FI96749B - Formverktyg - Google Patents

Description

96749

Formverktyg Föreliggande uppfinning hänför sig till ett formverktyg omfattande en form med kavitet i vilken för form-5 ning avsett rämaterial införes och formas under tryck.

Vid pressgjutning och formsprutning ställes of ta Stora krav pä snäva mättoleranser hos de färdiga enheter-na. För att kunna innehälla dessa snäva toleranser, mäste vid mänga tillämpningar rämaterialet införas i formens 10 kavitet under mycket högt tryck. Detta tryck kan vara sä stort att materialet i formens väggar, ofta stäl, undergär en omkristallisering, sä att stälet komprimeras och kavi-tetens storlek ökar. Denna formförändring är liten men kan vara av stor betydelse, exempelvis om formen har en kärna 15 för att forma ett häl genom enheten. Kärnan är vid sin ena ände fastsatt i formens ena halva och sträcker sig frän kavitetens ena vägg tili kavitetens motsatta vägg i formens andra halva. Kärnan anligger med sin andra ände mot den motsatta väggen, det sk. kärnmötet. Vid materialkomp-20 ressionen och mättförändringen hos formen under formsprut-ningen uppstär ett mellanrum mellan kärnan och väggen vid kärnmötet. Rämaterialet kan tränga in i detta mellanrum och därigenom sätta igen hälet genom enheten. För att mot-verka detta har enligt känd teknik kärnan gjorts nägot 25 längre än avständet mellan kavitetens motsatta väggar. När formhalvorna tryckes mot varandra inför formsprutningen, sammantryckes kärnan i sin längdriktning under elastisk deformation. Den mättförändring av formen som uppstär under formsprutningen kompenseras av att kärnan kan expan-30 dera elastiskt i sin längriktning och med sin ände ligga an mot kavitetens vägg. Härigenom förhindras att det nämn-da mellanrummet uppstär vid kärnmötet. De spänningar som uppstär i kärnan vid dess sammantryckning är emellertid sä Stora att materialet snabbt utmattas och kärnan spricker.

2 96749

Detta medför avbrott i produktionen och kostnader för att ersätta den förstörda kärnan.

I det svenska patentet nr 8300391-3 visas en gjut-form för att formspruta en plastram pä en glasruta. Formen 5 har tvä halvor, vilka avgränsar en kavitet motsvarande ramens form. Glasrutans kantpartier skjuter in i kavite-ten och formhalvorna har varsitt utstäende kantparti som ligger an mot glasrutan. För ett föhindra plastmaterialet att vid formsprutningen tränga ut i spalten mellan form-10 halvornas kantpartier och glasrutan, föresläs att remsor av elastiskt material fastklämmes i spalten. Denna metod är användbar endast vid relativt läga tryck i formen och metoden är komplicerad att tillämpa.

Ovanstäende problem löses enligt uppfinningen genom 15 att kaviteten har vSggar vilka kan förskjutas i för-hällande till varandra, sä att kavitetens storleksföränd-ring kompenseras.

Uppfinningen har de kännetecken som framgär av bi-fogade patentkrav.

20 Ett utföringsexempel av uppfinningen skall beskri- vas nedan i anslutning till figurer av vilka figur 1 visar ett tvärsnitt av en sprutform enligt kändf teknik, figur 2 visar en perspektivvy av en insats med kär-25 nor för formen, figur 3 visar i genomskärning änden av en känd kär-na i förstorad skala, figur 4 visar ett tvärsnitt av en uppfinningsenlig form för formsprutning, 30 figur 5 visar änden av en kärna för den uppfin- ningsenliga formen, figur 6 visar ett membran i genomskärning och kär-nor hos den uppfinningsenliga formen, figur 7 visar i genomskärning en alternativ utfö-35 ringsform av uppfinningen, 3 96749 figur 8 visar i genomskärning ytterligare en alter-nativ utföringsform av uppfinningen och figur 9 visar i genomskärning formen i figur 4 an-sluten till en formspruta och ett hydrauliskt system.

