DE3108828A1 - Special process for injection moulding plastic parts with hollow shapes or curved shapes tapered towards one another and core for carrying out the process - Google Patents
Special process for injection moulding plastic parts with hollow shapes or curved shapes tapered towards one another and core for carrying out the processInfo
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Description
Spezialverfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegeneinander verjüngten gekrümmten Formen sowie Kern zur Durchführung des VerfahrensSpecial process for the injection molding of plastic parts with hollow parts or those that are tapered against each other curved shapes as well as core to carry out the procedure
Die Erfindung betrifft ein Spezialverfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegeneinander gekrümmten/ verjüngten Formen. Die Erfindung betrifft gleichzeitig den zur Durchführung des Verfahrens benutzten Kern.The invention relates to a special method for injection molding plastic parts with hollow or against each other curved / tapered shapes. The invention also relates to the one used to carry out the method Core.
Verschiedene Verfahren verwenden einen zerstörbaren Kern zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegenverjüngten Formen und sind als solche bekannt.Various methods use a destructible core for injection molding plastic parts with hollow or counter-tapered ones Forms and are known as such.
Die Schwierigkeit des Spritzgießens der vorerwähnten Teile beruht im wesentlichen auf der Präzision des Formgusses: Der Oberflächenzustand der benutzten Kerne muß ausgezeichnet sein und der Kern darf sich während des Spritzvorganges nicht verformen.The difficulty of injection molding the aforementioned parts is essentially due to the precision of the molding: The surface condition of the cores used must be excellent and the core must not deform during the injection process.
Ein besonders durch die französische Patentschrift Nr. 1366921 bekanntgewordenes Verfahren besteht in der Verwendung von Kernen aus Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt. Die bei der Durchführung des Verfahrens allgemein auftretenden Nachteile sind folgende:A method which has become particularly known through French patent specification No. 1366921 consists in the use of cores made of alloys with a low melting point. The disadvantages generally occurring when carrying out the process are the following:
- Da die Schmelztemperatur des eingespritzten Kunststoffes über derjenigen des Metalls oder der Legierung des Kernes liegt, bildet das Gleichgewicht der Temperaturen des eingespritzten Materials und des Kernes ein für die Nutzanwendung dieses Verfahrens bedeutendes Hindernis.- Since the melting temperature of the injected plastic is higher than that of the metal or alloy of the core, creates the equilibrium of the temperatures of the injected material and the core for its useful application Procedural significant obstacle.
- Der Vorgang der Rückgewinnung des Kernes durch Schmelzen ist- The process of recovering the core by melting is
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relativ langsam, da eine Wiedererhitzung des Ganzen auf eine Temperatur erforderlich ist, die immer niedriger als die Schmelztemperatur des Kunststoffes ist.relatively slow, since the whole has to be reheated to a temperature which is always lower than the melting temperature of the plastic is.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung der Kunststoffteile durch Spritzgießen ohne Auftreten der vorerwähnten Nachteile.The invention aims to produce the plastic parts by injection molding without the aforementioned disadvantages occurring.
Ein Verfahren nach der Erfindung zum Spritzgießen von Kunststoffteilen in Hohl- oder gekrümmter, gegenverjüngter Form mit Hilfe eines Metallkernes mit niedrigem Schmelzpunkt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kern vor Durchführung des Spritzvorganges mit Kunststoff auf niedrige Temperatur gebracht wird.A method according to the invention for injection molding plastic parts in hollow or curved, counter-tapered shape with the help of a metal core with a low melting point characterized in that the core is brought to a low temperature before performing the injection molding process with plastic.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung bringt man den Kern auf niedrige Temperatur, indem man ihn in einem Gefrierapparat verweilen lässt, wobei die Temperatur des Kernes im Augenblick des Spritζvorganges -2o°C bis -4o°C beträgt, während eine um den Kern im Augenblick des Einspritzens gebildete, dünne Lufthülle dem so erzielten Kunststoffteil eine bessere Oberflächenbeschaffenheit verleiht.According to an additional feature of the invention, one brings the core to low temperature by letting it stay in a freezer, keeping the temperature of the core at the moment of the fuel process is -2o ° C to -4o ° C, while one is around the core formed at the moment of injection, thin air envelope the plastic part obtained in this way a better surface quality confers.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung setzt man in das Innere des schmelzbaren Kernes eine groß dimensionierte Spindel aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit , wobei diese Spindel selbst im Kontakt mit der metallischen Spritzform steht und so eine gute Ableitung der Wärmemenge während des Spritzvorganges ermöglicht.According to an additional feature of the invention, a large-sized one is placed inside the fusible core Spindle made of a metal with good thermal conductivity, this spindle itself in contact with the metallic injection mold and thus enables a good dissipation of the amount of heat during the spraying process.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gewinnt man den Kern nach dem Spritzvorgang dadurch zurück, daß man das Gußstück mit seinem Kern in ein Bad mit kochendem Wasser oder mit einer warmen Flüssigkeit eintaucht, dann das Gußstück mit seinem Kern darin bewegt , bis der letztere entfernt ist.According to a further feature of the invention, the core is recovered after the injection molding process by the fact that the casting is made with its core immersed in a bath of boiling water or with a warm liquid, then the casting with its core moved in it until the latter is removed.
