DE3042052C2

DE3042052C2 - Vorrichtung zum Spritzgießen von Präzisionsteilen

Info

Publication number: DE3042052C2
Application number: DE3042052A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 8047 Karlsfeld Hüther
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1984-08-09
Also published as: FR2493754A1; IT8124847A0; FR2493754B1; DE3042052A1; US4412804A; JPS57126617A; GB2086796B; IT1140046B; GB2086796A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Präzisionsteilen, vorzugsweise aus Keramikmaierial, mit einer ein Formnest enthaltenden Spritzgießform, einem Spritzzylinder und einem daran angeschlossenen Vorratsbehälter für das zu verspritzende Material, bei der die Spritzgießform, der Spritzzylinder und der Vorratsbehälter evakuierbar sind.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 33 51 bekannt. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Spritzgießform, dem Spritzzylinder und dem Vorratsbehälter sind jeweils Vakuumleitungen an diese Komponenten angeschlossen, die zu einer Vakuumpumpe führen. Der Vorratsbehälter ist außerdem vakuumdicht am Spritzzylinder angeschlossen. Mit der Vorrichtung nach der genannten US-PS wird angestrebt, durch möglichst vollständige Entgasung der Spritzgießmasse vor dem Verspritzen das Entstehen von sogenannten »Lunkern« im Spritzgußteil zu vermeiden. Eine weitere Schwierigkeit beim Spritzgießen von Kunststoffgranulaten oder keramischen Massen besteht darin, daß beim Einspritzen der Masse in das Formnest die dort vorhandene Restluft verdrängt werden muß, was zum einen dazu führen kann, daß in die entgaste Spritzgießmasse erneut Luft eingeschlossen wird oder daß bei hoher Einspritzgeschwindigkeit die Luft im Formnest so stark komprimiert wird, daß durch ihre Erhitzung die Spritzgießmasse verbrennt. Ein langsames Einspritzen der Masse stellt keinen Ausweg aus dieser Schwierigkeit dar, da hierdurch die Qualität der insbesondere keramischen Spritzgußteile verschlechtert würde. Auch die Anordnung von Entlüftungskanälen am Formnest ist problematisch, weil diese leicht verstopfen. In der vorgenannten US-PS wird versucht dieses zuletzt beschriebene Problem dadurch zu lösen, daß die Spritzgießform ihrerseits in einer Vakuumschutzkammer untergebracht ist, von der aus sie dann evakuiert wird. Durch eine solche Lösung wird jedoch die Zugänglichkeit zur Spritzgießform eingeschränkt und es wird viel Bauraum benötigt Darüber hinaus ist der bauliche Aufwand im Hinblick auf die Abdichtung der Vakuumschutzkammer nachteilig.

ίο Aus der DE-OS 15 54 820 ist es bekannt, zur Evakuierung einer Spritzgießform vor dem Einspritzen der Spritzgießmasse diese durch Anschluß an einem Vakuumvorratsbehälter großen Volumens zu evakuierea Dav Vakuum im Vakuumvorratsbehälter wird von einer Vakuumpumpe aufrechterhalten. Durch die Verwendung eines Vakuumvorratsbehälters läßt sich die Evakuierung des Formnestes der Spritzgießform zwar schneller erreichen als durch Anschluß an eine Vakuumpumpe. Sollen jedoch außer dem Formnest mit relativ geringem Volumen auch noch weitere Komponenten einer Spritzgießanlage durch Anschluß an dsn Vakuumvorratsbehälter evakuiert werden, so muß dieser entweder unverhältnismäßig großes Volumen aufweisen oder es kann im entscheidenden Augenblick kein ausreichend hohes Vakuum im Formnest erzielt werden.