5 En form 1 för formsprutning av plast enligt känd teknik visas i figur 1. Formen enligt exemplet är avsedd för elektriska anslutningsdon, omfattande en avläng plast-kropp med tvä rader häl. Hälen är avsedda för elektriska anslutningsstift av metall. Formen har en Övre 2 och en 10 undre 3 formhalva vilka i sina mot varandra vända ytor har varsitt urtag. Urtagen bildar tillsammans en kavitet, vil-ken motsvarar anslutningsdonets form. Urtaget i den undre formhalvan 3 har kärninsdatser, vilka var och en har tvä kärnor 6. Genom dessa kärnor formas hälen i plastkroppen 15 för de elektriska anslutningsstiften. De bäda formhalvorna 2 och 3 hälles i läge mot varandra med hjälp av ett bord 7 och en Övre rörlig del 8 hos en icke närmare visad press. Den Övre formhalvan 2 har ett ingöt 9, genom vilket rdmaterialet av plast insprutats undser trycvk i kavi-20 teten 4.

Det ställes Stora krav ρά mättnoggrannheten hos den formsprutade plastkroppen. De elektriska anslutnignsstif-ten i plastkroppen skall kunna skjutas in i exempelvis häl i ett kretskort och hälen i plastkroppen mäste ligga mitt-25 för hälen i kretskortet. Den krympning av plastkroppen som inträffar efter formsprutningen mäste därför vara välbe-stämd och likformig utmed plastkroppens längd. Plastmate-rialet skall därför ha en likformig struktur i hela plastkroppen, vilket endast kan ernäs genom att rämaterialet 30 insprutas frän kavitetens 4 ena ände genom det visade in-götet 9. Det tryck under vilket rämaterialet insprutas är of ta mycket högt, över 1500 bar, för att material skall ' fyllä käviteten väl även i dess bortre ände.Detta häga tryck är orsaken tili att materialet i formhalvorna 2 och 35 3 komprimeras.

4 96749

Insatsen 5 med kärnorna 6 visas närmare i figur 2. Kärnorna har en längd LI, vilken är nägot större än kavi-tetens 4 höjd L2 sä att kärnorna vid formsprutningen lig-ger an mot kavitetens Övre vägg 10 vid kärnmötet 11 säsom 5 nämnts inledningsvis. En detalj av kärnmötet visas i figur 3. Kärnan 6 har vid sin ände ett utspräng 12 vilket skju-ter in i ett motsvarande urtag i den Övre formhalvan 2 för att hälla kärnan i sidled. Insprutningen av rämaterialet sker med mycket stor hastighet och det inströmmande mate- 10 rialet kan böja kärnorna 6 i sidled om dessa saknar ut-spränget 12.

Ett utföringsexempel av uppfinningen visas i figur 4. En form 21 för formsprutning av plastkroppen tili de nämnda elektriska anslutningsdonen har en övre 22 och en 15 undre 23 formhalva. Dessa formhalvor hälles i anliggning mot varandra genom icke visade anordningar pä motsvarande sätt som visats i figur 1. Formhalvorna 22 och 23 har var-sitt urtag för ett kavitet 24 i formen 21. I urtaget i den undre formhalvan 23 är kärninsatser 25 fastsatta, vilka 20 var och en har tvä kärnor för att forma häl i plastkroppen. Urtaget i den övre formhalvan har ett membran 27, vilket utgör en begränsande vägg hos kaviteten 24. Mem-branet 27 fasthälles i urtaget i den övre formhalvan med hjälp av ett mellanstycke 28, vilket är fastsatt vid den 25 övre formhalvan 22 med hjälp av bultar 29. Membranet 27 har ett kantparti 30 vars tjocklek är större än membranets tjocklek. Mellan detta kantparti och botten pä urtaget är en packning 30a belägen. Bakom membranet, pä dess frän kaviteten 24 vända sida, är ett hälrum 31 som begränsdas 30 av membranets baksida och bottnen i urtaget i den övre formhalvan 22. Genom denna formhalva finns en rörformad förbindelse 32 tili hälrummet 31 och ett ingöt 33 sträcker sig genom den övre formhalvan 22 tili kaviteten 24. Genom ingötet kan rämaterial, enligt exemplet plast, under tryck 35 sprutas in i kaviteten 24 för att forma plastkroppen. Rä- 5 96749 materialet insprutas med hjälp av en formspruta vilken inte visas i figur 4. Som nämnts sker denna formsprutning under högt tryck. Vid den ovan beskrivna formen 21 fylles hälrummet 31 bakom membranet 27 med ett medium, exempelvis 5 olja, vilken sättes under tryck med hjälp av en i figuren schematiskt visad pump 34 med en oljereservoar 35. Den trycksatta oljan förmär bukta membranet 27 och hälla detta i anliggning mot kärnornas 26 ändar 36 under formsprutnin-gen. Materialet i formhalvorna 22 och 23 komprimeras un-10 der formsprutningen säsom beskrivits ovan, men genom att membranet 27 buktar ut kompenseras denna formförändring hos formen 21. Oljetrycket i hälrummet 31 kan anbringas innan formsprutningen börjar, och oljetrycket och trycket i formsprutan kan väljas oberoende av varandra.

