EP2007546A1 - Schaftanordnung für eine spritzgiessdüse und verfahren zur herstellung einer schaftanordnung für eine spritzgiessdüse - Google Patents

Schaftanordnung für eine spritzgiessdüse und verfahren zur herstellung einer schaftanordnung für eine spritzgiessdüse

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Publication number
EP2007546A1
EP2007546A1 EP07723838A EP07723838A EP2007546A1 EP 2007546 A1 EP2007546 A1 EP 2007546A1 EP 07723838 A EP07723838 A EP 07723838A EP 07723838 A EP07723838 A EP 07723838A EP 2007546 A1 EP2007546 A1 EP 2007546A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
shank
arrangement according
end portion
main part
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07723838A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Günther
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guenther Heisskanaltechnik GmbH
Original Assignee
Guenther Heisskanaltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guenther Heisskanaltechnik GmbH filed Critical Guenther Heisskanaltechnik GmbH
Publication of EP2007546A1 publication Critical patent/EP2007546A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/007—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass injection moulding tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/20—Injection nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C2045/2766—Heat insulation between nozzle and mould
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49361—Tube inside tube

Definitions

  • the invention relates to a shaft arrangement for an injection molding nozzle according to claim 1, a hot runner nozzle according to claim 21 and a method for producing a shaft arrangement for an injection molding nozzle according to claim 22.
  • Injection molding nozzles are used in injection molding apparatus to supply a flowable mass at a predeterminable temperature under high pressure to a separable mold insert. It is important that the guided in the flow channel system mass is held close to the mold insert flowable, which makes an accurate temperature control necessary. In the mold, however, the material must solidify rapidly in order to achieve optimal product results with short cycle times. Consequently, heat losses from the usually hot nozzle to the cold tool must be kept as low as possible, especially in the area of the nozzle tip.
  • EP-B1-0 927 617 discloses a hot runner nozzle with an externally heated material tube, which is provided at the end with a nozzle tip.
  • the material tube is inserted into a shaft-shaped housing which has a cap made of poorly heat-conducting material in the lower region of the material tube.
  • the latter touches the tool only at a location far away from the nozzle tip and forms with its lower end a sliding fit for the material tube, which is thus guided centered and thermally insulated in the region of the nozzle tip with respect to the tool.
  • the Heating and cooling of the system takes place due to different thermal expansion between the material tube and the butt plate relative movement, which can lead to high wear and thus leaks due to the mostly soft, poorly heat-conductive material.
  • DE-C1-41 27 036 therefore proposes a material tube enclosing multi-stage shaft assembly, with an outer sheath of high strength, good heat conducting tool steel, an adjoining separating sleeve of poor thermal conductivity material, such as chromium-nickel steel, and an annular end of high strength tool steel. This reduces the wear between the end part and the material pipe.
  • the problem is that the choice of material for the poor thermal conductivity separating sleeve is limited because e.g. Titanium and steel are not welded together and a screw requires too much effort.
  • the aim of the invention is to avoid these and other disadvantages of the prior art and to provide a shaft assembly for an injection molding, which is constructed inexpensively by simple means and always ensures optimum thermal insulation.
  • the wear on the annular end part should be further reduced in order to ensure a permanently reliable operation of the injection molding.
  • the aim is also a simple and economical production of the shaft assembly.
  • a shaft assembly for an injection nozzle with a heated material tube having a nozzle tip end consisting of a shank body, a thermally insulating separator and a shank end portion, wherein the shank body and the separator surround the material tube at a radial distance, while the shank end portion forms a receptacle which sealingly receives the free end of the material tube
  • the invention provides that the shank body, the separator and the shank end portion are brazed together and that the shank end portion is hardened.
  • the injection molding nozzle is always optimally tight, which ensures permanently reliable operation of the injection molding nozzle.
  • a hot runner nozzle with a shaft arrangement according to the invention has the advantage that it always works reliably, because the hardened steel ring in the titanium cap protects it from friction-induced wear in contact with the material pipe.
  • a method for producing a shaft assembly for an injection molding with an externally heated material tube having a nozzle tip end, consisting of a shank body, a thermally insulating separator and a shank end portion, wherein the shank body and the separating part with the material tube Enclose the radial distance, while the shaft end portion forms a receptacle which sealingly receives the free end of the material tube, is provided according to the invention that the shaft main part, the separating part and the shaft end part are soldered together and that the shaft end part of the Soldering is hardened out.
