压铸喷嘴及用于运行压铸喷嘴的方法

压铸喷嘴及用于运行压铸喷嘴的方法
【专利摘要】用于金属熔体用的压铸热腔系统中的压铸喷嘴，所述压铸热腔系统具有至少一个在能与熔体分配器(21)连接的通道支架(3)内的熔体通道(4)，其中，熔体通道(4)过渡到加热区(6)中并且过渡到邻接于浇铸区域(10)的喷嘴头(8)中，在该浇铸区域内能构成由已凝固的熔体制成的、中断熔体流的栓塞，其中，所述加热区(6)具有加热筒(2)和/或可加热的喷嘴杆(33')，和/或所述喷嘴头(8)构造成可加热的喷嘴头(8')，并且至少加热筒(2)、可加热的喷嘴杆(33')或可加热的喷嘴头(8')构造成具有电加热装置的加热元件，所述加热元件在至少一个部分区域内具有高的功率密度和低的热惯性，所述加热元件以如下方式构造，即，在加热元件的表面上能达到20至250K/s、优选150K/s的温度变化梯度。用于运行压铸喷嘴的方法同样是本发明的技术方案。
【专利说明】压铸喷嘴及用于运行压铸喷嘴的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种压铸喷嘴和一种用于运行压铸喷嘴的方法，所述压铸喷嘴应用于 金属熔体用的压铸热腔系统中，所述压铸热腔系统具有至少一个在能与熔体分配器连接的 通道支架内的熔体通道，其中，熔体通道过渡到加热区中并且随后过渡到邻接于浇铸区域 的喷嘴头中。压铸喷嘴设置用于在浇铸区域内构成由已凝固的熔体制成的、中断熔体流的、 能完全重新熔化的栓塞。

【背景技术】
[0002] 作为铸造附加产物，浇口（Anguss)在传统的压铸方法中凝固在压铸喷嘴与铸模 之间的通道内并且在脱模后以最终不希望的方式将铸件相互连接，浇口随之带来附加的材 料耗费，这种材料耗费通常为铸件重量的40%至100%之间。即使是将浇铸物重新熔化以 用于材料回收再利用，这也通过产生熔渣和氧化而与能量损失和质量损失相联系。无浇口 的压铸避免了这些缺点。
[0003] 对于无浇口的压铸需要的是，对于每次铸造将液态的熔体从熔化坩埚引到铸模上 并且然后重新引回，然而这也导致质量损失，但至少导致时间损失；或者作为备选于此的方 案，在模具的浇口上使熔体保持液态。后者发生在采用热腔压铸方法时，在那里所有的通道 直至浇口都被加热，使得熔体保持液态并且在有利的情况下同时阻止向熔化坩埚回流。
[0004] 可以通过阀门阻止向熔化坩埚的回流，但以特别有利的方式通过已凝固的熔体的 栓塞进行阻止，该栓塞将压铸喷嘴内的浇铸开口封闭。
[0005] 现有技术已知用于无浇口的压铸或注射成型的装置和方法，其在构成由已凝固的 熔体制成的、相对熔体流封闭可浇铸区域的、能重新熔化的栓塞的情况下进行。这种装置和 方法将特别是针对塑料的注射成型进行说明，但有时也会针对非铁金属的压铸进行说明。
[0006] 文献EP1201335A1描述一种用于非铁金属的热腔方法，所述热腔方法包括受热的 浇铸接口、浇铸区域，在该浇铸区域内通过在未加热的喷嘴接口中的栓塞阻止熔体回流到 通道和熔化坩埚内。浇铸接口从外部加热。在加热时，栓塞从浇铸接口的壁脱落，并且被在 下一个铸造过程中注入的熔体从该喷嘴接口推出。
[0007] 为了使固态的栓塞在此不立刻被抛到铸模中，用于栓塞的容纳室是必需的。但由 此造成对熔体在注入时的流动的阻碍。由于该熔体以50至100米每秒的速度进入到模具 中，所以模具可能被松脱的且随着熔体一起带走的栓塞所损伤。受控制的完全熔化的栓塞 是不可能的。即使尝试这点，由于承受的外部加热而需要非常长的、妨碍生产率的周期时 间。
[0008] DE3335280A1描述一种电气运行的加热元件，该加热元件用于加热在热腔工具中 的金属熔体，由此不仅能加热接口，而且能加热熔体的最大部分。根据现有技术，类似的加 热元件广泛地已知用于使用在塑料熔体用的注射成型喷嘴内。但这些注射成型喷嘴这样实 现其他任务。而由于低的导热性和对于局部过热而提高的敏感性，在塑料注射成型时取决 于保证加热元件的尽可能均匀的温度，该温度不允许高于熔体温度太多。然而，对于在金属 压铸中的使用，这种加热元件本身在文献中很难能找到。
