KR20190108498A - 중공 프로파일 복합체 기술 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 중공 프로파일 및 상기 적어도 하나의 중공 프로파일의 내부에 사용되는 적어도 하나의 유체로 이루어진 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 중공 프로파일 및 상기 적어도 하나의 중공 프로파일의 내부에 사용되는 적어도 하나의 유체로 이루어진 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
지금도, 동력 차량 제작에 복합 부품을 사용하는 많은 경우가 있다. 그것은 통상 적어도 하나의 개별적으로 제조된 플라스틱 요소에 결합된 금속성 관형 프로파일 또는 금속성 폐쇄된 중공 프로파일로부터 제조된다. 2개의 개별 부품, 금속성 관형 또는 중공 프로파일 및 플라스틱 요소의 제조, 및 최종적으로 이들 적어도 2개의 부품의 결합은 제조 및 조립 복잡성의 증가된 수준으로 이어진다. 관형 또는 중공 프로파일을 하나 이상의 플라스틱 요소(들)에 결합하기 위해, 스크류, 너트, 리벳 등의 형태의 추가적인 결합 수단이 또한 요구되며, 이로 인해 일반적으로 더 많은 제작 공간을 필요로 하고 제조될 복합 부품의 더 무거운 중량을 야기한다.
단면의 허용가능한 치수가 주어진 플라스틱만으로 이루어진 필적할 만한 복합 부품 - 즉, 중공 프로파일 및 플라스틱 요소(들) 모두 플라스틱으로 제조됨 - 은 금속성 물질로 제조된 동등한 부품에 비해, 더 낮은 강도 및 강성을 나타내지만, 갑작스런 응력하의 에너지의 흡수에서 단점도 또한 나타낸다.
선행 기술
WO 2009/077026 A1은 프로파일 및 사출-성형된 요소로부터 복합 부품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 사출-성형된 요소는 프로파일이 둘레 방향으로 움직이지 못하게 그립핑되도록 프로파일 상에 성형되고, 적어도 하나의 형태-맞춤 요소는 프로파일 상에 형성되고 프로파일의 단부들 사이의 형태-맞춤 요소가 둘레 방향 및 종방향 범위 면에서 제한된 방식으로 형상화 또는 성형된다는 점에서 사출 성형 작업에 포함된다.
WO 2009/077026 A1의 방법의 단점은 사출-성형된 플라스틱 부품 및 프로파일의 매우 복잡하고 값비싼 기계적 결합이다. WO 2009/077026 A1에 따르면, 히드로포밍 방법 (HF)이 사출 성형 방법 전에 조합 금형에 사용되기 때문에, 불가피하게 프로파일의 벽 두께의 최소 치수에 대해 방법에 제한이 있고, 이것은 최신 경량 제작의 목적에 있어서 중량의 감소를 방해한다. 게다가, 프로파일에의 사출-성형된 부품의 결합부의 전단 강성 및 전단 저항에 대해 제한이 발생한다. 더욱이, 두 부품의 결합이 형태 맞춤에 기초하기 때문에, 이러한 결합은 WO 2009/077026 A1에서 원주형 라멜라로 지칭되는, 고리 형태의 프로파일 주위의 삽입 성형에 의해서만 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 원주형 라멜라의 너비는 제한되는데 그렇지 않으면 HF 동안 프로파일 벽의 불필요한 높은 변형이 있어 그의 파열까지 확대될 수 있기 때문이다. 따라서 WO 2009/077026 A1에서 프로파일 및 사출-성형된 부품의 결합 강성 또는 결합 강도에서의 증가는 프로파일에 걸쳐 이러한 종류의 복수의 원주형 라멜라의 배열에 의해서만 달성될 수 있고, 원주형 라멜라 사이의 수 밀리미터의 최소 거리를 관찰하는 것이 필요하다. WO 2009/077026 A1에 따르면, 이 거리는 코어에 의해 생성된다. 그러나, 이들 코어의 폭이 너무 작으면, 코어 파손 및 프로파일의 파열의 위험성이 있는데, HF의 사용으로, 관형 형태로 사용된 프로파일의 관 벽이 각인된 패턴으로 반경방향으로 확대되고 축방향으로 이동하므로 프로파일은 동시에 최대 영역에 걸쳐 지지되어야 하기 때문이다. 따라서, WO 2009/077026 A1에 따르면, 프로파일 영역 X = 100%에 대해, 금형-내 코팅에 의해 플라스틱으로 최대 50%의 평균 비율만 코팅할 수 있다.
WO 2005/002825 A1에서는 적어도 금속 또는 플라스틱으로 제조된 중공체로 이루어지고, 적어도 하나의 개구를 갖고, 열가소성 플라스틱이 사출 성형에 의해 적용되고/되거나 열가소성 플라스틱으로 부분 또는 완전한 삽입 성형이 실시되며, 여기서 중공체는 사출 성형 및/또는 삽입 성형 동안에 비압축성 액체로 완전히 충전된 것인 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법을 기술한다. WO 2005/002825 A1에서는 본 발명에 따른 플라스틱-금속 복합 부품의 제조를 위해 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일로 공차 문제를 처리하는 것에 대해 어떠한 해결책도 개시하지 않는다. WO 2005/002825 A1에 따라 제조된 오버사이즈 중공 프로파일은 본 발명에 따라 사용하기 위한 사출 금형 또는 압축 금형의 공동 내로 무력(force-free) 또는 무저항(resistance-free) 방식으로 삽입될 수 없을 것이고, 상기 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄시 중공 프로파일 자체 또는 사출 금형 또는 압축 금형에 손상을 초래할 것이다. WO 2005/002825 A1에 따라 제조된 너무 작은 중공 프로파일의 경우에, 플라스틱 용융물은 불필요한 영역에서 중공 프로파일에 적용될 것이다. 따라서 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일에서의 제조 공차의 문제는 WO 2005/002825 A1에서 다루어지지 않는다. 산업적 규모에 적합한 방식으로 플라스틱-금속 복합 부품의 제조는 WO 2005/002825 A1에 따른 방법에 의해 수행되거나 또는 보장될 수 없다.
EP 2604407 A1에서는 관형 열가소성 부품 및 이와 상용성인 열가소성 물질로 제조된 적어도 하나의 기능성 요소로 이루어진, 관 연결부의 제조를 위한 사출 성형 방법을 기술한다. 기능성 요소가 사출 성형에 의해 적용된 경우 열가소성 관의 변형을 방지하기 위해, 매우 다양한 상이한 충전제 또는 충전제 요소가 관 내에 도입되고, 이들은 사출 성형 작업 후에 한 번 더 제거된다. 여기서 사용하기 위한 중공 프로파일에서의 제조 공차의 문제는 EP 2604407 A1에서 다루어지지 않는다. 산업적 규모의 제조는 EP 2604407 A1에 따른 방법에 의해 보장될 수 없다.
따라서 본 발명에 의해 다루어지는 과제는 박벽형, 금속-기반 중공 프로파일이 충분한 동작(play)으로 무저항 방식으로 사출 금형 또는 압축 금형에 도입되고 동시에 중공 프로파일에 적용되는 플라스틱의 적용물 및 중공 프로파일 주위의 그의 임의의 분포를 위해 적어도 하나의 공동의 밀봉이 달성되고, 적용되는 또는 궁극적으로 적용되는 플라스틱의 적용물이 중공 프로파일의 외부에 그의 전체 외부 형상을 변형시키지 않고 부가적으로 결합되고, 이것이 상기 인용된 종래 기술에 따라 제조될 수 있는 것보다 플라스틱-금속 복합 부품의 형태에서 기계적으로 더 강성이고 더 높은 내구성인, 반경방향 또는 그 밖의 축방향 형태-맞춤 복합 부품을 생성하는 것인, 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법을 제공하는 것이었다.
또한, 본 발명에 의해 다루어지는 과제는 중공 프로파일이 폐쇄 방향으로 그의 종축에 의해 90°만큼 회전된 무력 또는 무저항 방식으로 사출 금형 또는 압축 금형에 도입되고 금형 내의 중공 프로파일이 사출 성형 또는 압축 성형 공동의 축방향 단부에서 그의 원주면의 확실한 반경방향 밀봉을 겪어 플라스틱의 적용이 의도되지 않은 영역에서 축 방향으로의 플라스틱의 적용을 방지하는 것인, 매우 다양한 상이한 근원으로부터의 공차의 대상이고 하나의 동일한 사출 성형 또는 압축 방법으로 매우 다양한 상이한 물질로 제조된 중공 프로파일을 한정된 영역에서 플라스틱 기능성 요소(들)에 결합시키는 것이었다.
본 발명에 따라 제조되는 복합 부품은 제조 면에서 임의의 단점, 강도 및 강성 특성 면에서 임의의 단점 및 심지어 에너지 흡수 특징 면에서 임의의 단점을 추가로 갖지 않아야 하며, 또한 경제적으로 실행가능한 제조에서 시스템 또는 모듈 공식화의 목적을 위해 고도의 기능적 통합을 가능하게 해야 한다.
발명의 요약
상기 목적은
a) 적어도 하나의 개방가능한 공동 및 폐쇄 방향으로의 금형 치수(A) 및 금형의 폐쇄 방향에 수직으로의 금형 치수(B) 및 금형 치수(A) 및 (B)의 영역에서의 공동의 원주에 상응하는 공동 원주(UW)를 갖고, 중공 프로파일의 2개의 개방 단부가 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러의 이동에 의해 폐쇄되거나, 또는 방법 단계 c)에서 제공되고 방법 단계 d)에서 개방 단부에 도입되는 폐쇄 요소가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것이 차단되도록 하는 방식으로 배열된, 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러를 갖는, 사출 금형 또는 압축 금형을 제공하는 단계,
b) 5:1 내지 300:1 범위의 직경 대 벽 두께의 비를 갖는 금속으로 제조된 적어도 하나의 중공 프로파일을 제공하는 단계이며, 이것의 외부 치수(C)가 금형 치수(A)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 크고, 이것의 외부 치수(D)가 금형 치수(B)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 작고, C 및 D에 대한 수치가 중공 프로파일의 종축을 향한 방향에서 보이는 90°를 기준으로 하고, 이것의 중공 프로파일 원주(UH)가 a)에서 특정된 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)에 상응하는 것인 단계,
c) 적어도 2개의 폐쇄 요소를 제공하는 단계,
d) c)에서 제공된 폐쇄 요소를 도입하여 중공 프로파일의 2개의 개방 단부를 밀봉하는 단계,
e) d) 후에 폐쇄 요소 중 적어도 하나를 통해 밀봉되었던 적어도 하나의 중공 프로파일로 개구를 통해 유체를 도입하고 중공 프로파일의 내부를 탈기시키는 단계,
f) e) 후에 밀봉되었던 중공 프로파일을 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동에 삽입하는 단계,
g) 금형 측 상의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러에 의해 중공 프로파일의 2개의 단부를 폐쇄하는 적어도 2개의 폐쇄 요소를 지지하는 단계,
h) 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동을 폐쇄하고 적어도 하나의 공동의 폐쇄 방향으로의 금형 폐쇄 움직임에 의해 중공 프로파일을 가압하여, 중공 프로파일의 외부 표면이, 금형 폐쇄 조작의 종료 후, 적어도 하나의 공동의 축방향 단부에서 접촉 표면의 영역 내의 방법 단계 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형의 공동의 내부 형상에 상응하고, 한편 중공 프로파일 원주(UH)가 공동 원주(UW)와 동일하게 유지된다는 점에서 중공 프로파일의 형상을 변화시키는 단계,
i) 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러를 잠궈 방법 단계 c)에서 제공된 적어도 2개의 폐쇄 요소가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것을 동시에 차단하는 단계,
j) 1 bar 내지 1000 bar 범위, 바람직하게는 10 bar 내지 500 bar 범위, 보다 바람직하게는 50 bar 내지 300 bar 범위의 압력에서 용융물의 형태로 플라스틱의 적용물을 중공 프로파일에 외부적으로 적용하는 단계,
k) i)에서 중공 프로파일에 적용된 플라스틱의 적용물을 냉각시키는 단계 (응고),
l) 사출 금형 또는 압축 금형으로부터 완성된 복합 부품을 제거하는 단계, 및
m) 폐쇄 요소를 제거하고 플라스틱의 적용물이 제공된 중공 프로파일에서 유체를 비우는 단계
에 의한, 특히 금속 부품 및 플라스틱 부품의 전단-저항성 및 형태-맞춤 결합을 갖는 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법에 의해 달성된다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 방법은, 방법 단계 a) 및 b)에 기재된 금형 치수(A) 및 (B) 및 이들에 매칭되고 방법 단계 b)에 기재된 중공 프로파일 치수(C) 및 (D) 때문에, 충분한 동작으로 중공 프로파일의 사출 금형 또는 압축 금형으로의 삽입을 허용하고, 그럼에도 불구하고, 동일한 공동 원주(UW) 및 중공 프로파일 원주(UH)라는 조건으로, 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동의 폐쇄시, 중공 프로파일의 내부에서의 부피 변화 없이, 중공 프로파일에 적용되는 플라스틱의 적용물 및 방법 단계 j)에서 중공 프로파일의 외부 표면 주위의 그의 임의의 분포를 위해 적어도 하나의 공동의 밀봉을 달성한다.