  • Fig. 1 is a side sectional view of a shaft assembly for a hot runner nozzle, before finishing and
  • Fig. 2 is a side sectional view of another shaft assembly for a hot runner nozzle, after finishing.
  • the injection molding nozzle generally designated 1 in FIG. 1 is intended for use in an injection molding apparatus (not shown) which is used to produce molded parts from a flowable mass, for example a plastic melt.
  • the injection molding apparatus usually has a platen and, in parallel thereto, a distributor plate in which a system of flow channels is formed. These lead to several injection molding nozzles 1, for example, as hot runner nozzles are formed and mounted in each case with a housing 2 at the bottom of the distributor plate.
  • a material pipe 3 is centrally inserted, which carries on its outer periphery an electric heater 6.
  • the material pipe 3 terminates in a nozzle tip 5, which forms a nozzle outlet opening 7 at the end.
  • the material to be processed is fed through a gate opening (not shown) to a separable (also not shown) mold insert.
  • the housing 2 is continued in the direction of the nozzle tip 5 by a shaft arrangement 10.
  • This has a shank main part 20 made of hardened tool steel, a cap-shaped separator 30 made of poor thermal conductivity material and also made of hardened tool steel, annular shaft end portion 40.
  • the latter forms a receptacle 41 having a substantially cylindrical inner contour I, which the free end 4 of the material tube 3 in the sliding seat sealingly, while the shaft main part 20 and the separator 30 enclose the material tube 3 with a radial distance, so that except for a narrow contact point 8 of the heater 6 on the partition member 30, a thermally insulating air gap 9 between the heater. 6 and the shaft assembly 10 remains.
  • the generally cylindrically shaped shaft main part 20 is provided at its upper end 25 with an external thread 26 and screwed with this from below into the housing 2.
  • the lower end 27 of the shaft main part 20 is formed step-shaped and soldered to the upper end 35 of the partition member 30.
  • the latter has this end face a sleeve-shaped receptacle 32 which receives the lower end 27 of the upper shank 20.
  • the lower end 37 of the partition member 30 also forms a stepped receptacle 31 which receives the shaft end portion 40. This and the separator 30 are also soldered together.
  • the outer contour K is cylindrical. This area serves as a snug fit in the tool and at the same time as a sealing and centering surface. To ensure that the injected under high pressure plastic melt can not penetrate into the upper Beriech of the shaft 10, a fit 28 is formed in the outer contour K of the shaft 10 below the thread 26 in the form of a radial elevation. This seals the shaft 10 relative to the tool always reliable and also serves as further centering of the nozzle 10 in the tool.
  • the shaft main part 20 forms a shaft upper part which can be screwed to the housing 2 of the injection molding nozzle 1.
  • the partition member 30 forms a cap, which is preferably made of titanium or a similar poor thermal conductivity material and in the end of the shaft end portion 40 is inserted. This is preferably annular and made of a hardenable tool steel.
  • the upper shank 20 is preferably made of the same tool steel.
  • FIGs. 1 and 3 show the shank assembly 10 in its finished form
  • the shank portions 20, 30, 40 shown in Fig. 2 to be soldered together are in the initial state of machining.
  • the separating cap 30 is attached to the upper part 20 of the shaft, this front side being provided with a receptacle 21 for the sleeve-shaped end 35 of the separating cap 30. This takes up the stepped end portion 27 of the upper shaft 20, wherein the components 20, 30 engage axially and radially in a form-fitting manner except for a narrow gap (not specified).
  • a solder depot 23 is peripherally formed next to the separating cap 30, in which an annular Lotelement 24 is inserted.
  • the trained as a steel ring shaft end portion 40 has a stepped outer contour and sits with this form-fitting manner in the front-side receptacle 31 of the separating cap 30, wherein between this and the steel ring 40 remains a narrow gap.
  • a further solder deposit 33 is formed which receives an annular solder element 34.
  • the frontally formed step-shaped receptacles 21, 31, 32 in the shaft upper part 20 and in the separating cap 30 ensure that the shaft assembly 10 can be placed vertically, ie the ring 40 and the separating cap 30 are axially secured. If necessary, the front-side receptacles 21, 31, 32 can also be conically formed in sections, which would additionally center the components 20, 30, 40.