[0009] 上述文献DE3335280A1提出在金属压铸方法中使用这样的加热元件的任务。为此 构成为加热元件的金属芯被绝缘层包围，所述绝缘层将加热元件对于优选由结构钢制成的 金属外壳隔离开。
[0010] 在此缺点是，加热棒受金属芯、在加热装置与外壳之间的绝缘装置以及金属外壳 本身所决定地而具有高的热惯性。因此虽然熔体在压铸喷嘴中可以均匀保温，但是在压铸 过程的周期内进行动态运行是不可能的。特别是不能在每个铸造过程之后借助于熔体的冷 却来封闭浇铸区域和随后重新熔化浇铸区域，而是只能持续地将熔体维持在液态中。此外， 金属外壳遭受侵蚀性的熔体，所述熔体将与高温作用配合作用在熔体与外壳之间的接触区 域内与该外壳形成合金，并且在短时间内将腐蚀金属外壳。
[0011] 文献DE102005042867A1通用描述一种压铸喷嘴，该压铸喷嘴适合于构成闭锁浇 口的栓塞。不过，在喷嘴处的外部加热装置导致高的热惯性，因为为了熔化必须加热透整个 喷嘴头，而为了使栓塞凝固必须重新冷却整个喷嘴头。由该惯性导致周期时间非常长连同 生产效率低下的结果，或者仅导致然后被抛到模具中的栓塞的熔化。然而，所列举的文献性 的现有技术的上述缺点随之带来，浇铸区域中不使用利用凝固的栓塞的方法。低下的生产 效率和封闭问题至今仍不允许实际应用。


【发明内容】

[0012] 由此造成如下任务，即，提供具有加热筒的压铸喷嘴和用于运行该压铸喷嘴的方 法，其中，压铸喷嘴在长的使用寿命的情况下应具有热动态性，该热动态性以如下方法能实 现在铸造过程的周期内的运行，即，在每次铸造过程之后，熔体在压铸喷嘴的至少一个部分 区域内至少凝固成使得喷嘴临时封闭并阻止熔体流出或流回。
[0013] 本发明的任务通过一种用于使用在金属熔体用的压铸热腔系统中的压铸喷嘴来 解决，所述压铸热腔系统具有至少一个在能与熔体分配器连接的通道支架内的熔体通道， 其中，熔体通道过渡到加热区中并且过渡到邻接于浇铸区域的喷嘴头中，在该浇铸区域内 能由已凝固的熔体构成中断熔体流的栓塞，并且其中，所述加热区具有优选位于中央的加 热筒和/或可受热的喷嘴杆，和/或所述喷嘴头构造成可加热的喷嘴头，并且至少加热筒、 可加热的喷嘴杆或可加热的喷嘴头构造成加热元件。所述加热元件优选构造成具有电加热 装置，所述加热元件在至少一个部分区域内具有高的功率密度和低的热惯性，并且此外，所 述加热元件以如下方式构造，即，在加热元件的表面上能达20至250开尔文每秒（K/s)、优 选150K/S的温度变化梯度。按本发明的意义，浇铸区域包括按照本发明地构成栓塞的整个 区域，亦即优选在喷嘴头的凹口区域内，所述喷嘴头优选成形为截锥体或圆柱体。
[0014] 以此熔体在加热区内的温度能够快速降低，然而不使熔体达到凝固。然而同时，头 部区域或可加热的喷嘴头的温度降低成使得在浇铸区域中发生熔体的凝固，并且结果封闭 浇铸点。在下一个铸造过程开始时，可加热的区域、例如加热筒、备选地或附加地可加热的 喷嘴头同样重新被快速加热，浇铸区域内的栓塞熔化，熔体经由浇铸区域注入到压铸模具 中。通过在熔体与高动态的热源之间的直接热接触能实现：热能在很大程度上无延迟地特 别是也在浇铸区域内输入到熔体中。为此，热源具有带有低惯性的材料。以此由针对性且 节能地将对于熔化所需的热量应用到受狭窄限制的区域上。此外，冷却也在受狭窄限制的 区域内进行，从而能量损失低而冷却速度高。
[0015] 由此避免熔体的回流以及加热通道或热腔的耗费的再填注。此外，铸件质量提高， 因为由于接触空气而产生的氧化或熔渣不会出现并且不会随着熔体达到铸模中。
[0016] 有利的是，喷嘴头能单独使用和/或由陶瓷制成。喷嘴头特别高地受载荷，因为在 那里由于浇铸区域中的变窄而出现的熔体的最高流动速度。因此有利的是，喷嘴头是可更 换的，以便将该喷嘴头作为磨损件来替换并且整体上保证喷嘴按照规定地继续运行。此外 有利的是，喷嘴头由特别硬的、耐磨的、化学上基本惰性的材料如陶瓷制成（即使是不可更 换的），以便整体上保证喷嘴头并因此压铸喷嘴的长的使用寿命，或者说延长对于更换喷嘴 头的保养间隔期。