본 발명의 맥락에서 "충분한 동작"은 금형의 폐쇄 방향에 수직으로 보이는 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 최소 치수가, 마찬가지로 금형의 폐쇄 방향에 수직으로 보이는, 공차의 대상인 중공 프로파일 단면의 외부 치수보다 크거나, 또는 경계값 경우에는 심지어 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, 바람직하게는, 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 최소 치수는 각 경우에 금형의 폐쇄 방향에 수직으로 보이는, 중공 프로파일 단면의 외부 치수의 100% 내지 105% 범위, 특히 100%이다.
놀랍게도, 충분한 동작이란 조건으로 중공 프로파일을 사출 금형 또는 압축 금형에 삽입하고 중공 프로파일에 적용되는 플라스틱의 적용물 및 중공 프로파일 주위의 외부 면 위로의 그의 임의의 분포를 위해 적어도 하나의 공동을 밀봉하는 것은 심지어 중공 프로파일 원주(UH)가 사출 금형 또는 압축 금형의 공동 원주(UW)에 비해 +5%까지 벗어난 경우에도 작동한다. 이것은, 이 경우에 중공 프로파일의 내부가 부피에서 약간의 감소를 겪기 때문이며, 이것의 효과는 폐쇄 요소가 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러에 의해 제공되는 저항에 대하여 내부 내에 존재하는 유체에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것이다. 그러나, 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러가 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄 동안 그러한 움직임을 허용하고 그 이후에만 잠그기 때문에, 이들은 중공 프로파일 원주(UH)가 사출 금형 또는 압축 금형의 공동 원주(UW)에 상응할 때 동일하게 잘 작동한다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 방법은 따라서 공차의 대상이고 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일과 사출 금형 또는 압축 금형 사이의 밀봉을 달성하고, 그러나 동시에 X = 100%, 50% 초과, 바람직하게는 75% 내지 100%, 보다 바람직하게는 90% 내지 100%의 중공 프로파일의 외부 표면 구역이, 플라스틱에, 바람직하게는 사출 성형, 삽입 성형, 금형-내 코팅에 의한 적용, 압축 성형 또는 삽입 압축 성형에 의한 적용에 의해 결합된다는 점에서, 적용된 플라스틱의 적용물이 중공 프로파일에 형태-맞춤, 전단-저항성 및 전단-강성 방식으로 결합되도록 하는 방식으로 충분한 지지를 제공하기 위해 금형에 대한 조작을 사용하거나 또는 종래 기술에 따라 부가적으로 사용되는 내부 고압을 사용하는 것 없이 사출 금형 또는 압축 금형에서 중공 프로파일의 외부에 적용된 플라스틱의 적용물로, 금속-기반 중공 프로파일 및 박벽형 중공 프로파일의 내부에서 분무 압력에 대하여 작용하는 유체로부터 플라스틱-금속 복합 부품의 제조를 허용한다. 본 발명에 따르면, 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동의 밀봉은 중공 프로파일 자체에 의해 수행된다.
본 발명에 따르면, 금속-기반 중공 프로파일은 플라스틱의 적용 전에 유체로 충전되어야 한다. 그러나, 이러한 조치는 유체가 플라스틱의 적용 후 중공 프로파일로부터 한 번 더 제거되기 때문에 공정 생성물로서 플라스틱-금속 복합 부품에 대해 부가된 중량을 야기하지 않는다.
본 발명에 따르면, 놀랍게도, 혼성 부품 형태의 형태-맞춤 결합은 플라스틱으로의 금속-기반 중공 프로파일의 삽입 성형에 의해 달성되며, 다음의 자유도의 차단을 갖는다:
- 중공 프로파일의 중심 축을 중심으로 모든 방향에서 반경방향으로,
- 중공 프로파일의 중심 축에 수직으로 회전적으로.
추가 바람직한 또는 대안적 실시양태에서 중심 축을 중심으로 회전 방식으로 및 중공 프로파일의 중심 축의 방향으로 병진 방식으로 추가적인 차단은, 중공 프로파일의 형태-맞춤 또는 접착 결합 및 중공 프로파일의 외부 표면의 표면 처리에 의한 플라스틱의 적용을 필요로 한다. 이러한 표면 처리는 바람직하게는 적어도 방법 단계 c) 전에 수행된다. 그 결과, 모든 자유도의 차단은, X, Y 및 Z 방향으로 병진적으로 및 X, Y 및 Z 축을 중심으로 회전적으로 달성된다. 표면 처리의 바람직한 형태는 적어도 하나의 접착 촉진제, 플라즈마 표면 활성화, 레이저 구조화, 화학적 전처리 또는 부가적 제조 방법의 적용이다.
화학적 전처리의 바람직한 수단은 산 또는 염기의 사용이다. 바람직한 부가적 제조 방법은 열적 금속 분무 적용 방법이다. 참조:https://de.wikipedia.org/wiki/Thermisches_Spritzen.
추가 바람직한 또는 대안적 실시양태에서, 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일은 그의 외부에 구조 요소, 바람직하게는 핀을 갖고, 이것은 방법 단계 j)에서의 플라스틱의 적용 및 방법 단계 k)에서의 냉각 후에, X, Y 및 Z 방향으로 병진적으로 및 X, Y 및 Z 축을 중심으로 회전적으로 모든 자유도를 차단하면서 형태-맞춤 연결/상호연결을 형성하고 이에 따라 중공 프로파일에 기초하여, 적어도 축 방향으로, 바람직하게는 축 및 반경 방향으로 전단-저항성 및 전단-강성 결합을 추가로 형성한다.
명확하게 하기 위해, 일반적인 용어로 또는 바람직한 범위 내로 언급된, 제시된 모든 정의 및 매개변수는 임의의 및 모든 조합에 포함된다는 것에 주목해야 한다. 본 출원의 맥락에서 언급된 표준은 출원일에 유효한 버전을 의미하는 것으로 여겨진다.
방법 단계 h)에서 압축은 중공 프로파일 원주(UH)의 범위에서의 증가가 초래되지 않는 중공 프로파일의 변형, 단지 형상의 변화를 의미한다. 중공 프로파일 원주의 공차-관련된 오버사이즈의 경우에, 금형 폐쇄 움직임이 끝날 즈음 중공 프로파일 원주(UH)의 원주에서의 약간의 압축 또는 감소와 관련된, 형상에서의 변화가 바람직하게 초래된다.
전단 강도는 전단되어지는, 즉 2개의 인접한 면을 종방향으로 이동시키려는 힘에 의해 분리되는 물질에 의해 제공되는 저항을 기술하는 물리 상수이다. 전단 강도는 강성 모듈러스로 또한 불리는, 전단 모듈러스에 의해 결정된다. 본 발명의 맥락에서, "전단-저항성 방식으로 서로 결합된"은 중공 프로파일에 적용된 플라스틱의 적어도 하나의 적용물에의 중공 프로파일의 형태-맞춤 결합을 의미하며, 상기 결합은 중공 프로파일의 축 방향으로, 바람직하게는 축 및 반경 방향으로 전단-저항성인 것이다.
전단 강성은 물질의 전단 모듈러스 G와 단면적 AA의 곱이다:
전단 강성 = 
단면-의존성 보정 인자 
는 단면에 걸친 전단 응력 
의 불균일 분포를 고려한다. 전단 강성은 또한 종종 전단 면적 A s 관점에서 표현된다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Steifigkeit.
본 발명의 맥락에서 형태-맞춤 결합은 서로 뗄 수 없는 결합에 들어가고 단지 파괴에 의해서만 다시 서로 분리되는 적어도 2개의 결합 짝들의 맞물림을 통해 일어난다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Verbindungstechnik.
도 1은 사출 성형 또는 압축 방법에 의해 본 발명에 따라 제조되는 플라스틱-금속 복합 부품을 도시한다.
도 2는 폐쇄된 상태의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 3은 삽입된 중공 프로파일을 갖는 개방 상태의 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 4는 삽입된 중공 프로파일을 갖는 폐쇄된 상태의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 제공되는 폐쇄 요소를, 여기서는 폐쇄 스토퍼의 형태로 갖고, 중공 프로파일 내부 표면 및 합동 밀봉 표면 및 적어도 하나의 O-고리 밀봉부 및 중공 프로파일 내부를 유체로 충전하고, 비우고, 탈기시키기 위한, 방법 단계 c)에서 기술된 개구를 갖는, 본 발명에 따라 제공되는 중공 프로파일을 도시한다.
도 6은 중공 프로파일의 수용을 위한 공동의 중간에서, 종방향 구역에서, 중공 프로파일 내부 표면을 갖고, 삽입된 중공 프로파일을 갖는 개방 상태의 열린 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 2는 폐쇄된 상태의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 3은 삽입된 중공 프로파일을 갖는 개방 상태의 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 4는 삽입된 중공 프로파일을 갖는 폐쇄된 상태의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 제공되는 폐쇄 요소를, 여기서는 폐쇄 스토퍼의 형태로 갖고, 중공 프로파일 내부 표면 및 합동 밀봉 표면 및 적어도 하나의 O-고리 밀봉부 및 중공 프로파일 내부를 유체로 충전하고, 비우고, 탈기시키기 위한, 방법 단계 c)에서 기술된 개구를 갖는, 본 발명에 따라 제공되는 중공 프로파일을 도시한다.
도 6은 중공 프로파일의 수용을 위한 공동의 중간에서, 종방향 구역에서, 중공 프로파일 내부 표면을 갖고, 삽입된 중공 프로파일을 갖는 개방 상태의 열린 사출 금형 또는 압축 금형의 단면을 도시한다.
발명의 바람직한 실시양태
대안적 또는 바람직한 실시양태에서, 중공 프로파일은 유체로 충전되고/되거나 방법 단계 j) 전에 사출 금형 또는 압축 금형 내의 중공 프로파일에서 유체를 비운다.
대안적 또는 바람직한 실시양태에서, 방법 단계 d) 및 e)는 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 수행된다. 이 경우에, 폐쇄 요소는 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러 형태로 사출 금형 또는 압축 금형의 일부분이며, 이것은 이 경우에, 방법 단계 f)에서 양측이 여전히 개방되어 있는 중공 프로파일을 밀봉한다.
바람직하게는, 유체는 중공 프로파일의 내부 부피의 100%가 유체로 충전될 때까지 도입된다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일은, 상단부에서 폐쇄 요소에 의해 폐쇄되는 개구를 제외하고, 유체가 누출될 수 없음을 보장하기 위해 보어 또는 구멍 형태의 임의의 추가 개구를 갖지 않는다.
추가 바람직한 또는 대안적 실시양태에서, 방법 단계 l) 후에, 중공 프로파일은 플라스틱의 적용물이 없는 위치에서 추가적인 굴곡력의 작용에 의해 적어도 하나의 위치에서 변형된다. 바람직하게는, 추가적인 굴곡력은 최종 복합 부품 형상이 바람직하게는 직선형 관 형태로, 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일의 형상과 상이할 때 작용하게 된다.
