DE4300971B4 - Spritzgießdüse und Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers einer Spritzdüse - Google Patents

Abstract

Spritzgießdüse mit einem langgestreckten und beheizbaren Düsenkörper (40) mit einem entlang einer Mittelachse des Düsenkörpers (40) angeordneten Thermoelement-Rohr (78) und einer in Verlängerung desselben in dem Düsenkörper (40) angeordneten Thermoelement-Bohrung (74), in denen ein Thermoelement aufgenommen ist und mit einem elektrisch isolierten Heizelement (76), welches das Thermoelement-Rohr (78) schraubenförmig umgibt, gekennzeichnet durch einen aus mehreren miteinander hartverlöteten Abschnitten (112, 114, 60) bestehenden Düsenkörper (40), wobei das Heizelement (76) und das Thermoelement-Rohr (78) im Düsenkörper (40) in einem thermisch hochleitfähigen Material eingebettet und mit dem Düsenkörper (40) zu einem einteiligen Bauteil verbunden sind.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießdüse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers einer Spritzgießdüse.
• Beheizbare Spritzgieß-Düsen und Spritzgieß-Düsenkörper sind in weitem Umfang in Gebrauch, um die mit Druck beaufschlagte Schmelze auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, wenn sie zu einem in einen Hohlraum führenden Eingußkanal fließt. Der Unterschied zwischen einer Düse und einem Düsenkörper besteht darin, daß die Düse von der Schmelze durchströmt wird, während der Düsenkörper von der Schmelze umströmt wird. Aus dem US-Patent 4,820,147 von Gellert, veröffentlicht am 11. April 1989, und aus der CA 2,032,728-6-A von Gellert, eingereicht am 19. Dezember 1990, mit dem Titel "Injection Moulding Probe with Varying Heat Profile" sind Düsenkörper bekannt, die ein elektrisches Heizelement aufweisen, das entlang des Außenkörpers des Düsenkörpers verläuft. Hierbei ist das Heizelement jedoch in verschiedenen Abschnitten auf sich selbst zurückgebogen, um entlang des Düsenkörpers eine unterschiedliche Wärme zu erzeugen, um unterschiedliche Wärmeverluste aufgrund der Struktur des Düsenkörpers auszugleichen. Aus dem US-Patent 4,557,685 von Gellert, veröffentlicht am 10. Dezember 1985, sind ähnliche Düsen bekannt, bei denen die Ganghöhe des schraubenförmigen Heizelementes, das um die Außenfläche des Außenkörpers gewickelt ist, variiert wird.
• Es ist außerdem wohlbekannt, in Düsenkörpem entfernbare Thermoelemente anzubringen, um die Betriebstemperatur in der Nähe des vorderen Endes des Düsenkörpers zu überwachen. Aus dem US-Patent 4,611,394 von Gellert, veröffentlicht am 16. Dezember 1986, ist ein frühes Beispiel eines solchen Thermoelementes bekannt, das sich durch eine neben einem mittigen Rohrheizelement in Längsrichtung sich erstreckende Buchse zum vorderen Ende des Düsenkörpers erstreckt. Aus der CA 2,037,186-2-A von Gellert, eingereicht am 27. Februar 1991, mit dem Titel "Injection Moulding Probe with a Longitudinal Thermocouple Bore and Off Center Heating Element" ist der Versatz des Heizelements aus dem Mittelpunkt bekannt, damit eine longitudinale Thermoelement-Bohrung untergebracht werden kann, ohne den Außendurchmesser des Außenkörpers des Düsenkörpers unvorteilhaft zu vergrößern. Sämtliche dieser früheren Anordnungen, die eine longitudinale Thermoelement-Bohrung sowie ein Heizelement aufweisen, besitzen den Nachteil, daß die Bohrung und/oder das Heizelement aus dem Mittelpunkt versetzt sein müssen. Um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten, muß dabei der Außen durchmesser des Düsenkörpers vergrößert werden, um den zwischen der Thermoelement-Bohrung und dem Heizelement geschaffenen Abstand auszugleichen.
