PL232766B1 - powierzchni formy wtryskowej - Google Patents

Abstract

Układ stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formy wtryskowej składający się z induktora, koncentratora pola oraz wkładki ferromagnetycznej podatnej na działanie zmiennego pola magnetycznego charakteryzujący się tym, że induktor (7) zamontowany jest w gnieździe formującym (5) wykonanym z materiału o niskiej podatności na działanie zmiennego pola magnetycznego w sąsiedztwie wyznaczonych powierzchni formujących odseparowanych od pozostałych powierzchni poprzez zastosowanie wkładki ferromagnetycznej (6) aktywnej na działanie zmiennego pola magnetycznego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formujących formy wtryskowej pozwalający na eliminację lokalnych wad produkowanych wyprasek przy braku lub nieznacznym wydłużeniu czasu cyklu w stosunku do konwencjonalnego procesu produkcyjnego.

Proces wtryskiwania tworzyw sztucznych polega na przekształceniu przy użyciu pracy mechanicznej i energii termicznej granulatu w jednostce uplastyczniającej w stop, który następnie wtryskiwany jest pod dużym ciśnieniem przez końcówkę dyszy do gniazda (wlewka, kanałów rozdzielających oraz gniazda właściwego). W momencie zetknięcia się płynącej strugi tworzywa z relatywnie zimną ścianą formującą ciepło z tworzywa przekazywane jest do formy, a następnie przez kanały chłodzące odprowadzane jest poza układ formowania. W izotermicznym przebiegu procesu stop tworzywa ma dużo wyższą temperaturę niż ściany gniazda formującego. Różnica temperatur między płynącą strugą tworzywa a gniazdem formującym powoduje, że wraz z przebytą drogą stop wychładza się i wzrasta jego lepkość. Powstawanie przyściennych przestygniętych warstw redukuje przekrój gniazda, co uniemożliwia wypełnienie najbardziej oddalonych od punktu wtrysku obszarów formowania. Problemy związane z niecałkowitym wypełnieniem gniazda formującego pojawiają się w szczególności podczas przetwórstwa tworzyw o podwyższonej lepkości lub uzupełnionych o różnego rodzaju dodatki i modyfikatory (środki zmniejszające palność, włókna wzmacniające, proszki magnetyczne itp.). Bardzo często prowadzi to do powstawania błędów odwzorowania mikrostruktur oraz wad związanych z niewłaściwym ukształtowaniem linii łączenia płynących strug tworzywa.

Wady będące efektem zastosowania zbyt niskiej temperatury formy oraz podwyższonego ciśnienia wtrysku mogą zostać usunięte w dodatkowych procesach technologicznych. Należy jednak wziąć pod uwagę, że z punktu widzenia ekonomii oraz ekologii wytwarzania, korzystniejsze jest prowadzenie produkcji kompleksowej, zawartej w jednej operacji wtryskiwania.

Znane jest z amerykańskiego opisu US20100201040 rozwiązanie polegające na podgrzewaniu całej powierzchni formy wtryskowej przy użyciu zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Znany jest również z amerykańskiego opisu US8840386 zespół form wtryskowych nagrzewanych indukcyjnie wykorzystujących wzbudnik stacjonarny umieszczony pod powierzchnią formującą, a także forma wtryskowa wyposażona w kompleksowy system nagrzewania indukcyjnego wraz z generatorem i cewką indukującą prąd w korpusie narzędzia przedstawiona w opisie US20100201040.

Z chińskiego opisu CN102407594 znana jest metoda oraz narzędzie do realizacji procesu wtryskiwania wykorzystujące zjawisko nagrzewania indukcyjnego powierzchni formujących.

Znany jest również z chińskiego opisu CN103042629 system nagrzewania form wtryskowych wykorzystujący zjawisko powstawania prądów wirowych na powierzchniach formujących. Wszystkie przedstawione metody dotyczą równomiernego nagrzewania całych powierzchni formujących, co wymaga dostarczenia dużej energii oraz znacznego wydłużenia czasu cyklu produkcyjnego.

Ponadto, z amerykańskiego opisu zgłoszenia US20120074132 znane jest urządzenie do nagrzewania powierzchni formy wtryskowej wraz z systemem kontroli jego działania.

Znany jest również z amerykańskiego opisu US459057 induktor wyposażony w koncentratory pola służący do nagrzewania obracających się części cylindrycznych.

Z niemieckiego opisu patentowego DE102013017858 znany jest induktor o budowie helikalnej, zawierającej przynajmniej dwa zwoje, wyposażony w koncentrator do nagrzewania przedmiotów metalowych.

Z amerykańskiego opisu zgłoszenia US 20050000959 A1 znana jest metoda stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego z możliwością zmiany intensywności działania poprzez regulację przepływu prądów wirowych.

Również z amerykańskiego opisu zgłoszenia US 20040256382 A1 znana jest metoda nagrzewania indukcyjnego cylindrów wtryskarek lub długi elementów stanowiących rdzeń dla cewki indukcyjnej.

