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Die Erfindung betrifft einen Angusseinsatz für Formwerkzeuge mit einem in eine Kavität eines Formwerkzeuges mündenden Tunnelangusskanal, dessen Mündungsöffnung in einer Seitenwand des Angusseinsatzes angeordnet ist, und eine Spritzgießwerkzeug mit einem Angusseinsatz.
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Die
DE 298 21 445 U1 betrifft Angusseinsätze zum Einbau in Spritzgießwerkzeuge. Der Angusseinsatz sieht einen sich bogenförmig verjüngenden Tunnelkanal vor, der am Austritt des Tunnels einen Anschnitt mit Gegenzentrierung aufweist. Der Tunnelquerschnitt kann kreisförmig der elliptisch verlaufen, die Mündung sieht eine Schlitzform vor.
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Die
DD 276 592 A3 betrifft ein Angießsystem für nachbearbeitungsfreies Spritzgießen. Der Angießkanal weist einen Stauboden auf, bevor er in die Kavität mündet.
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Die
DE 298 25 264 U1 betrifft eine Angussvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge mit einem im Werkzeug geführten Angusskanal, an dessen Ende ein Anschnitt vorgesehen ist, wobei der Angusskanal und der Anschnitt in einem vorgefertigten Einsatz angebracht sind, der in einer Aussparung des Werkzeuges eingesetzt wird. Ein Anschnitt befindet sich an einer nach oben gerichteten, halbrunden Austrittsöffnung, die nach oben durch eine Erhebung begrenzt wird und nach innen aus einer scharfen, keilförmigen Kante besteht.
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Die
DE 10 2004 057 677 A1 betrifft eine Angussvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge mit einer halbkreisförmigen Austrittsöffnung und einem Stauboden.
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Die
DE 10 2005 024 141 A1 betrifft eine Angussvorrichtung für Spitzgießwerkzeuge mit einem vorgefertigten Angusseinsatz, der einen bananenförmigen Angusskanal und einen Anschnitt enthält und in einer Aussparung eines Spritzgießwerkzeuge einsetzbar ist. Der Angusskanal weist einen rückseitigen Anschnitt auf, der eine seitliche Einspritzung in den Innenbereich eines Formhohlkörpers ermöglicht. In dem Angussansatz ist ein Stauboden integriert.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Angusseinsätze sehen einen Staubodenanguss vor, der zu einer Messer- bzw. Strömungsabrisskante quer zur Fließrichtung des Kunststoffes oder eines anderen Mediums führt. Insbesondere beim Füllen der Kavität mit abrasiven Medien, beispielsweise glasfaser- oder kunstfaserversetzten Kunststoffen, wird die Messerkante oder Abrisskante quer zur Fließrichtung abgetragen, was zu Verringerungen von Standzeiten und zu Problemen am Werkstück führt.
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Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Angusseinsatz mit den Merkmalen des Hauptanspruches und ein Spritzgießwerkzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den Figuren offenbart.
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Der erfindungsgemäße Angusseinsatz für Formwerkzeuge mit einem in eine Kavität eines Formwerkzeuges mündenden Tunnelangusskanal, dessen Mündungsöffnung in einer Seitenwand des Angusseinsatzes angeordnet ist, sieht vor, dass die Mündungsöffnung des Tunnelangusskanals rund oder elliptisch ausgebildet ist und dass die Seitenwand die Mündungsöffnung vollständig umgibt. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, dass kein Stauboden vorhanden ist, der eine harte Abrisskante ausbildet, die aufgrund der abrasiven Eigenschalten eines faserverstärkten Kunststoffes nach sehr kurzer Zeit verschlissen wäre. Vielmehr mündet der Tunnelangusskanal unmittelbar in die Kavität, so dass keine Prallfläche vor der Kanalmündung ausgebildet ist, was bei mit Fasern gefüllten Medien zu einer erhöhten Brechneigung der Fasern oder zum Verknäulen der Fasern im Tunnelanguss führen kann. Aufgrund des Wegfalls des Staubodens entsteht nur eine geringe Scherung, so dass ein größeres Prozessfenster und eine verbesserte Oberflächengüte des Werkstückes bereitgestellt werden kann.
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Vor der Mündungsöffnung ist bevorzugt kein Stauboden ausgebildet, der die Fasern in dem Werkstoff scheren oder zerstören könnte.
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Der Tunnelangusskanal kann sich in Richtung auf die Mündungsöffnung verjüngen, so dass die durch den Tunnelkanal gepresste Masse bis kurz vor dem Eintritt in die Kavität flüssig gehalten wird und dann durch den Übergang auf einen fast kreisrunden Querschnitt eine optimale Nachdruckwirkung ermöglicht wird. Dadurch entsteht trotz der Kompression und der dadurch beibehaltenen Viskosität und guten Nachdruckwirkung nur eine geringe Scherung.