• Aus der US 4,820,147 ist eine Spritzgießdüse mit einem beheizbaren Düsenkörper mit einem langgestreckten Außenkörper bekannt, in dem ein elektrisch isoliertes Heizelement aufgenommen ist. Das Heizelement ist im Bereich der Spitze des Düsenkörpers zurückgebogen und dementsprechend „doppelt" gelegt, wodurch ein Ende des Heizelementes im vorderen Teil des Düsenkörpers, aber nicht im Bereich der Spitze des Düsenkörpers, angeordnet ist. Der Düsenkörper ist koaxial mit und beabstandet zu einer äuße ren Positionierhülse angeordnet, mittels deren eine Position des Düsenkörpers in der Spritzgießdüse festgelegt ist. Die Positionierhülse weist eine Aussparung auf, in der ein Thermoelement aufgenommen ist. Somit sind die Aufnahme des Thermoelementes und das Thermoelement selbst außerhalb des Düsenkörpers angeordnet.
• Aus der GB 2 021 369 A ist ein Heizelement bekannt, welches als separate Baugruppe in einen Düsenkörper einer Spritzgießdüse einsetzbar und von diesem trennbar ist. Das Heizelement weist einen inneren und einen äußeren Zylinder auf, wobei sowohl der innere als auch der äußere Zylinder aus Metall gefertigt und jeweils unmittelbar mit einer Spannung über elektrische Anschlüsse beaufschlagbar sind. Zwischen den inneren und äußeren Zylindern ist spiralförmig ein Heizdraht, der die inneren und äußeren Zylinder verbindet, angeordnet. Die Heizwendel ist in ein thermisch wie elektrisch nicht-leitendes Material eingebettet. Eine Heizleistung des Heizelementes wird durch das Anlegen der Spannung an die inneren und äußeren Zylinder erreicht. Daher ist das Heizelement nach außen nicht elektrisch isoliert. Wird das Heizelement in dem Düsenkörper der Spritzgießdüse angeordnet, so liegt die Spannung auch am Düsenkörper der Spritzgießdüse an.
• Aus der US 3,911,251 ist eine Heizeinrichtung bekannt, welche in einem Gießkanal für Plastik verwendbar ist und einen einstückigen, zylindrisch ausgebildeten und in Richtung auf sein vorderes Ende hin zulaufenden Metallkörper aufweist. In einer koaxialen Bohrung des Metallkörpers ist ein zylindrischer Körper vorgesehen, in dem wiederum eine Heizspirale koaxial angeordnet ist. Innerhalb der Heizspirale und koaxial zum Metallkörper ist ein Rohr zur Aufnahme von Thermoelementdrähten angeordnet. Diese erstrecken sich von einem offenen hinteren Ende des Metallkörpers hin zur zulaufenden Spitze desselben. Zwischen Thermoelement und Heizspirale bzw. zwischen Heizspirale und Düsenkörper der Heizeinrichtung sind jeweils Luftspalten angeordnet. Ein Festkörper besteht nicht. In der Spitze des Metallkörpers ist koaxial eine Durchgangsbohrung vorgesehen, in welche die Thermoelementdrähte hineinreichen und welcher von einem thermisch leitfähigen Material verschlossen wird, wobei ausschließlich im Bereich der Spitze des Metallkörpers und benachbart zu einer Verbindungsstelle der Thermoelementdrähte das thermisch leitfähige Material angeordnet ist.
• Aus der EP 0 113 866 A2 ist eine Spritzgießdüse mit einem langgestreckten und beheizbaren Düsenkörper und ein Herstellverfahren derselben bekannt. Der beheizbare Düsenkörper umfasst einen äußeren Körper, in welchem eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, wobei die Heizeinrichtung und der äußere Körper durch ein hochleitfähiges Material integral verbunden sind. Die als separate Baugruppe ausgebildete Heizeinrichtung weist eine Heizspirale auf, die in einem Wärmetransfermaterial aufgenommen ist. In einem Wandbereich des Düsenkörpers exzentrisch zum Düsenkörper ist eine Bohrung angeordnet, in welcher ein Thermoelement aufnehmbar ist.
• Die EP 0 162 438 A2 offenbart eine weitere Spritzgießdüse, deren Aufbau vergleichbar der Offenbarung der EP 0 113 866 A2 ist. In dem Düsenkörper sind koaxial zwei Heizelemente angeordnet, die in Kupfer eingegossen und mit dem Düsenkörper verbunden sind. Das Thermoelement ist in einer exzentrisch angeordneten Thermoelementbohrung, die nicht bis in die Spitze des Düsenkörpers reicht, angeordnet.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spritzgießdüse der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kompakt ist und die Verbesserungen aufweist dahingehend, die sich unter Druck befindende Schmelze bei einer gleichmäßigen Temperatur zu halten.
• Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießdüse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine derartige Spritzgießdüse auf einfache Art herstellbar ist.
• Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8.
• Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
• 1 einen Querschnitt eines Teils eines Mehrkammer-Spritzgießsystems,
• 2 einen Querschnitt zur Erläuterung der Herstellung des Düsenkörpers, und
• 3 eine dreidimensionale Darstellung des hinteren Endes des Düsenkörpers.
• In 1 ist ein Teil eines Mehrkammer-Spritzgießsystems, in dem der Eingußkanal eine heiße Spitze aufweist, gezeigt. Von einem Einlaß 12 zweigt in einer Verteileranordnung 14 ein Schmelzekanal 10 für erwärmte Schmelze ab, um mit Druck beaufschlagte Schmelze in jeden der Hohlräume oder Kammern 16 zu befördern. Die Schmelze-Verteileranordnung 14 besitzt einen einteilig ausgebildeten, erwärmten Einlaßbereich 18 und ein elektrisches Heizelement 20, wie in der CA 2,044,793-1-A , eingereicht am 13. Juni 1991 unter dem Titel "Injection Moulding Manifold with Integral Heated Inlet Portion" beschrieben ist. Die Anordnung 14 erstreckt sich zwischen einer Hohlraumplatte 22 und einer Gegendruckplatte 24, welche durch eine Abstandsplatte 26 voneinander getrennt sind. Diese Platten werden gekühlt, indem durch Kühlleitungen 28 Kühlwasser gepumpt wird. Die Verteileranordnung 14 wird durch den zylindrischen Einlaßabschnitt 18, der sich durch eine Anpassungsöffnung 30 in der Gegendruckplatte 24 erstreckt, und durch einen Zentrierring 32, der zwischen der Verteileranordnung 14 und der Hohlraumplatte 22 sitzt, genau zentrisch angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird dadurch zwischen der erwärmten Verteileranordnung 14 und den diese umgebenden kühlenden Platten ein isolierender Luftzwischenraum 34 geschaffen. In einem Sitz in der Gegendruckplatte 24 ist mittels Schraubbolzen 38 ein kreisförmiger Kranz 36 befestigt, mit dem die Gießform in der Spritzgießvorrichtung angeordnet wird.
• Das System besitzt eine Anzahl von erwärmten Düsenkörpern 40, die durch das im Folgenden beschriebene Verfahren hergestellt werden. Jeder Düsenkörper 40 erstreckt sich durch eine Dichtungsbuchse 42 und in einen in der Hohlraumplatte 22 befindlichen Schacht 44. Jede Dichtungsbuchse 42 besitzt eine starre Außenfläche 46, in der Rillen 48 vorgesehen sind, durch die zwischen der Außenfläche 46 und der diese umgebenden Hohlraumplatte 22 isolierende Luftzwischenräume geschaffen werden. Jede Dichtungsbuchse 42 besitzt außerdem einen hinteren Kranzabschnitt 50 mit größerem Durchmesser, der sich zwischen der Verteileranordnung 14 und der Hohlraumplatte 22 erstreckt, um einen Leckverlust der mit Druck beaufschlagten Schmelze aus dem Schmelzekanal 10 in den Luftzwischenraum 34 zu verhindern. Der Innendurchmesser der Dichtungsbuchse 42 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der in der Verteileranordnung 14 befindlichen, angrenzenden Bohrung 52, der ausreichend groß ist, um denjenigen Abschnitt des Schmelzekanals 10 zu bilden, der den erwärmten Düsenkörper 40 umgibt.