Aus der DE-OS 22 00 314 ist eine Spritzgießform zum Herstellen von Gummi- oder Kunststoffartikeln bekannt, bei der zur Steuerung der Evakuierung des Formnests ein Sperrschieber vorgesehen ist, der als Ausschnitt der Wandung des Formnests gestaltet ist, um gratfreie Spritzgußformkörper herstellen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, auf dem Weg der Spritzgießmasse von deren Vorratsbehälter bis in das Formnest der Spritzgießform einen Lufieinschluß durch hochgradige Evakuierung sicher zu vermeiden, wobei eine hohe Einspritzgeschwindigkeit in das Formnest erreichbar sein soll und gleichzeitig der bauliche Aufwand in Grenzts gehalten werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem wahlweisen Anschluß des Vorratsbehälters und der Spritzgießform über Vakuumleitungen und Ventile an eine Vakuumpumpe oder an einen bezüglich des Volumens des Formnestes großvolumigen Vakuumvorratsbehälter die Ventile und ein in der an der Spritzgießform angeschlossene Vakuumleitung liegender Sperrschieber durch eine Steuereinheit so einstellbar -jnd, daß beim Evakuieren der Spritzgießform zunächst eine Verbindung zwischen dem Vakuumvorratsbehälter und der Spritzgießform besteht und daß unmittelbar nach einem Druckausgleich zwischen der Spritzgießform und dem Vakuumvorratsbehälter die Verbindung zwischen ihnen unterbrochen wird und nur mehr die 55 Vakuumpumpe mit dem Formnest bis zu dessen vollständiger Evakuierung in Verbindung steht.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Vorrichtung zum Spritzgießen wird erreicht, daß sowohl der Vorratsbehälter mit dem Spritzzylinder als auch die 60 Spritzgießform durch Anschluß an einen großvolumigen Vakuumvorratsbehälier schnell evakuiert werden können, daß dieser Vakuumvorratsbehälter jedoch nicht bis zum Einspritzen der Spritzgießmasse in das Formnest an diesem angeschlossen bleibt, sondern daß 65 nach einer Vorevakuierung des Formnests diese durch Anschluß unmittelbar an die Vakuumpumpe hochgradig evakuiert werden kann, da die gesamte Leistung der Vakuumpumpe in dieser Phase zur Evakuierung des re-

lativ kleinen Formnests verwendet wird. Erfindungsgemäß wird also unterschieden zwischen der Erzeugung eines relativ hohen Vakuums während einer nur sehr kurzen Dauer und der Erzeugung eines mittleren Vakuums während einer langen Dauer, wobei die einzelnen Komponenten, die zu evakuieren sind, nicht alle gleichzeitig sondern nacheinander evakuiert werden. Dadurch kann die Größe des Vakuunrvorratsbehälters begrenzt gehalten werden und es ist dennoch ein hohes Vakuum für die Evakuierung des Formnests erreichbar.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der von außen betätigbare Sperrschieber einen Ausschnitt der Wandung des Formnests bildet Dadurch entstehen keine itisätzlichen Ecken oder überstehenden Partien am Spritzgußteil, die hinterher entfernt werden müßten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spritzgießen schematisch dargestellt

Die in der Zeichnung teilweise im Schnitt dargestellte Vorrichtung zum Spritzgießen umfaßt einen Spritzzylinder 1 mit einem Schneckenkolben 10, ein-ra an den Spritzzylinder angeschlossenen Vorratsbehälter 3 zur Aufnahme des zu verspritzenden Materials und eine Spritzgießform 2, an welche der Spritzzylinder 1 mit seiner Spritzdüse 16 dichtend angesetzt ist. Die Spritzgießform 2 besteht aus zwei Formhälften 21, 22, die entlang der Trennebene aneinander anliegen und zusammen ein Formnest 23 bilden, welches die Negativkontur des zu gießenden Formlings aufweist. Das Formnest 23 ist mittels eines O-Rings 24 in der Trennebene gegen die Umgebung abgedichtet. Vom Vorratsbehälter 3 führt eine Vakuumleitung mit einem Ventil V₂ zu einer Vakuumpumpe 5. Ebenso führt von der Spritzgießform 2 eine weitere Vakuumleitung mit einem Ventil V₃ zur Vakuumpumpe 5. Die beiden Vakuumleitungen mit den Ventilen V₂ und Vj sind vor ihrem Anschluß an die Vakuumpumpe 5 zu einer Vakuumleitung vereinigt, an welche eine weitere Vakuumleitung mit einem Ventil V_t angeschlossen ist, die zu einem Vakuumvorratsbehälter 4 führt, dessen Volumen etwa das 100- bis lOOOfache Volumen des Formnests aufweisen soll. Auch in der zuletzt genannten Vakuumleitung befindet sich ein Ventil V\, mit dem diese Leitung abgesperrt werden kann. Die an der Spritzgießform 2 angeschlossene Vakuumleiturig steht über einen Verbindungskanal, der mitteis eines Sperrschiebers 25 absperrbar ist, mit dem Formnest 23 in Verbindung. In der dargestellten Ausführungsform bildet der Sperrschieber 25 nicht direkt einen Ausschnitt der Wandung des Formnests 23. Bevorzugt soll der Sperrschieber 25 jedoch sich so nahe am Formnest 23 befinden, daß er einen Ausschnitt der Wandung des Formnests 23 selbst bildet.