추가 바람직한 또는 대안적 실시양태에서, 방법 단계 d) 전에, 중공 프로파일은 추가적인 굴곡력의 작용에 의해 적어도 하나의 위치에서 변형된다. 이러한 변형은 중공 프로파일 내의 임의의 위치에서 사출 금형 또는 압축 금형 외부에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 여기서 또한 최종 복합 부품 형상이 직선형 중공 프로파일의 형상과 상이한 경우 추가적인 굴곡력이 작용하게 할 수 있다.
본 발명은 바람직하게는
a) 적어도 하나의 개방가능한 공동 및 폐쇄 방향으로의 금형 치수(A)(7) 및 금형의 폐쇄 방향에 수직으로의 금형 치수(B)(8) 및 금형 치수(A) 및 (B)의 영역에서의 공동의 원주에 상응하는 공동 원주(UW)(9)를 갖고, 중공 프로파일의 2개의 개방 단부가 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러의 이동에 의해 폐쇄되거나, 또는 방법 단계 c)에서 제공되고 방법 단계 d)에서 개방 단부에 도입되는 폐쇄 요소(18)가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱(2)에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것이 차단되도록 하는 방식으로 배열된, 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러(23)를 갖는, 사출 금형 또는 압축 금형(5)을 제공하는 단계,
b) 5:1 내지 300:1 범위의 직경 대 벽 두께의 비를 갖는 금속으로 제조된 적어도 하나의 중공 프로파일(1)을 제공하는 단계이며, 이것의 외부 치수(C)(10)가 금형 치수(A)(7)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 크고, 이것의 외부 치수(D)(11)가 금형 치수(B)(8)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 작고, C 및 D에 대한 수치가 중공 프로파일(1)의 종축(3)을 향한 방향에서 보이는 90°를 기준으로 하고, 이것의 중공 프로파일 원주(UH)(12)가 a)에서 특정된 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)(9)에 상응하는 것인 단계,
c) 적어도 2개의 폐쇄 요소(18)를 제공하는 단계,
d) c)에서 제공된 폐쇄 요소(18)를 도입하여 중공 프로파일(1)의 2개의 개방 단부를 밀봉하는 단계,
e) d) 후에 폐쇄 요소(18) 중 적어도 하나를 통해 밀봉되었던 적어도 하나의 중공 프로파일(1)로 개구(22)를 통해 유체를 도입하고 중공 프로파일(1)의 내부를 탈기시키는 단계,
f) e) 후에 밀봉되었던 중공 프로파일(1)을 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 적어도 하나의 공동에 삽입하는 단계,
g) 금형 측 상의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러(23)에 의해 중공 프로파일(1)의 2개의 단부를 폐쇄하는 적어도 2개의 폐쇄 요소(18)를 지지하는 단계,
h) 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 적어도 하나의 공동(24)을 폐쇄하고 적어도 하나의 공동(24)의 폐쇄 방향으로의 금형 폐쇄 움직임(6)에 의해 중공 프로파일(1)을 가압하여, 중공 프로파일(1)의 외부 표면이, 금형 폐쇄 조작의 종료 후, 적어도 하나의 공동의 축방향 단부에서 접촉 표면(4)의 영역 내의 방법 단계 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 공동의 내부 형상에 상응하고, 한편 중공 프로파일 원주(UH)(12)가 공동 원주(UW)(9)와 동일하게 유지된다는 점에서 중공 프로파일의 형상을 변화시키는 단계,
i) 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러(23)를 잠궈 방법 단계 c)에서 제공된 적어도 2개의 폐쇄 요소(18)가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱(2)에 의해 중공 프로파일(1)의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것을 동시에 차단하는 단계,
j) 1 bar 내지 1000 bar 범위, 바람직하게는 10 bar 내지 500 bar 범위, 보다 바람직하게는 50 bar 내지 300 bar 범위의 압력에서 용융물의 형태로 플라스틱의 적용물(2)을 중공 프로파일(1)에 외부적으로 적용하는 단계,
k) i)에서 중공 프로파일(1)에 적용된 플라스틱의 적용물(2)을 냉각시키는 단계 (응고),
l) 사출 금형 또는 압축 금형(5)으로부터 완성된 복합 부품을 제거하는 단계, 및
m) 폐쇄 요소(18)를 제거하고 플라스틱의 적용물이 제공된 중공 프로파일(1)에서 유체를 비우는 단계
에 의한, 특히 금속 부품 및 플라스틱 부품의 전단-저항성 및 형태-맞춤 결합을 갖는, 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
방법 단계 a)
방법 단계 a)는 적어도 하나의 개방가능한 공동 및 폐쇄 방향으로의 금형 치수(A) 및 금형의 폐쇄 방향에 수직으로의 금형 치수(B)를 갖는 사출 금형 또는 압축 금형을 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 폐쇄 방향은 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 사출 금형 또는 압축 금형은 2개의 금형 절반부를 갖는다. 그러나, 제조되는 복합 부품의 구성에 따라, 금형 절반부는 결국 복수의 세그먼트로 이루어질 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형의 디자인을 제조되는 복합 부품에 따라 맞출 것이다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 사출 금형 또는 압축 금형 및 그의 제조사에 대한 요약은, 특히 문헌(W. Michaeli, G. Menges, P. Mohren, Anleitung zum Bau von Spritzgießwerkzeugen [How to Make Injection Molds], 5th fully revised edition, Carl Hanser Verlag Munich Vienna 1999 (English edition 2001))에서 찾아볼 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 사출 금형 또는 압축 금형은 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일이 그의 모든 치수 및 형상 공차를 가지고 힘을 사용하지 않고 사출 금형 또는 압축 금형에 삽입될 수 있도록 다음의 특징을 갖는다:
aI. 사출 금형 또는 압축 금형은 금형의 폐쇄시 방법 단계 e)에서 플라스틱의 적용물이 없는 것인 중공 프로파일의 영역에 대하여 사출 성형 또는 압축 성형 공동을 밀봉하도록 되어 있어야 한다. 이러한 목적을 위해, 사출 금형 또는 압축 금형은 사출 성형 또는 압축 성형 공동의 축방향 단부에서, 금형의 폐쇄 동안 중공 프로파일을 그의 외부 중공 프로파일 치수(C)로부터 금형 치수(A)로 압축하고, 이것이 동시에 외부 중공 프로파일 치수(D)를 금형 치수(B)로 변경하고, 여기서 중공 프로파일 원주(UH)가 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)와 동일하게 유지되는, 금형 내의 접촉면을 필요로 한다.
aII. 한 실시양태에서, 사출 금형 또는 압축 금형 내의 중공 프로파일에 대한 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은 aI.에 기재된 압축에 더하여 +5%까지만큼 더 큰 중공 프로파일 원주(UH)가 aI.에 기재된 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 동일한 공동 원주(UW) 상에 추가로 가압되도록 설계된다;
aIII. aI. 및 aII.에 언급되었던 사출 금형 또는 압축 금형 내의 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은, 금형이 폐쇄된 상태로, 그의 전체 범위에 걸쳐 중공 프로파일을 둘러싸고 1.0 내지 50.0 ㎜, 바람직하게는 3.0 내지 25.0 ㎜, 보다 바람직하게는 5.0 내지 10.0 ㎜ 범위의, 즉 중공 프로파일의 축 방향에서 보이는 정도의 폭을 바람직하게 갖는다;
aIV. 한 실시양태에서, 사출 금형 또는 압축 금형 내의 중공 프로파일에 대한 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은 금형 내의 이러한 영역이 경화된 삽입물에 의해 구성되도록 설계된다. 바람직하게는, 경화된 삽입물은 50 내지 62 HRC 범위의 로크웰(Rockwell) 경도를 갖는다. 따라서 경도는 통상적인 굽힘 및 펀칭 도구의 영역 내에 있다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Rockwell_(Einheit);
aV. 사출 금형 또는 압축 금형은 사출 성형 또는 압축 공동 외부에서 중공 프로파일 주위에 그의 접촉면 사이에서 빈 공간을 제공해야 한다. 이 빈 공간은 바람직하게는 1.0 내지 10.0 ㎜의 범위에 있다.
사출 금형 또는 압축 금형은 추가로 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러가 제공되도록 되어 있어야 한다. 이러한 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 삽입된 중공 프로파일의 2개의 개방 단부가 이러한 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러의 이동에 의해 폐쇄될 수 있거나, 또는 방법 단계 c)에서 제공되고 방법 단계 d)에서 개방 단부에 도입되었던 폐쇄 요소가 방법 단계 i)에서 적용되는 플라스틱의 적용물에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것이 차단될 수 있도록 하는 방식으로 배열된다.
2개의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러 중 적어도 하나는 중공 프로파일의 폐쇄된 내부가 유체로 충전되고, 배기되고 비워질 수 있는 개구를 갖도록 되어 있어야 한다.
적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 이들이 중공 프로파일의 2개의 개방 단부를 확실하게 밀봉하도록 되어 있어야 한다.
한 실시양태에서, 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 이들이 사출 금형 또는 압축 금형에서 경화된 삽입물에 의해 구성되도록 되어 있다. 바람직하게는, 이러한 경화된 삽입물은 50 내지 62 HRC 범위의 로크웰 경도를 갖는다.
방법 단계 b)
방법 단계 b)에서, 5:1 내지 300:1 범위, 바람직하게는 10:1 내지 200:1 범위, 보다 바람직하게는 10:1 내지 100:1 범위의 직경 대 벽 두께의 비를 갖는 적어도 하나의 중공 프로파일이 제공되고, 이것의 외부 중공 프로파일 치수(C)는 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 금형 치수(A)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 크고, 이것의 외부 중공 프로파일 치수(D)는 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 금형 치수(B)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 작고, 이것의 중공 프로파일 원주(UH)는 방법 단계 a)에서 특정된 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)에 상응한다. 본 발명에 따르면, 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일의 외부 중공 프로파일 치수(C) 및 (D)에 대한 수치는 중공 프로파일의 종축을 향한 방향에서 보이는 90°를 기준으로 하고, UH에 대한 수치는 외부 중공 프로파일 치수(C) 및 (D)의 영역을 기준으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명의 맥락에서 "박벽형"은 5:1 내지 300:1 범위의 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일의 직경 대 그의 벽 두께의 비를 의미한다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일은 다양한 방법에 의해 제조되고, 다양한 단면 형상을 갖고, 다양한 금속으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 스트랜드 프레싱, 스트랜드 드로잉, 압출, 블로우 성형, 사출 성형, 이음매 없는 드로잉, 종방향 용접, 나선형 용접, 와인딩 및 인발성형의 기술 중 적어도 하나를 사용하여 제조된다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 박벽형 중공 프로파일은 원형, 타원형 또는 다각형 - 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형까지 (다각형 포함) - 단면을 가질 수 있다.
바람직하게는, 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일은 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위의 벽 두께를 갖는다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일은 바람직하게는 각 단부에 하나씩, 적어도 2개의 개구를 갖는다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일은 금속으로부터 제조되었고, 여기서 금속은 합금을 또한 포함한다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일의 제조에 바람직한 금속은 강, 알루미늄, 마그네슘, 구리, 티타늄, 주석, 아연, 납, 은, 금 또는 이들의 합금, 특히 강, AlMgSi0.5 또는 황동이다.
알루미늄 또는 강, 특히 이러한 두 재료의 합금으로 제조된 중공 프로파일을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 반완성 제품의 제조로부터 이러한 합금을 알고 있다. 알루미늄 합금의 경우에, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 마그네슘이 강도를 증가시키지만 동시에 성형성을 상당히 감소시키고, 반면 규소는 여기서 경미한 효과만 나타낸다는 것을 알고 있다. 이러한 두 가지 특성은 망가니즈에 의해 단지 적당히 영향을 받고 아연에 의해 단지 약간 영향을 받는다. 구리는 강도를 상당히 증가시키고 연성에 유리하다. (참조: W.Hartmann & Co. (GmbH & Co.KG), 2018: produktinfos/ff2/index_ger.html). 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금의 경우에, 추가로 문헌(D. Altenpohl, Aluminium und Aluminiumlegierungen [Aluminum and Aluminum Alloys], Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1965)을 참조한다. 강 합금에 대해서는, DIN EN 10020, DIN EN 10208, DIN EN 10216, DIN EN 10217 및 DIN EN 10130을 참조한다.
