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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fittings, die wenigstens eine Muffe mit einer umlaufenden Hinterschneidung, beispielsweise einer Ringrille, Nute, Sicke oder Kammer für die Aufnahme einer Dichtung, aufweisen, deren Tiefe zumindest gleich der, insbesondere aber wesentlich grösser als die Wandstärke des Fittings ist, wobei der Fitting mitsamt der Muffe aus thermoplastischem Kunststoff im Spritzgussverfahren in einer die Aussen- und Innenkontur bestim- menden Form mit Formkern erzeugt und in der Form auch die Hinterschneidung gleichzeitig mit dem übrigen Fitting beim Spritzgussvorgang im entsprechend ausgebildeten Formnest in der End- form hergestellt wird.
Bekannte Herstellungsverfahren dieser Art, bei denen auch der hinterschnittene Bereich eines
Fittings im Urformprozess hergestellt wird, wobei hier von Hinterschneidungen die Rede ist, die so tief sind, dass die normale Elastizität des Werkstoffes für die Entformung nicht ausgenutzt werden kann, haben sich in der Praxis nicht durchgesetzt. Bisher wird grundsätzlich so vorge- gangen, dass das Fitting nach dem Spritzgussvorgang zumindest am Formkern bis auf die Erstar- rungstemperatur abgekühlt und dann erst die Entformung durchgeführt wird.
Für den hinterschnittenen Bereich, der also erst nach der Erstarrung entformt wird, sieht man entweder Klappkerne, die kompliziert und störungsanfällig im Betrieb sind, oder, nach einem gängigeren Verfahren, einen mehrteiligen, auf den andern Formkern aufgesetzten Ring vor, der während des Spritzguss- vorganges durch Verkeilung oder auch mit Hilfe äusserer Elektromagnete festgehalten werden muss.
Beim Entformen wird zunächst der Formkern aus dem Formling gezogen. Erst anschliessend wird der mehrteilige Ring über die Rohröffnung entfernt. Der Ring muss also vor jedem Spritzvorgang erneut an der richtigen Stelle des Formkernes angebracht werden. Es sei noch einmal betont, dass sowohl das Ziehen des Formkernes als auch das Herausnehmen des mehrteiligen Ringes erst nach der Abkühlung des Formlinges auf die Erstarrungstemperatur möglich ist. Eine Ausführungs- variante dieses Verfahrens sieht vor, an Stelle eines immer wieder verwendbaren Kernringes ent- sprechende verlorene Ringe aus Gips od. dgl. zu verwenden, die nach dem Ziehen des Formkernes zerstört werden.
Wegen der aufgezeigten Schwierigkeiten, die vor allem einer automatischen Fertigung entgegen stehen und die zwangsweise zu langen Standzeiten der Form während aufeinanderfolgenden Spritzvorgängen führen, werden in der Praxis Fittings bevorzugt nach andern Verfahren hergestellt. Dabei wird zunächst ein zumindest im Bereich der vorzusehenden Hinterschneidung und des anschliessenden Muffenendes von der Endform abweichendes Vorprodukt im Spritzgussverfahren, also im Urformprozess hergestellt und unmittelbar anschliessend oder auch später, nach neuerlicher Erwärmung in einem Umformprozess in die gewünschte Endform gebracht.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird im Bereich der vorzusehenden Hinterschneidung zunächst unter Verwendung eines durchgehend zylindrischen Kernes aber einer bereits die Aussenkontur der Hinterschneidung bestimmenden Aussenform eine Verdickung hergestellt, in der nachträglich von innen durch spanabhebende Bearbeitung die erwünschte Rille angebracht wird. Nach einem andern Verfahren wird die Muffe od. dgl. zunächst als glattes Rohr gespritzt und die Hinterschneidung wird in einem Aufblase- oder Aufmuffverfahren hergestellt, wobei nach einem Sonderfall Spritzgussform und Aufblaseeinrichtung kombiniert sein können. Beim Aufmuffen sieht man Formkerne mit geteiltem oder lösbarem Kernring vor.
Nach andern Verfahren wird der Spritzling im Spritzgussverfahren mit ab der vorzusehenden Hinterschneidung abgesetzt erweitertem Ende hergestellt. Dieses erweiterte Aussenende wird in einem eigenen Arbeitsschritt im Endbereich wieder verengt, so dass wieder die Hinterschneidung entsteht. Man kann auch bei noch warmem Spritzling in das freie Ende der Erweiterung einen Ring einführen, der in einem nachfolgenden Schrumpfprozess bei der Abkühlung der Muffe mit dieser verbunden wird, so dass der zwischen Ring und Absatz liegende Teil der Erweiterung die Hinterschneidung bildet.
