CZ286349B6 - Způsob výroby temperovaných nástrojů, případně forem pro výrobu součástí z plastické hmoty a tímto způsobem vyrobené temperované nástroje, případně formy - Google Patents

Abstract

Způsob výroby temperovaného nástroje (11) nebo odpovídající temperované formy opatřených alespoň jedním vstupním otvorem a výstupním otvorem a vnitřními kanály (15) se provádí tak, že nástroj (11) nebo forma se rozdělí v rovinách vytvářených kanálů, potom se v dělicích plochách rozděleného nástroje (11) nebo rozdělené formy frézováním, erodováním nebo podobně vyrobí kanály (15) podle jejich požadovaného průběhu v závislosti na plánovaném průtoku temperovacího média a na teplotním profilu ve vyráběné součásti z plastu, načež se oddělené díly nástroje (11) nebo formy navzájem spojí pájením natvrdo nebo vysokoteplotním pájením. Kanály (15) jsou přitom upraveny ve více rovinách. Průběh kanálů (15) je přizpůsoben vnějšímu tvaru formovací dutiny (12). Geometrie kanálů (15) je přizpůsobena teplotnímu profilu v součásti z plastu.ŕ

Description

Způsob výroby temperovaného nástroje nebo odpovídající temperované formy a temperovaný nástroj nebo temperovaná forma

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby temperovaného nástroje nebo odpovídající temperované formy opatřených alespoň jedním vstupním otvorem a výstupním otvorem a vnitřními kanály. Vynález se dále týká temperovaného nástroje nebo temperované formy na výrobu součástí z plastu.

Dosavadní stav techniky

Při vstřikovém lití součástí z plastu se používají temperované nástroje nebo formy do nich vložené z jednoho nebo více elementů či dílů se vždy nejméně jedním vstupním a výstupním otvorem, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím nejméně jednoho kanálu. Takové nástroje, popřípadě formy, slouží jako negativ vyráběného konečného výrobku z plastu. Přitom se kapalný proud plastu, který je dodáván z plastifikační jednotky, jako například z extrudéru prostřednictvím tělesa s vyhřívanými kanály, označovaného také jako deska s vyhřívanými kanály, z nejméně jednoho vstřikovacího dýzového tělesa a je vytlačován do odpovídající kapsy nebo dutiny. Dutiny mají podle požadovaného tvaru konečného výrobku rozdílnou geometrii jak z hlediska jejich celku, tak také z hlediska tloušťky jednotlivých stěn součástí z plastu.

Tekutá hmota je přitom prostřednictvím kanálového systému pro vedení temperovacího média, kteiý je upraven ve formách, buď vytvrzována prostřednictvím přívodu tepla, tedy chemicky zesíťována, nebo vytvrzována prostřednictvím odběru tepla a zamrznutím řetězců z plastu. Po ztuhnutí součásti z plastu se tato z nástroje nebo z formy odstraní.

Kvalita takových součástí z plastu z hlediska jejich protahování, podílu vlastního pnutí, povrchové kvality a doby, po které mohou být součásti vyjmuty, závisí do značné míry na možnosti ovládat vyhřívací nebo chladicí proces. Prostorový průběh kanálového systému pro vedení média, jakož i teplota temperovacího média v příslušné oblasti nástroje, případně formy, přitom mají podstatný význam, přičemž kanály a dutiny mají být ohřívány nebo chlazeny rovnoměrně, aby bylo možné v co nejkratší době vyjmout z nástroje rozměrově správnou, bez vlastního pnutí vytvořenou součást z plastu.

Aby toho bylo možné dosáhnout, je potřebné přivádět, popřípadě odebírat, teplo po celé ploše nástroje, popřípadě formy. U termoplastických součástí, to jest odlitých nebo vystříknutých součástí z plastu s jednoduchými a značně rozdílnými tloušťkami stěn, to znamená, že, například v oblastech s větším nahromaděním materiálu, je třeba provádět ochlazování intenzivněji než v oblastech s menším množstvím materiálu.