반완성 중공 프로파일의 제조에 전형적인 방법은 스트랜드 프레싱, 롤링 및 롤 성형으로서 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일 또는 그 안에서 사용하기 위한 금속 또는 합금은 3% 초과의 파단시 신장률을 갖는다. 파단시 신장률 A {＼displaystyle A}는 시작 측정 길이를 기준으로, 파열 후 인장 샘플의 남은 연장부를 나타내는 재료 과학의 지표이다. 그것은 재료의 변형 용량 또는 연성을 특징짓고 재료의 유형의 특징적인 기계적 특성에 따라 상이하게 정의되고 또한 상이한 기호에 의해 식별될 수 있다. 파단시 신장률은, 인장 시험에서 샘플의 시작 측정 길이 L 0 {＼displaystyle L_{0}}을 기준으로, 파열 후 길이의 남은 변화 Δ L {＼displaystyle ＼Delta L}이다. 시작 측정 길이 L 0 {＼displaystyle L_{0}}는 인장 샘플 상의 측정 표시에 의해 인장 시험 전에 고정된다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Bruchdehnung.
상기 언급한 중공 프로파일 제조 방법 이외의 제조 방법이 제조 공차의 최소화 목적을 위해 사용되는 경우, 3% 미만의 파단시 신장률을 가진 재료를 사용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따르면 중공 프로파일로서 원형 금속 관, 직사각형 금속 관 또는 정사각형 금속 관을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 관은, 예를 들어 네덜란드, 5928 PT 펜로, 리즈나악카데 6 소재의 미파 알루미늄 비.브이.(Mifa Aluminium B.V.)에 의해 공급된다.
방법 단계 c)
방법 단계 c)는 적어도 2개의 폐쇄 요소를 제공하는 것에 관한 것이다. 바람직한 폐쇄 요소는 폐쇄 스토퍼 또는 폐쇄 캡이다. 폐쇄 스토퍼가 특정한 정도로 중공 프로파일에 도입되면서, 폐쇄 캡은 중공 프로파일의 개방 단부 위로 당겨진다. 폐쇄 캡의 사용을 위한 전제 조건은 이들이 중공 프로파일의 외부 치수 또는 외부 단면 형상에 합동 방식으로 상응하는 것이다. 바람직하게는, 방법 단계 c)는 중공 프로파일의 원주가 폐쇄 요소를 수용하기 위해 임의의 확대를 겪을 필요가 없다는 전제하에 수행되며, 이것은 특히 폐쇄 스토퍼를 사용하는 경우에 고려되어야 한다.
방법 단계 c)에서 "합동"은 안쪽의 중공 프로파일에 인접하는 폐쇄 캡의 면의 형상 및 치수가 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일의 외향 면의 형상 및 치수에 가능한 한 상응한다는 것을 의미한다. 이것은 나머지 공정 동안 유체의 최적의 밀봉을 초래한다. 폐쇄 스토퍼의 경우에 "합동"은 방법 단계 e)에서 사용하기 위한 유체가 누출되지 않게 중공 프로파일을 밀봉하기 위해 본 발명에 따라 사용하기 위한 중공 프로파일의 내향 면 또는 내부 원주에 맞추는 것을 의미한다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 폐쇄 요소는 다양한 방법에 의해 제조되고, 다양한 단면 형상을 갖고, 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 선삭, 밀링, 캐스팅, 사출 성형, 프레싱의 기술 중 적어도 하나를 사용하여 제조된다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 폐쇄 요소는 원형, 타원형 또는 다각형 - 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형까지 (다각형 포함) - 단면을 가질 수 있다. 사용되는 폐쇄 요소의 단면 형상은 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일 단면에 따라 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 선택될 것이다. 따라서 관련 기술분야의 통상의 기술자는 마찬가지로 삼각형, 사각형 또는 상이한 형상의 폐쇄 요소가 아닌, 관형 중공 프로파일로부터 생성되는 바람직하게는 원형 중공 프로파일 단면 상의 원형 폐쇄 요소를 사용할 것이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 마찬가지로 또한 폐쇄 요소의 치수의 경우에 중공 프로파일 단면에 의해 안내를 받을 것이고, 각 경우에 유체가 누출되지 않게 중공 프로파일의 밀봉을 보장하는 것이 필요하다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 폐쇄 요소는 바람직하게는 금속 또는 플라스틱으로부터 제조되며, 여기서 본 발명에 따른 "금속"이란 용어는 합금을 또한 포함한다. 바람직한 금속은 강, 알루미늄, 마그네슘, 구리, 티타늄, 주석, 아연, 납, 은, 금 및 이들의 합금, 특히 강 또는 황동이다.
대안적으로, 본 발명에 따라 사용하기 위한 폐쇄 요소는 플라스틱, 바람직하게는 열가소성 또는 열경화성 플라스틱으로부터 제조되었다. 사용된 열가소성 플라스틱은 보다 바람직하게는 폴리아미드 또는 폴리에스테르이다. 사용된 폴리아미드는 바람직하게는 나일론-6이다. 사용된 폴리에스테르는 바람직하게는 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 보다 바람직하게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트이다.
가장 바람직하게는, 방법 단계 c)에서 제공되는 폐쇄 요소는 적어도 하나의 충전제 또는 보강제를 갖는 열가소성 플라스틱으로부터 제조된다. 충전제 또는 보강제로서 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 열가소성 플라스틱 100 질량부당 0.1 내지 85 질량부의 충전제 또는 보강제가 사용된다.
특히 바람직하게는, 폴리아미드 100 질량부당 15 내지 60 질량부의 유리 섬유를 갖는 유리 섬유-보강된 나일론-6으로 제조된 방법 단계 c)에서 제공되는 폐쇄 요소가 사용된다.
열가소성 플라스틱을 기재로 하는 본 발명에 따라 사용되는 폐쇄 요소는 사출 성형, 선삭, 밀링 또는 프레싱에 의해 본 발명에 따른 방법에 선행하는 단계에서 제조된다.
방법 단계 c)에서 제공되는 폐쇄 요소의 디자인, 물질 및 다른 구성 특징에서, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 폐쇄 요소의 기능에 의해 안내를 받을 것이다:
1. 사용되는 폐쇄 요소는 액체가 누출되지 않게 중공 프로파일 벽을 밀봉해야 한다;
2. 사용되는 폐쇄 요소는 금형 측 상의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러, 및 적용되는 플라스틱 부품의 사출 성형 또는 압축 압력의 결과로서 또는 그 밖에 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄 조작에서 발생할 수 있는 힘에 대항하기 위한 이러한 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러의 잠금에 의해 지지된다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 폐쇄 요소는 각 경우에 적어도 한 번의 밀봉과 함께 사용된다. 관형 중공 프로파일의 경우 바람직하게는 원형 폐쇄 요소의 경우에, O-고리 형태의 적어도 한 번의 밀봉을 갖는 폐쇄 요소가 사용된다.
https://de.wikipedia.org/wiki/O-Ring에 따르면, O-고리는 환형 밀봉 요소이다. 명칭은 고리의 원형 (O-형상의) 단면에서 유래한다. O-고리는 ISO 3601에 따라 표준화되며, 여기서 O-고리의 크기는 내부 직경 ㆍ 코어 직경으로서 보고된다. O-고리는 사실상 모든 산업 분야에서 접하게 된다. 통상, O-고리는 고정 밀봉부에 존재한다. 여기서 반경방향-고정과 축방향-고정 밀봉 사이에 구분되어야 한다. 전자는 실린더 또는 관의 경우에 이용을 포함하며, 플랜지, 플레이트 및 클로저의 경우에는 축방향-고정 밀봉을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 밀봉부, 특히 O-고리는, 유압 및 공압 적용을 위한 표준 물질인, 니트릴 고무 (아크릴로니트릴-부타디엔 고무 (NBR))로부터 제조된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 폐쇄 요소는, 특히 유체가 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 중공 프로파일로 공급되거나 또는 그것으로부터 제거되는 경우 중공 프로파일에 유체를 도입하기 위한 또는 중공 프로파일로부터 유체를 비우기 위한 장치를 갖는다. 바람직한 장치는 비압축성 유압 유체의 빠르고 누출-없는 충전 및 비우기, 및 또한 탈기를 허용하는 자동 밸브를 갖는 신속 연결장치(coupling)이다. 이러한 종류의 신속 연결장치는 https://de.wikipedia.org/wiki/Schlauchkupplung로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 유연하고 따라서 경제적으로 실행가능한 활용을 위해, 도관은 종종 고정된 방식으로 서로 결합되어 있지 않지만 그러한 신속 연결장치 또는 호스 연결장치에 의해 분리가능하도록 구성된다. 이들은 시스템, 골재, 장비의 항목 등의 합리적이고 확실한 연결 및 스위칭을 가능하게 한다. 신속 연결장치 또는 호스 연결장치의 디자인은 최종 용도, 운반되는 매질 (공기, 가스, 물, 오일, 산 등) 및 매질-함유 부품 내의 또는 밖의 압력 조건 (진공 또는 승압)에 의존한다.
본 발명에 따라 바람직하게 사용하기 위한 신속 연결장치 또는 호스 연결장치는 유압 장비 또는 도구의 신속한 교환을 위해 사용되는 유압 연결장치이다. 본 발명의 유체 또는 수계 유체로서 물을 사용하는 경우에, 산업, 원예 및 조경의 기술분야, 및 국내 부문의 숙련자에게 공지된 바와 같은, 물 호스 연결장치가 사용된다.
방법 단계 d)
방법 단계 d)에서, 중공 프로파일의 2개의 개방 단부는 c)에서 제공되는 폐쇄 요소에 의해 밀봉된다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 중공 프로파일의 축 방향으로 힘을 최소로 소비하면서 스토퍼로서 개방 단부로 밀리거나 또는 가압되는, 또는 중공 프로파일의 개방 단부 위로 캡으로서 밀리거나, 당겨지거나 또는 가압되는 폐쇄 요소가 사용된다. 바람직하게는, 이러한 폐쇄 요소는 반경방향 밀봉부, 특히 O-고리 형태의 밀봉부를 갖는다. 폐쇄 요소 및 밀봉부의 반경방향 마찰력은 폐쇄 요소가, 도입되거나 또는 밀어 넣어진 후, 그들의 위치에 남아 있고 위치 변화 없이 생성된 공동의 충전 및 탈기를 허용하도록 한다.
바람직하게는 본 발명에 따라, 밀봉은 사출 금형 또는 압축 금형 외부에서, 즉 사출 금형 또는 압축 금형에 중공 프로파일을 삽입하기 전에 수행된다.
대안적으로, 밀봉은 또한 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 작업은, 중공 프로파일의 삽입 후 그리고 금형의 폐쇄 후, 바람직하게는 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러의 일부분이고 중공 프로파일의 내부가 방법 단계 i) 후에 한 번 더 충전되고, 배기되고 비워질 수 있도록 그들을 밀봉하는 폐쇄 요소와 함께 중공 프로파일의 개방 단부로 이동하는 2개의 금형 슬라이드 게이트 또는 금형 코어 풀러에 의해 완전 자동 방식으로 수행된다. 이러한 목적을 위해, 폐쇄 요소와 유사하게, 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 유체를 충전하거나 또는 비우고 중공 프로파일을 탈기시키기 위한 장치를 갖는다.
바람직하게는, 중공 프로파일은 방법 단계 i) 및/또는 방법 단계 h) 동안 중공 프로파일의 내부 벽 상의 유체의 작용에 의해 발생할 수 있는 1 내지 1000 bar 범위의 내부 압력에 대하여 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄 요소 및 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러에 의해 밀봉된다.
사출 금형에서 코어 풀러 또는 슬라이드 게이트가 작용하는 방식은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 서술 또는 설명은 Plast-Spritzer.de, info@plast-spritzer.de, C. Gottesleben, Hermannsburg, 2015 또는 https://de.wikipedia.org/wiki/Spritzgie%C3%9Fmaschine에서 찾아 볼 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 사출 금형 및 압축 금형 제작에 통상적인 공구강으로부터 제조되고 경화된다. 50 내지 62 HRC 범위의 로크웰 경도를 갖는 경화된 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러를 사용하는 것이 바람직하다.
