CN102336002B - 浇道套及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过有效地冷却填充到浇道内的熔融树脂而能缩短成形周期，而且耐久性优良的浇道套。本发明的浇道套的特征是，其具备：在位于中心的浇道(4)的周围具有冷却水道(9、10)的浇道套主体(1)；以及位于该浇道套主体(1)的背面侧的凸缘板(2)，这些构件通过摩擦压力焊接合为一体。该浇道套可以使用硬质金属材料，还没有漏水的危险。
Description
技术领域
本发明涉及用于将熔融树脂注入到注射成形用金属模的型腔部内的浇道套及其制造方法。
背景技术
将通过加热熔融了的树脂注射到金属模的型腔部内，并通过使其凝固而成形制品的注射成形法一直以来已广泛使用。注射成形用金属模除了成形制品部的型腔部外，还具有用于将熔融树脂注入到该型腔部的浇道套及连接浇道套前端的注射口和型腔部的横浇道。这样的注射成形用金属模在填充到型腔部中的熔融树脂充分固化后被打开，并将成形品从其中取出。
一般，就每单位面积的容积而言，浇道及横浇道都比型腔部大。因此，作为流道的浇道和横浇道与作为制品部的型腔部相比，熔融树脂直到固化所需要的时间加长。因此，即使型腔部的树脂已凝固，但直到浇道和横浇道的树脂凝固之前都不能将金属模打开，若打开金属模的时刻过早，则会产生未凝固的树脂拉丝、或者未凝固的部分发生变形而难以将成形品取出的问题。因此，有必要延迟打开金属模的时间直到浇道和横浇道内部的树脂完全凝固，则成形周期相应加长。
于是，如专利文献1(PCT公告WO2008-038694)所示，提出了具有冷却水道的浇道套的方案。根据该浇道套，通过在注射熔融树脂后冷却浇道内部就可以缩短浇道内的树脂凝固的时间。但是，由于在浇道套的内部难以利用机械加工方法来形成这样复杂的冷却水道，因而在专利文献1中是通过利用了激光的粉末冶金法来制造具有冷却水道的浇道套。
然而，用粉末冶金法难以制造钢铁之类的具有强度的浇道套。另一方面，浇道套具有将其推到注射成形机的注射口部使其与之接触的面，用粉末冶金法成形的浇道套当反复地与注射成形机的注射口部接触时，该部分便逐渐磨损，随之浇道套内部的冷却水就有可能泄漏。这样，当泄漏到浇道套外面的冷却水进入到横浇道及型腔的内部时，将导致成形品的品质恶化。
发明内容
因此，本发明的目的就在于解决上述现有技术的问题，提供一种通过有效地冷却填充到浇道内的熔融树脂而能缩短成形周期，而且与注射成形机的注射口部反复接触也难以产生磨损的强度优良的浇道套及其制造方法。
为了解决上述课题而提出的本发明的浇道套的特征是，其具备：在位于中心的浇道的周围具有冷却水道的浇道套主体；以及位于该浇道套主体的背面侧的凸缘板，这些构件通过摩擦压力焊接合为一体。
另外，如方案二那样，可以将具有注射口的喷嘴部通过摩擦压力焊与浇道套主体的前端侧接合为一体。另外，如方案三那样，可以为在浇道套主体的背面侧组装了隔壁的结构。还有，如方案四那样，可以为在浇道套主体的背面与凸缘板的前面之间形成有用于容纳因摩擦压力焊而产生的余料的空间的结构。
另外，为了解决上述课题而提出的本发明的浇道套的制造方法的特征是，通过摩擦压力焊使凸缘板与具有冷却水道的浇道套主体的背面侧接合。另外，如方案六那样，可以通过摩擦压力焊使喷嘴部与浇道套主体的前端侧接合。
本发明的效果如下。
根据本发明，由于通过摩擦压力焊使凸缘板与浇道套主体的背面侧接合，因而可以使用不锈钢、钢铁、铜合金等强度高的金属材料来制造在浇道的周围具有冷却水道的浇道套。本发明的浇道套通过在熔融树脂的注射结束后通以冷却水而能迅速地冷却填充到浇道内部的熔融树脂，能够避免拉丝或横浇道部分的变形等缺陷，同时能缩短成形周期。
另外，由于本发明的浇道套能够用不锈钢、钢铁、铜合金等强度高的金属材料来制造，因而即使与注射成形机的注射口部反复接触也难以产生磨损，也能够使用于特殊的熔融树脂的成形。而且，由于没有内部的冷却水泄漏到外部的危险，因而不会因冷却水进入到横浇道或型腔的内部而导致成形品的品质的恶化。