• Jeder Düsenkörper 40 weist einen langgestreckten Außenkörper 54 mit einem hinteren Ende 56 und einem vorderen Ende 58 auf. In dieser Ausführungsform läuft das vordere Ende 58 spitz zu, in anderen Ausführungsformen kann es jedoch eine andere Form besitzen, die für andere Typen von Eingußkanälen wie etwa einem Eingußkanal mit angewinkelter Spitze oder einem Eingußkanal mit heißer Kante geeignet sind. Der Außenkörper 54 eines jeden Düsenkörpers 40 besitzt einen hinteren Kappenabschnitt 60 mit größerem Durchmesser, der sich zwischen der Verteileranordnung 14 und der Gegendruckplatte 24 erstreckt. Die Gegendruckplatte 24 ist in ihrer Stellung mittels Schraubbolzen 62 befestigt, die sich durch die Abstandsplatte 26 in die Hohlraumplatte 22 erstrecken. Die Gegendruckplatte 24 übt daher auf die hinteren Enden 56 der Düsenkörper 40 eine Kraft aus, die die Düsenkörper 40, die Verteileranordnung 14 und die Dichtungsbuchsen 42 sicher in ihrer Stellung hält. Der Außenkörper 54 eines jeden Düsenkörpers 40 besitzt außerdem einen Zwischenabschnitt 64, der sich zwischen dem hinteren Kappenabschnitt 60 mit größerem Durchmesser und einem vorderen Abschnitt 66 mit kleinerem Durchmesser erstreckt. Der Zwischenabschnitt 64 ist im wesentlichen gerade so lang, daß er sich zum Schmelzekanal 10 erstreckt, wobei sein Durchmesser gerade so groß ist, daß er durch die Verteileranordnung 14 genau in die Anpassungsbohrung 52 paßt, um einen Leckverlust der mit Druck beaufschlagten Schmelze zu verhindern. Wie in der obenerwähnten CA 2,037,186-2-A beschrieben, besitzt der vordere Abschnitt 66 eines jeden Düsenkörpers vier gleichmäßig beabstandete Kühlrippen 68, die nach außen vorstehen und die Dichtungsbuchse 42 berühren, um den Düsenkörper 40 genau auf die Betriebstemperatur einzustellen. Die Schmelze fließt zwischen den Kühlrippen 68, die glatt geformt sind, um jegliche tote Punkte in der strömenden Schmelze zu vermeiden. Das hintere Ende 56 eines jeden Düsenkörpers 40 weist einen Rückhaltstopfen 70 auf, der in einen mit Gewinde versehenen Sitz 72 im Kappenbereich 60 des Außenkörpers 54 des Düsenkörpers 40 eingeschraubt ist.
• Während der Außenkörper 54 des Düsenkörpers 40 herkömmlichen Düsenkörpern ähnlich ist, weist der vorliegende Düsenkörper 40 selbst eine neue Anordnung der mittigen Thermoelement-Bohrung oder des Thermoelementlochs 74 und des Heizelements 76 auf. Die Thermoelement-Bohrung 74 erstreckt sich durch ein mittiges Rohr 78 aus rostfreiem Stahl, welches sich im Außenkörper 54 des Düsenkörpers 40 in Längsrichtung erstreckt. Das elektrische Heizelement 76 besitzt einen Heizabschnitt 80, der um das mittige Rohr 78 koaxial gewickelt ist, um eine schraubenförmige Spule zu bilden. Das Heizelement 76 erstreckt sich bis zu einem Anschluß 82 in der Nähe des hinteren Endes 56 des Außenkörpers 54. Der Anschluß 82 empfängt von einer äußeren Leistungsquelle über eine Verbindungsleitung 84 Leistung. In dieser Ausführungsform weist das Heizelement 76 einen Nickel-Chrom-Widerstandsdraht 86 auf, der sich durch ein hoch schmelzendes Pulver 88 wie etwa Magnesiumoxid zu einem Stahlgehäuse 90 erstreckt. Der elektrische Anschluß 82 wird durch das Verfahren hergestellt, das im US-Patent 4,837,925 von Gellert, veröffentlicht am 13. Juni 1989, beschrieben ist. Zwischen dem Stahl-Anschlußkörper und einer Stahl-Schutzkappe 96 wird ein Überzug 92 aus Magnesiumoxid oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial aufgebracht. Ein blankes Ende 98 des Heizelements 76 erstreckt sich zum Anschluß 82, um eine elektrische Verbindung mit dem Anschlußkörper 94 herzustellen. Das Heizelement 76 weist ebenfalls ein (nicht gezeigtes) blankes vorderes Ende auf, das geerdet ist, wenn der Außenkörper 54 um das Heizelement 76 und das Thermoelement-Rohr 78 hartverlötet und mit Silber 100 oder einem anderen geeigneten hochleitenden Material gefüllt wird, wie weiter unten genauer beschrieben wird. Der schraubenförmige Heizabschnitt 80 des Heizelementes 76 besitzt auf seiner Länge eine variierende Ganghöhe, um verschiedene Wärmeverluste auszugleichen. Wie ersichtlich ist, ist die Ganghöhe in der Nähe der Bereiche, in der zwischen dem erwärmten Düsenkörper 40 und der umgebenden Verteileranordnung 14 oder der Dichtungsbuchse 42 ein direkter Kontakt besteht, kleiner. In dieser Ausrührungsform ist das äußere Gehäuse 90 des schraubenförmigen Heizabschnittes 80 des Heizelementes 76 im Gesenk geschmiedet, um einen stärker rechtwinkligen Querschnitt zu erhalten, um dessen Dicke zu verringern. Obwohl der Querschnitt zur leichteren Darstellung rechtwinklig gezeigt ist, sind die Ecken tatsächlich ausreichend abgerundet, um einen Raum für eine spiralförmige Abwärtsströmung des Silbers während dem Hartlöten und Füllen zu schaffen. In anderen Ausführungsformen kann das äußere Gehäuse 90 in Fällen, in denen eine Verringerung der Abmessungen nicht wichtig ist, rund gelassen werden.