방법 단계 e)
방법 단계 e)에서, 유체는 폐쇄 요소 중 적어도 하나를 통해 밀봉된 중공 프로파일로 도입된다.
방법 단계 d)가 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 수행되는 경우, 유체는 마찬가지로 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 폐쇄 요소 중 적어도 하나를 통해 방법 단계 e)에서 중공 프로파일에 공급된다.
바람직하게는, 사용되는 유체는 비압축성 유압 유체이다. 압축성 유체와 대조적으로, 비압축성 유체는 압력에 의존하지 않는 밀도를 갖는 액체이다.
반대로, 이것은, 예를 들어 열 효과의 결과로서 변하는 밀도를 갖는 유체가 비압축성일 수 있다는 것을 의미한다. 실제로 이러한 효과는 통상 압력의 변화로 인해 밀도의 변화보다 상당히 작기 때문에, 본 발명에 따른 유체는 밀도가 임의의 궤적을 따라 일정한 경우 비압축성인 것으로 여겨진다. 그러나, 일정한 밀도는 비압축성에 대한 기준이 아니다.
비압축성 유체는 실제로 존재하지 않고; 이들은 대신 무시할만한 오류로 많은 계산을 상당히 간소화시킨 이상화, 예를 들어 표준 조건하의 수도관 내의 물이다. 그러나, 유압 또는 유체 기술의 특정 적용에서, 유압 액체의 낮은 압축성은 전적으로 고려되어야 한다.
유체의 비압축성은 압축성 К, κ {＼displaystyle ＼kappa }의 소멸과 동일하며, 이것은 변하는 압력 및 일정한 온도에 따른 부피의 상대적 변화로서 정의된다:
이 공식은 임의의 온도 의존성을 무시하고, 발산으로부터 유동의 자유도로서 연속 수학식에서 유도된다:
기본 수학 모델은 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 수학식이다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Inkompressibles_Fluid.
"유압" 유체는 유체 기술의 유압 시스템에서 에너지 (부피 유동, 압력)의 전달에 필요한 유체이다.
https://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulikfl%C3%BCssigkeit에서는 다음 사이를 구분한다:
- 광유를 기재로 하는 유압 유체,
- 식품 및 동물 사료 산업을 위한 유압 유체,
- 신속하게 생분해가능한 유압 유체,
- 비교적 비-가연성 액체, 및
- 물.
이들 중에서, 본 발명에 따라, 산업 생산 작업에서 바람직하게 사용되는 비교적 비-가연성 유체 및 물이 바람직하다. 본 발명에 따라 바람직한 비교적 비-가연성 유체는
HFA: 80% 초과의 물 함량을 갖는 수중유 에멀젼 또는 용액 제품, 또는 광유를 기재로 하거나 또는 가용성 폴리글리콜을 기재로 하는 농축물;
HFB: 40% 초과의 물 함량 또는 광유를 갖는 유중수 에멀젼;
HFC: 35% 초과의 물 함량 또는 폴리글리콜 용액을 갖는 워터 글리콜;
HFD: 광유 또는 물보다 높은 밀도를 갖는 무수 합성 액체이다.
중공 프로파일 내부는 내부에 더 이상 공기가 남아 있지 않을 때까지, 바람직하게는 내부의 부피의 100%까지 유체로 내부를 충전시킴으로써 바람직하게 탈기된다. 바람직한 장치는 유체, 바람직하게는 비압축성 유압 유체의 충전과 비우기, 및 탈기를 위한 완전 자동 시스템이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 예를 들어 유압 시스템의 충전 또는 비우기를 위한 이러한 장치를 알고 있고; 이와 관련하여 DE 202008003682 U1을 또한 참조한다.
방법 단계 f)
방법 단계 b)에서 제공되는 금속-기반 중공 프로파일의 구성뿐만 아니라, 방법 단계 a)에서 제공되는 사출 금형 또는 압축 금형의 구성이, 본 발명에 따른 방법, 특히 사출 성형 또는 압축 성형 공동의 삽입 및 밀봉이 어려움없이 작동하기 위해 마찬가지로 중요하다.
중공 프로파일은 여기서 중공 프로파일의 확대 없이 적어도 하나의 공동에 삽입된다. 중공 프로파일과, 플라스틱의 적용물이 제공되는 중공 프로파일 구역에 인접한 사출 금형 또는 압축 금형의 공동 사이의 이음매는 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄시 오직 중공 프로파일의 원주의 형상의 변경을 통해서만 밀봉되고, 한편 중공 프로파일 원주(UH) 자체는 동일하게 유지된다.
중공 프로파일이 관의 형상을 갖는 것인, 원형 원주를 갖는 중공 프로파일의 바람직한 사용의 경우에, 바람직하게는 타원형으로의 형상의 변화가 있다. 타원형 원주를 갖는 중공 프로파일의 사용의 경우에, 바람직하게는 원형 원주로의 형상의 변화가 있다.
바람직하게는, 중공 프로파일 원주(UH) 대 금형의 적어도 하나의 금형 공동의 내부 공동 원주(UW)의 비는 1:1이다. 오직 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄 움직임 및 금형 공동의 내부 원주(UW)에 대한 중공 프로파일의 형상의 생성된 변경만이 틈새 또는 이음매를 확실하게 밀봉하고 따라서 사출 성형 또는 압축 작업을 위해 그것을 밀봉하고, 심지어 +5% 이하만큼의 중공 프로파일 원주(UH)의 공차-관련된 오버사이즈의 경우에도, 중공 프로파일 벽을 위한 과잉 물질이 사출 금형 또는 압축 금형의 분리 평면에 사출되지 않는다는 것은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 너무나 놀라운 것이다. 이것은 금형에의 손상, 특히 분리 평면에의 손상, 또는 중공 프로파일 자체에의 손상이 있을 수 없다는 것을 보장한다. 본 발명에 따른 방법의 이러한 특성, 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄에 의한 중공 프로파일의 형상의 변경, 및 이에 따라 동시에 외부 중공 프로파일 표면에 대한 금형 공동의 밀봉은, 사출 또는 압축 압력에 반하는 중공 프로파일 내에 배치된 보조장치 없이, 그리고 이에 따라 종래 기술에 비해, 추가적인 방법 단계 없이 그리고 뚜렷하게 단축된 사이클 시간으로, 방법 단계 e)에서 후속되는 그리고 국부적으로 제한된 플라스틱의 금속-기반 중공 프로파일에의 적용을 가능하게 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용하기 위한 사출 금형 또는 압축 금형 및 또한 본 발명에 따라 사용하기 위한 금속-기반 중공 프로파일은 후자가 그의 모든 치수 및 형상 공차를 가지고 힘을 사용하지 않고 방법 단계 a)에서 제공되는 금형에 삽입될 수 있도록 다음의 특징을 갖는다:
fI. 사출 금형 또는 압축 금형은 금형의 폐쇄시 방법 단계 e)에서 플라스틱의 적용물이 없는 것인 중공 프로파일의 영역에 대하여 사출 성형 또는 압축 공동을 밀봉하도록 되어 있어야 한다. 이러한 목적을 위해, 사출 금형 또는 압축 금형은 적어도 하나의 사출 성형 또는 압축 공동의 축방향 단부에서, 금형의 폐쇄 동안 중공 프로파일을 외부 중공 프로파일 치수(C)로부터 금형 치수(A)로 압축하고, 이것이 동시에 외부 중공 프로파일 치수(D)를 금형 치수(B)로 변경하지만, 중공 프로파일의 원주(UH)가 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 원주(UW)와 동일하게 유지되는, 금형 내의 접촉면을 필요로 한다;
fII. 한 실시양태에서, 사출 금형 또는 압축 금형 내의 중공 프로파일에 대한 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은 fI.에 기재된 압축에 더하여 +5%만큼 더 큰 중공 프로파일의 원주(UH)가 fI.에 기재된 사출 성형 또는 압축 성형 공동의 동일한 원주(UW) 상에 추가로 가압되도록 설계된다;
fIII. fI. 및 fII.에 언급되었던 사출 금형 또는 압축 금형 내의 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은, 금형이 폐쇄된 상태로, 그의 전체 범위에 걸쳐 중공 프로파일을 둘러싸고 1.0 내지 50.0 ㎜, 바람직하게는 3.0 내지 25.0 ㎜, 보다 바람직하게는 5.0 내지 10.0 ㎜ 범위의, 즉 중공 프로파일의 축 방향에서 보이는 정도의 폭을 바람직하게 갖는다;
fIV. 한 실시양태에서, 사출 금형 또는 압축 금형 내의 중공 프로파일에 대한 적어도 2개의 금형 절반부의 접촉면은 금형 내의 이러한 영역이 경화된 삽입물에 의해 구성되도록 설계된다. 이러한 경화된 삽입물은 바람직하게는 50 내지 62 HRC 범위의 로크웰 경도를 갖는다. 따라서 경도는 통상적인 굽힘 및 펀칭 도구의 영역 내에 있다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Rockwell_(Einheit);
fV. 바람직하게는, 사출 금형 또는 압축 금형은 사출 성형 또는 압축 공동 외부에서 중공 프로파일 주위에 그의 접촉면 사이에서 빈 공간을 제공한다. 이 빈 공간은 바람직하게는 1.0 내지 10.0 ㎜의 범위에 있다.
방법 단계 g)
방법 단계 g)에서, 금속-기반 중공 프로파일의 2개의 개방 단부를 폐쇄하는 적어도 2개의 폐쇄 요소는 금형 측 상의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러에 의해 지지된다. 이러한 슬라이드 게이트는 사출 금형 또는 압축 금형 내에 위치하여, 중공 프로파일의 삽입 및 사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄 후에, 이들은 중공 프로파일의 개방 단부와 대면하고 그렇게 함으로써 방법 단계 d)에서 방법의 한 변형으로 외부에서 사용된 폐쇄 요소를 지지하고, 또는 그렇지 않으면 - 대안으로 기재된 바와 같이 - 이들은 폐쇄 요소를 중공 프로파일의 개방 단부에 적용하거나, 또는 이들을 중공 프로파일의 개방 단부에 삽입하여 중공 프로파일을 폐쇄 및 밀봉하게 된다. 이러한 목적을 위해, 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는, 방법 단계 h) 후, 사출 금형 또는 압축 금형 제작에 통상적인 기계장치에 의해 잠금되어, 1 내지 1000 bar 범위의 압력이 공정 동안 중공 프로파일의 내부 벽에 작용할 수 있게 된다. 상응해서 사용될 수 있는 잠금 기계장치는 사출 성형기 및 사출 금형 구조물로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 참조: Euro-Mold Special, Technischer Fachverlag Moeller e.K., Velbert, 1.12.- 4.12.2010.
방법 단계 h)
방법 단계 d)에서, 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동은 폐쇄되고 중공 프로파일은 적어도 하나의 공동의 폐쇄 방향으로의 금형 폐쇄 움직임에 의해 압축되어, 중공 프로파일의 외부 표면이, 폐쇄 조작의 종료 후, 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 축방향 단부에서 접촉 표면의 영역 내의 방법 단계 a)에서 제공된 금형의 공동의 내부 형상에 상응하는 효과에 대해 b)에서 제공된 중공 프로파일의 형상에서의 변화가 있다. 적어도 하나의 공동의 폐쇄는 외부 치수(C)를 금형 치수(A)와 동일하게 하고 외부 치수(D)를 금형 치수(B)와 동일하게 한다. 중공 프로파일 원주(UH)는 여전히 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)에 상응한다.
사출 금형 또는 압축 금형 내의 방법 단계 c)에 기술된 접촉 표면에 의해, 방법 단계 d)의 중공 프로파일은 적어도 하나의 공동 내에 명확하게 유지되고 사출 성형 또는 압축을 위해 제공된 중공 프로파일 내의 공동은 밀봉된다.