另外，若如方案二那样做成使具有注射口的喷嘴部通过摩擦压力焊与浇道套主体的前端侧接合为一体的结构，则冷却水道的形成更简单。另外，若如方案三那样做成在浇道套主体的背面侧组装了隔壁的结构，则能更可靠地防止冷却水向外部的泄漏。再有，若如方案四那样做成在浇道套主体的背面与凸缘板的前面之间形成有用于容纳因摩擦压力焊而产生的余料的空间的结构，则内侧方向的余料可以保持容纳在该空间内部的原状，由于只要对外表面进行后加工即可，因而可实现制造成本的降低。
附图说明
图1是表示本发明的浇道套的实施方式的剖视图。
图2是沿图1的A-A线的剖视图。
图3是本发明的浇道套的部件说明图。
图4是本发明的浇道套的使用状态的说明图。
图中：
1-浇道套主体，2-凸缘板，3-喷嘴部，4-浇道，5-注入口，6-注射口，7-圆柱部，8-凸缘部，9、10、20-冷却水道，11、12-半径方向的槽，13-冷却水注入孔，14-冷却水排出孔，15、17-圆柱状突起，16、18-圆形槽，19-隔壁，21-容纳余料的空间，30-余料，40-固定侧模板，41-可动侧模板，42-贯通孔，43-冷却水供给通道，44-冷却水排出通道。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的浇道套的实施方式的剖视图，图2是其剖视图，图3是其部件图，图4是使用状态的说明图。在以下说明的实施方式中，各零部件都是用不锈钢、钢铁、铜合金等强度优良的金属材料制成的。
首先，利用图1说明实施方式的浇道套的结构，标号1是浇道套主体，2是在其背面通过摩擦压力焊形成为一体的凸缘板。另外，在本实施方式中，在浇道套主体1的前端同样是通过摩擦压力焊一体地接合有喷嘴部3。标号4是形成于它们的中心位置的浇道，浇道4背面侧的端部是将其推到注射成形机的注射口部使其与之接触的注入口5，前端侧是向金属模内注射树脂的注射口6。作为熔融树脂的流道的浇道4最好是在对各零部件进行了摩擦压力焊后再进行加工。对于摩擦压力焊法将于后述。在此，根据浇道套(注入的树脂的通道)内的树脂的流动方向，浇道套主体1的前端侧指树脂流动方向的下游侧(具有型腔的一侧)，浇道套主体1的背面侧指树脂流动方向的上游侧。
如图1及图3所示，浇道套主体1在圆柱部7的基部具有圆形的凸缘部8，在圆柱部7的浇道4两侧的位置与浇道4平行地形成有冷却水道9、10。这些冷却水道9、10的端部在凸缘部8侧达到半径方向的槽11、12，该半径方向的槽11、12的前端朝向凸缘部8的表面侧呈直角状弯曲而形成冷却水注入孔13和冷却水排出孔14。在浇道套的内部虽然难以通过机械加工来形成这种弯折的冷却水的流道，但由于本发明只要如图3所示在被分解的零件上、即在浇道套主体1上形成冷却水道9、10和槽11、12即可，因而能够容易地进行加工。
在浇道套主体1的凸缘部8的背面形成有圆柱状突起15和环绕其周围的圆形槽16。另外，在凸缘板2的上面也形成有圆柱状突起17和环绕其周围的圆形槽18。本发明虽然使这些浇道套主体1的凸缘部8和凸缘板2通过摩擦压力焊进行接合而形成为一体，但在本实施方式中还组装了图3所示的具有通孔的隔壁19，以覆盖槽11、12的背面。隔壁19的外径尺寸预先做成嵌入到圆形槽16中的大小。当这些圆形槽16和圆形槽18通过摩擦压力焊进行接合而形成为一体时，便形成了容纳因摩擦压力焊而产生的余料的空间21，隔壁19则构成该空间的顶面。另外，熔融树脂的注入口5形成在凸缘板2的背面上。
另外，在本实施方式中，在浇道套主体1的前端侧通过摩擦压力焊接合有具有注射口6和冷却水道20的喷嘴部3并形成为一体。冷却水道20在喷嘴部3的端面形成有圆形槽，其具有在前端部使冷却水道9、10相互连通的作用。由于该冷却水道20也只要加工喷嘴部3的端面即可，因而也能容易地进行机械加工。
如上所述，本发明通过摩擦压力焊使各零部件相互接合而形成为一体。摩擦压力焊法是在利用摩擦热使零部件的端面已软化的状态下，推压作为接合对象的另一方的零部件，从而使两个零部件相互接合的加工方法，其本身是公知技术。通常，一边使一方的零部件与另一方的零部件接触、一边使其旋转而产生摩擦热，在材料组织软化的状态下停止旋转并施加加压增粗的压力。因此，虽然能进行牢固而没有漏水危险的接合，但因加压增粗的压力，已软化的材料组织不可避免地会被挤出而产生余料30，需要对外周面在后工序中通过切削去除。