  • the gap width between the shaft parts 20, 30 and 30, 40 is between 0.02 mm and 0.2 mm, so that the solder material 24, 34 can penetrate into the gaps between the components 20, 30, 40 during the soldering process.
  • the shaft assembly 10 For soldering the shaft parts 20, 30, the shaft assembly 10 is placed in a soldering furnace (not shown) as shown in FIG. 2 and brought to the soldering temperature.
  • the solder 24, 34 inserted in the solder deposits 23, 33 is melted; it penetrates between the shaft upper part 20, the separating cap 30 and the steel ring 40, until the existing gaps are completely filled with solder due to the capillary action.
  • annular shaft end portion 40 is hardened, because the selected soldering temperature is according to the invention in the range of the transition temperature of the selected tool steel for the shaft main body 20 and the shaft end portion 40th
  • the end portion of the shaft assembly 10 and thus the shaft end portion 40 is quenched in a water or oil bath and then annealed.
  • the shaft parts 20, 30, 40 receive their machining outer contour K by grinding.
  • the receptacle 41 of the shaft end part 40 is provided with the machining inner contour I so that the material tube 3 is always inserted sealingly in the end cap 30 in the separating cap Steel ring 40 is guided. Since it is hardened by the soldering and machining operation, the relative movement inevitable between the shaft assembly 10 and the material pipe 3 no longer causes excessive wear.
  • the entire assembly is permanently sealed, which ensures always reliable operation of the injection molding.
  • the material pipe 3 is also optimally thermally insulated, in particular in the region of the nozzle tip 5, so that hardly any heat losses can occur.
  • the invention is not limited to one of the above-described embodiments, but can be modified in many ways.
  • a shank arrangement 10 for an injection molding nozzle 1 with a heated material pipe 3, which has a nozzle tip 5 at the end, has a shank main part 20, a thermally insulating separating part 30 and a shank end part 40, the shank main part 20 and the partition member 30 enclose the material pipe 3 at a radial distance, while the shaft end portion 40 forms a receptacle 41 which sealingly receives the free end 4 of the material pipe 3.
  • the shaft main part 20, the separating part 30 and the shaft end part 40 have frontal receptacles 21, 31, 32 for at least one adjacent shaft part 20, 30, 40.
  • the annular end portion 40 is hardened out of the soldering operation to increase the wear resistance, wherein the soldering temperature is in the range of the transition temperature of the material of the shaft end portion 40.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Eine Schaftanordnung (10) für eine Spritzgießdüse (1) mit einem beheizten Materialrohr (3), das endseitig eine Düsenspitze (5) aufweist, hat einen Schaft-Hauptteil (20), einen thermisch isolierenden Trennteil (30) und einen Schaft-Endteil (40), wobei der Schaft-Hauptteil (20) und der Trennteil (30) das Materialrohr (3) mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil (40) eine Aufnahme (41) bildet, welche das freie Ende (4) des Materialrohrs (3) dichtend aufnimmt. Der Schaft-Hauptteil (20), der Trennteil (30) und der Schaft-Endteil (40) weisen stirnseitig Aufnahmen (21, 31, 32) für wenigstens ein benachbartes Schaftteil (20, 30, 40) auf. Sie haben ferner vor Ausbildung einer Bearbeitungs-Außenkontur (K) jeweils ein Lotdepot (23, 33), in das ringförmige Lotelemente (24, 34) eingesetzt sind, um alle drei Bauteile (20, 30, 40) miteinander zu verlöten. Der ringförmige Endteil (40) wird aus dem Lötvorgang heraus gehärtet, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, wobei die Löttemperatur im Bereich der Umwandlungstemperatur des Materials des Schaft-Endteils (40) liegt.

Description

Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse und Verfahren zur Herstellung einer Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse
Die Erfindung betrifft eine Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse gemäß Anspruch 1 , eine Heißkanaldüse gemäß Anspruch 21 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse gemäß Anspruch 22.