Nach einem noch weiteren Merkmal der Erfindung beschleunigt man das Herausnehmen des Kernes durch Zentrifugieren,insbesondere hinsichtlich der axialsymmetrischen Teile, z.B„ für die Turbinen.According to yet another feature of the invention, the removal of the core is accelerated by centrifugation, in particular with regard to the axially symmetrical parts, e.g. for the turbines.
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Ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendeter Kern ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Metallteil von geringer Dicke entsprechend der Gegenhülle (Formschräge) der in Formen zu gießenden Teile und aus einer niedrigschmelzenden Legierung besteht, und um eine massive Spindel (Stift, Zapfen) von großen Dimensionen herum aus einem gut wärmeleitenden Metall und mit einem relativ hohen Schmelzpunkt angeordnet ist.A used for carrying out the method according to the invention The core is characterized by the fact that it is made of a metal part of small thickness corresponding to the mating cover (bevel) the parts to be cast in molds and consists of a low-melting alloy, and around a massive spindle (pin, tenon) of large dimensions made of a highly thermally conductive metal and with a relatively high melting point.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind elektrische Widerstände in den Kern eingebaut, dergestalt, daß um diesen Kern zu schmelzen, es genügt, diese Widerstände an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.According to an additional feature of the invention, electrical resistors are built into the core, so that around this To melt the core, it is enough to connect these resistors to a source of electrical power.
Die beispielshalber und ohne Einschränkung beigefügte Zeichnung ermöglicht ein besseres Verständnis der Merkmale der Erfindung, und zwar sindThe drawings attached by way of example and without limitation enable a better understanding of the features of the invention, namely are
Fig. 1 bis 3 Ansichten mit einem Spritzteil und dessen Kern im Axialschnitt mit einer Darstelking der aufeinanderfolgenden Phasen des Verfahrens nach der Erfindung, und1 to 3 views with an injection-molded part and its core in axial section with a representation of the successive ones Phases of the method according to the invention, and
Fig. 4 und 5 Ansichten des Teiles und seines Kernes nach Abwandlun der Erfindung.4 and 5 are views of the part and its core after modification the invention.
Nach einer bekannten und in Fig. 1 veranschaulichten Anordnung verwendet man zum Spritzgießen eines Kunststoffteiles mit Hohloder Formschrägeform einen niedrigschmelzenden Kern, der in das Innere des Einspritzhohlraumes 2 der Form 3 eingesetzt wird, dann wird der geschmolzene Kunststoff in den um den Kern herum freibleibenden Raum eingespritzt, um ein Formstück 4 (Fig. 2) zu erhalten. Um den Kern zurückzugewinnen, bringt man ihn zum Schmelzen, indem man das auf seinen Kern (Fig. 3) aufgespritzte Teil 4 in ein Bad mit kochendem Wasser oder in ein Bad mit einer geeigneten warmen Flüssigkeit eintaucht. Die Temperatur des Bades wird gemäss den entsprechenden Schmelztemperaturen des Kernes 1 und des das Teil 4 bildenden Kunststoffes gewählt.According to a known and illustrated in Fig. 1 arrangement is used for injection molding a plastic part with a hollow or Draft shape has a low-melting core, which is in the inside of the injection cavity 2 of the mold 3 is inserted, then the molten plastic is poured into the around the core injected free space in order to obtain a molding 4 (Fig. 2). To get the core back, you bring it to the Melting by placing the part 4 sprayed onto its core (Fig. 3) in a bath of boiling water or in a bath with a immersed in a suitable warm liquid. The temperature of the bath is set according to the corresponding melting temperatures of the core 1 and of the plastic forming part 4.