[0017] 也有利的是，所述压铸喷嘴具有包围通道支架的喷嘴体。由此保护通道支架，必要 时也保护压铸喷嘴的喷嘴头，并且特别是以节能的运行方式为目标来减少从热的通道支架 经由压铸喷嘴外壁的热损失。
[0018] 特别的优点在于，喷嘴体或通道支架由钛制成和/或具有绝缘体和/或具有至少 一个支撑环和/或至少一个压力件作为支撑元件。钛具有低的导热性，并且因此特别适用 于包围压铸喷嘴。当通道支架与喷嘴体之间置入有附加的进一步降低不希望的热导出的绝 缘体时，通道支架的包围物的绝缘效果进一步改善。为了阻止由喷嘴体到熔体分配器上的 进一步的热导出，压铸喷嘴在优选的应用情况下使用在该熔体分配器中，该压铸喷嘴仅以 喷嘴体的支撑环贴靠在熔体分配器上，备选地或者附加地也通过至少一个绝缘的压力件来 贴靠。以此，仅通过热的压铸喷嘴与冷的铸模或熔体分配器之间相对小的接触面来进行强 烈首先的热传递。
[0019] 已证明为有利的是，熔体通道带有通道涂层。这样的涂层、特别是由搪瓷制成的涂 层阻止通道被流经通道的熔体腐蚀。设有其他涂层，例如基于陶瓷的或通过喷镀施加的涂 层。
[0020] 此外证明为有利的是，设有至少一个热传感器，以用于确定在加热区和/或浇铸 区中的熔体温度。在优选实施形式中，该热传感器在检测温度值时通过低的惯性而突出并 且可直接与熔体接触。将检测的温度被提供给调节装置或备选地也提供给控制装置。借助 调节装置这样操控至少一个加热元件，使得热功率足以在规定的时间段内达到所希望的熔 体温度。
[0021] 在一种备选的实施形式中，厚膜加热装置用作热传感器，在所述厚膜加热装置 (例如HTCC(高温共烧陶瓷）或LTCC(低温共烧陶瓷））中，金属导体被嵌入到陶瓷中或利 用陶瓷或玻璃覆盖。这点在利用PTC(正温度系数）效应的情况下进行，在这种效应中，导 体的特定电阻随着温度改变。利用为导体选择金属、特别是考虑纯金属能达到特别有利的 直线特性曲线。因此明确包括集成到加热装置中、利用PTC效应的热传感器，无需超出具有 作为加热装置和传感器的双重功能的加热导体而具有附加的构件。在PTC、冷导体中，电阻 越高，具有在晶格中强烈震荡的原子的金属就越热。在NTC(负温度系数）中虽然原则上也 会出现这种效应，但是仅有一种抵抗这种效应的附加效应。在此涉及半导体。如果所有原 子都固定地处于晶格中，那么半导体就是完美的绝缘体。在加热时通过能量供应打破晶体 中的键，并释放然后产生电流的电子。在半导体晶体中的原子运动得越快，释放电子就越频 繁。
[0022] 除了金属导体外，可以根据上述实施形式，所述热传感器也可以具有陶瓷导体，特 别是以相应的制造精度为前提相应地利用PTC效应以用于确定温度。一旦应用是可能的， 则相同的情况原则上也适用于NTC效应。在此，在分析测量数据时应考虑非线性特性曲线。
[0023] 如下的温度是特别有利的，该熔体温度比熔体的相应使用的材料的熔体温度高出 20K。以此保证按照本发明的压铸喷嘴中的高动态过程能在最低的能量利用时实施。此外 降低压铸喷嘴的构件上的热载荷，从而可以降低或排除磨损或化学变化。以此延长压铸喷 嘴的使用寿命，可以放弃在引导熔体的区域的涂层并且压铸喷嘴整体上变得更成本有利。
[0024] 设有至少一个横截面改变部的压铸喷嘴具有特别的优点，所述横截面改变部限定 朝向浇铸区域的热流。这种横截面改变部可在加热区内通过熔体通道的相应构型来实现， 而在浇铸点处则通过一个导流器边缘或借助于加热筒实现。横截面改变部优选设置在加热 区域与头部区域之间，所述横截面改变部限定朝向浇铸区域的热流。
[0025] 通过选择横截面改变部的横截面，能够调节可从加热区域流出到头部区域中的热 量。以此能够影响：在考虑到在喷嘴头区域内的冷却时间的情况下，在熔体通道的加热区内 处于何种温度时那里存在有熔体凝固。此外，在影响加热区内的温度时间接也影响在浇铸 区域内、在头部区域内或在喷嘴头内的温度，以便能够周期式通过已凝固的熔体栓塞控制 浇口的封闭。