Spritzgießdüsen werden in Spritzgießvorrichtungen eingesetzt, um eine fließfähige Masse bei einer vorgebbaren Temperatur unter hohem Druck einem trennbaren Formeinsatz zuzuführen. Wichtig hierbei ist, daß die im Strömungskanalsystem geführte Masse bis an den Formeinsatz heran fließfähig gehalten wird, was eine genaue Temperaturführung notwendig macht. In der Form jedoch muß das Material rasch erstarren, um bei kurzen Zykluszeiten optimale Produktergebnisse erreichen zu können. Folglich müssen Wärmeverluste von der meist heißen Düse zum kalten Werkzeug möglichst gering gehalten werden, insbesondere im Bereich der Düsenspitze.
EP-B1-0 927 617 offenbart eine Heißkanaldüse mit einem außenbeheizten Materialrohr, das endseitig mit einer Düsenspitze versehen ist. Um eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen und um Wärmeverluste zu verringern, ist das Materialrohr in ein schaftförmiges Gehäuse eingesetzt, das im unteren Bereich des Materialrohrs eine Kappe aus schlecht wärmeleitendem Material aufweist. Letztere berührt das Werkzeug lediglich an einer Stelle weitab von der Düsenspitze und bildet mit ihrem unteren Ende einen Schiebesitz für das Materialrohr, das mithin zentriert geführt und im Bereich der Düsenspitze thermisch gegenüber dem Werkzeug isoliert ist. Beim Aufheizen und Abkühlen des Systems findet jedoch aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungen zwischen dem Materialrohr und der Schaftkappe eine Relativbewegung statt, die aufgrund des meist weichen, schlecht wärmeleitenden Materials zu hohem Verschleiß und damit zu Undichtigkeiten führen kann.
DE-C1-41 27 036 schlägt daher eine das Materialrohr umschließende mehrstufige Schaftanordnung vor, mit einem äußeren Hüllrohr aus hochfestem, gut wärmeleitendem Werkzeugstahl, einer daran anschließenden Trennhülse aus schlecht wärmeleitendem Material, etwa Chrom-Nickel-Stahl, und einem ringförmigen Endteil aus hochfestem Werkzeugstahl. Dadurch wird der Verschleiß zwischen dem Endteil und dem Materialrohr zwar reduziert. Problematisch ist jedoch, daß die Materialwahl für die schlecht wärmeleitende Trennhülse begrenzt ist, weil z.B. Titan und Stahl nicht miteinander verschweißbar sind und eine Schraubverbindung einen zu hohen Aufwand erfordert.
Ziel der Erfindung ist es, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse zu schaffen, die mit einfachen Mitteln kostengünstig aufgebaut ist und eine stets optimale thermische Isolierung gewährleistet. Darüber hinaus soll der Verschleiß am ringförmigen Endteil weiter verringert werden, um einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb der Spritzgießdüse zu gewährleisten. Angestrebt wird ferner eine ebenso einfache wie wirtschaftliche Fertigung der Schaftanordnung.
Hauptmerkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 , 21 und 22 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 20 und 23 bis 28.
Bei einer Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse mit einem beheizten Materialrohr, das endseitig eine Düsenspitze aufweist, bestehend aus einem Schaft-Hauptteil, einem thermisch isolierenden Trennteil und einem Schaft-Endteil, wobei der Schaft-Hauptteil und der Trennteil das Materialrohr mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil eine Aufnahme bildet, welche das freie Ende des Materialrohrs dichtend aufnimmt, sieht die Erfindung vor, daß der Schaft-Hauptteil, der Trennteil und der Schaft-Endteil miteinander verlötet sind und daß der Schaft-Endteil gehärtet ist.
Dadurch erreicht man im Endbereich des Trennteils eine stets optimale Verschleißfestigkeit, ohne daß die thermisch isolierende Wirkung des Trennteils beeinträchtigt wird. Die Spritzgießdüse ist stets optimal dicht, was einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb der Spritzgießdüse gewährleistet.
Eine Heißkanaldüse mit einer erfindungsgemäßen Schaftanordnung hat den Vorteil, daß diese stets zuverlässig arbeitet, denn der gehärtete Stahlring in der Titankappe schützt diese vor reibungsbedingten Verschleiß im Kontakt mit dem Materialrohr.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Schaftanordnung für eine Spritzgießdüse, mit einem außenbeheizten Materialrohr, das endseitig eine Düsenspitze aufweist, bestehend aus einem Schaft-Hauptteil, einem thermisch isolierenden Trennteil und einem Schaft-Endteil, wobei der Schaft-Hauptteil und der Trennteil das Materialrohr mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil eine Aufnahme bildet, welche das freie Ende des Materialrohrs dichtend aufnimmt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schaft-Hauptteil, der Trennteil und der Schaft-Endteil miteinander verlötet werden und daß der Schaft-Endteil aus dem Lötvorgang heraus gehärtet wird.