• Die Thermoelement-Bohrung 74 erstreckt sich über einen kurzen Abstand nach vorne aus dem Rohr 78 aus rostfreiem Stahl in einen Nippel 101 aus Silber, der in der Nähe des vorderen Endes 58 des äußeren Körpers 54 des Düsenkörpers 40 ausgebildet ist. Ein Thermoelement-Draht 102 ist in die Bohrung 74 entfernbar eingesetzt und durch eine Rille 104 in einem Randbereich 106 des mit Gewinde versehenen Sitzes 72 im Kappenbereich 60 des Außenkörpers 54 des Düsenkörpers 40 nach außen gebogen. Wenn der mit einem Gewinde versehene Stopfen 70 in den mit einem Gewinde versehenen Sitz 72 eingeschraubt ist, ist die Ausbildung eines Sitzes des Thermoelementes in der Bohrung 74, die sich in den Silbernippel 101 erstreckt, und die Beibehaltung dieser Stellung gewährleistet. Dadurch kann die Temperatur des Düsenkörpers 40 in dem Bereich, in dem die Schmelze um ihn herum zum Eingußkanal 108 strömt, überwacht werden. Hierdurch ist eine genauere Anzeige der Temperatur der Schmelze möglich, weil sich das Thermoelement im Mittelpunkt des Düsenkörpers 40 befindet und nicht zu einer Seite versetzt ist. Der Stopfen 70 befestigt außerdem einen Erdungsdraht 110, der sich durch ein radiales Loch 111 im Randbereich 106 des Sitzes 72 nach innen erstreckt. Der mit Gewinde versehene Sitz kann auch dazu verwendet werden, ein mit Gewinde versehendes Werkzeug aufzunehmen, um den Düsenkörper 40 aus der Bohrung 52 der Verteileranordnung herauszuziehen, um ihn gegebenenfalls zu reparieren oder zu ersetzen.
• Nun wird zur Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des Düsenkörpers 40 auf die 2 und 3 Bezug genommen. Die drei Bestandteile des Außenkörpers 54 des Düsenkörpers 40, nämlich der vordere Abschnitt 112, der mittige Buchsenabschnitt 114 und der hintere Kappenabschnitt 60 sind zu einer Form bearbeitet, wie sie in 2 gezeigt ist. Der hohle vordere Abschnitt 112 ist aus Schnellstahl mit einer longitudinalen Bohrung 116 hergestellt, welche sich zu einem geschlossenen vorderen Ende erstreckt, die das punktförmige vordere Ende 58 des Düsenkörpers 40 bildet. Der langgestreckte mittige Buchsenabschnitt 114 ist aus einem Warmarbeitsstahl wie etwa H13 mit einer mittigen longitudinalen Bohrung 118 hergestellt. Der hintere Kappenabschnitt 60 ist ebenfalls aus einem Warmarbeitsstahl wie etwa H13 hergestellt, wobei sich der Randabschnitt 106 um den zylindrischen und mit Gewinde versehenen Sitz 72 erstreckt. Der mittige Buchsenabschnitt 114 und der hintere Kappenabschnitt 60 sind so geformt, daß sie bei der Montage den obenbeschriebenen elektrischen Anschluß 82 aufnehmen.
