WO2007115909A1 - Verfahren zur panzerung einer rückstromsperre und solchermassen gepanzerte rückstromsperre - Google Patents

Verfahren zur panzerung einer rückstromsperre und solchermassen gepanzerte rückstromsperre Download PDF

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WO2007115909A1
WO2007115909A1 PCT/EP2007/052637 EP2007052637W WO2007115909A1 WO 2007115909 A1 WO2007115909 A1 WO 2007115909A1 EP 2007052637 W EP2007052637 W EP 2007052637W WO 2007115909 A1 WO2007115909 A1 WO 2007115909A1
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WO
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hard metal
rückstromsperrenkörper
stop
metal plate
return valve
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Gunther Fischbach
Helmut Schreiner
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Sumitomo SHI Demag Plastics Machinery GmbH
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Demag Ergotech GmbH
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    • 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
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/47—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using screws
    • B29C45/50—Axially movable screw
    • B29C45/52—Non-return devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/50—Axially movable screw
    • B29C45/52—Non-return devices
    • B29C2045/526—Abrasion resistant means in the screw head or non-return device

Definitions

  • the present invention relates to a method for armoring a non-return valve according to the preamble of claim 1 and to such an armored non-return valve according to the preambles of claims 8 and 9.
  • Backflow valves are used in plasticizing and injection units of injection molding machines.
  • a plasticizing screw rotates in a plasticizing cylinder, whereby a starting material, for example a plastic material, is melted, i. is transferred to a plastic melt state.
  • the melt material is conveyed forward in the plasticizing cylinder and accumulates in the space in front of the plasticizing screw. This room is also called a worm vestibule.
  • This Scheckenvorraum increases during the plasticization by retraction of the screw increasingly.
  • the screw withdrawn during the melting process also called the dosing process
  • the dosing process is now pressed forward, so as to transfer the material collected in the screw antechamber into a cavity of a molding tool.
  • the plastic melt can be easily transferred into the screw antechamber, but during the injection process, no melt material can recede from the screw antechamber in the screw, is used at the screw tip usually a backflow preventer, which ensures this functionality ,
  • the return flow lock usually has a base body, which is connected on the one hand with the plasticizing screw or connectable (for example screwed) and has a tip at its front end.
  • the tip has in the rear area one or more stop elements, for example in the form of radially outwardly standing wings. Between the tip or the stop elements formed thereby and a further, rearward stop element is often arranged a shut-off ring which is movable in a defined spatial region (for example 5 mm to 1 cm) in the axial direction of the main body back and forth.
  • the locking ring comes either to rest against the stop elements of the tip (front position) or to rest on the rear stop element (rear position).
  • melt produced by the plasticizing screw rotating in the plasticizing cylinder may be fed forward between the shut-off ring and the backflow block body.
  • the melt material exits the front end portion of the shut-off ring between the radially outwardly extending wings and enters the screw antechamber.
  • the plasticizing screw and thus the tip firmly connected to the plasticizing screw rotate.
  • the shut-off ring on the other hand, generally does not rotate at the same rotational speed or is substantially silent with respect to the plasticizing cylinder. For this reason, there is a friction between the Absperrring and the front stop elements of the remindstromsperrenspitze, these front stop elements are usually the rear end faces of the radially outwardly extending wings.
  • an abrasive and an adhesive friction can occur, which can lead to wear of the stop elements or the tip of the return flow lock or the shut-off ring.
  • the plasticizing screw usually comes to a halt and is then moved forward.
  • moving forward Moving pushes the shut-off due to the building up in the antechamber material pressure to the rear and comes to the rear stop element in abutment.
  • no melt material can pass between the shut-off ring and the rear stop element in this state and flow back into the melting region of the screw. This allows the material collected in the screw space to be transferred completely into the cavity, even at very high pressure.
  • the problem is the above-described abrasive and adhesive friction effect, which one tries to counteract by hardening the surfaces of the stop elements against which the shut-off ring rubs.
  • EP 0 853 541 B1 in which a correspondingly hardened non-return valve for an injection unit of an injection molding machine and a method for producing such a non-return valve is described.
  • a hard metal material is melted by means of a power source with a very high power density in a body.
  • the maximum molten bath temperature is at least 1700 0 C, so that in the surface area a homogeneous distribution of the carbide addition to the body results, resulting in solidified hard materials after solidification in the boundary layers.
  • the carbide additive is usually supplied as a powder jet, wherein at the same time a laser is focused with a high energy density at the impact on the body. This achieves the melting and homogeneous mixing.
  • FIGS. 8a and 8b A very schematic procedure is shown in FIGS. 8a and 8b.
  • a recess is first formed in the wing, in which then a corresponding carbide material 18 '- for example, by a flame spraying process - is applied.
  • the applied material 18 ' projects beyond the base body at its edges and is processed in a subsequent separate grinding and polishing step, so that machined surfaces 22' are formed, which are designed to be flush with the base body.
  • a hardened area 18 ' is reached at the stop surface for a shut-off ring.
  • the body is to produce. Then, the recess for the material to form. Subsequently, the hard metal additive with complex equipment under feeding of hard metal powder and energy - in the form of a laser beam, for example - or melt and then post-processed in a separate step accurately.