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Der Tunnelangusskanal kann einen sich von der Mündungsöffnung erstreckenden, kontinuierlich erweiternden Tunnelkanalabschnitt aufweisen, um eine kontinuierliche Kompression des zu verarbeitenden Mediums in Richtung auf die Mündung zu gewährleisten.
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Der Tunnelangusskanal kann zumindest teilweise geneigt zur Seitenwand orientiert ausgebildet sein, um die zu verarbeitende Masse in einem optimalen Winkel bei einer geringen Umlenkung in die Kavität transportieren zu können.
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Ein Gewinde zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und eine sich an das Gewinde anschließende Auswerferbohrung kann vorhanden sein, wobei die Auswerferbohrung sich bis zum Tunnelangusskanal erstreckt, so dass ein erleichtertes Auswerfen des Angusses ermöglicht werden kann, wenn sich die Spritzgussform nach dem Abkühlen geöffnet hat.
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Eine Temperiereinrichtung kann in dem Angusseinsatz ausgebildet sein, um optimale Prozesstemperaturen zu ermöglichen. Die Temperierung kann sowohl eine Kühlung als auch eine Heizung beinhalten. Wird die Kühlung des Angusseinsatzes und damit auch des zu verarbeitenden Mediums gewünscht, wird eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlmedium durch den Angusseinsatz geleitet, wird eine Erwärmung gewünscht, beispielsweise um die gewünschte Betriebstemperatur gewährleisten zu können, wird ein entsprechend erwärmtes Medium durch den Angusseinsatz geleitet.
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Die Temperiereinrichtung kann von einer Seitenwand, insbesondere einer Seitenwand, in der nicht die Mündung angeordnet ist, eine sich in Richtung auf den Tunnelangusskanal erstreckende Ausnehmung aufweisen, in der ein Einsatz angeordnet ist, der zwei Temperierkanalabschnitte ausbildet und voneinander trennt, wobei an dem stirnseitigen Ende des Einsatzes ein Verbindungskanal ausgebildet ist. Der Verbindungskanal kann entweder durch eine Ausnehmung in dem Einsatz selbst oder durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ausnehmung ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Nut oder durch ein nicht zu tiefes Einführen des Einsatzes in die Ausnehmung.
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Die Ausnehmung kann aus drei oder mehr Bohrungen bestehen, die teilweise konturüberlappend ausgebildet sind. In die mittlere Bohrung kann dann der Einsatz eingesetzt werden, wodurch die beiden außen liegenden Bohrungen voneinander getrennt werden. Die Bohrungsenden bilden dann den Verbindungskanal aus.
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Der Einsatz kann an der Stirnseite eine Quernut aufweisen, die die Temperierkanalabschnitte miteinander verbindet. Bevorzugt ist die Quernut so breit wie der Temperierkanalabschnitt und verläuft in unmittelbarer Nähe zu der zu temperierenden Region.
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Es kann ein Totkanal von dem Tunnelangusskanal abzweigen, wodurch die Reduzierung eines „matten Hofes” erreicht werden kann. Ein matter Hof entsteht aufgrund der erhöhten Scherung der ersten Masse oder durch Aufreißen bereits erstarrter Oberflächenhaut an scharfkantigen Umlenkungen oder Wanddickensprüngen. Auch kann es aufgrund von Geschwindigkeitsunterschieden zwischen verschiedenen Fließfronten zu einem matten Hof kommen. Um die Fließfrontgeschwindigkeit anzupassen, sind Totkanäle oder zumindest ein Totkanal vorgesehen, der von dem Tunnelangusskanal abzweigt. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Totkanäle senkrecht zu der Hauptfließrichtung abzweigend in dem Angusseinsatz ausgebildet sind, vorzugsweise symmetrisch zueinander orientiert.
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Der Totkanal kann im Bereich eines in den Tunnelangusskanal mündenden Auswerferkanals abzweigen. Dadurch wird ein ausreichend großer Raum für einen Auswerferkanal bereitgestellt.
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Der Angusskanal weist bevorzugt eine im Wesentlichen quaderförmige Form auf, wobei ein Teil des Tunnelangusskanals als ein offener Kanal ausgebildet ist, der durch das Schließen der Form zu einem geschlossenen Kanal wird. Neben einem quaderförmigen Design können auch abweichende Formgestaltungen des Angusseinsatzes vorgesehen sein, wobei bevorzugt zumindest eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, beispielsweise durch eine oder mehrere winklig zueinander stehenden Kanten, so dass eine definierte Orientierung der Mündungsöffnung zu der Kavität gewährleistet ist.