• Der Heizabschnitt 80 des Heizelementes 76 ist im Gesenk geschmiedet und in Form einer schraubenförmigen Spule um das Thermoelement-Rohr 78 aus Stahl gewickelt, welches ein vorderes Ende 122 besitzt, das mittels eines mit ihm verschweißten Stopfens verschlossen wird. Wie oben beschrieben, ist der schraubenförmige Heizbereich 80 des Heizelementes 76 mit einer vorgegebenen Ganghöhe gewickelt, die entlang des Heizelementes 76 variiert, um unterschiedliche Wärmeverluste auszugleichen. Wie in 2 gezeigt, werden anschließend das Heizelement 76 und das Thermoelement-Rohr 78 im montierten Zustand mittig in die zueinander ausgerichteten Bohrungen 116, 118 des vorderen Abschnittes 112 bzw. des mittigen Buchsenabschnittes 114 des Außenkörpers 54 eingeschoben. Anschließend wird der Kappenabschnitt 60 angebracht, wobei sich das hintere Ende 124 des Thermoelement-Rohrs 78 über eine beträchtliche Länge durch die mittige Bohrung 120 hinaus erstreckt. Dann wird der elektrische Anschluß über dem blanken Ende 98 des Heizelementes 76 angebracht, woraufhin diese Komponenten durch Heftschweißen aneinander befestigt werden, um sie in ihrer gegenseitigen Position zu halten. Entlang der Verbindungsstellen zwischen den drei Komponenten 112, 114, 116 des Außen-Körpers 54 und des elektrischen Anschlusses 82 wird eine Wulst aus einem geeigneten Hartlötmaterial wie etwa einer Nickellegierung aufgebracht. Über dem vorstehenden Thermoelement-Rohr 78 wird ein Füllrohr 128 angebracht und in den mit Gewinde versehenen Sitz 72 im hinteren Kappenabschnitt 60 des Außen-Körpers 54 eingeschraubt. Das Füllrohr 128 besitzt eine Hohlbohrung 130, die in der Nähe des Kappenabschnittes 60 einen quadratischen Bereich 132 mit kleinerem Durchmesser aufweist, durch den die Abnahme des Füllrohrs 128 nach dem Hartlöten und Auffüllen erleichtert wird. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich das hintere Ende 124 des Thermoelement-Rohrs 78 über die offene Mündung 134 des Füllrohrs 128, durch die eine vorgegebene Menge von Silber 136 in die Hohlbohrung 130 des Füllrohrs 128 geladen wird.
• Dann wird die Baueinheit in der gezeigten aufrechten Position in einen Vakuumofen eingeschoben und gemäß einem vorgegebenen Zyklus zunächst über die Schmelztemperatur des Hartlötmaterials und anschließend über die Schmelztemperatur von Silber erhitzt. Wenn der Ofen allmählich erwärmt wird, wird er auf ein verhältnismäßig hohes Vakuum evakuiert, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu beseitigen. Bevor der Schmelzpunkt des Hartlötmaterials (Nickellegierung) erreicht ist, wird das Vakuum durch teilweises Wiederauffüllen mit einem inerten Gas wie etwa Argon oder Stickstoff verringert. Wenn die Nickellegierung schmilzt, fließt sie mit kapillarer Strömung, um die Verbindungspunkte zwischen den verschiedenen Komponenten abzudichten. Wenn das Silber schmilzt, strömt es um das Heizelement 76 und das Thermoelement-Rohr 78 nach unten, um die zueinander ausgerichteten Bohrungen 116, 118, 120 der drei Abschnitte 112, 114, 60 des Außen-Körpers 54 zu füllen. Dieser Prozeß des Hartlötens und des Füllens im Vakuumofen, das hier mit Hartlöten und Füllen bezeichnet wird, stellt ein metallurgisches Verbinden der Nickellegierung mit dem Stahl und des Silbers mit dem Heizelement 76, dem Thermoelement-Rohr 78 und des umgebenden Außen-Körpers 54 dar, wodurch ein metallurgisch monolithischer, einteiliger, erwärmter Düsenkörpers 40 gebildet wird. In der Umgebung des vorderen Endes 122 des Thermoelement-Rohrs 78 in der Nähe des geschlossenen vorderen Endes 58 des Außen-Körpers 54 ist ein Nippel 101 aus Silber ausgebildet.