Nástroje a formy sestávají zpravidla z jednodílné nebo vícedílné masivní ocelové části, ve které je z vnějšku upraven s cíleným nasměrováním větší počet otvorů, které jsou uspořádány až do určitého odstupu od stěny dutiny. Takové vyvrtané kanály, kterými může obíhat médium, však často vedou k velmi neúčinnému chlazení, protože výrobu kanálů lze provádět jen přímými vývrty, čímž se zajistí jen omezený vliv na skutečný obrys a na odstup ke stěně dutiny vyráběné součásti z plastu. Na obr. 4 až 6 je znázorněn známý nástroj pro výrobu součásti z plastu. Nástroj 1 je na obr. 4 znázorněn ve svislém řezu a sestává v podstatě z upínací desky IA, tvárnice IB a tvárníku 1C. Třemi díly ΓΑ, IB a 1C obklopená dutina vytváří formovací dutinu 2, která z hlediska svého tvaru odpovídá vyráběné součásti z plastu.

Z obr. 4 je dále patrný vstupní otvor 3 a soustředně vzhledem k němu uspořádaný výstupní otvor

4. Ty jsou spojeny s kanálem 5, který slouží pro průtok temperovacího média nástrojem 1. Na

-1 CZ 286349 B6 obr. 5 je znázorněn vodorovný řez upínací deskou IA podél čáry V-V na obr. 4. Je velmi dobře patrno, že průběh kanálů 5 v upínací desce IA není přizpůsoben kruhovému tvaru formovací dutiny 2. Na obr. 6 je znázorněn další vodorovný řez podle čáry VI-VI na obr. 4. Také zde je opět znázorněn vstupní otvor 3 a výstupní otvor 4, které jsou spojeny kanálem 5. Kanál 5 přitom sestává z většího počtu slepých otvorů 6, které jsou uzavřeny odpovídajícími zátkami 7.

Konečně je z obr. 4 patrno, že také tvárník 1C může být vytvořen z více dílů. Přitom jsou jednotlivé díly navzájem pevně spojeny prostřednictvím nezakreslených šroubů. Pro utěsnění jednotlivých kanálů 5 slouží těsnění 8 s O-kroužkem.

I když má u znázorněného příkladu součást z plastu konstantní tloušťku, je patrno, že prostřednictvím známých temperovacích kanálů není možné dosáhnout rovnoměrného přívodu, popřípadě odvodu, tepla. Je zcela jasné, že takový asymetrický teplotní profil je spojen s podstatnými nevýhodami z hlediska kvality součásti z plastu a z hlediska doby její výroby.

Podle tvaru vyráběné součásti z plastu není možné současně upravit žádné otvory, například v úzkých oblastech jader nebo v těch oblastech, kde je nutné upravit funkčně podmíněné elementy, jako vyhazovače nebo podobně. To také vede kjiž uvedeným nepravidelnostem.

Dále je známé, že kromě již popsaných vyvrtaných kanálů s různou polohou vstupních a výstupních otvorů se používají také slepé vývrty s přídavnými chladicími trubkami v otvoru. Také zde však vznikají již uvedené problémy, protože se vytvářejí vysokými vstřikovacími tlaky a rychlostmi při nasazení chladicích šroubovic často nestabilní jádra forem, která nepříznivě působí na dodržování rozměrů nástrojů. Navzájem sešroubované díly formy jsou často chráněny před prosakováním v oblasti kanálů temperovacího média prostřednictvím těsnění s O-kroužkem. Použití takových těsnění s O-kroužkem se opětovně ukazuje jako problematické, zejména vzhledem ke vznikající korozi v mezeře.