Z japońskiego opisu zgłoszenia JPH0890623 znana jest cewka indukcyjna do nagrzewania powierzchni form wtryskowych, która wykorzystuje zjawisko przeciwnego kierunku przepływu prądu w dwóch zwojach spiralnych.

Z polskiego opisu P.412968 znana jest forma wtryskowa wyposażona w zewnętrzny układ selektywnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formujących w celu eliminacji lokalnych wad produkowanych wyprasek.

PL 232 766 B1

Znany jest również z polskiego opisu zgłoszenia P.412969 zewnętrzny układ dynamicznego nagrzewania wybranych powierzchni formy wtryskowej pozwalający na eliminację lokalnych wad produkowanych wyprasek przy nieznacznym wydłużeniu czasu cyklu w stosunku do klasycznego procesu wtryskiwania.

Przedmiotem wynalazku jest układ stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formy wtryskowej pozwalający na eliminację lokalnych wad produkowanych wyprasek przy braku lub nieznacznym wydłużeniu czasu cyklu w stosunku do klasycznego procesu wtryskiwania. Zespół składa się z induktora, koncentratora pola magnetycznego oraz wkładki ferromagnetycznej podatnej na działanie zmiennego pola magnetycznego generowanego przez induktor. Induktor wraz z koncentratorem montowany jest w sąsiedztwie wyznaczonych powierzchni formujących odseparowanych od pozostałych powierzchni poprzez zastosowanie wkładki ferromagnetycznej aktywnej na działanie zmiennego pola magnetycznego powodując ich nagrzewanie.

Wyjątkowo korzystnym jest kiedy koncentrator pola magnetycznego zamontowany jest na części roboczej induktora powodując zagęszczenie pola magnetycznego na powierzchni wkładki ferromagnetycznej przeznaczonej do nagrzewania umieszczonej w pożądanym miejscu gniazda formującego kontrolujący przepływ strumienia magnetycznego przez gniazdo formujące.

Przed wypełnieniem gniazda formującego roztopionym tworzywem rozpoczyna się proces nagrzewania wkładki ferromagnetycznej. Proces nagrzewania kończy się po osiągnięciu zadanej temperatury.

Układ według wynalazku pozwala na energooszczędną produkcję wyprasek pozbawionych wad poprzez dynamiczne nagrzewanie wybranych powierzchni formujących. Energia pochodząca od induktora kierowana jest jedynie do tych obszarów formowania, które odpowiedzialne są za powstawanie wad w produkowanych wyrobach. Pozwala to na skrócenie czasu cyklu produkcyjnego oraz redukcję energochłonności procesu w porównaniu do innych metod nagrzewania indukcyjnego form.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie zastosowania na rysunkach, gdzie fig. 1 pokazuje otwartą formę wtryskową z zamontowanym układem według wynalazku z częścią matrycową przedstawioną w przekroju, fig. 2 prezentuje przekrój przez gniazdo formujące z zamontowanym układem wg wynalazku, natomiast fig. 3 przedstawia schemat rozkładu strumienia magnetycznego kształtowanego przez koncentrator.

W gnieździe formującym (5) wykonanym z materiału o niskiej podatności na działanie zmiennego pola magnetycznego osadzonym w matrycy (4) lub stemplu (2) formy wtryskowej (1) umieszczono wkładkę ferromagnetyczną (6) o wysokiej podatności na działanie zmiennego pola magnetycznego. Wewnątrz gniazda formującego (5) w bliskim sąsiedztwie wkładki ferromagnetycznej (6) zamontowano induktor (7) wyposażony w koncentrator pola magnetycznego (8) i podłączono do źródła zasilania o wysokiej częstotliwości (nie umieszczono na rysunku) przy pomocy przewodu (3). Przed wypełnieniem formy wtryskowej (1) induktor (7) z pomocą koncentratora (8) nagrzewa wkładkę ferromagnetyczną (6) do zadanej temperatury, po osiągnięciu której zatrzymuje się proces nagrzewania i rozpoczyna się wtryskiwanie i formowanie wypraski.

Układ stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formujących formy wtryskowej znajduje szczególne zastosowanie w produkcji wyprasek cienkościennych, wyrobów o wymaganej wysokiej jakości oraz przedmiotów, których wytworzenie technologiami konwencjonalnymi jest niemożliwe, a zwłaszcza tam gdzie ważnym parametrem procesu produkcyjnego jest czas wytworzenia.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

1. Układ stacjonarnego nagrzewania indukcyjnego wybranych powierzchni formy wtryskowej składający się z induktora, koncentratora pola oraz wkładki ferromagnetycznej podatnej na działanie zmiennego pola magnetycznego, znamienny tym, że induktor (7) zamontowany jest w gnieździe formującym (5) wykonanym z materiału o niskiej podatności na działanie zmiennego pola magnetycznego w sąsiedztwie wyznaczonych powierzchni formujących odseparowanych od pozostałych powierzchni poprzez zastosowanie wkładki ferromagnetycznej (6) aktywnej na działanie zmiennego pola magnetycznego.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że na induktorze (7) umieszczono koncentrator pola magnetycznego (8).