  • Object of the present invention is to provide an effective and simple method for armoring a backflow barrier and such an armored return flow block.
  • a core idea of the present invention is to be seen in that a finished in its form carbide tip or cemented carbide element is placed on the coming into contact with the stopper ring surface of the stop element and then by welding or soldering with this part of the
  • the hard metal plate or the hard metal element can be applied, for example, by electron beam welding or by laser beam welding to the base body.
  • all visible abutting edges between the hard metal element and the base body are connected by the welding in order to ensure either a secure and stable attachment on the other hand, but also a seal between the hard metal plate or element.
  • the hard metal plate is inserted into a recess, in which it fits in particular with a precise fit, so that even when inserting substantially flush surfaces between the hard metal element and the base body are formed.
  • the electron beam welding has the advantage that particularly thin welded joints can be realized. However, electron beam welding usually needs to be done in a vacuum.
  • a soldering could be used in which either the support surface on the return flow block main body or on the hard metal element is coated with solder. Alternatively, both surfaces can be provided with solder. After placing the cemented carbide element on the main body of the return flow block, the energy necessary for melting the hard metal solder is supplied, so that a full-area connection can be produced by melting the hard metal solder. After the soldering process, the armor is completed, advantageously without the need for a further elaborate processing step.
  • hard metal flakes or elements are all known hard metal materials such as carbides, carbonides, borides, carboborides, suicides, sulfides and / or oxides preferably of compounds of Mo, Ti, Cr, Ni, Co, NB, Al, Ta, W , Zr, Hf, Fe, Mn, Ca, Si, B, C and N, individually or in combination.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a non-return valve according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the return flow blocking device from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an enlarged detail view in a very schematic way, showing the application of the hard metal chip
  • Figure 4 is a schematic detail enlarged detail in perspective
  • FIG. 5 is a greatly enlarged fragmentary sectional view of a cemented carbide wafer applied to a wing;
  • FIG. 6a is a schematic, greatly enlarged detail sectional view showing an electron beam weld
  • Figure 6b is a schematic, greatly enlarged detail sectional view showing a
  • Figure 8a is an enlarged detail sectional view of a prior art coated wing before pretreatment
  • Figure 8b is a schematic detail sectional view as Figure 8a, but according to the
  • FIG. 9 Perspective detail view of coated according to the invention
  • FIG. 10 shows a further perspective detailed view of reverse-flow damper blades coated in accordance with the invention
  • FIG. 11 shows a schematic perspective view of a hard metal pellet for the coating according to the invention of a return-flow dam
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a backflow lock 10 according to the invention, which comprises a return flow block main body 12 in an embodiment known per se, namely with a screw-in part for the plasticizing screw, a central receiving area for a shut-off ring 17 (shown only in dashed lines) and a tip 14.
  • the tip 14 has four radially outwardly extending wings 16, between which flow areas are formed.
  • the rearwardly directed end faces of the wings 16 are coated or coated in accordance with the invention, and as will be explained in more detail below, with hard metal platelets 18.
  • the shut-off ring 17 shown only in dashed lines is located in Figure 1 in the rear position and is located at a rear stop 15 at. This is the injection position. In the injection position, no melt material can pass between the shut-off ring 17 and the return flow block body. A passage of material is also prevented between the shut-off ring 17 and the plasticizing cylinder, not shown, surrounding the return flow barrier and the plasticizing screw.
  • shut-off ring 17 is displaced so far forward until it on the hard metal coating 18, which at the rearward end faces of the wings are arranged, comes to rest. This is the metering position in which melt material can pass between the shut-off ring 17 and the return flow block main body 12 and, in the flow regions between the wings, can reach the forwardly into the screw antechamber (not shown).
  • FIG. 2 shows a section along the plane A-A (see FIG. 1) through the return flow block main body (without shut-off ring), which shows the view from the rear of the wings 16 coated backwards with the hard metal plates 18. At these wing surfaces of the locking ring 17 is in its forward position.
  • FIG. 3 shows, in an enlarged detail sectional view, a section of a wing 16, on the rear side of which a recess is formed into which a hard metal plate 18 (see arrow) is subsequently inserted.
  • the recess 19 and the hard metal plate 18 are formed correspondingly, so that the hard metal plate 18, the recess 19 completely fills, in such a way that all stop surfaces continue flush.
  • FIG. 4 shows welding with the welding lines 20a, 20b and 20c (thick lines) is shown on the visible abutting edges.
  • Indicated by reference numeral 24 is a movable with respect to the wing 16 electron beam 24, which generates the weld.
  • the hard metal plate 18 can be held on the main body of the wing 16 by means of a positioning and holding device, not shown, so that it can be connected to the abutting edges by welding.
  • the welding is preferably carried out on all visible abutting edges, so that later during operation no material between the hard metal plate 18 and the wing 16 can penetrate. Since the platelets are acted upon by force, in particular in circumferential direction and rotational direction, the weld seams 20a and the opposite (not visible in FIG. 4) weld seam are to be designed in a special grade. The remaining welds mainly form sealing seams.