Dále je z patentu US-A-3 181 200 známé temperovací zařízení pro výrobu gramofonových desek. Toto temperovací zařízení má také kanálový systém, který slouží pro lychlé ochlazení vnitřku nástroje po nastříknutí plastu. U známých temperovacích zařízení je temperovací kanál popsán jen v jedné jediné rovině. Aby se dosáhlo požadované těsnosti, jsou poloviny formy, které obsahují kanály, sešroubovány vždy sjednou krycí deskou. Toto řešení může být dostatečné pro výrobu gramofonových desek, protože se zde zpravidla používají menší tlaky než u vstřikovacích forem podle vynálezu a v souladu s tím také nevznikají žádné problémy s utěsněním. Mimo to není známé temperovací zařízení vhodné k tomu, aby pracovalo s extrémně krátkými dobami cyklů. U známého temperovacího zařízení má každá část formy jen jeden jediný vstupní a výstupní otvor, takže při velmi rychlém průtoku temperovacího média absolutně není možná rovnoměrná změna teploty formy. Zde se tedy materiál formovacího nástroje do jisté míry považuje za vrstvu pro vyrovnávání teploty, aby bylo možné vyrábět součásti z plastu bez vlastního pnutí, což je u výroby gramofonových desek nezbytné.

Konečně jez patentu US-A-2 458 427 známý způsob výroby gramofonových desek. U tohoto způsobu je deska se spirálovými kanály uvedena mezi dvě ocelové desky, které se navzájem natvrdo spájejí. Tento způsob je jednak velmi nákladný a jednak neumožňuje žádný libovolný průběh kanálů, protože deska obsahující kanály může mít kanály jen s takovou geometrií, které ještě spolehlivě zabezpečují společné udržování těchto desek, jak je to například znázorněno u spirálového tvaru podle příkladu provedení.

Úkolem vynálezu proto je v úvodu uvedený a blíže popsaný způsob uspořádat a zdokonalit tak, aby se zabránilo uvedeným nedostatkům a aby se dosáhlo zejména zkrácení doby vstřiku, to je pracovního procesu, a zdokonalení možnosti údržby, čímž se zvýší kvalita vstřikovaných součástí z plastu. Mimo to je požadováno zdokonalení známého řízení teploty v jejím celém rozsahu.

-2 CZ 286349 B6

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje způsob výroby temperovaného nástroje nebo odpovídající temperované formy opatřených alespoň jedním vstupním otvorem a výstupním otvorem a vnitřními kanály, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nástroj nebo forma se rozdělí v rovinách vytvářených kanálů, potom se v dělicích plochách rozděleného nástroje nebo rozdělené formy frézováním, erodováním nebo podobně vyrobí kanály podle jejich požadovaného průběhu v závislosti na plánovaném průtoku temperovacího média a na teplotním profilu ve vyráběné součásti z plastu, načež se oddělené díly nástroje nebo formy navzájem spojí pájením natvrdo nebo vysokoteplotním pájením.

Podstata tímto způsobem vyrobeného nástroje nebo takto vyrobené formy spočívá vtom, že kanály jsou upraveny ve více rovinách, že průběh kanálů je přizpůsoben vnějšímu tvaru formovací dutiny a že geometrie kanálů je přizpůsobena teplotnímu profilu v součásti z plastu.

Spojování naříznutých dílů formy podle vynálezu prostřednictvím pájení natvrdo nebo vysokoteplotního pájení se podle vynálezu provádí ve vakuové peci. Nástroje nebo formy vyrobené způsobem podle vynálezu nepodléhají žádným omezením z hlediska volby průběhu kanálů teplotního média, jakož i geometrického uspořádání jednotlivých kanálů v každé rozdělené rovině.

Mimo to je zejména možné volitelné použití různých teplotních médií, jako například vody, oleje, kapalných plynů atd. Přitom je možné regulovat a nastavovat odpovídající průtok těchto médií ručně, poloautomaticky nebo automaticky. Odpovídající ústrojí jsou účelně uspořádána vně nástroje nebo formy. Vzhledem k tomu, že podle vynálezu jsou možné krátké délky kanálů, je možné také ovládané střídání přívodu média na vstupní a výstupní otvor.

Podle výhodného provedení vynálezu se obrábění kanálů provede podle plánovaného průtoku temperovacího média vytvořením požadovaného průřezu kanálů podle teplotního profilu v součásti z plastu.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se obrábění kanálů provede podle plánovaného průtoku temperovacího média vytvořením požadované geometrie kanálů podle teplotního profilu v součásti z plastu.

Pájení natvrdo nebo vysokoteplotní pájení se s výhodou provádí ve vakuové peci.