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Ein Spritzgießwerkzeug mit einer formgebenden Kavität für ein Werkstück und ein Angusseinsatz nach einem der voranstehenden Ansprüche sehen vor, dass die Seitenwand des Angusskanals Teil der Begrenzung der Kavität ist. Dadurch wird gewährleistet, dass ein runder oder ovaler Querschnitt des Tunnelangusskanals direkt in die Kavität mündet, ohne scharfe Strömungsabrisskanten.
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Der Anschnittquerschnitt entspricht dem Mündungsquerschnitt. Die Unterseite des Tunnelangusskanals kann im Bereich der Mündung eine Zuführstrecke ausbilden, die sich im Wesentlichen gradlinig oder leicht gekrümmt von der Mündung weg erstreckt. Diese Zuführstrecke ermöglicht eine wirksame Umlenkung der Strömungsrichtung in Richtung auf die Kavität ohne übermäßige Scherung. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Zuführstrecke bis zur Mündungsöffnung stetig verläuft. Vor der Mündungsöffnung ist kein Stauboden ausgebildet.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 – eine vergrößere Querschnittsansicht eines Angusseinsatzes;
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2 – eine perspektivische Darstellung eines Angusseinsatzes mit Befestigungsschraube und Auswerferkanal;
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3 – eine Variante der 2;
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4 – eine Querschnittsdarstellung der 3;
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5 – einen Angusseinsatz gemäß 3 mit einer Temperiereinrichtung; sowie
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6 – einen Angusseinsatz gemäß 3 mit Totkanälen.
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In der 1 ist in Querschnittsansicht ein Detail eines Angusseinsatzes 1 gezeigt, der in eine nicht dargestellte Formhälfte eines Spritzgusswerkzeuges eingesetzt werden kann. An der Oberseite des Angusseinsatzes 1 ist ein Tunnelangusskanal 2 ausgebildet, der in Richtung auf das zweite Formwerkzeug offen ausgebildet ist. Durch das Schließen der Form wird der Tunnelangusskanal 2 geschlossen. An den offenen Teil des Tunnelangusskanals 2 schließt sich ein Tunnelkanalabschnitt 5 an, der einen im Wesentlichen runden oder elliptischen Querschnitt aufweist und sich konisch und im Wesentlichen stetig in Richtung auf eine Mündungsöffnung 3 verjüngt, die in einer Seitenwand 4 angeordnet ist. Die Mündungsöffnung 3 wird vollständig von der Seitenwand umschlossen, so dass der Mündungsquerschnitt der Mündungsöffnung 3 auch der Austrittsquerschnitt der Spritzgussmasse ist. Die Seitenwand 4 bildet einen Teil einer Kavität 10, die von dem übrigen Formwerkzeug ergänzt ausgebildet wird. Der Tunnelkanalabschnitt 5 verjüngt sich in Richtung auf die Mündungsöffnung 3 und ist nach unten geneigt ausgebildet, so dass die durch den Tunnelangusskanal 2 zugeführte Spritzgussmasse komprimiert wird, wodurch die Fließfähigkeit erhalten bleibt. An der Unterseite 21 des Tunnelangusskanals 2 ist eine Zuführstrecke 22 ausgebildet, die eine Umlenkung der Spritzgussmasse bewirkt und dafür sorgt, dass eine sanfte Umlenkung und im Wesentlichen senkrecht zur Seitenwand 4 orientierter Materialaustritt erfolgt. Je nach Neigung der Zuführstrecke kann das Maß der Kompression und damit auch der Scherung des Materials variiert werden. Eine scharfe Abrisskante wird durch die Mündung 3 nicht ausgebildet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Angusseinsatz 1 mit einem Vorsprung 14 vorgesehen, in dem der Tunnelangusskanal 2 nach unten abgeleitet wird. Durch den Vorsprung 14 ergibt sich eine größere Variationsbreite bei der Ausgestaltung der Form und des Angusseinsatzes 1. Neben einer im Wesentlichen quaderförmigen Ausgestaltung des Vorsprungs 14 können beliebige Konturen vorgesehen sein, die leicht an die Form der Kavität 10 angepasst werden kann.
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In der 2 ist eine Variante des Angusseinsatzes 1 gezeigt. Der Angusseinsatz 1 weist im Gegensatz zu der Darstellung gemäß 1 keinen Vorsprung 14 auf, vielmehr ist der Angusseinsatz 1 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und kann in ein Formwerkzeug leicht eingesetzt und dort fixiert werden. Die Fixierung erfolgt über eine Befestigungsschraube 16, die an der Unterseite, also an der dem Tunnelangusskanal 2 abgewandten Seite, in ein Gewinde 6 eingeschraubt wird, das in dem Angusseinsatz 1 ausgebildet ist. Von dem Gewinde 6 erstreckt sich eine Auswerferbohrung 7 bis zu dem Angusskanal 2, so dass durch eine Bohrung innerhalb der Schraube 16 und durch die Weiterführung der Bohrung des Gewindes 6 ein Auswerferwerkzeug eingeführt werden kann, um nach dem Beenden des Spritzgussvorganges die erkaltete Masse aus dem Tunnelangusskanal 2 ausschieben zu können. In der 2 ist die im Wesentlichen kreisförmige Mündungsöffnung 3 zu erkennen, ebenfalls ist zu erkennen, dass keine Abrisskante oder ein Stauboden vorhanden ist.