[0026] 此外，本发明的任务通过具有点加热装置的加热元件，并且在至少一个部分区域 内具有高的功率密度（高功率加热元件）和低的热惯性，所述加热元件以如下方式构造，使 得在加热元件的表面上能达到20至250K/S、优选150K/S的温度变化梯度。为了达到低的 热惯性，该加热元件由具有低密度、高导热性、因此低热容量的材料制成。由于材料本身不 存储多的热量，所以可以快速加热并且可以同样快速冷却。加热元件特别是在表面上由良 好的电绝缘的材料制成，以便为了运行电加热装置可以使用较高的电压，以便由此能够限 制电流强度和馈电线的横截面以及功率损失。
[0027] 在此优选地，加热区、头部区域、喷嘴杆和/或至少部分地构造成高功率加热元件 的喷嘴头具有包括绝缘体陶瓷和加热导体的层结构并且能通过触点进行触点接通。绝缘体 陶瓷至少在外侧上和在各加热导体之间形成一个电绝缘的保护罩。作为绝缘体陶瓷特别是 也考虑玻璃、搪瓷或玻璃料（硅酸盐）。加热导体可通过电连接端（触点）进行电触点接 通。
[0028] 加热导体在一种优选的实施形式下构成为导体陶瓷。陶瓷是成本有利的、具有特 别低的热容量并且承受由温度变化所造成的材料应力，或者导体和绝缘体具有类似的膨胀 系数。因此陶瓷优化地适用于快速温度变化的情况。此外，在加热元件的外壁上的绝缘体 陶瓷是耐液态熔体的并且在其影响下不腐蚀。
[0029] 备选于导体陶瓷或补充地，例如在不同系统组合时，设有金属导体作为加热导体 来嵌入到绝缘体陶瓷中。为此应使用优选高熔点的金属粉末，该金属粉末的熔体温度超过 陶瓷的烧结温度。备选与此地规定，金属粉末在烧结时熔化并且在绝缘体陶瓷中限定地流 动。
[0030] 对于加热导体的实施形式的另一种备选方案是金属导体，该金属导体例如借助印 刷方法从平版印刷方面进行定义，并且例如以厚膜技术、HTCC或LTCC嵌入到绝缘体陶瓷 中。金属导体通道的走向和宽度优选通过丝网印刷或按照光化学的方式进行限定。作为金 属用于导体通道以及用于触点接通特别是考虑银、银钯合金、钼、钼合金或金膏。
[0031] 一种特别优选的实施形式具有喷嘴杆，该喷嘴杆与喷嘴头部一件式地连接。以此 避免喷嘴杆与喷嘴头之间对连接密封件的要求，由于在该区域内的熔体压力高且流动速度 快，因此对连接密封件的密封性要求非常高。此外，制造得以简化。
[0032] -件式的喷嘴杆的一种特别优选实施形式具有至少在喷嘴杆和喷嘴头的区域内 可分开操控的加热装置。因此可以这样有针对性地影响压铸喷嘴的不同区域内的熔体温 度，使得能以最低的能量利用时实现优化的过程动态。特别是由此例如可将杆保持稍微在 熔点之上的稳定的温度上，其中，一个或多个传感器特别优选地监控该区域内的温度，然后 相应地控制加热功率。与此相对，在喷嘴头区域内进行波动的加热，该加热通过在喷嘴头中 相对小的浇铸区域和该区域内的低热容量以高动态性进行。从而在低的能量利用时，短的 周期时间和高的生产效率是可能的。也备选地规定使用温度传感器，如例如上所述的那样。
[0033] 在此有利的是，所述加热元件具有外部的涂层或表面涂层。在整个加热筒并非都 由陶瓷制成的情况下，涂层能实现提高抗熔体侵蚀的抵抗性。也设有其他材料用于涂层、例 如搪瓷或玻璃或者玻璃料。
[0034] 备选地，代替涂层特别是在浇铸区域内设有内嵌件，所述内嵌件优选内衬在受高 载荷的浇铸区域，在那里为提高使用寿命起见在良好的导热性时减少由于流动的熔体的磨 损的影响。只要涉及仅通过加热筒加热的压铸喷嘴，这种嵌件就优选由低导热性的陶瓷、钛 或其他具有低的导热性的材料。如果喷嘴头的壁还配备有自身的加热装置，那么制成内嵌 件的材料必须具有高导热性。在任何情况下都要求有利的磨损特性，亦即高的耐磨性。
[0035] 通过合适的绝缘体、例如由钛制成的外部绝缘体来避免从喷嘴到模具中的过量的 热流并且保持喷嘴中的热量。这不仅仅处于能量方面的是值得期望的，而且也是为铸模的 使用寿命起见而提供的。因此模具浇铸区域的特征在于仅小的壁厚。该区域在热量输入经 过喷嘴时将强烈地受载荷并且将造成材料损坏的危险。
[0036] 此外需要短的周期时间和压铸喷嘴的为此所必需的低热惯性、高加热功率和快速 的温度下降，使得外部因素在其作用方面被限制，所述外部因素如从喷嘴头到铸模中不受 控制的热损失。这也可以通过喷嘴头与铸模的浇铸区域之间的热绝缘并且此外在绝缘方面 以及在喷嘴与铸模或熔体分配器之间的接触面的减小方面来实现。