Uvedený úkol dále splňuje temperovaný nástroj nebo temperovaná forma na výrobu součástí z plastu, s alespoň jednou formovací dutinou pro uložení formy pro vyráběnou součást z plastu, vždy s alespoň jedním vstupním otvorem a jedním výstupním otvorem, které jsou navzájem spojeny kanály a tvoří systém pro vedení temperovacího média pro chlazení nebo ohřev formovací dutiny, podle vynálezu, jehož podstatou je, že kanály jsou upraveny ve více rovinách, že průběh kanálů je přizpůsoben vnějšímu tvaru formovací dutiny, a že geometrie kanálů je přizpůsobena teplotnímu profilu v součásti z plastu.

Díky možnosti výroby libovolného tvaru kanálů je možné uskutečnit takové geometrie, které médiu umožňují při průtoku kanálu například víření. To vede k turbulenci v teplotním médiu a tím i k urychlené optimální výměně tepla. Tyto turbulence je možné ještě zesílit úpravou turbulátorů v kanálu, jako například spirál, vychylovacích plechů nebo podobně. Využití takových turbulátorů je sice již ze stavu techniky známé, ale až dosud bylo možné takové turbulátory použít jen při dělitelnosti nástrojů nebo forem, jak je patrné například z patentu US-PS3 181 200.

-3CZ 286349 B6

Vzhledem ktomu, že lze ovládat vytvoření kanálu a tvaru kanálu, lze u každého nástroje nebo u každého jednotlivého dílu formy vytvořit více chladicích, popřípadě tepelných, okruhů, které lze prostřednictvím nejméně jednoho běžně dostupného rozdělovače tepelného média individuálně zásobovat z hlediska výstupu dopravovaným objemovým prouděním. To vede k regulovaným průtokům tepla, které lze ovládat ručně, poloautomaticky nebo automaticky, a které lze uskutečňovat například na podkladě vizuálního pozorování výsledků při rozběhu výroby.

Prostřednictvím s výhodou využité vakuové vysokoteplotní pájecí techniky se spolehlivě zajistí, že formy nebo nástroje jsou vytvořeny tak, že nejsou prosakující. Tímto způsobem se totiž uvnitř upravené mezery jednotlivých částí při procesu pájení automaticky uzavřou, čímž se spolehlivě vyloučí možnost koroze ve štěrbinách.

Prostřednictvím vynálezu je možné realizovat konstrukčně lepší možnosti řešení u nástrojů a u forem. Tak například je možné odstranit nestability jader forem tím, že zaletovaná chladicí vložka zachycuje síly vznikající vstřikovým tlakem, čímž se zajistí dodržování rozměrů jednotlivých formovaných částí.

Podle výhodného provedení vynálezu jsou v kanálech upraveny turbulátory pro mechanické víření temperovacího média.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou turbulátory tvořeny vhodnými obrysy kanálů, popřípadě povrchy kanálů.

Jako turbulátory jsou v kanálech s výhodou umístěny mechanické vířící elementy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen jen na jednom příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn svislý řez nástrojem podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněn nástroj podle vynálezu ve vodorovném řezu rovinou podle čáry Π-II na obr. 1, na obr. 3 je znázorněn nástroj podle vynálezu ve vodorovném řezu rovinou podle čáry ΙΠ-ΙΠ na obr. 1, na obr. 4 je znázorněn svislý řez známým nástrojem, na obr. 5 je znázorněn známý nástroj ve vodorovném řezu rovinou podle čáry V-V na obr. 4 a na obr. 6 je znázorněn známý nástroj ve vodorovném řezu rovinou podle čáry VI-VI na obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn svislý řez nástrojem 11 podle vynálezu, který má v principu shodnou konstrukci jako již popsaný nástroj 1, a který má upínací desku 11A, tvárnici 11B a tvárník 11C. Také u nástroje 11 podle vynálezu je v každé formovací části nástroje 11 upraven vstupní otvor a výstupní otvor. Podle vynálezu jsou vstupní otvory a výstupní otvory tvořeny kanály 15. jejichž průběh je přizpůsoben vnějšímu tvaru formovací dutiny 12.