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In der 3 ist die 2 mit einem Vorsprung 14 dargestellt, wie er in der Schnittdarstellung gemäß 1 ausgeführt ist. Neben dem eckigen Vorsprung 14 können auch andere Vorsprungsgeometrien vorhanden sein, beispielsweise prismatische oder auch gerundete.
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Eine Schnittdarstellung der 3 ist in der 4 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Auswerferbohrung 7 in den Tunnelangusskanal 2 mündet. Das nicht dargestellte Auswerferwerkzeug kann durch die Bohrung innerhalb der Schraube 16 und die Gewindebohrung sowie durch die Auswerferbohrung 7 hindurch geführt werden.
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In der 5 ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Angusseinsatzes 1 mit einer Temperiereinrichtung 8 dargestellt. Der Angusseinsatz 1 entspricht im Wesentlichen der Ausgestaltung gemäß 2, so dass die Ausführungen dazu entsprechend gelten. Zusätzlich zu der Auswerferbohrung 7, die in dieser Ausführungsform weiter weg von der Mündungsöffnung 3 angeordnet ist, ist die Temperiereinrichtung 8 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Bohrungen 81, 82, 83 besteht. Neben der Zentralbohrung 83 sind zwei seitliche Bohrungen 81, 82 vorgesehen, die konturüberlappend zu der Zentralbohrung 83 ausgebildet sind. Die Bohrungen 81, 82, 83 werden von der Seitenwand 41, die auf der dem Tunnelangusskanal 2 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, in den Angusseinsatz 1 eingebracht. Innerhalb der Zentralbohrung 83 ist ein Einsatz 9 eingebracht, beispielsweise eingeschraubt, eingesetzt oder eingepresst, der an seiner Stirnseite 91 eine Quernut 92 aufweist, die einen Verbindungskanal 38 zwischen den einzelnen Temperierkanalabschnitten 18, 28 ausbildet. So kann beispielsweise durch einen ersten Temperierkanalabschnitt 18 ein Kühlmedium oder ein erwärmtes Medium eingeleitet und in die Nähe des Tunnelangusskanals 2 und insbesondere des Tunnelkanalabschnittes 5 und der Mündungsöffnung 3 geleitet werden. Über die Quernut 92 wird der Verbindungskanal 38 zum Verbinden der einzelnen Temperierkanalabschnitte 18, 28 ausgebildet, über den zweiten Temperierkanalabschnitt 28 wird das Kühlmedium oder Heizmedium abtransportiert. Die Quernut 92 ist nur schematisch dargestellt, der Verbindungskanal 38 kann auch über die gesamte Breite der Bohrungen verlaufen und beispielsweise durch einen nicht vollständig eingeschobenen Einsatz 9 ausgebildet werden. Es können auch mehr als zwei Temperierkanalabschnitte 18, 28 vorgesehen sein, auch können mehrere Temperiereinrichtungen 8 in einem Angusseinsatz 1 ausgebildet sein.
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Eine weitere Variante der Erfindung ist in der 6 gezeigt. Von dem Angusskanal 2 zweigen zwei Totkanäle 11 senkrecht zu der Fließrichtung des Spritzgussmediums ab. In dem Kreuzungspunkt der Totkanäle 11 und des Tunnelangusskanals 2 ist die Auswerferbohrung 7 angeordnet, der, wie in den 2 bis 5 beschrieben, in den Tunnelangusskanal 2 mündet. Die Totkanäle 11 verhindern die Neigung zur Bildung eines matten Hofes, die Anordnung der Auswerferbohrung 7 im Bereich des Zusammentreffens der Totkanäle 4 mit dem Tunnelangusskanal 2 ermöglicht einen Angriffspunkt des Auswerferwerkzeuges im Bereich einer hohen Massenkonzentration, so dass die erkaltete Spritzgussmasse sicher und stabil ausgeworfen werden kann, ohne dass ein Ausbrechen einzelner Teile befürchtet werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29821445 U1 [0002]
- DD 276592 A3 [0003]
- DE 29825264 U1 [0004]
- DE 102004057677 A1 [0005]
- DE 102005024141 A1 [0006]