[0037] 特别有利地，为此使用在浇口附近设置的热传感器，通过该传感器可以精确检测 喷嘴头区域内的温度情况并作为调节的依据使用。
[0038] 在一种备选的实施形式中，精确的温度调节导致：可以放弃压铸喷嘴区域的涂层 并且这些都可以简单且成本有利地由钢制成。借助非常精确调节的温度，阻止导致磨损和 在熔体与喷嘴材料之间不希望地产生合金的过热，而无需承担粘度不希望地提高或者熔体 冻结的风险。特别是避免>450°C的损坏喷嘴材料的温度，因为锌早在温度为390°C时就已 熔化，并且该间隙已对于快速且准确的调节是足够的。在该优选的实施形式中，这样准确地 调节温度，使得在温度超过熔体温度20K以内时就已经可以进行无问题的过程控制。
[0039] -种特别有利的过程控制，首先从上述意义上讲，可以利用加热筒，该加热筒在加 热区和头部区域能通过相应单独的连接端或触点来单个操控，因此具有能单独操控的加热 装置。由此可以不仅在加热区，而且在头部区域分别实现优化且彼此独立的温度控制。因 此例如可以在节省能源的情况下在加热区连续进行加热，或在铸造过程开始时以较低的强 度进行加热，因为封闭浇铸区域的熔体栓塞可以通过有针对性地仅加热头部区域和在那里 存在少量熔体来熔化。
[0040] 对此的一种易于制造、成本有利的备选方案仅具有一个唯一的加热装置，该加热 装置只需一根馈电线和一个操控装置。为了尽管如此还是能够局部影响压铸喷嘴不同区域 的温度，例如改变导体密度、及其横截面和/或在使用半导体材料的情况下改变其掺杂。因 此可以按照特别简单的方式进行微调，其中，包含热传感器的测量值也被证明为有利的。在 基于厚膜技术制造的加热装置中可以进行特别良好的微调。特别是对成熟的具有高再现性 精度的系列产品，提供使用单个加热装置作为有利的变型方案。
[0041] 有利地，具有延长的杆或朝向杆延长的顶端的加热筒穿过熔体分配器，从而触点 能轻易地达到地处于熔体分配器之外。由此便利于建立和检查加热筒的电连接和检查。此 夕卜，对馈电线绝缘的耐热性提出更低的要求，因为这些馈电线不必穿过具有损坏绝缘材料 的高温的熔体分配器。以此在整体上改善压铸喷嘴的功能性和操作安全性。
[0042] 有利的是，所述加热筒居中或同心设置在加热区中，从而优选加热区和加热筒优 选具有同一个的中心轴线。此外有利的是，加热筒在杆与加热区之间具有定心导向装置。 加热筒由此在通道支架中获得特别可靠的支座，并且在熔体通道中、特别是加热区的区域 内的居中布置结构即使在承受机械载荷时也通过注入的熔体固定。由此提高压铸构件的质 量，因为熔体以大范围均匀体积流量到达铸模中，在朝向浇铸区域的多个熔体通道或一个 熔体通道内的子熔体流之间没有温差。
[0043] 也特别有利的是，设有用于平衡通道支架和接合到通道支架中的加热筒的不同热 膨胀的补偿装置，其中，通道支架具有用于加热筒的支座。加热筒被压靠向该支座，其中，设 有膨胀螺栓，所述膨胀螺栓具有在力导入区域内与通道支架连接的压力螺钉，所述通道支 架在接触区域内与加热筒连接，从而在加热通道支架、加热筒和膨胀螺栓时，所述加热筒被 膨胀螺栓压靠向支座。在此在优选的实施形式中，力导入区域被滑块中的螺纹端部限定，压 力螺钉嵌入到该滑块中，该压力螺钉与膨胀螺栓相连。
[0044] 由此进行构件由热决定的膨胀的补偿，这种膨胀可能导致加热筒在其支座中松 动，因为金属元件如喷嘴体比陶瓷元件如加热筒更强烈膨胀。然而该问题通过使用预张紧 的膨胀螺栓来避免，该膨胀螺栓与通道支架一样地膨胀并且不仅抵抗支座的松动，而且可 根据材料配对情况和尺寸以规定的方式获得或甚至增强预应力。
[0045] 此外，本发明的任务通过一种用于运行压铸喷嘴的方法来解决，所述方法包括如 下步骤：以提高的功率运行一个或多个可加热的元件、特别是加热筒、可加热的喷嘴杆或者 可加热的喷嘴头，其中，至少在一个局部区域中功率密度这样大且热惯性这样小，使得在加 热元件的表面能达到20至250K/S、优选150K/S的温度变化梯度。同时地或者紧接于此地 将熔体注入到模具中。接着降低功率或者切断可加热的元件并且停止熔体流。最终以如下 这样的功率来运行可加热元件，利用该功率使加热区内的熔体保持液态，然而热量尚不足 以将浇铸区域内的熔体也保持在熔化温度上，接着在那里熔体凝固成栓塞、封闭浇铸点并 阻止熔体流出或回流。详细地在方法流程期间执行如下过程：