• Wenn der Düsenkörper 40 abgekühlt und aus dem Vakuumofen entnommen worden ist, wird das Füllrohr 128 abgenommen, indem es von dem mit Gewinde versehenen Sitz 72 abgeschraubt wird. Das festgewordene Silber im quadratischen Abschnitt 132 der Bohrung 130 des Füllrohrs 128 bricht sauber, während der vorstehende Abschnitt des Thermoelement-Rohrs 78 abgedreht wird. Der Düsenkörper 40 wird so bearbeitet, daß die Flansche 138 entfernt werden und eine genau vorgegebene äußere Form erhalten wird. Der Randabschnitt 106 um den mit Gewinde versehenen Sitz 72 im hinteren Kappenabschnitt 60 des Außen-Körpers 54 wird so bearbeitet, daß eine radiale Thermoelement-Rille 104 und das radiale Loch 111 ausgebildet werden, die den Erdungsdraht 110 aufnehmen. Durch das hohle Thermoelement-Rohr 78 wird ein dünner Bohrer eingeschoben, mit dem das geschlossene vordere Ende geöffnet und die Thermoelement-Bohrung 74 in der Nähe des spitz zulaufenden vorderen Endes 58 über einen vorgegebenen Abstand in den Nippel 101 aus Silber verlängert werden. Während der Montage wird der Thermoelement-Draht 102 soweit wie möglich in die Thermoelement-Bohrung 74 eingeschoben und dann durch die radiale Rille 104 im Randabschnitt 106 nach außen gebogen. Wenn der mit Gewinde versehene Stopfen 70 in den mit Gewinde versehenen Sitz 72 eingeschraubt ist, wird sichergestellt, daß das Thermoelement in jedem Fall im Nippel 101 aus Silber positioniert und dort festgehalten wird.
• Der Erdungsdraht 110 wird durch das radiale Loch 111 eingeschoben und ebenfalls festgeklemmt, wenn der Stopfen 70 in dem mit Gewinde versehenen Sitz 72 festgezogen wird.
• Im Gebrauch ist das Spritzgießsystem oder die Spritzgießeinrichtung wie in 1 gezeigt montiert. An das Heizelement 20 in der Verteileranordnung 14 und an das Heizelement 76 in jedem Düsenkörper 40 wird elektrische Leistung geliefert, um diese auf eine vorgegebene Betriebstemperatur zu erwärmen. Anschließend wird in einem vorgegebenen Zyklus mit Druck beaufschlagte Schmelze von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine durch den gemeinsamen Einlaß 12 im Verteiler-Einlaßabschnitt 18 auf herkömmliche Weise in den Schmelzkanal 10 eingespritzt. Die mit Druck beaufschlagte Schmelze umströmt jeden der erwärmten Düsenkörper 40 und durch die Eingußkanäle 108, um die Hohlräume 16 zu füllen. Wenn die Hohlräume 16 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck zur Verdichtung kurzzeitig aufrechterhalten und dann entspannt. Nach einer kurzen Abkühlungsperiode wird die Gießform geöffnet, um die geschmolzenen Produkte auszustoßen.
• Nach dem Auswurf wird die Gießform geschlossen, woraufhin erneut der Einspritzdruck angelegt wird, um die Hohlräume erneut aufzufüllen. Dieser Zyklus wird ununterbrochen mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe und von der Form der Hohlräume und vom Typ des Gießmaterials abhängt. Die mittige Anordnung des Heizabschnittes 80 des Heizelementes 76 und der Thermoelement-Bohrung 74 im Nippel 101 aus Silber verbessert die Temperatursteuerung der um den Düsenkörper 40 zum Eingußkanal 108 strömenden Schmelze. Während des Einspritzens wird durch die Reibung der Schmelze überschüssige Wärme erzeugt. Diese überschüssige Reibungswärme wird jedoch durch das Silber abgeführt, um ein Fädenziehen bei Öffnen der Gießform zu vermeiden. Gleichzeitig nimmt das Thermoelement die überschüssige Wärme auf und erfordert keine zusätzliche Wärme vom Heizelement. Wenn jedoch die Gießform zum Auswerten geöffnet ist, wird ausreichend Wärme bereitgestellt, um zu verhindern, daß die Schmelze im Bereich des Eingußkanals 108 in einem Ausmaß erstarrt, daß ein fester Stopfen gebildet würde, der den erneuten Einspritzvorgang bei erneuter Beaufschlagung mit dem Einspritzdruck nach Schließen der Gießform behindern würde. Somit wird die Temperatursteuerung schneller erreicht, so daß die Zykluszeit abgekürzt werden kann.