-4CZ 286349 B6

Na obr. 2 a 3 jsou znázorněny vodorovné řezy podél čar II-II a ΠΙ-ΙΙΙ. Je patrné, že u nástroje 11 podle vynálezu je možné provést optimální přizpůsobení průběhu kanálů 15 geometrii formovací dutiny 12. Dále je možno z obr. 2 a 3 seznat, že existuje dostatečná stabilita ploch upínací desky 11A, tvárnice 11B a tvárníku 11C, přivrácených k formovací dutině 12.

Je nutno poukázat ještě jednou na skutečnost, že na výkresech je znázorněn jen výhodný příklad provedení. Pro umožnění zřetelného znázornění mají vyobrazené nástroje 11 formovací dutiny 12 pro výrobu součástí z plastu jen jednoduchou geometrickou strukturu. Je však samozřejmé, že obrábění kanálů 15 může být provedeno v souladu s plánovaným průtokem temperovacího média rovněž provedením požadované geometrie kanálů 15 podle teplotního profilu ve vyráběné součásti z plastu, v případě, že součást z plastu má komplikovaný geometrický tvar a rozložení materiálu. Proti existujícímu teplotnímu profiluje tedy možno podle vynálezu postavit optimální chladicí profil, čímž se dosáhne zrcadlového souměrného přivádění, popřípadě odvádění, tepla pro požadovaný homogenní teplotní profil v nástroji 11, popřípadě ve formě.

Podle vynálezu se tedy dosáhne podstatného zkrácení dob vstřiku, tedy výrobních cyklů, při současném zvýšení kvality vstřikovaných součástí a mimo to se značně zdokonalí možnost údržby takových nástrojů 11, popřípadě forem.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby temperovaného nástroje nebo odpovídající temperované formy opatřených alespoň jedním vstupním otvorem a výstupním otvorem a vnitřními kanály, vyznačující setím, že nástroj nebo forma se rozdělí v rovinách vytvářených kanálů, potom se v dělicích plochách rozděleného nástroje nebo rozdělené formy frézováním, erodováním nebo podobně vyrobí kanály podle jejich požadovaného průběhu v závislosti na plánovaném průtoku temperovacího média a na teplotním profilu ve vyráběné součásti z plastu, načež se oddělené díly nástroje nebo formy navzájem spojí pájením natvrdo nebo vysokoteplotním pájením.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že obrábění kanálů se provede podle plánovaného průtoku temperovacího média vytvořením požadovaného průřezu kanálů podle teplotního profilu v součásti z plastu.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obrábění kanálů se provede podle plánovaného průtoku temperovacího média vytvořením požadované geometrie kanálů podle teplotního profilu v součásti z plastu.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že pájení natvrdo nebo vysokoteplotní pájení se provádí ve vakuové peci.
5. 5. Temperovaný nástroj nebo temperovaná forma na výrobu součástí z plastu, vyrobená podle jednoho z nároků 1 až 4, s alespoň jednou formovací dutinou (12) pro uložení formy pro vyráběnou součást z plastu, vždy s alespoň jedním vstupním otvorem (13) a jedním výstupním otvorem (14), které jsou navzájem spojeny kanály (15) a tvoří systém pro vedení temperovacího média pro chlazení nebo ohřev formovací dutiny (12), vyznačující se tím, že kanály (15) jsou upraveny ve více rovinách, že průběh kanálů (15) je přizpůsoben vnějšímu tvaru formovací dutiny (12), a že geometrie kanálů (15) je přizpůsobena teplotnímu profilu v součásti z plastu.

   -5CZ 286349 B6
6. 6. Temperovaný nástroj nebo forma podle nároku 5, vyznačující se tím, že v kanálech (15) jsou upraveny turbulátory pro mechanické víření temperovacího média.

   5
7. 7. Temperovaný nástroj nebo forma podle nároku 6, vyznačující se tím, že turbulátory jsou tvořeny vhodnými obrysy kanálů (15), popřípadě povrchy kanálů (15).
8. 8. Temperovaný nástroj nebo forma podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že jako turbulátory jsou v kanálech (15) umístěny mechanické vířící elementy.