15 Kärninsatserna 25 har huvudsakligen samma utförande som visats i figur 2. Kärnornas 26 ändar 36 kan vid den uppfinningsenliga formen ha ett enkelt utförande, vilket närmare visas i figur 5. Ändarna 36 är plana och anligger mot det plana membranet 27.

20 Kärnorna 26 har i det visade utföringsexemplet i figur 4 en nominell längd L. Kärnornas verkliga längd av-viker frän den nominella längden pägrund av begränsad tillverkningsnoggrannhet. De avvikelser frän den nominella längden L som kan tillätas är för den uppfinningsenliga 25 formen 21 relativt Stora, dä membranet 27 kan bukta sig säsom visas i figur 6. Kärnornas 26 verkliga längder lig-ger inom ett intervall L kring den nominella längden L. Genom att väljä lämplig tjocklek hos membranet 27, kan detta undser inverkan av oljetrycket i hälrummet 31 bukta 30 sig och ligga an mot ändarna 36 hos alla kärnorna 26 i formen 21. Plasten förhindras härigenom att tränga in mel-lan membranet 27 och kärnornas 26 ändar 36.

Säsom nämnts ovan i anslutning tili figur 3 kan kärnorna böjas i sidled under inverkan av krafter frän den 35 insprutade plasten genom ingötet 33. Vid den uppfinnings- 6 96749 enliga formen 21 förhindras denna sidoböjning av att kär-norna 26 med säkerhet llgger an mot membranet 27 säsom beskrlvits ovan. Genom Inverkan av friktionskrafter mellan kärnornas ändar 36 och membranet 27 hälles kärnorna i sltt 5 önskade raka läge vld insprutningen av plasten. Den kraft med vilken membranet 27 ligger an mot ändarna 36 hos kärnorna 26 beror bl a av oljetrycket i hälrummet 31, mem-branets 27 tjocklek och storleken hos längdintervalletAi,.

En alternativ utföringsform av uppofinningen visas 10 i figur 7. En form 40 har en Övre 41 och en undre 42 form-halva med varsitt urtag för en kavitet 43. Urtaget i den Övre formhalvan 41 har ett första membran 44 vilket utgör en första begränsande vägg hos kaviteten 43. Urtaget i den undr formhalvan 42 har ett andra membran 45 vilket utgör 15 en andra begränsande vägg hos kaviteten 43. Bakom membra-nen 44 och 45 finns hälrum 46 resp 47, vilka har rör-formade förbindelser 48 och 49 till en icke visad olje-pump. I kaviteten 43 är inlagd en kropp 50 av metall kring vilken plastmaterial skall sprutformas. Kroppen 50 har en 20 skiva 51 med häl 52 och ett utspräng 53 pä var sida om skivan. Det är önskvärt att utsprängens 53 ändytor är fria frän plastrester efter formsprutningen. 01 ja införes i hälrummen 46 och 47 via förbindelserna 48 och 49 och sät-tes under tryck säsom beskrivits i anslutning tili figur 25 4. Membranen 44 och 45 buktar härvid ut och anligger mot ändarna hos utsprängen 53. Plastmaterial införes vid formsprutningen genom ett ingöt 54 och fördelas i kaviteten 43 genom hälen 52.