  • FIG. 5 shows an enlarged detail sectional view of a transition region between a hard metal chip 18 and a wing 16.
  • By electron beam welding 24 is a relatively thin edge-side weld 20a and 2Od produced, the depth of which does not exceed 2 mm in the rule.
  • the internal areas between the hard metal plates 18 and 16 are not connected to each other.
  • FIGS. 6a and 6b the approximate relative size differences of an electron beam weld seam (FIG. 6a) on the one hand and a laser beam weld seam (FIG. 6b) on the other hand are shown.
  • the laser weld seam is wider compared to the electron beam weld.
  • the laser weld has the advantage that it does not have to be performed in a vacuum.
  • FIG. Another alternative to welding is shown schematically in FIG.
  • a hard metal plate 18 coated with a carbide solder After placing the hard metal plate 18 on the wing 16 heat is supplied (for example, the hard metal flakes heated), so that a full-surface solder joint 28 between the hard metal plate 18 and wing 16 is formed.
  • a hard metal chip as can be used according to the invention, is shown enlarged in FIG. 11. It has a thickness of about 2 mm (arrow 36), a width of about 14 mm (arrow 38) and a height of 8 mm.
  • the diameter of the upper circular segment-shaped boundary (arrow 40) is about 44 mm and the diameter of the lower circular segment-shaped boundary about 28 mm).
  • Such hard metal flakes can be prepared in an upstream process by casting, cutting and grinding in bulk and thus relatively cheap.
  • the positioning device can be removed and the coating is completed.
  • Another processing step is usually not required. In exceptional cases, a grinding process on the radially outer surface, which is later adjacent to the plasticizing, may be required.
  • the present invention quite simply permits resilient armor of a non-return valve without the need for post-processing steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rückstromsperre, insbesondere zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine, sowie eine solche Rückstromsperre. Bei dem Verfahren wird bei einer Rückstromsperre umfassend einen Rückstromsperrenkörper (12), der an einem Ende einer rotierenden Plastif izierschnecke angeordnet oder anordenbar ist, mit einer Spitze (14) an der ein Anschlagelement (16) angeordnet ist sowie einen Absperrring der in Axialrichtung in einem vorgegebenen Wegbereich beweglich auf dem Rückstromsperrenkörper angeordnet ist und zwei Endlagen besitzt, wobei der Absperrring in einer Endlage an einer oder mehreren rückwärtigen Stirnflächen des Anschlagelements oder der Anschlagelemente anliegt, ein Hartmetallplättchen(18) auf die mit dem Absperrring in Kontakt kommende Fläche (17) des Anschlagelements aufgelegt und das Hartmetallplättchen mit dem Rückstromsperrenkörper an allen sichtbaren Stoßkanten durch Verschweißung verbunden.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Panzerung einer Rückstromsperre und solchermaßen gepanzerte
Rückstromsperre
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Panzerung einer Rückstromsperre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine solchermaßen gepanzerte Rückstromsperre gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 8 und 9.
Rückstromsperren werden bei Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Spritzgießmaschinen eingesetzt. Üblicherweise dreht sich bei einer Plastifizier- und Einspritzeinheit eine Plastifizierschnecke in einem Plastifizierzylinder, wodurch ein Ausgangsmaterial, beispielsweise ein Kunststoffmaterial, aufgeschmolzen, d.h. in einen plastischen Schmelzezustand überführt wird. Dabei wird das Schmelzematerial in dem Plastifizierzylinder nach vorne gefördert und sammelt sich im Raum vor der Plastifizierschnecke an. Dieser Raum wird auch als Schneckenvorraum bezeichnet. Dieser Scheckenvorraum vergrößert sich während des Aufplastifizierens durch Zurückziehen der Schnecke zunehmend. Nachdem eine ausreichende Menge an Material „aufplastifiziert" worden ist, wird die während des Aufschmelzvorgangs (auch Dosiervorgang genannt) zurückgezogene Schnecke nunmehr nach vorne gedrückt, um so das im Schneckenvorraum gesammelte Material in eine Kavität eines Formwerkzeugs zu überführen.
Um zu gewährleisten, dass während des Dosiervorganges die Kunststoffschmelze ohne weiteres in den Schneckenvorraum überführt werden kann, während des Einspritzvorgangs jedoch kein Schmelzematerial vom Schneckenvorraum in den Bereich der Schnecke zurückdringen kann, wird an der Schneckenspitze in der Regel eine Rückstromsperre eingesetzt, die diese Funktionalität sicherstellt.
Die Rückstromsperre weist in der Regel einen Grundkörper auf, der einerseits mit der Plastifizierschnecke verbunden oder verbindbar (beispielsweise einschraubbar) ist und an seinem vorderen Ende eine Spitze aufweist. Die Spitze besitzt im hinteren Bereich ein oder mehrere Anschlagelemente, beispielsweise in Form radial nach außen stehender Flügel. Zwischen der Spitze bzw. den dadurch gebildeten Anschlagelementen und einem weiteren, rückwärtig gelegenen Anschlagelement ist oftmals ein Absperrring angeordnet, der in einem definierten Raumbereich (beispielsweise 5 mm bis 1 cm) in Axialrichtung des Grundkörpers hin und her bewegbar ist. Dabei kommt der Absperrring entweder zur Anlage an den Anschlagelementen der Spitze (vordere Position) oder auch zur Anlage am hinteren Anschlagelement (hintere Position).