Dieses überraschend einfache Verfahren ermöglicht eine ebenso rasche wie rationelle Fertigung von Schaftanordnungen. Deren Bauteile werden durch den Lötvorgang fest miteinander verbunden, während der an den Lötvorgang anschließende Härtungsprozeß zu einer hohen Verschleißfestigkeit des Schaft-Endteils führt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Schaftanordnung für eine Heißkanaldüse, vor der Endbearbeitung und
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer anderen Schaftanordnung für eine Heißkanaldüse, nach der Endbearbeitung.
Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Spritzgießdüse ist für den Einsatz in einer (nicht weiter dargestellten) Spritzgießvorrichtung vorgesehen, die zur Herstellung von Formteilen aus einer fließfähigen Masse - beispielsweise einer Kunststoffschmelze - dient. Die Spritzgießvorrichtung hat gewöhnlich eine Aufspannplatte sowie parallel dazu eine Verteilerplatte, in der ein System von Strömungskanälen ausgebildet ist. Diese münden in mehreren Spritzgießdüsen 1 , die beispielsweise als Heißkanaldüsen ausgebildet und jeweils mit einem Gehäuse 2 an der Unterseite der Verteilerplatte montiert sind.
In jedem Gehäuse 2 ist zentrisch ein Materialrohr 3 eingesetzt, das auf seinem Außenumfang eine elektrische Heizung 6 trägt. Das Materialrohr 3 endet in einer Düsenspitze 5, die endseitig eine Düsenaustrittsöffnung 7 bildet. Über diese wird das zu verarbeitende Material durch eine (nicht gezeigte) Angußöffnung hindurch einem trennbaren (ebenfalls nicht gezeigten) Formeinsatz zugeführt.
Um das Materialrohr 3 und die Heizung 6 gegenüber den Werkzeugplatten thermisch abzuschirmen, wird das Gehäuse 2 in Richtung Düsenspitze 5 von einer Schaftanordnung 10 fortgesetzt. Diese hat einen Schaft-Hauptteil 20 aus gehärtetem Werkzeugstahl, einen kappenförmigen Trennteil 30 aus schlecht wärmeleitendem Material sowie einen ebenfalls aus gehärtetem Werkzeugstahl gefertigten, ringförmigen Schaft-Endteil 40. Letzterer bildet eine Aufnahme 41 mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenkontur I, welche das freie Ende 4 des Materialrohrs 3 im Schiebesitz dichtend umfaßt, während der Schaft-Hauptteil 20 und der Trennteil 30 das Materialrohr 3 mit radialem Abstand umschließen, so daß bis auf eine schmale Anlagestelle 8 der Heizung 6 am Trennteil 30 ein thermisch isolierender Luftspalt 9 zwischen der Heizung 6 und der Schaftanordnung 10 verbleibt.
Der insgesamt zylindrisch ausgebildete Schaft-Hauptteil 20 ist an seinem oberen Ende 25 mit einem Außengewinde 26 versehen und mit diesem von unten in das Gehäuse 2 eingeschraubt. Das untere Ende 27 des Schaft-Hauptteils 20 ist stufenförmig ausgebildet und mit dem oberen Ende 35 des Trennteils 30 verlötet. Letzteres hat hierzu stirnseitig eine muffenförmige Aufnahme 32, die das untere Ende 27 des Schaft-Oberteils 20 aufnimmt. Das untere Ende 37 des Trennteils 30 bildet gleichfalls eine stufenförmige Aufnahme 31 , die den Schaft-Endteil 40 aufnimmt. Dieser und der Trennteil 30 sind ebenfalls miteinander verlötet.