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Nach der Erfindung bringt man den Kern vor Durchführung des Spritzvorganges auf niedrige Temperatur. Man kann beispielsweise den Kern in einem Gefrierapparat verweilen lassen, um so seine Temperatur auf -2o°C bis -4o°C zu bringen, was zu folgenden Vorteilen führt:According to the invention, the core is brought before the injection molding process is carried out on low temperature. For example, the core can be left in a freezer to keep its temperature bring it to -2o ° C to -4o ° C, which leads to the following advantages:
- Die im Kern gespeicherten, großen Wärmemengen verhindern jedes Erweichen des im Kontakt mit dem geschmolzenen Kunststoff befindlichen Kernes und gewährleisten so die Beibehaltung der genauen geometrischen Form des Spritzgußteiles. Es sei bemerkt, daß die Kunststoffschmelze unter Drücken eingespritzt wird, die 5oo bis 1ooo bar im Einspritzzylinder erreichen können.- The large amounts of heat stored in the core prevent any softening of what is in contact with the molten plastic Core and thus ensure that the exact geometric shape of the injection-molded part is maintained. It should be noted that the Plastic melt is injected under pressures that Can reach 500 to 1000 bar in the injection cylinder.
- Die Erfahrung zeigt, daß sich um den kalten Kern herum im Augenblick des Einspritzens eine dünne Lufthülle bildet. Diese Lufthülle verleiht dem Teil 4 eine gute Oberflächenbeschaffenheit in der Nähe des Kernes 1.- Experience shows that around the cold core in the A thin layer of air forms at the moment of injection. This envelope of air gives part 4 a good surface finish near the core 1.
Bei der Wahl der Bestandteile der Legierung für die Herstellung des niedrigschmelzenden Kernes kann man selbstverständlich den genannten Schmelzpunkt verändern: Ein hoher Schmelzpunkt bringt die Gefahr einer Beschädigung des aufgespritzten Kunststoffteiles, während ein zu niedriger Schmelzpunkt zu einer Verformung des Kernes während des Einspritzvorganges führt, wobei diese Verformung selbstverständlich für die geometrischen Maße und Eigenschaften des aufgespritzten Teils nachteilig ist. Die Wahl der Legierung erfolgt somit nach Maßgabe des verwendeten Kunststoffes.When choosing the components of the alloy for the production of the low-melting core, one can of course use the change the mentioned melting point: A high melting point brings the risk of damage to the sprayed-on plastic part, while too low a melting point leads to deformation of the core during the injection process, this deformation is of course disadvantageous for the geometric dimensions and properties of the sprayed-on part. The choice of The alloy is therefore made in accordance with the plastic used.
Nach der Erfindung kann man auch einen Kern 5 verwenden, der aus einem Metallstück von geringer Dicke besteht, das um eine massive Spindel von großen Dimensionen 6 (Fig. 4) angeordnet ist. Die Spindel 6 ist aus einer gut wärmeleitenden Legierung gefertigt, etwa aus einer Aluminiumlegierung, und sie steht selbst in Kontakt mit der Form 3 über Zonen mit starkem Querschnitt, die einen guten Abfluß der Wärmemengen in Richtung zur Form gewährleisten. In diesem Fall bildet die Spindel eine mechanische Stütze des Kernes.According to the invention one can also use a core 5, which consists of a piece of metal of small thickness around a solid Spindle of large dimensions 6 (Fig. 4) is arranged. The spindle 6 is made of an alloy that conducts heat well, for example made of an aluminum alloy, and it is itself in contact with the mold 3 via zones with a large cross-section, the ensure a good flow of heat in the direction of the mold. In this case the spindle is a mechanical one Support of the core.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung verwendet man eine Form Γ aus einer weder eisen- noch kupferhaltigen Legierung, vorzugsweise auf Alumiumbasis, z.B. vom Typ "AU4C", was zu folgenden Vorteiler führt:According to a further feature of the invention, a shape Γ is used made of an alloy containing neither iron nor copper, preferably based on aluminum, e.g. of the "AU4C" type, which has the following advantages leads:
- Die Form besitzt so eine gute, mechanische Festigkeit, da die Festigkeit der Form mit Rücksicht auf die hohen Einspritzdrücke eine wertvolle Eigenschaft darstellt.- The mold has such a good mechanical strength, since the strength of the mold with regard to the high injection pressures represents a valuable property.