Die Funktionsweise einer solchen - an sich bekannten - Rückstromsperre ist bekannt. In der vorderen Position kann Schmelze, die durch die sich im Plastifizierzylinder drehende Plastifizierschnecke produziert wird, zwischen dem Absperrring und dem Rückstromsperren-Grundkörper nach vorne hindurch geführt werden. Das Schmelzematerial tritt am vorderen Endbereich des Absperrrings zwischen den sich radial nach außen erstreckenden Flügeln aus und gelangt in den Schneckenvorraum. Während dieses Verfahrensschritts dreht sich einerseits die Plastifizierschnecke und damit die fest mit der Plastifizierschnecke verbundene Spitze. Der Absperrring hingegen dreht sich in der Regel nicht mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit oder steht bezüglich dem Plastifizierzylinder rotationsmäßig im wesentlichen still. Aus diesem Grunde ergibt sich eine Reibung zwischen dem Absperrring und den vorderen Anschlagelementen der Rückstromsperrenspitze, wobei diese vorderen Anschlagelemente in der Regel die rückwärtigen Stirnflächen der sich radial nach außen erstreckenden Flügel sind.
An der Grenzfläche der Anschlagelemente sowie des Absperrrings tritt kann eine abrasive und eine adhäsive Reibung auftreten, die zum Verschleiß der Anschlagelemente bzw. der Spitze der Rückstromsperre oder des Absperrrings führen kann.
Verstärkt wird dieser Effekt bei beladenen Kunststoffschmelzen, also Kunststoffschmelzen, die mit Materialien wie Glasfasern oder ähnlichen abrasiv wirkenden Materialien versetzt sind. Zudem kann es je nach zu verarbeitendem Material zu einem korrosiven Effekt kommen, der sich zu den Reibungseffekten noch hinzugesellt.
Beim Übergang vom Dosier- zum Einspritzschritt kommt die Plastifizierschnecke in der Regel zum Stehen und wird anschließend nach vorne verschoben. Beim Nach-vorne- Verschieben schiebt sich der Absperrring aufgrund des sich im Schneckenvorraum aufbauenden Materialdrucks nach hinten und kommt am hinteren Anschlagelement in Anschlag. Entsprechend der konstruktiven Ausgestaltung kann in diesem Zustand kein Schmelzematerial mehr zwischen dem Absperrring und dem hinteren Anschlagelement hindurch treten und in den Aufschmelzbereich der Schnecke zurückfließen. Damit kann das sich im Schneckenraum versammelte Material vollständig in die Kavität - auch mit sehr hohem Druck - überführt werden.
Problematisch ist der oben beschriebene abrasive und adhäsive Reibungseffekt, dem man dadurch entgegenzutreten versucht, dass die Flächen der Anschlagelemente, an denen der Absperrring reibt, gehärtet werden.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von solchen Härtemethoden bekannt. Beispielsweise wird auf die EP 0 853 541 B1 hingewiesen, in der eine entsprechend gehärtete Rückstromsperre für eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Rückstromsperre beschrieben ist. Bei dem darin beschriebenen Verfahren wird ein Hartmetallwerkstoff mittels einer Energiequelle mit einer sehr hohen Leistungsdichte in einen Grundkörper eingeschmolzen. Die maximale Schmelzbadtemperatur beträgt dabei mindestens 1.7000C, so dass sich im Oberflächenbereich eine homogene Verteilung des Hartmetallzusatzes mit dem Grundkörper ergibt, was nach der Erstarrung in den Randschichten zu fein verteilten Hartstoffen führt. Der Hartmetallzusatzstoff wird dabei in der Regel als Pulverstrahl zugeführt, wobei am Auftreffort auf den Grundkörper gleichzeitig ein Laser mit einer hohen Energiedichte fokussiert ist. Damit wird das Aufschmelzen und homogene Vermischen erreicht.
Neben diesem Verfahren sind eine Vielzahl moderner Beschichtungsverfahren bekannt. In diesem Zusammenhang wird auf die Unterlagen zum Seminar vom 08. bis 10. Mai 1996 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V. sowie der Universität Dortmund, Lehrstuhl für Werkstofftechnologie hingewiesen, in denen Vorträge zu den Themen thermisches Spritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen, Auftragsschweißen, Auftragslöten, Oberflächen- beabeiten mit Laser etc. abgedruckt sind. Kennzeichen dieser Verfahren ist jedoch meist das Auftragen eines Hartmetallzusatzwerkstoffes auf eine zu härtende Fläche und die Einbringung mittels Energie.