Zu erwähnen ist, dass sich bei vielen, durch nachträgliche Umformung fertiggestellten Fittings durch das thermische Rückstellungsvermögen der Formlinge, den sogenannten "Memory-Effekt" Schwierigkeiten ergeben. Werden nämlich thermoplastische Kunststoffe erwärmt, so trachten ihre Moleküle sich wieder so anzuordnen, wie ihnen dies beim Übergang vom vollplastischen Zustand auf den elastisch-plastischen Zustand im Formnest aufgezwungen wurde. Das bedeutet aber, dass
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ein nachträglich verengtes Muffenende bei der Erwärmung das Bestreben haben wird, die ursprüngliche, erweiterte Form wieder anzunehmen. Verwendet man ein derartiges Fitting für Warmwasserleitungen, dann besteht die Gefahr, dass die Dichtung entlastet und die Leitung undicht wird.
Zu erwähnen ist noch, dass es bei der Herstellung anderer Spritzgussteile, z. B. von Schraubkappen, Rinnenprofilen usw., an sich bekannt ist, die Spritzlinge in noch warmem Zustand zu entformen und dabei das im warmen Zustand bessere Elastizitätsverhalten des Kunststoffes auszunutzen, so dass Rippen des Spritzlings unter elastischer Verformung des gesamten Spritzlings aus den zugehörigen Formnuten austreten können. Bei Rinnenprofilen mit eingezogenen Endwülsten werden z. B. bei der Entformung die gesamten Rinnenseiten und auch der Steg elastisch verformt.
Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfahrensschritte anzugeben, durch die auch das Verfahren der eingangs genannten Art für die grosstechnische Anwendung brauchbar wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Formling in zwei Stufen entformt wird, wobei der Formling in der ersten Stufe auf den thermoelastischen Zustandbereich der Formmasse temperiert und, solange sich die Formmasse in diesem Zustand befindet, zunächst nur bei dem der Hinterschneidung näher liegenden Ende des Formlings nach Freigabe der Aussenkontur der die Hinterschneidung bestimmende Teil des Formkernes unter Aufweitung des Endes des Formlings in dessen Längsrichtung herausgezogen wird, wonach die thermoelastische Rückstellung des Muffenendes in die ursprüngliche Form und eine Abkühlung des gesamten Fittings unter den thermoelastischen Zustandsbereich abgewartet und dann in der zweiten Stufe vollständig in an sich üblicher Weise entformt wird, und dass vorzugsweise der Formling während der Rückstellung bzw.
Abkühlung auf die Erstarrungstemperatur in den nicht hinterschnittenen Bereichen des der Hinterschneidung näher liegenden Muffenendes zumindest an seiner Innenseite zur genauen Bestimmung des Enddurchmessers unterstützt wird.
An sich ist es dann, wenn man thermoplastische Kunststoffe verarbeitet, praktisch immer notwendig, beim Spritzen und Extrudieren die Formteile abzustützen, bis die Erstarrungstemperatur erreicht ist. Ein früheres Entformen von Spritzgussteilen kann nicht nur zu Oberflächenbeschädigungen, sondern auch zu einem Verziehen der Teile bei der Endabkühlung führen. Rohre, Muffen usw. werden also unrund und damit für viele Anwendungsfälle unbrauchbar, da z. B. in eine verzogene, unrunde Muffe kein zylindrisches Rohr passend eingeführt werden kann. Eine Entformung des gesamten Formlings bei im thermoelastischen Zustandsbereich befindlichem Material wäre also ausgeschlossen und würde nur zu Ausschussprodukten führen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, dass man den Formling selbst weitgehend schonen und unterstützen muss, trotzdem aber in einem eng begrenzten Bereich die thermoelastische Verformbarkeit ausnutzen kann, so dass im Gegensatz zur bekannten Herstellung, wo die Hinterschneidung als letzter Bereich des Formlings entformt wird, nun der hinterschnittene Bereich viel früher als der gesamte übrige Fitting entformt wird. Die Verformungszone ist eng begrenzt und findet am anschliessenden unverformt bleibenden Bereich des Fittings genügend Unterstützung, so dass praktisch unerwünschte Verformungen, d. h. ein Verziehen bei der thermoelastischen Rückstellung in die Ursprungsform vermieden werden.
Zusätzlich können, wie erwähnt, wenigstens die nicht hinterschnittenen, aber zunächst verformten Endteile der Muffe bei der Rückkehr in die Ursprungsform unterstützt und damit kalibriert werden, so dass ein Formling erhalten wird, der sich in seiner Qualität nicht nachteilig von den mit verlorenem Kernring hergestellten Fittings unterscheidet.
Da nur einfache Bewegungsvorgänge auszuführen sind, kann auch ein einfacher, unterteilter Kern verwendet und mit seinen Teilen bleibend mit Steuereinrichtungen verbunden werden, so dass eine Zwangssteuerung der Maschine beim Spritzgussvorgang möglich ist, was bedeutet, dass das erfindungsgemässe Verfahren einen vollautomatischen Arbeitsablauf zulässt. Der Entformungsvorgang kann durch gezielte örtliche Abkühlung bzw. Erwärmung und durch das Einblasen von Druckluft unterstützt werden.