[0046] 1.封闭模具。
[0047] 紧接于取出事先制造的铸件进行模具的封闭，该铸件在先前的工作周期中已经制 成。在此，铸模被这样牢固地封闭，使得铸模能够承受熔体的高压。
[0048] 2.通过提高可加热元件的功率来加热压铸喷嘴并完全熔化在压铸喷嘴的浇铸区 域中的栓塞。
[0049] 功率的提高是由静电流或按照接通的意义由完全中断的电流出发。输入的热功率 在此这样大，使得由已凝固熔体制成的栓塞不简单地仅在边缘区域中熔化并且因此从浇铸 区域的壁脱落，而是整个栓塞完全熔化。栓塞由此与随后压入到模具中的熔体混合并且在 铸件中不留下痕迹、例如以非均质的形式。由于热惯性低，在这样短的时间内熔化，使得在 铸造时可实现1?的周期频率。
[0050] 3.通过降低功率至少可部分关闭可加热元件。
[0051] 如果涉及从铸模中抬起喷嘴的方法，完全关闭或明显降低热功率则是特别重要 的。然而，即使没有抬起喷嘴，在任何情况下都不再需要另外的加热，因为在熔体流中含有 的热量通过随后以高温流入的熔体保证维持熔化温度。
[0052] 4.将熔体注射到铸模中。
[0053] 熔体流过喷嘴，进入到铸模中，直至该铸模完全填满熔体，并且熔体流停止。
[0054] 5.保持熔体的压力。
[0055] 如果没有其他熔体流出，那么直至熔体在铸模中凝固都继续保持压力，即使在熔 体流入到铸模中也向熔体加载该压力。以此保证在模具中所有空腔都可靠地填满，并避免 出现气套和其他铸造缺陷。
[0056] 6.铸模中的熔体凝固。
[0057] 熔体在填满的铸模中凝固成铸件。凝固可以通过在模具中被冷却剂穿流的冷却通 道来加速。通过冷却剂带走铸件的热量。
[0058] 7.在压铸喷嘴的浇铸区域中的熔体凝固。随着仍与压铸喷嘴直接接触的铸件中的 熔体凝固，在压铸喷嘴的浇铸区域中的熔体的热量导出到现在（首先通过铸模的冷却的） 冷的铸件中。由此导致在该区域中的熔体凝固，这同时导致该区域密封。压铸喷嘴的浇铸 区域因而被一个栓塞封闭，该栓塞由于喷嘴构件的小的热惯性而快速构成，从而可实现短 的周期时间。位于在压铸喷嘴中栓塞后面的熔体既不会从该压铸喷嘴流出，也不会让空气 进入到压铸喷嘴中和通过通道回流到熔体坩埚中。压铸喷嘴和通道中填充液态的熔体。
[0059] 如果备选地使用高的热惯性的喷嘴时，在按照本发明的方法的特殊情况下，从喷 嘴头进入到铸模中的热损失是希望的，以便带有熔体冻结的目标地支持其冷却。
[0060] 在另一种备选的实施形式中，在熔体分配器的至少一个熔体分配器中的止回阀附 加地关闭并且附加地阻止熔体回流。
[0061] 8.打开铸模。
[0062] 为了取出铸件，需要打开铸模。由于压铸喷嘴已被熔体栓塞封闭，在打开铸模时熔 体不发生熔体的排出，在浇口与制品断开之后也不发生熔体的排出。
[0063] 9.铸件从铸模脱模。
[0064] 在打开铸模之后，铸件可以脱模，亦即从铸模取出。在此发生制品在浇铸区域中通 过导流器边缘的轻易断开，并且该导流器边缘是直接在导流器边缘上的渐缩部和预定断裂 位置。
[0065] 如果以提高功率运行所有的或个别的可加热元件、特别是加热筒和/或可加热喷 嘴杆，那么温度当熔体穿流压铸喷嘴期间将保持不变。避免过早冷却或不希望的粘度增加， 均会导致压铸构件的质量降低，这些情况都会避免。如果之后降低可加热元件的功率，尽管 这导致熔体温度下降，但是该熔体在加热区中仍保持流动性。
[0066] -旦仅一个加热筒用作可加热元件，那么在头部区域中的功率下降导致在金属或 构成熔体的其他可铸造材料的熔化温度之下的更强的冷却。由此发生凝固和在加热筒的头 部区域内形成熔体栓塞，由此封闭浇铸区域。
[0067] 因此，为了封闭浇铸区域无需阀或其他可运动的元件。该元件将同样地由于熔体 而承受高的磨损，因为必然侵入到可运动的构件之间的熔体的腐蚀作用将导致阀门或其他 可运动的元件过早失灵。
