anschließend wird die Form F wieder geschlossen und durch Deaktivierung der Kühlvorrichtung sowie durch Aktivierung des Heizelementes 14 werden diese Reste der erstarten Metallschmelze wieder verflüssigt, woraufhin das Ventil 21 durch Verfahren der Ventilnadel 23 geöffnet wird, so dass die Metallschmelze zur Herstellung eines weiteren Metall-Bauteils in die Kavität K eintreten kann.The cavity filling the metal K forms a desired metal component, which can be removed in a conventional manner by opening the mold F from this. The metal component breaks in the sprue area A and usually in the area of the tip of the valve needle 23 from. The remains of the solidified molten metal, which is still in the rejuvenation 23 of the melt channel 4 ensure a reliable seal. Subsequently, the mold F is closed again and by deactivation of the cooling device and by activation of the heating element 14 These residues of the erstarten molten metal are liquefied again, whereupon the valve 21 by moving the valve needle 23 is opened, so that the molten metal can enter into the cavity K for the production of a further metal component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Düsejet
22
Verteilerblockdistribution block
2a2a
Stirnseitefront
2b2 B
Unterseitebottom
33
Zuführkanalfeed
44
Schmelzekanalmelt channel
55
Aussparungrecess
66
Düsenkörpernozzle body
77
Dichtungpoetry
88th
Düsenkopfnozzle head
99
Düsenrohrnozzle tube
1010
unterer Bereichlower area
1111
Auslassöffnungoutlet
1313
Verjüngungrejuvenation
1414
Heizelementheating element
1515
Mantelhülsecoat sleeve
1616
Kopfhead
1717
Aussparungrecess
1818
Öffnungopening
1919
Innenoberfläche Wandung MantelhülseInner surface wall jacket sleeve
2020
Luftpolsterbubble
2121
VentilValve
2222
Anschlussconnection
2323
Ventilnadelvalve needle
2424
kegelförmiger Abschlusscone-shaped finish
2525
Kühlvorrichtungcooler
2626
Kühlkanalcooling channel
2727
Temperatursensortemperature sensor
2828
Nutgroove
2929
Leitungmanagement
3030
Steuervorrichtungcontrol device
AA
AngussbereichAngus area
FF
Formshape
KK
Kavitätcavity

Claims (10)

Verfahren zum Spritzgießen einer flüssigen Metall-Komponente, wobei die Metall-Komponente mittels einer Düse (1) in eine Kavität (K) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich zwischen der Düse (1) und der Kavität (K) (Angussbereich (A)) nach dem Einbringen der Metall-Komponente in die Kavität (K) so gekühlt wird, dass das im Angussbereich (A) befindliche Metall erstarrt, und dass der Angussbereich (A) in einem späteren Verfahrensschritt wieder erwärmt wird, wodurch sich das im Angussbereich (A) befindliche Metall wieder verflüssigt.Method for injection molding a liquid metal component, wherein the metal component is produced by means of a nozzle ( 1 ) is introduced into a cavity (K), characterized in that a transition region between the nozzle ( 1 ) and the cavity (K) (runner (A)) after introduction of the metal component in the cavity (K) is cooled so that the metal in the runner (A) solidifies, and that the runner (A) in a heated later in the process step, whereby the metal located in the sprue area (A) liquefies again. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kavität (A) bildende Form nach der Erstarrung des im Angussbereich befindlichen, Metalls zur Entnahme des gespritzten Metall-Bauteils geöffnet wird, wobei das Metall-Bauteil im Angussbereich abreißt, und dass der Angussbereich (A) nach erneutem Schließen der Form erwärmt wird.Method according to claim 1, characterized in that a mold forming the cavity (A) is opened after solidification of the metal located in the sprue area for removal of the sprayed metal component, wherein the metal component breaks off in the sprue area, and that the sprue area (FIG. A) is heated after re-closing the mold. Düse zum Spritzen von Metall, mit einem Düsenrohr (9), das einen Schmelzekanal (4) bildet, und mit einem Heizelement (14), mit dem das Düsenrohr (9) heizbar ist, wobei eine Auslassöffnung (11) des Düsenrohres (9) mittels eines Ventils (21) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Auslassöffnung (11) eine Kühlvorrichtung (25) angeordnet ist. Nozzle for spraying metal, with a nozzle tube ( 9 ), which has a melt channel ( 4 ) and with a heating element ( 14 ), with which the nozzle tube ( 9 ) is heatable, with an outlet opening ( 11 ) of the nozzle tube ( 9 ) by means of a valve ( 21 ) is closable, characterized in that in the region of the outlet opening ( 11 ) a cooling device ( 25 ) is arranged. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (25) zumindest einen von einem Kühlfluid durchströmten Kühlkanal (26) aufweist.Nozzle according to claim 3, characterized in that the cooling device ( 25 ) at least one of a cooling fluid flowed through the cooling channel ( 26 ) having. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (26) in der Wandung des Düsenrohrs (19) ausgebildet ist.Nozzle according to claim 4, characterized in that the cooling channel ( 26 ) in the wall of the nozzle tube ( 19 ) is trained. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenrohr (9) und das Heizelement (14) von einer Mantelhülse (15) mit Abstand umgeben sind und dass der Kühlkanal (26) in der Wandung der Mantelhülse (15) ausgebildet ist.Nozzle according to claim 4, characterized in that the nozzle tube ( 9 ) and the heating element ( 14 ) of a jacket sleeve ( 15 ) are surrounded by a distance and that the cooling channel ( 26 ) in the wall of the jacket sleeve ( 15 ) is trained. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Auslassöffnung (11) ein Temperatursensor (27) vorgesehen ist, der mit einer Steuervorrichtung (30) in Verbindung steht.Nozzle according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the region of the outlet opening ( 11 ) a temperature sensor ( 27 ) provided with a control device ( 30 ). Düse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (14) das Düsenrohr (9) zumindest abschnittsweise umgibt.Nozzle according to one of claims 3 to 7, characterized in that the heating element ( 14 ) the nozzle tube ( 9 ) at least partially surrounds. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (21) ein Nadelventil mit einer Ventilnadel (23) ist, die mittels eines Ventilnadelantriebs (22) im Schmelzekanal (4) des Düsenrohr (9) axial bewegbar ist.Nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve ( 21 ) a needle valve with a valve needle ( 23 ), which by means of a valve needle drive ( 22 ) in the melt channel ( 4 ) of the nozzle tube ( 9 ) is axially movable. Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (23) heizbar ist.Nozzle according to claim 9, characterized in that the valve needle ( 23 ) is heatable.
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