• Ferner besitzt diese Anordnung der Wicklung des Heizabschnittes 80 des Heizelementes 76 koaxial um das Thermoelement-Rohr 78 den Vorteil, daß vermieden wird, daß eines dieser Elemente aus dem Mittelpunkt des Düsenkörpers versetzt ist. Daher wird der Schmelze an der Außenseite des Düsenkörpers gleichmäßigere Wärme zugeführt, so daß die Temperatur der Schmelze genauer überwacht werden kann. Außerdem können die Abstände, über die die Thermoelement-Bohrung 74 und das Heizelement 76 vom vorderen Ende 58 des Außen-Körpers 54 beabstandet sind, für verschiedene Anwendungen verschieden ausgebildet werden. Die Herstellung wird erheblich erleichtert, ferner wird die Gefahr einer Beschädigung des Heizelementes, die besteht, wenn dieses Heizelement auf sich selbst zurückgebogen wird, beseitigt.
• Obwohl die Beschreibung des einteilig ausgebildeten erwärmten Düsenkörpers 40 anhand einer bevorzugten Ausführungsform gegeben worden ist, sind selbstverständlich verschiedene Abwandlungen möglich.

Claims (7)

1. Spritzgießdüse mit einem langgestreckten und beheizbaren Düsenkörper (40) mit einem entlang einer Mittelachse des Düsenkörpers (40) angeordneten Thermoelement-Rohr (78) und einer in Verlängerung desselben in dem Düsenkörper (40) angeordneten Thermoelement-Bohrung (74), in denen ein Thermoelement aufgenommen ist und mit einem elektrisch isolierten Heizelement (76), welches das Thermoelement-Rohr (78) schraubenförmig umgibt, gekennzeichnet durch einen aus mehreren miteinander hartverlöteten Abschnitten (112, 114, 60) bestehenden Düsenkörper (40), wobei das Heizelement (76) und das Thermoelement-Rohr (78) im Düsenkörper (40) in einem thermisch hochleitfähigen Material eingebettet und mit dem Düsenkörper (40) zu einem einteiligen Bauteil verbunden sind.
2. Spritzgießdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Thermoelement-Bohrung (74) longitudinal in einem Außenkörper (54) des Düsenkörpers (40) erstreckt und das darin aufgenommene Thermoelement die Temperatur in der Nähe des vorderen Endes (58) des Außenkörpers (54) überwacht, und dass das elektrisch isolierte Heizelement (76) einen Heizabschnitt (80) aufweist, der von einem Anschluss (82) in der Nähe eines hinteren Endes (56) des Außenkörpers (54) im Außenkörper (54) schraubenförmig zu einem vorderen Ende (58) des Außenkörpers (54) verläuft, wobei die Themoelement-Bohrung (74) durch das Thermoelement-Rohr (78) verläuft und der Heizabschnitt (80) des Heizelementes (76) koaxial um das Thermoelement-Rohr (78) gewickelt ist.
3. Spritzgießdüse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch hochleitfähige Material Silber ist.
4. Spritzgießdüse gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schraubenförmige Heizabschnitt (80) des Heizelementes (76) eine vordefinierte variierende Ganghöhe aufweist.
5. Spritzgießdüse gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das vordere Ende des Heizelementes (76) in der Nähe des vorderen Endes (58) des Außenkörpers (54) des Düsenkörpers (40) befindet.
6. Spritzgießdüse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Thermoelement-Bohrung (74) um einen vorgegebenen Abstand nach vorn über das Thermoelement-Rohr (78) hinaus in das thermisch hochleitfähige Material in der Nähe des vorderen Endes (58) des Außenkörpers (54) des Düsenkörpers (40) erstreckt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers (40) einer Spritzgießdüse, wobei ein Heizelement (76) schraubenförmig um ein Thermoelement-Rohr (78) gewickelt und diese Baugruppe im montierten Zustand mittig in einen aus mehreren Abschnitten (112, 114, 60) zusammengesetzten Außenkörper (54) des Düsenkörpers (40) eingesetzt wird, und wobei die derart gebildete Baugruppe aus Düsenkörper (40), Heizelement (76) und Thermoelement-Rohr (78) in einem Vakuumofen angeordnet und in einem entnahmefreien Prozess gemäß einem vorgegebenen Zyklus zunächst der Außenkörper (54) bei einer ersten Temperaturstufe hartverlötet und anschließend bei einer zweiten höheren Temperaturstufe die gebildete Baugruppe aus Düsenkörper (40), Heizelement (76) und Thermoelement-Rohr (78) mit einem thermisch hochleitfähigen Material zu einem einteiligen Bauteil verbunden wird.