Man erkennt in Fig. 1 und 3, daß die miteinander verlöteten Schaftteile 20, 30, 40 gemeinsam mit dem Gehäuse 2 konzentrisch zur Längsachse A der Heißkanaldüse 1 angeordnet sind und umfangsseitig eine Bearbeitungs-Außenkontur K aufweisen. Diese bildet etwa auf halber Höhe des Trennteils 30 eine Stufe S, so daß der den Düsenendbereich umschließende, insgesamt konisch ausgebildete Teil 38 der Kappe 30 berührungsfrei im Werkzeug sitzt. Zwischen dem konischen Endteil 38 der Kappe 30, der von dem Schaft-Endteil 40 bündig fortgesetzt wird, und dem Werkzeug verbleibt mithin stets ein Freiraum, der sich während des Betriebes der Heißkanaldüse 1 mit zu verarbeitendem Material füllen kann. Die Isolationswirkung der Trennkappe 30 wird dadurch weiter erhöht.
Oberhalb der Stufe S ist die Außenkontur K zylindrisch ausgebildet. Dieser Bereich dient als Paßsitz im Werkzeug und zugleich als Dicht- und Zentrierfläche. Um sicher zu stellen, daß die unter hohem Druck einzuspritzende Kunststoffschmelze nicht in den oberen Beriech des Schafts 10 eindringen kann, ist in der Außenkontur K des Schafts 10 unterhalb des Gewindes 26 eine Passung 28 in Form einer radiale Erhebung ausgebildet. Diese dichtet den Schaft 10 gegenüber dem Werkzeug stets zuverlässig ab und dient zugleich als weitere Zentrierung der Düse 10 im Werkzeug.
Man erkennt, daß der Schaft-Hauptteil 20 ein Schaft-Oberteil bildet, das mit dem Gehäuse 2 der Spritzgießdüse 1 verschraubbar ist. Der Trennteil 30 bildet eine Kappe, die bevorzugt aus Titan oder einem ähnlichen schlecht wärmeleitenden Material gefertigt ist und in der endseitig der Schaft-Endteil 40 eingesetzt ist. Dieser ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und aus einem härtbaren Werkzeugstahl gefertigt. Das Schaft-Oberteil 20 ist bevorzugt aus demselben Werkzeugstahl gefertigt.
Während die Fig. 1 und 3 die Schaftanordnung 10 in ihrer endbearbeiteten Ausführung zeigen, befinden sich die in Fig. 2 gezeigten, miteinander zu verlötenden Schaftteile 20, 30, 40 im Ausgangszustand der Bearbeitung.
Die Trennkappe 30 ist auf das Schaft-Oberteil 20 aufgesteckt, wobei dieses stirnseitig mit einer Aufnahme 21 für das muffenförmige Ende 35 der Trennkappe 30 versehen ist. Dieses nimmt den stufenförmigen Endbereich 27 des Schaft-Oberteils 20 auf, wobei die Bauteile 20, 30 bis auf einen (nicht näher bezeichneten) schmalen Spalt axial und radial formschlüssig ineinander greifen. Im Bereich der Aufnahme 21 des Schaft-Oberteils 20 ist umfangsseitig neben der Trennkappe 30 ein Lotdepot 23 ausgebildet, in das ein ringförmiges Lotelement 24 eingesetzt ist.
Der als Stahlring ausgebildete Schaft-Endteil 40 hat eine stufenförmige Außenkontur und sitzt mit dieser formschlüssig in der stirnseitigen Aufnahme 31 der Trennkappe 30, wobei zwischen dieser und dem Stahlring 40 ein schmaler Spalt verbleibt. Umfang- seitig neben dem Stahlring 40 ist ein weiteres Lotdepot 33 ausgebildet, welches ein ringförmiges Lotelement 34 aufnimmt. Die stirnseitig ausgebildeten stufenförmigen Aufnahmen 21 , 31 , 32 im Schaft-Oberteil 20 und in der Trennkappe 30 sorgen dafür, daß die Schaftanordnung 10 vertikal aufgestellt werden kann, d.h. der Ring 40 und die Trennkappe 30 sind axial gesichert. Man kann die stirnseitigen Aufnahmen 21 , 31 , 32 bei Bedarf auch abschnittsweise konisch ausbilden, was die Bauteile 20, 30, 40 zusätzlich zentrieren würde. Die Spaltbreite zwischen den Schaftteilen 20, 30 bzw. 30, 40 liegt zwischen 0,02 mm und 0,2 mm, damit das Lotmaterial 24, 34 während des Lötvorgangs in die Spalte zwischen den Bauteilen 20, 30, 40 eindringen kann.