Eine sehr schematische Vorgehensweise ist in den Figuren 8a und 8b gezeigt. Hier ist ein vergrößerter Detailausschnitt eines sich radial nach außen erstreckenden Flügels mit einem hinteren Anschlagbereich für einen (nicht gezeigten) Absperrring dargestellt. In diesem Anschlagsbereich wird zunächst eine Ausnehmung in dem Flügel ausgebildet, in die dann ein entsprechender Hartmetallstoff 18' - beispielsweise durch ein Flammspritzverfahren - aufgebracht wird. Das aufgebrachte Material 18' steht an seinen Rändern über den Grundkörper über und wird in einem nachfolgenden separaten Schleif- und Polierschritt bearbeitet, so dass bearbeitete Flächen 22' entstehen, die mit dem Grundkörper plan fluchtend ausgebildet sind. So wird ein gehärteter Bereich 18' an der Anschlagfläche für einen Absperrring erreicht.
Als nachteilig haben sich jedoch die Vielzahl der teilweise komplexen Bearbeitungsschritte erwiesen. So ist zunächst der Grundkörper herzustellen. Sodann ist die Ausnehmung für den Werkstoff zu bilden. Anschließend ist der Hartmetallzusatzstoff mit komplexen Apparaturen unter Zuführen von Hartmetallpulver und Energie - in Form beispielsweise eines Laserstrahls - auf- oder einzuschmelzen und sodann in einem separaten Schritt genauestens nachzubearbeiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirksames und einfaches Verfahren zur Panzerung einer Rückstromsperre sowie eine solchermaßen gepanzerte Rückstromsperre anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale verfahrensmäßig und durch die in den Ansprüchen 8 und 9 genannten Merkmale vorrichtungsmäßig gelöst.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass ein in seiner Form fertig bearbeitetes Hartmetallplättchen oder Hartmetallelement auf die mit dem Absperrring in Kontakt kommende Fläche des Anschlagelements aufgelegt wird und anschließend durch Verschweißung oder Verlötung mit diesem Teil der
- A - Rückstromsperre verbunden wird. Nach dem Verbindungsschritt ist die Panzerung unmittelbar fertig und muss nicht mehr separat nachbehandelt werden.
Überdies kann man mit dieser Vorgehensweise ein Material auswählen, welches die Härteeigenschaften, aber auch die chemischen Eigenschaften in geforderter Weise vollständig erfüllt, da nicht mehr auf die Bearbeitungsfähigkeit im Zusammenhang mit dem Flammspritzen, Plasmaspritzen etc. geachtet werden muss. Es lassen sich also auch Materialien verwenden, die in o.g. Weise möglicherweise nicht so einfach verarbeitbar sind und evtl. nicht ohne weiteres in Pulverform zur Verfügung gestellt werden können.
Überdies lassen sich auch Materialdicken erreichen, die mit manchen bisherigen Verfahren nur schlecht realisierbar waren. Auch ist gegenüber dem Einsatz von Stiften eine vollflächige Panzerung möglich.
Das Hartmetallplättchen oder das Hartmetallelement kann beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen oder durch Laserstrahlschweißen auf den Grundkörper aufgebracht werden. Dabei werden insbesondere alle sichtbaren Stoßkanten zwischen Hartmetallelement und Grundkörper durch die Verschweißung verbunden, um entweder eine sichere und stabile Befestigung andererseits aber auch eine Abdichtung zwischen dem Hartmetallplättchen oder -element sicherzustellen.
Vorzugsweise wird das Hartmetallplättchen in eine Ausnehmung eingelegt, in die es sich insbesondere passgenau einfügt, so dass bereits bei dem Einlegen im wesentlichen bündige Flächen zwischen dem Hartmetallelement und dem Grundkörper gebildet sind. Das Elektronenstrahlschweißen hat den Vorteil, dass besonders dünne Schweißverbindungen realisierbar sind. Allerdings muss das Elektronenstrahlschweißen in der Regel im Vakuum durchgeführt werden.
Das Laserstrahlschweißen ist an sich leichter handzuhaben. Allerdings sind hier die Schweißnähte etwas dicker ausgebildet. Wird auf solche Schweißverfahren zurückgegriffen, so existiert eine Verbindung zwischen dem Hartmetallplättchen und dem Grundkörper lediglich an den (sichtbaren) Randbereichen, die dem Verschweißen auch zugänglich sind. Im übrigen Bereich liegt das Hartmetallplättchen lediglich lose auf dem Grundkörper auf.
Soll eine vollflächige Verbindung erreicht werden, so könnte beispielsweise eine Verlötung angewandt werden, bei der entweder die Auflagefläche am Rückstromsperren-Grundkörper oder am Hartmetallelement mit Lot beschichtet wird. Alternativ können auch beide Flächen mit Lot versehen sein. Nach dem Auflegen des Hartmetallelements auf dem Grundkörper der Rückstromsperre wird die für das Schmelzen des Hartmetalllots notwendige Energie zugeführt, so dass sich durch das Schmelzen des Hartmetalllots eine vollflächige Verbindung herstellen lässt. Nach dem Lötvorgang ist die Panzerung abgeschlossen, vorteilhafterweise ohne dass es eines weiteren aufwändigen Verarbeitungsschritts bedarf.
Als Werkstoffe Hartmetallplättchen oder -elemente eignen sich alle an sich bekannten Hartmetallwerkstoffe wie Carbide, Carbonide, Boride, Carboboride, Suizide, Sulfide und/oder Oxide vorzugsweise von Verbindungen von Mo, Ti, Cr, Ni, Co, NB, AI, Ta, W, Zr, Hf, Fe, Mn, Ca, Si, B, C und N einzeln oder in Kombination.