사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄는 중공 프로파일을 사출 금형 및 압축 금형의 공동의 구성에 의해 정의된 새로운 형상으로 압축하고 적어도 하나의 공동을 밀봉하는 폐쇄력을 필요로 한다. 소모되는 폐쇄력의 수준은 먼저 방법 단계 b)에서 제공된 금속-기반 중공 프로파일의 형상에 의해 달라진다. 또한, 금속-기반 중공 프로파일의 형상, 치수, 벽 두께 및 물질 특성은 본 발명에 따른 방법의 설계에서 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 고려되어야 하는 폐쇄력의 사전-계산에 있어서 중요하다.
방법 단계 h)에서 중공 프로파일의 압축을 위해 소모되는 압축력은 사출 성형 방법이 플라스틱의 적용을 위해 사용된 경우에 바람직하게는 사출 금형의 폐쇄력보다 낮다.
압축 성형에 의한 플라스틱의 적용의 경우에, 방법 단계 h)에서 중공 프로파일의 압축을 위해 사용되는 가압력은 이 목적을 위해 사용되는 압축 금형의 폐쇄력의 영역에서 +/-10%이다.
사출 금형 또는 압축 금형의 폐쇄력의 수준은 두 번째로 방법 단계 e)에서 플라스틱의 적용을 위한 투영 면적, 및 사출 성형을 사용한 경우에는, 방법 단계 i)에서 상응하는 플라스틱을 적용하는데 필요한 사출 압력에 의해 또한 달라진다.
바람직하게 본 발명에 따르면, 방법 단계 h)에서의 압축은
외부 중공 프로파일 치수(C) = 금형 치수(A) 및
외부 치수(D) = 금형 치수(B) 및
중공 프로파일 원주(UH) = 금형 공동 원주(UW)
일 때까지 수행된다.
이 경우에, 공동은 중공 프로파일에 대해 그의 원주에 걸쳐 밀봉되었고 금형은 그의 접촉 표면에서 최소 정도로 가압되었다.
외부 중공 프로파일 치수(C) 또는 (D) 또는 중공 프로파일 원주(UH)가 너무 작고 금형에 의한 변형이 외부 중공 프로파일 치수(D) = 금형 치수(B)를 달성하기에 충분하지 않은 경우이면, 이것은 틈새를 남길 것이다. 이 경우에, 중공 프로파일의 공차는 이러한 경우가 일어나지 않도록 선택되어야 한다.
선택된 외부 중공 프로파일 치수(A) 또는 중공 프로파일 원주(UH)가 너무 크면, 외부 중공 프로파일 치수(D)는 사출 금형 또는 압축 금형이 완전히 폐쇄되기 전에 금형 치수(B)에 도달하고, 이것은 중공 프로파일 벽의 접선 압축을 야기한다. 따라서, 이 경우에도, 중공 프로파일의 공차는 압축이 물질의 최대 압축 팽창까지 일어나지만, 사출 금형 또는 압축 금형의 분리 표면 사이의 공동으로의 중공 프로파일 벽의 누출의 발생이 없도록 선택되어야 한다. 이 경우에, 공동은 마찬가지로 중공 프로파일에 대해 그의 원주에 걸쳐 밀봉되었지만 금형은 접촉 표면에서 비교적 높은 응력을 받게 되었다.
방법 단계 i)
방법 단계 i)에서, 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러는 잠기고, 따라서 방법 단계 c)에서 제공된 적어도 2개의 폐쇄 요소는 방법 단계 j)에 기술된 플라스틱의 적용물에 의해 중공 프로파일의 개방 단부가 밀려 떼어지는 것이 동시에 차단된다.
방법 단계 j)
방법 단계 j)에서, 플라스틱은 바람직하게는 용융물의 형태로, 중공 프로파일의 외부 벽에 적용된다. 방법 단계 j)에서 사용되는 사출 압력 및 보압의 수준, 사출 속도, 사출과 보압 유지 사이의 전환 시간, 보압 시간, 용융물 및 금형 온도 및 적용된 플라스틱의 잔류 질량 쿠션은 사용되는 플라스틱 물질, 플라스틱으로 충전되는 공동/공동들의 기하구조, 적용 위치, 사출 성형의 경우에는 스프루, 및 방법 단계 b)에서 제공되고 방법 단계 f)에서 삽입되는 중공 프로파일의 내구성에 추가로 의존하며, 이것은 본 발명의 방법의 설계에 있어서 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 미리 고려되어야 한다.
특히 방법 단계 h)에 기술된 금형 접촉 표면에 의한, 방법 단계 h)에서의 중공 프로파일의 압축은, 사출 금형 또는 압축 금형 공동 내에 적용된 플라스틱이 있는 또는 적용된 플라스틱이 없는 중공 프로파일의 영역 사이에서 방법 단계 e)에서 적용되는 플라스틱의 누출을 방지하기 위해 사출 금형 또는 압축 금형의 밀봉을 달성한다. 한 실시양태에서, 도구 접촉 표면은 금형 내의 이러한 영역이 경화된 삽입물에 의해 구성되도록 설계된다.
방법 단계 f)에서 포인트 fIV. 하에 기술된 경화된 금형 삽입물의 실행은 방법 단계 h) 및 방법 단계 j)에서 금형 접촉 표면 상의 마모를 저감시키는 역할을 하는데, 이들이 사출 금형 또는 압축 금형과 중공 프로파일 사이에 유일한 접촉 부위이고 경화된 금형 삽입물이 바람직하게는 중공 프로파일의 물질보다 훨씬 더 높은 경도를 갖기 때문이다.
방법 단계 j)에서 적어도 하나의 중공 프로파일에의 플라스틱의 적용은 바람직하게는 사출 성형 또는 압축 성형, 특히 사출 성형에 의해 수행된다.
사출 성형에 의한 플라스틱의 적용
DIN 8580에 따르면, 기하학적 중실 물체의 제조를 위한 제조 방법은 6개의 주요 군으로 분류된다. 사출 성형은 주요 군 2, 일차 형성으로 배정된다. 그것은 대량-생산되는 물품에 특히 적합하다. 사출 성형의 경우에 재가공은 중요하지 않거나 또는 완전히 생략될 수 있고, 한 번의 조작으로 훨씬 복잡한 형상 및 윤곽이 제조될 수 있다. 플라스틱 가공에서 제조 방법으로서의 사출 성형은 원칙적으로 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다
참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Spritzgie%C3%9Fen.
사출 성형에서, 사출 성형기는 가공될 플라스틱을 액화 또는 가소화시키고 그것을 압력하에 금형인 사출 금형에 사출시키는데 사용된다. 금형에서, 플라스틱은 냉각의 결과로 또는 가교 반응의 결과로 고체 상태로 다시 전환되고, 금형의 개방 후에 완성된 부품으로서 제거된다. 그것은 최종 제품 내의, 본 발명에서는 플라스틱-금속 복합 부품 내의 응고된 적용된 플라스틱의 형상 및 표면 구조를 결정하는 금형의 공동이다. 요즘에는, 1 그램의 십분의 몇에서 150 ㎏의 10배의 수량까지의 중량 범위의 제품이 사출 성형에 의해 제조가능하다.
사출 성형은 형상 및 표면 구조, 특히 매끄러운 표면, 터치-친화적 영역을 위한 그레인, 패턴, 조각 및 색상 효과의 사실상 자유로운 선택을 허용한다. 경제적 실행가능성과 함께, 이것은 사출 성형을 사실상 모든 부문에서 플라스틱 부품의 대량 생산에 가장 일반적으로 사용되는 방법이 되게 한다.
사출 성형 장치는 적어도 다음의 부품: 1. 스크류 2. 흡입 깔대기 3. 펠릿 4. 가소화 배럴 5. 가열 요소 6. 금형을 포함한다.
다음의 단계: 1. 가소화 및 계량 투입, 2. 사출, 3. 보압 유지 및 냉각, 및 4. 이형이 사출 성형 장치 내에서 수행된다.
1. 가소화 및 계량 투입
열가소성 플라스틱은 과립 물질의 형태로 회전 스크류의 플라이트에 적하된다. 과립 물질은 스크류 팁의 방향으로 운반되고 배럴의 열 및 물질의 절단 및 전단에서 발생하는 마찰열에 의해 가열되고 용융된다. 출구 노즐이 초기에 폐쇄되기 때문에 용융물은 스크류 팁 앞에 모인다. 스크류가 축방향으로 움직일 수 있기 때문에, 그것은 압력의 결과로 뒤로 움직이고 코르크스크류처럼 물질로부터 비틀어져 떨어진다. 역방향 움직임은 유압 실린더에 의해 또는 전기적 수단에 의해 감쇠되어, 배압이 용융물에 축적된다. 이러한 배압은 스크류 회전과 함께 사출 성형 물질로서 사출될 플라스틱을 압축시키고 균질화시킨다.
스크류 위치가 측정되고, 작업편 부피에 대해 충분한 양의 사출 성형 물질이 모이자마자, 계량 투입 작업이 완료되고 스크류 회전이 중단된다. 스크류 상의 응력은 또한 능동적으로 또는 수동적으로 이완되어, 용융물이 감압된다.
2. 사출
사출 단계에서, 사출 유닛은 폐쇄 유닛으로 움직이고, 출구 노즐은 이에 대해 가압되고, 스크류는 뒷쪽에서 압력을 받는다. 이것은 용융물을 고압하에, 바람직하게는 500 내지 2000 bar 범위의 압력에서, 사출 금형의 개방된 출구 노즐 및 게이트 또는 게이트 시스템을 통해 형상화 공동 내로 밀어 넣는다. 비반환 장벽은 흡입 깔대기 방향으로의 용융물의 역류를 방지한다.
사출 동안에, 용융물의 매우 실질적인 층류 특징을 달성하기 위한 시도가 이루어진다. 이것은 용융물이 냉각된 금형 벽과 접촉하는 사출 금형에서 용융물은 즉시 냉각되고, 응고된 형태로 "달라붙는다"는 것을 의미한다. 후속 용융물은 결과적으로 좁아진 용융물 통로를 통해 훨씬 더 빠른 속도로 훨씬 더 많이 전단 변형되면서 밀려 들어가고, 용융물 전방에서 가장자리 쪽으로 팽창 변형된다. 금형 벽을 통한 열의 제거는 전단 가열을 통한 열 공급과 동시에 발생한다. 높은 사출 속도는 용융물이 더 쉽게 유동할 수 있게 하는 용융물에서의 전단 속도를 야기한다. 신속한 사출은 목표가 아닌데 높은 전단 속도가 플라스틱 내에서 증가된 분자 열화를 유발할 수 있기 때문이다. 사출 성형에 의해 제조되는 생성물의 표면, 그의 외관 및 궁극적으로 플라스틱 분자의 배향 상태는 또한 사출 단계에 의해 영향을 받는다.
3. 보압 유지 및 냉각
금형은 바람직하게는 20 내지 120℃ 범위의 온도를 갖고 플라스틱 물질은 바람직하게는 200 내지 300℃ 범위의 온도를 가져 금형이 플라스틱 물질보다 차갑기 때문에, 용융물은 금형 내에서 냉각되고 사용된 특정 플라스틱, 바람직하게는 열가소성 플라스틱 또는 열가소성 플라스틱-기재의 화합물의 응고점의 도달시 응고된다.
배합은 플라스틱 가공과 동의어로서, 특성 프로파일의 특정 최적화를 위해 혼합물 (충전제, 첨가제 등)로 혼합함으로써 플라스틱을 업그레이딩하는 방법을 기술하는 플라스틱 산업의 용어이다. 배합은 바람직하게는 압출기에서 수행되며, 운반, 용융, 분산, 혼합, 탈기 및 압력 축적의 공정 작업을 포함한다. 참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Compoundierung. 따라서 화합물은 첨가된 충전제 또는 첨가제를 갖는 열가소성 또는 열경화성 플라스틱을 지칭한다.
사용된 특정 플라스틱의 응고점의 도달시 냉각은 제조될 생성물, 본 발명에서는 방법 단계 j)에서 제조되고 형태-맞춤 방식으로 중공 프로파일의 외부에 결합될 플라스틱의 적용물의 척도 진실성 및 표면 품질에 나쁜 영향을 미치는 부피 수축과 관련된다. 이러한 수축을 부분적으로 보상하기 위해, 심지어 금형의 충전 후에도 감압은 유지되어 추가 플라스틱 물질이 유입되고 수축을 보상할 수 있다. 이러한 보압은 스프루가 응고될 때까지 유지될 수 있다.