Zum Verlöten der Schaftteile 20, 30. 40 wird die Schaftanordnung 10 wie in Fig. 2 dargestellt in einen (nicht gezeigten) Lötofen gestellt und auf Löttemperatur gebracht. Das in den Lotdepots 23, 33 eingelegte Lot 24, 34 wird aufgeschmolzen; es dringt dabei zwischen den Schaft-Oberteil 20, die Trennkappe 30 und den Stahlring 40 ein, bis die vorhandenen Spalte aufgrund der Kapillarwirkung vollständig mit Lot ausgefüllt sind.
Bereits während des Lötvorgangs, wird der aus Werkzeugstahl gefertigte, ringförmige Schaft-Endteil 40 gehärtet, denn die gewählte Löttemperatur liegt erfindungsgemäß im Bereich der Umwandlungstemperatur des jeweils gewählten Werkzeugstahls für den Schaft-Hauptteil 20 und den Schaft-Endteil 40.
Im Anschluß an den Lötvorgang wird der Endbereich der Schaftanordnung 10 und damit der Schaft-Endteil 40 in einem Wasser- oder Ölbad abgeschreckt und anschließend angelassen.
Nach dieser Vergütung erhalten die Schaftteile 20, 30, 40 durch Schleifbearbeitung ihre Bearbeitungs-Außenkontur K. Die Aufnahme 41 des Schaft-Endteils 40 wird mit der Bearbeitungs-Innenkontur I versehen, damit das Materialrohr 3 stets dichtend in dem endseitig in der Trennkappe 30 eingesetzten Stahlring 40 geführt ist. Da dieser durch den Löt- und Bearbeitungsvorgang gehärtet ist, führt die zwischen der Schaftanordnung 10 und dem Materialrohr 3 unvermeidliche Relativbewegung zu keinem übermäßigen Verschleiß mehr. Die gesamte Anordnung ist dauerhaft dicht, was einen stets zuverlässigen Betrieb der Spritzgießdüse gewährleistet. Das Materialrohr 3 ist zudem, insbesondere im Bereich der Düsenspitze 5, optimal thermisch isoliert, so daß kaum Wärmeverluste auftreten können. Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Man erkennt aber, daß eine Schaftanordnung 10 für eine Spritzgießdüse 1 mit einem beheizten Materialrohr 3, das endseitig eine Düsenspitze 5 aufweist, einen Schaft-Hauptteil 20, einen thermisch isolierenden Trennteil 30 und einen Schaft-Endteil 40 hat, wobei der Schaft-Hauptteil 20 und der Trennteil 30 das Materialrohr 3 mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil 40 eine Aufnahme 41 bildet, welche das freie Ende 4 des Materialrohrs 3 dichtend aufnimmt. Der Schaft-Hauptteil 20, der Trennteil 30 und der Schaft-Endteil 40 weisen stirnseitig Aufnahmen 21 , 31 , 32 für wenigstens ein benachbartes Schaftteil 20, 30, 40 auf. Sie haben ferner vor Ausbildung einer Bearbeitungs-Außenkontur K jeweils ein Lotdepot 23, 33, in das ringförmige Lotelemente 24, 34 eingesetzt sind, um alle drei Bauteile 20, 30, 40 miteinander zu verlöten. Der ringförmige Endteil 40 wird aus dem Lötvorgang heraus gehärtet, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, wobei die Löttemperatur im Bereich der Umwandlungstemperatur des Materials des Schaft- Endteils 40 liegt.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichen liste
A Längsachse 30 Trennteil / Kappe
I Bearbeitungs-Innenkontur 31 Aufnahme
K Bearbeitungs-Außenkontur 32 Aufnahme
33 Lotdepot
1 Spritzgießdüse / Heißkanaldüse 34 Lot
2 Gehäuse 35 oberes Ende
3 Materialrohr 37 unteres Ende
4 freies Ende 38 konischer Teil
5 Düsenspitze
6 Heizung 40 Schaft-Endteil / Ring
7 Düsenaustrittsöffnung 41 Aufnahme / Schiebesitz
8 Anlagestelle
9 Luftspalt
10 Schaftanordnung
20 Schaft-Hauptteil / Schaft-Oberteil
21 Aufnahme
23 Lotdepot
24 Lot 5 oberes Ende 6 Gewinde 7 unteres Ende 8 Passung

Claims

Patentansprüche
1. Schaftanordnung (10) für eine Spritzgießdüse (1) mit einem beheizten Materialrohr (3), das endseitig eine Düsenspitze (5) aufweist, bestehend aus einem Schaft-Hauptteil (20), einem thermisch isolierenden Trennteil (30) und einem Schaft-Endteil (40), wobei der Schaft-Hauptteil (20) und der Trennteil (30) das Materialrohr (3) mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil (40) eine Aufnahme (41) bildet, welche das freie Ende (4) des Materialrohrs (3) dichtend aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20), der Trennteil (30) und der Schaft-Endteil (40) miteinander verlötet sind und daß der Schaft-Endteil (40) gehärtet ist.
2. Schaftanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft- Endteil (40) vergütet ist.
3. Schaftanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Endteil (40) ringförmig ausgebildet ist.
4. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) gehärtet ist.
5. Schaftanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft- Hauptteil (20) vergütet ist.
6. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verlöteten Schaftteile (20, 30, 40) zumindest abschnittsweise eine Bearbeitungs-Außenkontur (K) aufweisen.
7. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (41 ) des Schaft-Endteils (40) eine Bearbeitungs-Innenkontur (I) aufweist.
8. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) und/oder der Trennteil (30) stirnseitig Aufnahmen (21 , 31 , 32) für wenigstens ein benachbartes Schaftteil (20, 30, 40) aufweisen oder bilden.
9. Schaftanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aufnahme (21 , 31 , 32) das jeweils benachbarte Schaftteil (20, 30, 40) kraft- und/oder formschlüssig aufnimmt.
10. Schaftanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (21 , 31 , 32) zumindest abschnittsweise stufenförmig und/oder konisch ausgebildet sind.
11. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite zwischen den Schaftteilen (20, 30, 40) 0,02 mm bis 0,2 mm beträgt.
12. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20), der Trennteil (30) und/oder der Schaft-Endteil (40) vor Ausbildung der Bearbeitungs-Außenkontur (K) ein Lotdepot (23, 33) aufweisen.
13. Schaftanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotdepots (23, 33) im Bereich der Aufnahmen (21 , 31 , 32) ausgebildet sind.
14. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schaftteil (20, 30, 40) zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
15. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) an seinem oberen Ende (25) mit einem Gewinde (26) versehen ist.
16. Schaftanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (26) ein Außengewinde ist.
17. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) und der Schaft-Endteil (40) aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigt ist.
18. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) und der Schaft-Endteil (40) aus einem härtbaren Werkzeugstahl gefertigt ist.
19. Schaftanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennteil (30) aus einem schlecht wärmeleitendem Material gefertigt ist.
20. Schaftanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das schlecht wärmeleitende Material Titan ist.
21. Heißkanaldüse (1) mit einer Schaftanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
22. Verfahren zur Herstellung einer Schaftanordnung (10) für eine Spritzgießdüse (1), mit einem außenbeheizten Materialrohr (3), das endseitig eine Düsenspitze (5) aufweist, bestehend aus einem Schaft-Hauptteil (20), einem thermisch isolierenden Trennteil (30) und einem Schaft-Endteil (40), wobei der Schaft-Hauptteil (20) und der Trennteil (30) das Materialrohr (3) mit radialem Abstand umschließen, während der Schaft-Endteil (40) eine Aufnahme (41 ) bildet, welche das freie Ende (4) des Materialrohrs (3) dichtend aufnimmt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft- Hauptteil (20), der Trennteil (30) und der Schaft-Endteil (40) miteinander verlötet werden und daß der Schaft-Endteil (40) aus dem Lötvorgang heraus gehärtet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Löttemperatur im Bereich der Umwandlungstemperatur des Materials des Schaft-Endteils (40) liegt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Endteil (40) nach dem Lötvorgang abgeschreckt und anschließend angelassen wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hauptteil (20) zusammen mit dem Schaft-Endteil (40) aus dem Lötvorgang heraus gehärtet, nach dem Lötvorgang abgeschreckt und anschließend angelassen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verlöteten Schaftteile (20, 30, 40) nach dem Anlassen zumindest abschnittsweise eine Bearbeitungs-Außenkontur (K) erhalten.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (41) des Schaft-Endteils (40) nach dem Anlassen mit einer Bearbei- tungs-lnnenkontur (I) versehen wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötvorgang in einem Ofen durchgeführt wird.
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