Ytterligar ett utföringsexempel av uppfinningen 30 visas i figur 8. En form 71 för formsprutning av plast har en Övre 72 och en undre 73 formhalva. Den Övre formhalvan har ett urtag vilket utgör formens kavitet 74. Den undre formhalvan 73 är pian och har ett membran 75, vilket av-gränsar ett hälrum 76 i formhalvan pä membranets baksida. 35 Hälrummet 76 har en rörformad förbindelse 77 genom vilken 7 96749 oi ja under tryck kan införas 1 hälrummet 76. Den Övre formhalvan har en anliggningsyta 78 vilken anligger mot den undre formhalvan och membranet 75 sträcker slg under derma anliggningsyta. Vid en formsprutning insprutning 5 insprutas rämaterial i kaviteten 74 genom ett ingöt 79 och oijän i hälrummet 76 sättes under tryck. Härvid buktar membranet 75 ut och anligger mot anliggningsytans 78 kant-omräde 80. Membranet förhindrar härigenom rämaterialet att tränga in mellan formhalvorna 72 och 73 och motverkar bil-10 dandet av grader hos den formsprutade kroppens kanter.

I figur 9 visas schematiskt den uppfinningsenliga formen 21 enligt figur 4 ansluten tili en hydraulisk an-ordning, genom vilken rämaterial 68 införes i kaviteten 24 och oljan tillföres hälrummet 31. Den hydrauliska an-15 ordningen omfattar pumpen 34 och oljereservoaren 35. Pum-pen är via en tryckledning ansluten dels till en tryck-stegrare 61, dels till en formspruta 62 för rämaterialet. Tryckstegraren har en första kammare med en första kolv 63 vilken via en pistong 64 är förbunden med en andra kolv 20 65 i en andra kammare. Den första koiven 63 har större yta än den andra koiven 65 och kolvarna kan förskjutas i pi-stongens längsled. Den andra kammaren är via förbindelsen 32 förbunden med hälrummet 31. Formsprutan 62 har en kammare för rämaterialet med en kolv 66, vilken kan förskju- 25 tas i formsprutans längsled. Formsprutan är via ingötet 33 fförbunden med kaviteten 24. Utrymmet mellan pumpen 34 och kolvarna 63 respektive 66 är fyllda med oija 67 frän reservoaren 35. Hälrummet 31 och utrymmet upp tili koiven 65 är fyllt med oi ja och formsprutan är under koiven 66 30 fylld med rämaterialet av 68. Vid formsprutningen av en enhet avger pumpen 34 oija under ett tryck, vilket varie-rar under formsprutningen, varvid kolvarna 63 och 66 för-skjutes. Härvid sprutas plastmaterialet under tryck in i kaviteten 24 och koiven 63 päverkar koiven 65, vilken 35 tillför olja under tryck tili hälrummet 31. Trycket i häl- 8 96749 rummet 31 är större än det tryck formsprutan förmär ästad-konuna 1 kaviteten 24 beroende pä att tryckstegrarens 61 första kolv 63 har större yta än dess andra kolv 65. 01jän i hälrummet häller genom sitt större tryck membranet 27 i 5 anliggning mot kärnornas ändar 36 under hela formsprut-ningen. Enligt ett alternativ kan hälrummet 31 och formsprutan 62 vara anslutna tili varsin pump, varvid trycvket i hälrummet 31 kan höjas tili önskat värde innan form-sprutningen päbörjas.

10 Försök har utförts för att formspruta plastkroppar med ett formverktyg enligt figur 4 och figur 9. Vid ett tryck i formsprutan 62 av storleken 400 bar och ett tryck i hälrummet 31 av storleken 230 bar förskjöt plastmateria-let i kaviteten 24 membranet 27 sä att plastmaterialet 15 kunde tränga in mellan kärnornas ändar 36 och membranet. Vid ett förnyat försök ökades trycket i hälrummet 31 tili 450 bar och plastinträngningen undveks. Hälen genom plast-kroppen var släta i hela sin längd och saknade grader vid kärnmötet. Försök med goda resultat har ocksä vidtagits 20 vid högre tryck, exempelvis 1000 bar hos formsprutan och 1400 bar i hällrummet 31.