但是，在对内部有空间的零部件进行摩擦压力焊时，如图1所示，不能避免在内部也产生余料30。但是，如果如本实施例那样形成容纳因摩擦压力焊而产生的余料30的空间21，则无大碍。此外，当在各零部件上预先形成浇道4后进行摩擦压力焊时，由于在接合面上不可避免地产生的余料有可能封闭浇道4，因而如上所述，最好是在摩擦压力焊后加工浇道4。
图4是说明本发明的浇道套的使用状态的示意剖视图。标号40是固定侧模板，41是可动侧模板。浇道套主体1被插入到形成于固定侧模板40上的贯通孔42中，在注入熔融树脂时，浇道套主体1的凸缘部8的表面以强力挤压固定侧模板40的表面。在固定侧模板40的内部形成有冷却水供给通道43和冷却水排出通道44并在表面开口，凸缘部8的表面的冷却水注入孔13和冷却水排出孔14与其密合而形成连通通道。向冷却水供给通道43供给冷却水的时间例如用电磁阀进行控制。
在图4的状态下，熔融树脂从形成于浇道套的凸缘板2的背面的熔融树脂的注入口5注入，再通过浇道4从前端的注射口6填充到金属模的型腔内与现有技术是相同的。但是，在熔融树脂填充结束后从固定侧模板40的冷却水供给通道43向开口于凸缘部8的表面的冷却水注入孔13供给冷却水时，冷却水经由半径方向的槽11流过浇道套主体1的冷却水道9，再经由喷嘴部3的冷却水道20进入到浇道套主体1的冷却水道10中，从半径方向的槽12通过冷却水排出孔14而从固定侧模板40的冷却水排出通道44排出。此外，在本实施方式中，通过设置隔壁19，可以防止冷却水滞留在空间21内。
这样，由于冷却水在浇道4的周围流动，填充在浇道4内部的熔融树脂迅速地固化。因此，即使注入树脂后的冷却时间比现有技术缩短，也不会产生拉丝或变形，成形品的品质也稳定。冷却的时间及冷却温度等可根据成形条件适当设定。
若示出具体的例子，在利用聚合物ABS树脂注射成形两个小型的罩构件的40吨注射成形机中采用本发明的浇道套，将金属模设定温度设定为70℃进行了成形试验。在使用现有模具的浇道套的情况下，需要8秒的冷却时间，但使用本发明的浇道套通过冷却浇道，可以将冷却时间缩短到5秒，能缩短40％。
另外，很显然，由于本发明的浇道套能够用钢铁等高硬度材料来制作而具有优良的耐久性，即使与注射口部分反复接触也难以产生磨损，因而，即使用于含有玻璃的熔融树脂的注射成形也不会磨损。
另外，将对钢材进行摩擦压力焊的情况的具体条件的一个例子表示如下。
摩擦压力：60MPa
加压增粗压力：120MPa
摩擦量：3mm
摩擦压力焊中工件的总留量：5mm
转速：3000rpm
加压增粗时间：5秒
如上所述，根据本发明，通过对填充到浇道内的熔融树脂进行有效冷却，能够缩短成形周期，而且，能够提供难以产生磨损、耐久性优良的浇道套。
Claims (7)
1.一种浇道套，
具备：在位于中心的浇道的周围具有冷却水道的浇道套主体；以及位于该浇道套主体的背面侧的凸缘板，其特征在于，
浇道套主体和凸缘板通过摩擦压力焊接合为一体，并且在浇道套主体的背面侧组装有隔壁。
2.根据权利要求1所述的浇道套，其特征在于，
使具有注射口的喷嘴部通过摩擦压力焊与浇道套主体的前端侧接合为一体。
3.根据权利要求1所述的浇道套，其特征在于，
在浇道套主体的背面与凸缘板的前面之间形成有用于容纳因摩擦压力焊而产生的余料的空间。
4.根据权利要求2所述的浇道套，其特征在于，
上述冷却水道与上述浇道平行地设置两个，
在上述喷嘴部的端面形成有连通两个所设冷却水道的圆形槽。
5.根据权利要求3所述的浇道套，其特征在于，
上述浇道套主体具备圆形的凸缘部，
分别在上述凸缘部及上述凸缘板上形成圆形槽，
形成于上述凸缘部上的圆形槽和形成于上述凸缘板上的圆形槽形成上述空间。
6.一种浇道套的制造方法，其特征在于，
通过摩擦压力焊使凸缘板与具有冷却水道的浇道套主体的背面侧接合。
7.根据权利要求6所述的浇道套的制造方法，其特征在于，
通过摩擦压力焊使喷嘴部与浇道套主体的前端侧接合。
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