In den Zeichnungen sind in den Fig. l bis 3 die wesentlichen Teile einer Spritzgussform in drei verschiedenen Arbeitsstellungen nach dem erfindungsgemässen Verfahren im Teillängsschnitt veranschaulicht, wobei jeweils nur die obere Formhälfte dargestellt ist und alle Nebenaggregate weggelassen wurden.
Es sei angenommen, dass die Spritzgussform aus zwei Formhälften --1-- besteht, die nach
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einer normal zur Zeichenebene liegenden, beispielsweise mit der Kernachse --2-- zusammenfallenden Ebene geteilt sein können. Für diese Aussenform-l-ist ein Formkern vorgesehen. Der Grossteil eines herzustellenden Fittings wird in einem nicht dargestellten, links an die sichtbaren Teile anschliessenden Bereich der Form --1, 3-- hergestellt, in welchem Bereich auch die zur Spritzgussmaschine führenden Einlässe vorgesehen sind. Somit wurde nur jener Bereich der Spritzgussform dargestellt, der zur Ausformung einer Endmuffe --4-- des herzustellenden Fittings und einer an die Endmuffe --4-- anschliessenden Ringrille --5-- dient. Die Ringrille nimmt normalerweise eine Dichtung auf.
Am Muffenende ist ein kurzer Stützfortsatz --6-- ausgebildet.
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und einen in eine Ringnut --11-- an der Oberseite der Formhülse --8-- eingreifenden, halbring- förmigen Keil --12--, der mit der oberen Formhälfte-l-in Verbindung steht, in der gegen- seitigen Relativlage festgelegt. Eine Ringrippe --13-- an der Kernhülse --7-- bestimmt die Innen- kontur der Ringnut --5--. Die Aussenkontur dieser Ringnut wird ab dem den grössten Durchmesser aufweisenden Bereich, ebenso wie die Aussenkontur des Teiles --6--, von einem Ringeinsatz --14-- der Formhülse --8-- bestimmt. In der im Zusammenhang mit Fig. l beschriebenen Lage wird nun der Spritzgussvorgang durchgeführt.
Anschliessend an den Spritzgussvorgang wird der Spritzling --3-- im Bereich der Ringrille --5-- und des Stützfortsatzes --6-- auf den thermoelastischen Zustandsbereich der Formmasse temperiert, d. h. abgekühlt. Während sich das Material in diesem Zustandsbereich befindet, wird zuerst die Formhülse --8-- über einen mit ihr verbundenen Flansch --15-- und eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung nach rechts verstellt, bis ein Anschlag --16-- des Ringeinsatzes --14-- mit einem Gegenanschlag der Hülse --7-- in Eingriff kommt, so dass die Stellung nach Fig. 2 erreicht ist. In dieser Stellung ist die Aussenkontur des Muffenendes freigegeben.
Die Verstellung erfolgt erst nach entsprechendem Auseinanderfahren der Formhälften --1--. Bei dieser Verstellung muss der Teil --12-- aus der Ringnut --11-- ausgefahren sein.
Wird nun die Formhülse --8-- aus der Stellung nach Fig. 2 nach rechts verstellt, dann tritt, da der Anschlag --16-- über den Anschlag --17-- die Hülse --7-- mitnimmt, die Ringrippe --13-- unter Verformung, d. h. unter Aufweitung des im thermoelastischen Zustand befindlichen Muffenendes am Übergang von der tiefsten Stelle der Ringrille --5-- zum Fortsatz --6-- und in weiterer Folge auch unter Aufweitung des Fortsatzes --6-- aus der Ringnut --5-- heraus.
Die verformten Teile kehren aber zufolge des thermoelastischen Rückstellungsvermögens in jene Form zurück, die sie ursprünglich beim Spritzvorgang nach Fig. l erhalten haben. Der Fortsatz --6-- der Muffe kann sich bei der Rückstellung auf einem Bund --18-- des Teiles --7-abstützen, der den gleichen Durchmesser wie der Teil --3-- aufweist, so dass der Fortsatz --6-eine der Aussenform des Teiles --18-- entsprechende Innenkontur erhält. In der Lage nach Fig. 3 lässt man nun den Fitting auf die Erstarrungstemperatur abkühlen. Dann wird der Formkern --3-mittels eines mit einem Bund --19-- am Ende des abgesetzten Teiles --20--, der der Führung der Hülsen --7 und 8-- dient, zusammenwirkenden Anschlages --21-- der Hülse --8-- herausgezogen.
Schliesslich wird der Spritzgussteil, der bis dahin voll vom Kern unterstützt wurde, vom Formkern --3-- abgezogen und ist fertiggestellt. Die Formbetätigung kann voll automatisch durchgeführt werden. Nach dem Auswerfen des Spritzgussteiles wird die Form umgekehrt zur beschriebenen Reihenfolge wieder in die Relativstellung ihrer Teile nach Fig. l zurückgestellt. Dabei drücken die Anschläge --9, 10-- der Hülse --7, 8-- wieder gegen den Formkern --3-- bzw. die Hülse --7--.