Vid de ovannämnda utföringsexemplen av uppfinningen har beskrivits formsprutning av plast. Det uppfinningsen-liga formverktyget kan utnyttjas för andra material, exem-25 pelvis för pressgjutning av mateller eller vulkanisering av gummi. Plastmaterialet kan vara exempelvis i pulverform eller i smält form. Mediet som tillförts hälrummet 31 ba-kom membranet 27 har i exemplen värit en vätska, oija, men kan vara ett gasformigt medium.

30 Uppfinningen kan tillämpas vid en form utan ingöt, exempelvis vid ett förfarande där en enhet förformas i en preform av känt utförande. Den förformade enheten place-ras i en uppfinningsenlig form med ett membran och utsät-tes för ytterligare en formningsoperation, exempelvis 35 härdning. En uppfinningsenlig form för detta nämnda för- 9 96749 farande är av sanuna utförande sora visats i exempelvis fi-guren 7, men saknar ingötet 54.

Det uppfinningsenliga formverktyget har flera för-delar jämfört med kända verktyg. Kärnorna 26 har ett en-5 kelt utförande, säsom beskrivits i anslutning tili figur 5. Trots kärnornas enkla utförande erhälles enheter med mycket hög kvalitd. Vid den uppfinningsenliga formen ut-sättes kärnorna för betydligt mindre deformationer än vid kända formverktyg och har därför stor livsläng. Härigenom 10 undvikes produktionsavbrott och reparationskostnader, vil-ka vid kända formverktyg är betydande. De tillverkade en-heterna saknar grader efter formen och ytterligare bear-betning undvikes.

Claims (6)

10 96749

1. Formverktyg orafattande en form med en kavitet i vilken för formning av en kropp avsett rämaterial införes 5 och formas under tryck, ätminstone ett membran vilket be-gränsar kaviteten, ett hälrum vid membranet pä dess frän kaviteten vända sida och en förbindelse till detta hälrum, genom vilken ett medium under tryck kan tillföras hälrum-met, kännetecknat därav, att en fast kropp 10 (25, 26; 50) under formningen fasthälles av formen (21; 40. i kaviteten (24; 43) och att membranet (27; 44, 45) under inverkan av det trycksatta mediet (67) i hälrummet (31; 46, 47) hälles i anliggning mot en yta (36) hos den fasta kroppen (25, 26; 50).

2. Formverktyg enligt patentkravet 1, varvid formen omfattar tvä ätskiljbara formhalvor och membranet är fast-satt i den ena av formhalvorna, kännetecknat därav, att den fasta kroppen omfattar en kärna (25, 26) vilken med sin ena ände (25) är fastsatt i den andra av 20 formhalvorna (23), varvid kärnan (25, 26) efterlämnar ett urtag i den av rämaterialet formade kroppen dä denna av-lägsnas ur kaviteten ( 24).

2. Formverktyg enligt patentkravet 2, kännetecknat ddärav, att kärnorna (25, 26) har mot mem- 25 branet vända ändar (36) vilka är plana.

4. Formverktyg enligt patentkravet 1, varvid formen omfattar tvä ätskiljbara formhalvor, kännetecknat därav, att den fasta kroppen (50) lösgöres ur formen (40) dä formhalvorna (41, 42) ätskiljes och medföljer 30 den av rämaterialet (68) formade kroppen dä denna avlägs-nas ur kaviteten (43).

5. Formverktyg enligt patentkravet 1, 2, 3 eller 4, kännetecknat därav, att formen (21, 40) har ätminstone ett ingöt (33, 54) till kaviteten (24, 43) 35 genom vilket det för formning avsedda rämaterialet (68) 9674 9 11 vid exempelvis formsprutning eller pressgjutning infOres under tryck ooh att det tryck under vilket mediet (67) tillföres hälrummet (31, 46, 47) är proportionelIt mot det tryck under vilket rämaterialet (68) tillföres kaviteten 5 (24, 43). 12 96749