[0068] 尽管如此，还是可以对已封闭的浇口的优点加以利用，这些优点特别是在于，避免 熔体回流到加热通道中和熔池中。回流将同样导致重新流入到通道内的熔体夹带熔渣或氧 化的金属并且可能伴随者构件质量降低的结果而被压入到铸模中。此外还将提高铸造过程 的周期频率，因为省去加热通道排空和重新填充，这些加热通道持续地填充液态熔体。
[0069] 特别有利的是，从所述加热筒的加热区域流出到在喷嘴头和头部区域之间的浇铸 区域中的热量的份额通过至少一个横截面改变部以处于该区域的熔体量与经由浇铸区域 流出到模具和喷嘴头中的热损失相配合作用地由外部来确定。由此按照本发明的任务能够 按照非常简单且灵巧的方式来解决、特别是协调于与具有确定特性的熔体。
[0070] 附加于加热筒的横截面的变化或者备选于此地规定，所述熔体通道本身具有横截 面改变部。另外的横截面改变部以导流器边缘的形式补充地或备选地设在浇铸区域中。该 导流器边缘此外是热障（WSrmebarriere )、具有在压铸喷嘴与烙体之间提高的热电 阻的区域，并且如果熔体在冷却时收缩，则还能实现在脱模之前就将压铸喷嘴中已凝固的 熔体从制品分离。
[0071] 在一种备选的实施形式时，在喷嘴头与头部区域之间的浇铸区域内的熔体通过可 单独加热的头部区域调整温度。相对于另一种规定的通过减小横截面来工作的解决方案而 言，在此可以更灵活地匹配于改变过的熔体特性或在对系统功能性的要求变化时进行更灵 活地匹配。在此，仍然存在的横截面改变部减小头部区域和加热区域的相互影响。使用其 他可分开操控的可加热元件或区域（如上详细描述的那样）产生改善的影响可能性。
[0072] 能将熔体温度的温度值提供给温度调节装置的热传感器带来特别的优点，该调节 装置调节在加热区中和/或在浇铸区中的熔体温度，从而熔体温度仅这样超出熔体的熔化 温度，使得保证可靠的保熔体流。由此避免低效的能源使用以及在还是可靠的过程控制中 阻止由于压铸喷嘴的构件的过高热载荷而带来的磨损。
[0073] 总而言之，当前的解决方案在所有变型方案中都具有如下优点，S卩，不会产生熔化 之后脱落的栓塞，并且作为这样的栓塞能以开头所述顺序进入到模具中。只有熔体当浇口 的区域内完全熔化时，熔体才能够重新流入到铸模中。
[0074] 上面提及的是金属熔体，按照本发明的装置和按照本发明的方法的应用利用方法 流程（温度控制、温度梯度）的相应匹配也规定用于其他材料、例如塑料熔体。

【专利附图】

【附图说明】
[0075] 本发明的其他细节和优点由附图及其说明得出。图中：
[0076] 图la示出按照本发明的压铸喷嘴的一种实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴 带有筒式加热装置；
[0077] 图lb示出按照本发明的压铸喷嘴的另一种实施形式的示意性剖视图，该压铸喷 嘴带有筒式加热装置；
[0078] 图2以部分剖视图发明的加热筒的实施形式的示意图；
[0079] 图3示出按照本发明的压铸喷嘴的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴带有筒 式加热装置和杆头部加热装置以及侧面的喷注装置；
[0080] 图4示出按照本发明的压铸喷嘴的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴带有筒 式加热装置和头部加热装置；
[0081] 图5a和6至9分别示出按照本发明的压铸喷嘴的浇口图的示意性俯视图；
[0082] 图5b示出按照本发明的用于侧面喷注的压铸喷嘴的实施形式细节的示意性剖视 图；
[0083] 图10示出按照本发明作为螺旋管筒的压铸喷嘴的实施形式的示意性剖视图；
[0084] 图11示出按照本发明的压铸喷嘴的实施形式细节的示意性剖视图，该压铸喷嘴 带有头部加热装置和内嵌件。
[0085] 具体实施形式