Die vorliegende Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rückstromsperre,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht der Rückstromsperre aus Figur 1 ,
Figur 3 eine vergrößerte Detailausschnittsdarstellung in sehr schematischer Weise, die das Aufbringen des Hartmetallplättchens zeigt,
Figur 4 eine schematische Detailausschnittsvergrößerung in perspektivischer
Darstellung eines eingefügten Hartmetallplättchens,
Figur 5 eine stark vergrößerte Teilschnittdarstellung eines an einem Flügel aufgebrachten Hartmetallplättchen,
Figur 6a eine schematische, stark vergrößerte Detailschnittdarstellung, die eine Elektronenstrahl-Schweißnaht zeigt, Figur 6b eine schematische, stark vergrößerte Detailschnittansicht, die eine
Laserschweißnaht zeigt, Figur 7 die Verbindung eines Hartmetallplättchens mit einem Grundkörper in schematischer Detailschnittansicht für eine Lötverbindung Figur 8a eine vergrößerte Detailschnittansicht eines nach dem Stand der Technik beschichteten Flügels vor einer Vorbehandlung, Figur 8b eine schematische Detailschnittansicht wie Figur 8a, jedoch nach der
Nachbehandlung der Hartmetallflächen, Figur 9 perspektivische Detailansicht auf erfindungsgemäß beschichtete
Rückstromsperren-Flügel, Figur 10 eine weitere perspektivische Detailansicht auf erfindungsgemäß beschichtete Rückstromsperren-Flügel und Figur 11 eine schematische Perspektiv-Darstellung eines Hartmetallplättchens für die erfindungsgemäße Beschichtung einer Rückstromsperre
In Figur 1 ist in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Rückstromsperre 10 dargestellt, die einen Rückstromsperrengrundkörper 12 in an sich bekannter Ausführungsform, nämlich mit einem Einschraubteil für die Plastifizierschnecke, einem zentralen Aufnahmebereich für einen (nur gestrichelt dargestellten) Absperrring 17 sowie eine Spitze 14 umfasst. Die Spitze 14 weist vier sich radial nach außen erstreckende Flügel 16 auf, zwischen denen Strömungsbereiche gebildet sind. Die rückwärts gerichteten Stirnflächen der Flügel 16 sind in erfindungsgemäßer Weise, und wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, mit Hartmetallplättchen 18 belegt bzw. beschichtet.
Der nur strichliniert dargestellte Absperrring 17 befindet sich in Figur 1 in der hinteren Position und liegt an einem hinteren Anschlag 15 an. Dies ist die Einspritzposition. In der Einspritzposition kann kein Schmelzematerial zwischen dem Absperrring 17 und dem Rückstromsperrengrundkörper hindurchtreten. Ein Hindurchtreten von Material ist auch zwischen dem Absperrring 17 und dem nicht dargestellten, die Rückstromsperre und die Plastifizierschnecke umgebenden Plastifizierzylinder unterbunden.
Andererseits ist der Absperrring 17 so weit nach vorne verschiebbar, bis er an der Hartmetallbeschichtung 18, die an den rückwärts gerichteten Stirnseiten der Flügel angeordnet sind, zur Anlage kommt. Dies ist die Dosierstellung, in der Schmelzematerial zwischen dem Absperrring 17 und dem Rückstromsperren- Grundkörper 12 hindurch treten und in den Strömungsbereichen zwischen den Flügeln nach vorne in den (nicht dargestellten) Schneckenvorraum gelangen kann.
In Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Ebene A-A (vgl. Fig. 1 ) durch den Rückstromsperren-Grundkörper (ohne Absperrring) dargestellt, der den Blick von hinten auf die rückwärts mit den Hartmetallplättchen 18 beschichteten Flügel 16 zeigt. An diesen Flügelflächen liegt der Absperrring 17 in seiner vorderen Position an.
In Figur 3 ist in vergrößerter Detailschnittdarstellung ein Ausschnitt eines Flügels 16 gezeigt, an dessen rückwärtiger Seite eine Ausnehmung ausgebildet ist, in die nachfolgend ein Hartmetallplättchen 18 (vgl. Pfeil) eingefügt wird. Die Ausnehmung 19 und das Hartmetallplättchen 18 sind dabei korrespondierend ausgebildet, so dass das Hartmetallplättchen 18 die Ausnehmung 19 vollständig ausfüllt, und zwar in der Weise, dass alle Anschlagsflächen sich bündig fortsetzen. Dies ist in Figur 4 in perspektivischer Weise dargestellt, wobei in dieser Fig. überdies an den sichtbaren Stoßkanten eine Verschweißung mit den Schweißlinien 20a, 20b und 20c (dicke Linien) dargestellt sind. Angedeutet mit Bezugsziffer 24 ist ein bezüglich des Flügels 16 verfahrbarer Elektronenstrahl 24, der die Schweißnaht erzeugt.