보압 단계가 종료된 후에, 출구 노즐은 폐쇄될 수 있고 그 다음 성형을 위한 가소화 및 계량 투입 작업은 사출 유닛에서 이미 시작될 수 있다. 금형 내의 플라스틱의 적용물은 중앙인 적용된 플라스틱의 액체 코어가 응고되고 이형에 대해 충분한 강성을 달성할 때까지 잔여 냉각 시간에 추가로 냉각된다. 이러한 작업은 또한 응고로 지칭되고, 본 발명에 따라 플라스틱의 적용을 위해 방법 단계 k)에서 진행된다.
이어서 사출 유닛을 폐쇄 유닛에서 멀리 이동시킬 수 있는데 플라스틱이 더 이상 스프루에서 새어 나올 수 없기 때문이다. 이것의 목적은 더 따뜻한 출구 노즐로부터 더 차가운 스프루로의 열의 전달을 막는 것이다.
4. 이형
사출-성형된 생성물 또는 본 발명의 방법 단계 l)에서 적용된 플라스틱이 부여된 중공 프로파일의 이형을 위해, 공동이 개방되고, 생성물이 공동 내로 침투한 핀에 의해 빼내져서 빠지거나 (벌크 물질) 또는 조작 장치에 의해 사출 금형으로부터 제거되고 규칙적인 방식으로 내려지거나 또는 추가 가공을 위해 바로 보내진다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 사출 금형 또는 압축 금형에는 이젝터 면이 제공된다.
스프루는 별도의 가공에 의해 제거되어야 하거나 또는 이형 작업시 자동으로 절단된다. 게이트 시스템이 사용될 플라스틱, 바람직하게는 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱 또는 화합물의 응고 온도보다 높은 온도에서 일정하게 유지되고, 따라서 존재하는 물질이 그 다음 샷을 위해 사용될 수 있는 핫 러너(hot runner) 시스템을 사용하면 스프루 없는 사출 성형이 또한 가능하다.
압축 성형에 의한 플라스틱의 적용
압축 성형은 일차 형성 방법의 계열에 속한다. 압축 성형은 약간 구부러진 또는 편평한 부품에 적합한 플라스틱의 제조 방법이다. 이러한 방법의 주요 분야는 자동차 산업이고, 여기서 그것은 2차원 또는 단순한 3차원 구조를 갖는 비교적 큰 부품, 특히 엔진 후드, 쇼크 업소버, 스포일러 또는 테일게이트의 제조를 위해 사용된다. 열경화성 또는 열가소성 물질을 가공할 수 있다.
압축 성형 방법을 시작할 때, 가공될 성형 화합물은 제공된 가열된 공동 내로 도입된다. 이어서, 공동은 가압 피스톤을 사용하여 폐쇄된다. 압력의 결과로서, 성형 화합물은 금형에 의해 한정된 형상을 취한다. 열경화성 물질의 경우에 온도는 경화 작업에 영향을 미치는 역할을 하고, 열가소성 플라스틱의 경우에는 플라스틱을 용융시키는 역할을 한다. 냉각 후에, 완성된 생성물은 금형으로부터 제거될 수 있고 임의로는 추가 가공될 수 있다.
압축 성형 방법은 적당한 수의 항목에 특히 적합한데, 이 경우에 금형 비용이 예를 들어 사출 성형의 경우에서보다 일반적으로 낮기 때문이다. 또한 압축 성형은 섬유-보강된 플라스틱의 제조를 비롯하여, 섬유 복합 물질의 제조를 위해 사용될 수 있다.
참조: https://de.wikipedia.org/wiki/Formpressen
열가소성 플라스틱을 위한 공지된 압축 성형 방법은, 특히, 예를 들어 DE-A 43 30 860에 기술된 바와 같은 D-LFT (직접 장섬유 열가소성 플라스틱 성형) 방법이다.
열경화성 플라스틱을 위한 공지된 압축 성형 방법은, 특히 SMC (시트 성형 화합물) 방법 및 BMC (벌크 이송 성형 화합물) 방법이다. SMC 방법은, 예를 들어 EP 1 386 721 A1에 기술되어 있다. BMC 방법에 대해서는 문헌(Handbuch Spritzgießen [Injection molding Handbook], ISBN 978 3 446 15632 6, 1st edition 2001, pages 1022-1024, Carl Hanser Verlag)을 참조한다.
방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱
방법 단계 j)에서 사용되는 플라스틱은 바람직하게는 열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱, 보다 바람직하게는 열가소성 플라스틱이다.
바람직한 열가소성 플라스틱은 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르, 특히 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP) 또는 폴리비닐 클로라이드 (PVC)이다. 방법 단계 j)에서 사용된 열가소성 플라스틱은 보다 바람직하게는 폴리아미드 또는 폴리에스테르이다. 사용된 폴리아미드는 바람직하게는 나일론-6이다. 특히, 사용된 폴리에스테르는 PBT이다. 바람직한 열경화성 플라스틱은 에폭시 수지, 가교성 폴리우레탄 또는 불포화 폴리에스테르 수지이다.
열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱은 바람직하게는 화합물의 형태로 사용된다.
보다 바람직하게는, 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱은 적어도 하나의 충전제 또는 보강제를 갖는 열가소성 플라스틱으로부터 제조된다. 탄소 섬유 [CAS 번호 7440-44-0], 각 경우에 바람직하게는 1%의 알칼리 함량을 갖는 알루미늄 보로실리케이트 유리로 구성된, 유리 비드, 중실 또는 중공 유리 비드, 유리 섬유, 그라운드 유리 (E 유리) [CAS 번호 65997-17-3], 무정형 실리카 [CAS 번호 7631-86-9], 규산칼슘 [CAS 번호 1344-95-2], 메타규산칼슘 [CAS 번호 10101-39-0], 탄산마그네슘 [CAS 번호 546-93-0], 카올린 [CAS 번호 1332-58-7], 소성 카올린 [CAS 번호 92704-41-1], 백악 [CAS No.1317-65-3], 키아나이트 [CAS 번호 1302-76-7], 분말 또는 미분 석영 [CAS 번호 14808-60-7], 운모 [CAS 번호 1318-94-1], 금운모 [CAS 번호 12251-00-2], 황산바륨 [CAS 번호 7727-43-7], 장석 [CAS 번호 68476-25-5], 규회석 [CAS 번호 13983-17-0] 및 몬모릴로나이트 [CAS 번호 67479-91-8]의 군으로부터의 적어도 하나의 충전제 또는 보강제를 사용하는 것이 바람직하다. 유리 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
특히 바람직하게는, 충전제 또는 보강제는 열가소성 플라스틱 100 질량부당 0.1 내지 150 질량부 범위의 양으로 사용된다. 매우 특히 바람직하게는, 충전제 또는 보강제는 열가소성 플라스틱 100 질량부당 15 내지 150 질량부 범위의 양으로 사용된다.
특히 바람직하게는, 방법 단계 j)에서, 폴리아미드 100 질량부당 15 내지 150 질량부의 유리 섬유를 갖는 유리 섬유-보강된 나일론-6으로 구성된 플라스틱의 적용이 사출 성형 방법에서 사용된다. 이러한 종류의 화합물은 쾰른 소재의 란세스 도이치란트 게엠베하(Lanxess Deutschland GmbH)로부터 두레탄(Durethan)® 명칭하에 입수가능하다.
방법 단계 j)에서 적용되는 열경화성 플라스틱은 또한 바람직하게는 상기 언급한 충전제 또는 보강제 중 적어도 하나를 함유한다. 바람직하게는, 열경화성 플라스틱은 충전제 또는 보강제로서 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함한다. 특히 바람직하게는, 열경화성 플라스틱 100 질량부당 10 내지 150 질량부의 유리 섬유 또는 탄소 섬유가 충전제 또는 보강제로서 사용된다.
방법 단계 k)
방법 단계 k)에서, 응고로 또한 지칭되는, 적용된 플라스틱 또는 오버몰딩된 플라스틱의 냉각이 이루어진다. 용어 "응고"는 방법 단계 j)에서 적용된 용융된 플라스틱을 냉각 또는 화학 가교의 결과로서 경화시켜 고체 물체를 제공하는 것을 기술한다. 동시 형상화의 경우에, 이러한 방식으로 기능성 요소, 구조물 및 표면을 중공 프로파일에 직접 적용하는 것이 가능하다.
본 발명의 한 실시양태에서 그리고 추가로 상기-기술된 표면 처리의 경우에, 중공 프로파일, 바람직하게는 금속 관의 외부 표면 상의 플라스틱 용융물의 응고 후에, 결과는 중공 프로파일, 바람직하게는 금속 관의 외부 벽의 표면 구조의 포지티브 이미지를 정확하게 구성하는 구조화된 내부 표면을 갖는 연속 플라스틱 고리의 형태의 플라스틱의 적용이다.
중공 프로파일의 외부 벽 주위에, 바람직하게는 금속 관 형태의 중공 프로파일의 외부 벽 주위에 본 발명의 전단-저항성, 전단-강성, 고 내구성 및 형태-맞춤 결합이 얻어진다.
방법 단계 k)의 추가 상세한 내용은 이미 상기에 "보압 유지 및 냉각" 섹션에서 기술되었다.
방법 단계 l)
방법 단계 l)에서, 완성된 복합 부품은 사출 금형 또는 압축 금형으로부터 제거되는데, 플라스틱 용융물의 응고로, 플라스틱의 적용물에 압력이 더 이상 존재하지 않고 압축력 또는 폐쇄력이 금형의 개방으로 소산되었기 때문이다. 추가 상세한 내용은 이미 상기에 "이형" 섹션에서 기술되었다.
방법 단계 m)
마지막으로, 방법 단계 m)에서, 유체를 중공 프로파일에서 비운다. 이러한 목적을 위해, 비압축성 유압 유체의 신속하고 누출-없는 충전과 비우기 및 탈기를 허용하는 자동 밸브를 갖는 이미 방법 단계 c)에서 기술된 신속 연결장치가 바람직하게 사용된다. 대안적으로, 사출 금형 또는 압축 금형에서 유체를 비우는 것은 방법 단계 l) 전에 수행한다. 이 경우에도, 유체의 신속하고 누출-없는 비우기를 허용하는 자동 밸브를 갖는 장치가 바람직하게 사용되어야 한다.
마지막으로, 방법 단계 d)의 도입에 역순으로 적어도 2개의 폐쇄 요소의 제거는 사출 금형 또는 압축 금형 외부에서 자동 장치에 의해 수행한다.
대안적으로, 적어도 2개의 폐쇄 요소는 방법 단계 d)에서 기술된 (금형) 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러의 빼냄에 의해 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 제거된다.
대안적 또는 바람직한 실시양태에서, 방법 단계 m)에서, 유체를 먼저 중공 프로파일에서 비우고 이어서 폐쇄 요소를 제거한다. 그러나, 이 방법의 변형은 방법 단계 c)에서 기술된 바와 같은 충전/비우기를 위한 적어도 하나의 장치를 갖는 폐쇄 요소로만 가능하다.
플라스틱-금속 복합 부품
본 발명에 따라 제조되는 플라스틱-금속 복합 부품은 바람직하게는 동력 차량 제조, 특히 자동차 제조를 위한 상응하는 구성으로 사용된다. 이들은 바람직하게는 차체 부품, 특히 크로스 카 빔 (CCB)이다. 크로스 카 빔은, 예를 들어 US 5 934 744 A 또는 US 8 534 739 B로부터 공지되어 있다.
마찬가지로 바람직하게는, 플라스틱-금속 복합 부품은 동력 차량 차체 부품, 특히 "그릴 오프닝 보강(Grill Opening Reinforcement)" 또는 "볼스터(Bolster)"로 또한 지칭되는, 프런트-엔드 모듈 캐리어이다. 프런트-엔드 모듈 캐리어는, 예를 들어 EP 0 519 776 A1로부터 공지되어 있다.