- Eine solche Legierung ist leicht zu bearbeiten.- Such an alloy is easy to work with.
- Eine solche Legierung besitzt einen guten Wärmeübertragungskoeffizienten. - Such an alloy has a good heat transfer coefficient.
- Eine solche Legierung verschweißt sich nicht mit dem geschmolzene Metall des Kernes, während die schmelzbaren Metalle sich leicht mit eisen- oder kupferhaltigen Metallen verschweißen.- Such an alloy does not weld with the molten one Metal of the core, while the fusible metals easily weld with ferrous or copper-containing metals.
Um die zur Rückgewinnung des Kernes durch Schmelzen erforderliche Zeit zu verringern, kann man das Teil und seinen Kern im Bad mit warmer Flüssigkeit oder kochendem Wasser hin- und her oder in anderen zusammengesetzten Bewegungen bewegen.To reduce the time it takes to recover the core by melting, the part and its core can be bathed move back and forth with warm liquid or boiling water or in other compound movements.
Man kann auch in den Kern (Fig. 5) eingebaute, elektrische Widerstände verwenden: In diesem Fall genügt es, um den Kern zu schmelzen, diese Widerstände an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.It is also possible to use electrical resistors built into the core (Fig. 5): in this case, it is sufficient to surround the core to melt, connect these resistors to a source of electrical power.
Der Rahmen der Erfindung wird niht überschritten, wenn verschiedene dem Fachmann einleuchtende Abwandlungen benutzt werden:The scope of the invention is not exceeded if different Variations that are obvious to a person skilled in the art can be used:
- Man kann für den Kern raschere Schmelzverfahren anwenden, indem man die elektrischen Widerstände im Kern verteilt oder sich der Induktionssysteme, Mikrowellen, Wirbelströme bedient oder einfach das Ganze so konstruiert, daß ein besserer Abfluß der Wärmemengen in Richtung des Kernes durch Wärmeleitung herbeigeführt wird.- You can use faster melting processes for the core by distributing the electrical resistances in the core or makes use of induction systems, microwaves, eddy currents or simply the whole thing constructed in such a way that a better drainage of the amounts of heat in the direction of the core through heat conduction is brought about.
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Dies ermöglicht die Verwendung von hochschmelzenden Legierungen, sei es, daß dies durch die Art des verwendeten Kunststoffes herbeigeführt wird oder einfach durch Verminderung der für den Vorgang der Kernrückgewinnung erforderlichen Zeit.This enables the use of refractory alloys, be it that this is due to the type of plastic used is brought about or simply by reducing the time required for the core recovery process.
- Immer, wenn ein rascheres Schmelzen des Kernes bewirkt werden soll, kann man sich eines Systemes von dec Art eines "Wärmeaustauschers" bedienen, indem in den Kern eine Hohlspindel, ein Flügelrohr, eine Rohrschlange oder ein anderer Hohlkörper eingeführt wird, in dessen Innerem eine warme Flüssigkeit umgewälzt wird.- Whenever a more rapid melting of the core is to be effected, one can use a system of the kind one "Heat exchanger" operate by inserting a hollow spindle, a wing tube, a pipe coil or another into the core Hollow body is introduced, inside which a warm liquid is circulated.
- Um Schmelzlegierung einzusparen, kann man in den Kern Einsätze aus nicht schmelzbarem Material, von geringer thermischer Trägheit einführen, die aus dem Kunststoffteil durch Öffnungen in diesem herausgezogen werden können. Diese Einsätze können beispielsweise aus Kugeln oder Metallplatten bestehen.- In order to save on fusible alloys, inserts made of non-fusible material with a low thermal rating can be placed in the core Introduce inertia that can be pulled out of the plastic part through openings in it. These stakes can consist for example of balls or metal plates.
- Um das Fertigungszeitmaß zu verbessern, kann man den Kern auf niedrige Temperatur bringen, indem man ihn in ein Gefäss mit Flüssiggas eintaucht.- In order to improve the production time, the core can be brought to a low temperature by placing it in a vessel immersed with liquid gas.
- Wenn die Schmelztemperatur der zur Herstellung des schmelzbaren Teils des Kernes verwendeten Legierung über 1oo°C liegt, gewinnt man vorteilhaft den Kern zurück, indem man ihn in ein warmes Ölbad eintaucht.- If the melting temperature is the one used to produce the fusible Part of the alloy used is above 100 ° C, it is advantageous to recover the core by placing it in immersed in a warm oil bath.
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