Dabei kann das Hartmetallplättchen 18 an den Grundkörper des Flügels 16 mittels einer nicht dargestellten Positionier- und Haltevorrichtung gehalten werden, so dass es an den Stoßkanten durch Schweißen verbunden werden kann. Die Verschweißung erfolgt vorzugsweise an allen sichtbaren Stoßkanten, so dass später im Betrieb keinerlei Material zwischen die Hartmetallplättchen 18 und den Flügel 16 eindringen kann. Da die Plättchen insbesondere in Umfangs- und Drehrichtung kraftmäßig beaufschlagt werden, sind die Schweißnähte 20a sowie die gegenüberliegende (in Fig. 4 nicht sichtbare) Schweißnaht in besonderer Güte auszuführen. Die übrigen Schweißnähte bilden vor allem Dichtnähte.
In Figur 5 ist eine vergrößerte Detailschnittansicht eines Übergangsbereichs zwischen einem Hartmetallplättchen 18 und einem Flügel 16 dargestellt. Mittels Elektronen- strahlschweißung 24 wird eine relativ dünne randseitige Schweißnaht 20a bzw. 2Od erzeugt, deren Tiefe 2 mm in der Regel nicht überschreitet. Die innerhalb liegenden Bereiche zwischen dem Hartmetallplättchen 18 und 16 sind nicht miteinander verbunden.
In den Figuren 6a und 6b sind die ungefähren relativen Größenunterschiede einer Elektronenstrahlschweißnaht (Figur 6a) einerseits und einer Laserstrahlschweißnaht (Figur 6b) andererseits dargestellt. Die Laserschweißnaht ist im Vergleich zur Elektronenstrahlschweißnaht breiter ausgebildet. Allerdings besitzt die Laserschweißnaht den Vorteil, dass sie nicht in einem Vakuum durchgeführt werden muss.
Eine andere Alternative zu einer Verschweißung ist in Figur 7 schematisch dargestellt. Hier ist ein Hartmetallplättchen 18 mit einem Hartmetalllot beschichtet. Nach dem Auflegen des Hartmetallplättchens 18 auf den Flügel 16 wird Wärme zugeführt (beispielsweise das Hartmetallplättchen erhitzt), so dass eine vollflächige Lötverbindung 28 zwischen Hartmetallplättchen 18 und Flügel 16 entsteht.
Ein Hartmetallplättchen, wie es erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist vergrößert in Fig. 11 dargestellt. Es besitzt etwa eine Dicke von 2 mm (Pfeil 36) eine Breite von etwa 14 mm (Pfeil 38) sowie eine Höhe 8 mm. Dabei ist der Durchmesser der oberen kreissegmentförmig ausgebildeten Begrenzung (Pfeil 40) etwa 44 mm und der Durchmesser des unteren kreissegmentförmig ausgebildeten Begrenzung etwa 28 mm). Solche Hartmetallplättchen können in einem vorgeschalteten Verfahren durch Gießen, Schneiden und Schleifen in Massen und damit relativ günstig hergestellt werden.
Die oben aufgeführten Verfahren zur Herstellung der gepanzerten Rückstromsperren sind damit recht einfach auszuführen. In manchen Fällen müssen an den Rückseiten der Flügel 16 entsprechende Ausnehmungen für die Hartmetallplättchen geschaffen werden (evtl. kann man auf solche Ausnehmungen auch verzichten). Diese Ausnehmungen werden auch bereits bei jetzigen Verfahren hergestellt, so dass die Ausformung an sich keinen erhöhten Fertigungsaufwand bedeutet. Sodann müssen die separat hergestellten Hartstoff- oder -metallplättchen, die beispielsweise aus Carbiden oder Boriden bestehen, in die Ausnehmung passgenau eingelegt und dort gehalten werden. Nach dem Positionieren werden die Randbereiche entweder voll umfänglich verschweißt oder es wird die in Bezug auf Figur 7 beschriebene Lötverbindung durch Einbringung von Wärme hergestellt.
Nach diesem Verbindungsvorgang kann die Positioniervorrichtung entfernt werden und die Beschichtung ist vollständig durchgeführt. Eines weiteren Bearbeitungsschritts bedarf es in der Regel nicht. In Ausnahmefällen kann noch ein Schleifvorgang an der radial äußeren Fläche, welche später an den Plastifizierzylinder angrenzend ist, erforderlich sein.
Beispiele solcher erfindungsgemäß hergestellter Rückstromsperren sind in den Fig. 9 und zu erkennen.
Die vorliegende Erfindung gestattet auf recht einfache Weise eine widerstandsfähige Panzerung einer Rückstromsperre, ohne dass Nachbearbeitungsschritte erforderlich sind.