2개의 부품 때문에 혼성 부품으로 또한 지칭되는, 본 발명의 플라스틱-금속 복합 부품에서, 중공 프로파일 및 방법 단계 j)에서 플라스틱 용융물에 의해 적용된 플라스틱의 적용물은 서로 보강되고 강화된다. 더욱이, 방법 단계 j)에서 중공 프로파일의 외부 벽에 적용된 플라스틱의 적용물은 추가로 플라스틱 구조물 또는 플라스틱 표면의 부착을 위한 시스템 또는 모듈 형성의 목적을 위해 기능을 통합하는 역할을 한다.
본 발명에 따라 제조되는 플라스틱-금속 복합 부품의 바람직한 실시양태는 바람직하게는 중공 프로파일에서 후속적으로 첨가될 수 있는 비드 또는 유사한 변형물 및/또는 보어 또는 유사한 개구를 가질 수 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 6에 의해 설명된다:
도 1은 사출 성형 또는 압축 방법에 의해 본 발명에 따라 제조되는 플라스틱-금속 복합 부품을 도시하고, 여기서 1은 중공 프로파일을, 여기서는 타원형 단면을 갖는 관의 실시양태로 나타내고, 2는 형태-맞춤 또는 접착 방식으로 중공 프로파일에 결합된 플라스틱의 적용물을 나타낸다. 3은 중공 프로파일의 종축을 나타낸다. 4는 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의 중공 프로파일 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는 밀봉을 위한 접촉 표면을 나타낸다.
도 2는 중공 프로파일의 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의, 중공 프로파일 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는 밀봉부에 대한 접촉 표면(4)의 영역에서 개방 및 폐쇄 방향을 갖는 폐쇄된 상태(6)의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 단면을 도시한다. 7은 폐쇄 방향에서 보이는 금형 공동의 금형 치수(A)를 나타낸다. 8은 폐쇄 방향에 수직으로 보이는 금형 공동의 금형 치수(B)를 나타내고, 9는 금형 치수(A) 및 (B)의 영역 내의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)를 나타낸다.
도 3은 중공 프로파일의 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의, 중공 프로파일(1) 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는 밀봉부에 대한 접촉 표면(4)의 영역에서 삽입된 중공 프로파일(1)을 갖는 개방 상태의 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 단면을 도시한다 (도 1 참조). 10은 폐쇄 방향에서 보이는 중공 프로파일(1)의 외부 치수(C)를 나타낸다. 11은 중공 프로파일(1)의 외부 치수(D)를 나타내고, 12는 중공 프로파일 치수(C) 및 (D)의 영역에서의 중공 프로파일(1)의 중공 프로파일 원주(UH)를 나타낸다. 17은 중공 프로파일과 금형 공동 사이의 동작을 나타낸다.
도 4는 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의, 중공 프로파일(1) 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는 밀봉부에 대한 접촉 표면(4)의 영역에서 삽입된 중공 프로파일(1)을 갖는 폐쇄된 상태의 본 발명에 따라 사용되는 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 단면을 도시한다 (도 1 참조). 13은 중공 프로파일의 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의, 중공 프로파일(1) 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는, 밀봉부에 대한 접촉 표면(4)의 영역에서의 압축된 중공 프로파일(1)의 외부 치수(C)를 나타낸다. 방법 단계 h)에서의 압축 후에, 외부 치수(C)는 금형 치수(A)와 동일하다. 14는 중공 프로파일의 종축(3)의 방향에서 보이는, 1.0-10.0 ㎜ 범위의, 중공 프로파일(1) 상의 플라스틱의 적용물(2)과 함께 존재하는 밀봉부에 대한 접촉 표면(4)의 영역에서의 압축된 중공 프로파일(1)의 외부 치수(D)를 나타낸다. 방법 단계 h)에서의 압축 후에, 외부 치수(B)는 금형 치수(D)와 동일하다. 15는 밀봉부에 대한 접촉 표면의 영역에서의 압축된 중공 프로파일(1)의 중공 프로파일 원주(UH)를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따라 제공되는 폐쇄 요소를, 여기서는 폐쇄 스토퍼(18)의 형태로 갖고, 중공 프로파일 내부 표면(19) 및 합동 밀봉 표면(20) 및 적어도 하나의 O-고리 밀봉부(21) 및 중공 프로파일 내부를 유체로 충전하고, 비우고, 탈기시키기 위한, 방법 단계 c)에서 기술된 개구(22)를 갖는, 본 발명에 따라 제공되는 중공 프로파일(1)을 도시한다.
도 6은 방법 단계 a)에서 기술된 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러(23), 및 중공 프로파일 내부를 유체로 충전하고, 비우고, 탈기시키기 위한 개구(22), 및 플라스틱이 적용되는 공동(24) 측에서 적용된 플라스틱을 밀봉하기 위한 접촉 표면(4)에 의해 나타내어지는, 중공 프로파일(1)의 수용을 위한 공동의 중간에서, 종방향 구역에서, 중공 프로파일 내부 표면(19)을 갖고, 삽입된 중공 프로파일(1)을 갖는 개방 상태의 열린 사출 금형 또는 압축 금형(5)의 단면을 도시한다.
명세서 및 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이며 본 발명의 취지 및 범주 내의 다른 실시양태는 그 자체가 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것임이 이해될 것이다.
Claims (15)
- a) 적어도 하나의 개방가능한 공동 및 폐쇄 방향으로의 금형 치수(A) 및 금형의 폐쇄 방향에 수직으로의 금형 치수(B) 및 금형 치수(A) 및 (B)의 영역에서의 공동의 원주에 상응하는 공동 원주(UW)를 갖고, 중공 프로파일의 2개의 개방 단부가 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러의 이동에 의해 폐쇄되거나, 또는 방법 단계 c)에서 제공되고 방법 단계 d)에서 개방 단부에 도입되는 폐쇄 요소가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것이 차단되도록 하는 방식으로 배열된, 적어도 2개의 슬라이드 게이트 또는 적어도 2개의 코어 풀러를 갖는, 사출 금형 또는 압축 금형을 제공하는 단계,
b) 5:1 내지 300:1 범위의 직경 대 벽 두께의 비를 갖는 금속으로 제조된 적어도 하나의 중공 프로파일을 제공하는 단계이며, 이것의 외부 치수(C)가 금형 치수(A)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 크고, 이것의 외부 치수(D)가 금형 치수(B)보다 0.1% 내지 5% 범위만큼 작고, C 및 D에 대한 수치가 중공 프로파일의 종축을 향한 방향에서 보이는 90°를 기준으로 하고, 이것의 중공 프로파일 원주(UH)가 a)에서 특정된 적어도 하나의 사출 금형 또는 압축 금형 공동의 공동 원주(UW)에 상응하는 것인 단계,
c) 적어도 2개의 폐쇄 요소를 제공하는 단계,
d) c)에서 제공된 폐쇄 요소를 도입하여 중공 프로파일의 2개의 개방 단부를 밀봉하는 단계,
e) d) 후에 폐쇄 요소 중 적어도 하나를 통해 밀봉되었던 적어도 하나의 중공 프로파일로 개구를 통해 유체를 도입하고 중공 프로파일의 내부를 탈기시키는 단계,
f) e) 후에 밀봉되었던 중공 프로파일을 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동에 삽입하는 단계,
g) 금형 측 상의 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러에 의해 중공 프로파일의 2개의 단부를 폐쇄하는 적어도 2개의 폐쇄 요소를 지지하는 단계,
h) 사출 금형 또는 압축 금형의 적어도 하나의 공동을 폐쇄하고 적어도 하나의 공동의 폐쇄 방향으로의 금형 폐쇄 움직임에 의해 중공 프로파일을 가압하여, 중공 프로파일의 외부 표면이, 금형 폐쇄 조작의 종료 후, 적어도 하나의 공동의 축방향 단부에서 접촉 표면의 영역 내의 방법 단계 a)에서 제공된 사출 금형 또는 압축 금형의 공동의 내부 형상에 상응하고, 한편 중공 프로파일 원주(UH)가 공동 원주(UW)와 동일하게 유지된다는 점에서 중공 프로파일의 형상을 변화시키는 단계,
i) 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러를 잠궈 방법 단계 c)에서 제공된 적어도 2개의 폐쇄 요소가 방법 단계 j)에서 적용되는 플라스틱에 의해 중공 프로파일의 개방 단부로부터 밀려 떼어지는 것을 동시에 차단하는 단계,
j) 1 bar 내지 1000 bar 범위, 바람직하게는 10 bar 내지 500 bar 범위, 보다 바람직하게는 50 bar 내지 300 bar 범위의 압력에서 용융물의 형태로 플라스틱의 적용물을 중공 프로파일에 외부적으로 적용하는 단계,
k) i)에서 중공 프로파일에 적용된 플라스틱의 적용물을 냉각시키는 단계,
l) 사출 금형 또는 압축 금형으로부터 완성된 복합 부품을 제거하는 단계, 및
m) 폐쇄 요소를 제거하고 플라스틱의 적용물이 제공된 중공 프로파일에서 유체를 비우는 단계
를 특징으로 하는, 특히 금속 부품 및 플라스틱 부품의 전단-저항성 및 형태-맞춤 결합을 갖는 플라스틱-금속 복합 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 중공 프로파일의 형태-맞춤 결합 및 플라스틱의 적용이 중공 프로파일의 중심 축을 중심으로 모든 방향에서 반경방향으로 그리고 중공 프로파일의 중심 축에 수직으로 회전적으로 달성되는 것인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 부가적으로, 중공 프로파일의 결합 및 플라스틱의 적용이, 중공 프로파일의 외부 벽의 표면 처리에 의해, X, Y 및 Z 방향으로의 병진 및 X, Y 및 Z 축을 중심으로 한 회전에 의해 모든 자유도를 차단하는 것으로 달성되는 것인 방법.
- 제3항에 있어서, 선택된 표면 처리가 다음의 형태: 적어도 하나의 접착 촉진제의 적용, 플라즈마 표면 활성화, 레이저 구조화, 화학적 전처리 및 부가적 제조 방법 중 적어도 하나인 방법.
- 제4항에 있어서, 수행된 화학적 전처리의 수단이 산 또는 염기의 사용이고, 수행된 부가적 제조 방법이 열적 금속 분무 적용 방법인 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 l) 전에 사출 금형 또는 압축 금형에서 중공 프로파일을 유체로 충전하고/하거나 유체를 중공 프로파일에서 비우는 것인 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 d) 및 e)를 사출 금형 또는 압축 금형 내에서 수행하고, 여기서 폐쇄 요소가 슬라이드 게이트 또는 코어 풀러 형태의 사출 금형 또는 압축 금형의 일부분이고, 이것이, 이 경우에, 방법 단계 f)에서 양측이 여전히 개방되어 있는 중공 프로파일을 밀봉하는 것인 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 e)에서, 중공 프로파일의 내부 부피의 100%가 유체로 충전될 때까지 유체를 도입하는 것인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중공 프로파일이, 상단부에서 폐쇄 요소에 의해 폐쇄되는 개구를 제외하고, 보어 또는 구멍 형태의 임의의 추가 개구를 갖지 않는 것인 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 l) 후에, 중공 프로파일이 추가적인 굴곡력의 작용에 의해 적어도 하나의 위치에서 변형되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 f) 전에 또는 방법 단계 f), g) 또는 h) 중 하나의 방법 단계 동안에, 중공 프로파일이 추가적인 굴곡력의 작용에 의해 적어도 하나의 위치에서 변형되는 것인 방법.
- 제11항에 있어서, 이러한 변형이 중공 프로파일 내의 임의의 원하는 위치에서 금형 외부에서 수행되는 것인 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계 b)에서 제공되는 중공 프로파일이 그의 외부에 구조 요소, 바람직하게는 핀을 갖는 것인 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 유체가 비압축성 유압 유체인 방법.
- 제14항에 있어서, 사용된 유체가 80% 초과의 물 함량을 갖는 수중유 에멀젼 또는 용액 제품 또는 광유를 기재로 하거나 또는 가용성 폴리글리콜을 기재로 하는 농축물, 40% 초과의 물 함량, 또는 광유를 갖는 유중수 에멀젼, 또는 35% 초과의 물 함량 또는 폴리글리콜 용액을 갖는 워터 글리콜, 또는 광유 또는 물보다 높은 밀도를 갖는 무수 합성 액체를 포함하는 것인 방법.
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