Da die gesamte Vorrichtung zum Spritzgießen evakuierbar sein soll, sind alle zur Umgebung hin auftretenden Spalte mit geeigneten Vakuumabdichtungen zu versehen, vorzugsweise der Deckel zum Vorratsbehälter 3, der Anschluß des Vorratsbehälters 3 am Spritzzylinder 1 wie auch der Anschluß des Spritzzylinders 1 an der Spritzgießform 2.

Der Ablauf des Spritzgießens, der durch ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Steuergerät automatisiert sftin kann wird durch die nachfolgend aufgelisteten Arbeiisschritte wiedergegeben. In der Ausgangslage sind die Ventile V, und V₂ geöffnet, das Ventil V₁ ist geschlossen, die Spritzgießform 2 ist geöffnet und der Sperrschieber 25 ist geschlossen. Es erfolgt dann:

1. Spritzgießform schließen

2. Heranfahren des Spritzzylinders 1 an die Spritzgießform 2

3. Ventil V₂ schließen

4. Sperrschieber 25 öffnen, Ventil V₃ öffnen.

Der größte Teil der Luft im Formnest 23 strömt in kurzer Zeit in den Vakuum vorratsbehälter 4. Im Vorratsbehälter 3 kann der Druck dabei nicht steigen, da Ventil V₂ geschlossen ist

5. Sobald zwischen Spritzgießform 2 und Vakuumvorratsbehälter 4 Druckausgleich erreicht ist, wird Ventil Vi geschlossen. Die Steuerung des Ventils V_x kann druckabhängig oder bevorzugt zeitabhängig erfolgen.

6. Beginn des Einspritzens

7. Schließen des Sperrschiebers 25

8. Schließen des Ventils Vj

9. öffnen des Ventils Vi, wodurch der Vakuumvorratsbehälter 4 durch die Vakuumpumpe 5 wieder voll evakuiert wird.

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kuum erreicht ist

11. Zurückfahren des Spritzzylinders 1 von der Spritzgießform 2
12. Spritzgießform 2 öffnen.

Es ist nunmehr wieder die Ausgangslage erreicht.

Der Vorteil des vorgenannten Arbeitsablaufs liegt darin, daß der größte Teil der Luft aus d.-m Formnest 23 in kürzester Zeit in den Vakuumvorratsbehälter 4 strömt Nach dem Absperren des Vakuumvorratsbehälters 4 durch Ventil Vi muß nur noch eine geringe Menge Luft aus der Spritzgießform 2 von der Vakuumpumpe völlig abgesaugt werden. Danach, wenn Ventil V₂ wieder geöffnet ist. steht genügend Zeit zur Verfügung, um den Vakuumvorratsbehälter 4 wieder voll zu evakuieren.

Alternativ zu der vorstehend aufgeführte); Arbfitsfolge können die Schritte 6, 7 und 8 gleichzeitig erfolgen.

Wenn der Vorratsbehälter 3 die Rolle des Vakuumvorratcirehälters übernimmt, kann Ventil Vi und der Vakuumvorratsbehälter 4 entfallen. Die Betätigung des Sperrschiebers 25 erfolgt vorzugsweise hydraulisch, während die Betätigung der Ventile Vj, V₂ und V₃ vorzugsweise elektromagnetisch erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spritzgießen von Präzisionsteilen, vorzugsweise aus Keramikmaterial, mit einer ein Formnest enthaltenden Spritzgießform, einem Spritzzylinder und einem daran angeschlossenen Vorratsbehälter für das zu verspritzende Material, bei der die Spritzgießform, der Spritzzylinder und der Vorratsbehälter evakuierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem wahlweisen Anschluß des Vorratsbehälters (3) und der Spritzgießform (2) über Vakuumleitungen und Ventile (V₁, V₂, V₃) an eine Vakuumpumpe (5) oder an einen bezüglich des Volumens des Formnestes (23) großvolumigen Vakuumvorratsbehälter (4) die Ventile (V₁, V₂, V₃) und ein in der an der Spritzgießform (2) angeschlossenen Vakuumleitung liegender Sperrschieber (25) durch eine Steuereinheit so einstellbar sind, daß beim Evakuieren der Spritzgießform (2) zunächst eine Verbindung zwischen dem Vakuumvorratsbehälter (4) und der Spritzgießform (2) besteht und daß unmittelbar nach einem Druckausgleich zwischen der Spritzgießform (2) und dem Vakuumvorratsbehälter (4) die Verbindung zwischen ihnen unterbrochen wird und nur raehr die Vakuumpumpe (5) mit dem Formnest (23) bis zu dessen vollständiger Evakuierung in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von außen betätigbare Sperrschieber (25) einen Ausschnitt der Wandung des Formnests (23) bildet.