Bezugszeichenliste
0 Rückstromsperre 2 Köper der Rückstromsperre 4 Spitze der Rückstromsperre 5 Hinterer Anschlag 6 Flügel 7 Sperring 8 Panzerbeschichtung 9 Ausnehmung 0a, 20a' Schweißnaht 0b, 20c, Od 4 Elektronenstrahlen für Elektronenstrahlschweißen 6 Laserstrahl für Laserstrahlschweißen 8 Hartlötverbindung
6' Flügel einer Rückstromsperre 8' Beschichtung eines Flügels 2' Schleiffläche der Beschichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Rückstromsperre, insbesondere zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine, umfassend
- einen Rückstromsperrenkörper (12), der am strömungsseitigen Ende einer rotierenden Plastifizierschnecke angeordnet oder anordenbar ist, mit einer Spitze (14) an der ein oder mehrere Anschlagelemente (16) angeordnet ist sowie
- einen Absperrring der in Axialrichtung in einem vorgegebenen Wegbereich auf dem Rückstromsperrenkörper (12) beweglich angeordnet ist und zumindest zwei Endlagen besitzt, wobei der Absperrring in einer Endlage an einer oder mehreren rückwärtigen Stirnflächen (17) des Anschlagelements oder der Anschlagelemente anliegt, gekennzeichnet durch die Schritte, dass
- ein oder mehrere Hartmetallplättchen (18) auf die mit dem Absperrring in Kontakt kommende Fläche (17) des Anschlagelements aufgelegt wird und
- dass die Hartmetallplättchen (18) mit dem Rückstromsperrenkörper (12) an allen sichtbaren Stoßkanten (20a, 20b, 20c, 2Od) durch Verschweißung verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch Elektronenstrahlschweißen hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch Laserstrahlschweißen hergestellt wird.
4. Verfahren zum Herstellen einer Rückstromsperre, insbesondere zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine, umfassend
- einen Rückstromsperrenkörper (12) , der an einem Ende einer rotierenden Plastifizierschnecke angeordnet oder anordenbar ist, mit einer Spitze (14) an der ein oder mehrere Anschlagelemente (16) angeordnet ist sowie
- einen Absperrring der in Axialrichtung in einem vorgegebenen Wegbereich auf dem Rückstromsperrenkörper (12) beweglich angeordnet ist und zumindest zwei Endlagen besitzt, wobei der Absperrring in einer Endlage an einer oder mehreren rückwärtigen Stirnflächen (17) des Anschlagelements oder der Anschlagelemente anliegt, gekennzeichnet durch die Schritte, dass in einem ersten Schritt ein Hartmetallplättchen (18) auf der mit dem Rückstromsperrenkörper (12) in Kontakt kommenden Fläche (17) mit einem Hartmetalllot versehen wird oder dass der mit dem Hartmetallplättchen (18) in Kontakt kommende Fläche (17) der Rückstromsperrenkörper (12) mit einem Hartlot versehen wird, dass in einem zweiten Schritt das Hartmetallplättchen (18) an der zu panzernden Stelle auf den Rückstromsperrenkörper (12) angeordnet wird und dass in einem Dritten Schritt durch Einbringung von Wärme die Hartmetalllötverbindung hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflegen des Hartmetallplättchens (18) eine Ausnehmung, insbesondere eine Ausdrehung (19) hergestellt wird, in die das Hartmetallplättchen (18) eingelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (19) in Relation auf das einzulegende Hartmetallplättchen (18) derart ausgebildet wird, dass eine bündiger Stoß an allen benachbarten Kanten und Flächen gebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoffe für das Hartmetallplättchen (18) Metalle, Carbide, Carbonide, Boride, Carboboride, Suizide, Sulfide und/oder Oxide vorzugsweise von Verbindungen Mo, Ti, Cr, Ni, Co, NB, AI, Ta, W, Zr, Hf, Fe, Mn, Ca, Si, B, C und N einzeln oder in Kombination verwendet werden.
8. Rückstromsperre, insbesondere zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine, hergestellt nach einem der vorgenannten Verfahren 1 bis 7, umfassend
- einen Rückstromsperrenkörper (12) , der an einem Ende einer rotierenden Plastifizierschnecke angeordnet oder anordenbar ist, mit einer Spitze (14) an der ein oder mehrere Anschlagelemente (16) angeordnet sind sowie
- einen Absperrring der in Axialrichtung in einem vorgegebenen Wegbereich auf dem Rückstromsperrenkörper (12) beweglich angeordnet ist und zwei Endlagen besitzt, wobei der Absperrring in einer Endlage an einer oder mehreren rückwärtigen Stirnflächen des Anschlagelements oder der Anschlagelemente anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hartmetallplättchen (18) auf die mit dem Absperrring in Kontakt kommende Fläche (17) des Anschlagelements (16) durch Verschweißung aufgebracht ist.
9. Rückstromsperre, insbesondere zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine, hergestellt nach einem der vorgenannten Verfahren 1 bis 7, umfassend
- einen Rückstromsperrenkörper (12), der an einem Ende einer rotierenden Plastifizierschnecke angeordnet oder anordenbar ist, mit einer Spitze (14) an der ein oder mehrere Anschlagelemente (16) angeordnet ist sowie
- einen Absperrring der in Axialrichtung in einem vorgegebenen Wegbereich auf dem Rückstromsperrenkörper (12) beweglich angeordnet ist und zwei Endlagen besitzt, wobei der Absperrring in einer Endlage an einer oder mehreren rückwärtigen Stirnflächen (17) des Anschlagelements (16) oder der Anschlagelemente anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rückstromsperrenkörper (12) ein Hartmetallplättchen (18) aufgelötet ist.
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