[0086] 图la示出按照本发明的压铸喷嘴1的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴包括 一个通过电连接端11而触点接通的加热筒2、一个通道支架3、一个包围通道支架3的喷嘴 体5和一个在压铸喷嘴1的朝向铸模22的端部上的喷嘴头8,在该通道支架3中安装有在 所示的构造形式中构造成双重的熔体通道4。熔体通道4从熔体由熔体分配器的偏心的进 入位置朝向在喷嘴杆33、加热区6内的中心孔延伸，并且熔体通道在优选的实施形式中通 过通道涂层20来保护免遭熔体的不利的、特别是腐蚀性的作用。坚硬的通道支架3以此既 不会与熔体产生合金，也不会按照其他方式被该熔体损坏。在特别优选的构造形式中，作为 通道涂层20使用搪瓷。
[0087] 熔体通道4以如下方式构成，S卩，这些熔体通道能与仅在图1中表示的熔体分配器 21连接，并且由该熔体分配器向这些熔体通道供给熔体。熔体通道4通到加热区6中，该加 热区同样是熔体通道4的部分，并且加热筒2连同加热区域17都伸入到该加热区中。由此 当熔体处于喷嘴杆33内的加热区6中时，能对熔体进行加热。
[0088] 加热筒2在备选的实施形式中同样配设有涂层13,该涂层与通道涂层20类似地保 护有关表面免遭熔体的腐蚀、粘附或与熔体不希望地产生合金。这点特别是当加热筒2不 是由陶瓷制成时适用。
[0089] 压铸喷嘴1还具有一个喷嘴头8,该喷嘴头朝向仅在图1中表示的铸模22的方向 邻接于通道支架3。喷嘴头8在其中央具有一个朝向浇铸点23渐缩的区域，熔体在该区域 按从压铸喷嘴1在浇铸区域10处排出来定向。喷嘴头8在优选的构造形式中构造成可更换 的，从而该受高载荷的构件在磨损时能够轻易地更换，而无须使整个压铸喷嘴1停止运行。 特别优选地，使用非常耐磨的材料、例如陶瓷来制造喷嘴头8。因此尽管由于以高速度通过 浇铸区域10排出熔体的高载荷，也保证特别长的使用寿命。
[0090] 为了降低从压铸喷嘴1的热损失，引导熔体的区域、通道支架3是绝缘的。该绝缘 优选通过如下的喷嘴体5来进行，所述喷嘴体到铸模22上的热传递被降低，因为喷嘴头1 仅支撑环7的区域内支撑在铸模22上。热传递的进一步的降低通过使用在通道支架3与 喷嘴体5之间的绝缘体9来进行。空气也可以用于此。
[0091] 加热筒2在通道支架3内持续可靠且牢固的保持通过定心的导向装置的支座12 来保证。
[0092] 加热筒2指向浇铸点23的端部通过优选锥形的头部区域18形成。该头部区域在 与喷嘴头8的内部凹口的配合作用下形成一个中空锥形空间，该空间朝向浇铸点23渐缩并 且熔体必须以高速度穿流过该空间，然后熔体通过浇铸点23离开压铸喷嘴1。一旦熔体在 浇铸区域10的该空间内冷却，就会形成一个稠的栓塞，该栓塞阻止熔体流出或回流，并且 当栓塞在开始加热时熔化并且从壁脱离，栓塞也不从浇铸区域10脱落。熔化本身非常快且 均匀地进行，因为栓塞的优选中空锥形状具有比整体轮廓小的壁厚，并且中空锥形状能快 速加热。
[0093] 栓塞的非常快速凝固通过如下方式来促进，S卩，流经浇铸区域10内的狭窄空间的 熔体在流动期间通过摩擦本身进一步地加热并且在头部区域18开始冷却时在流动期间仍 总是保持流动性。而如果熔体流停止，则不再产生摩擦热并且熔体立即凝固成封闭浇口 10 的栓塞。
[0094] 为了重新熔化栓塞，在所示的实施形式中对加热筒2的加热区17进行加热，从而 熔体在加热区6中的温度同样升高。因此，热量一方面通过熔体传导到栓塞并且另一方面 通过横截面改变部14的区域传导到头部区域18。通过构成横截面改变部14可影响热量以 何种程度流向头部区域18。因此根据加热区域17所达到温度能影响熔化时间点。
[0095] 图lb示出按照本发明的压铸喷嘴Γ的另一种实施形式的示意性剖视图，该压铸 喷嘴1'带有借助加热筒2'的筒式加热装置。加热筒2'在此具有成形为圆筒状的顶端44， 该顶端通过一个膨胀螺栓39与一个压力螺钉40相连接地被压靠向在通道支架3的钻孔中 的支座12'。在此压力螺钉40与作用到加热筒2'的顶端44上的力作用相联系地产生膨胀 螺栓39的预紧力。
[0096] 如果运行压铸喷嘴Γ，则将所有构件均加热到运行温度，该运行温度在优选方法 实施方式时达到450°C。结果发生构件的由热决定的膨胀，其中，金属元件如通道支架3比 陶瓷元件如加热筒2更强烈膨胀。因此将发生在加热筒2在其支座12'中的松动。
[0097] 然而这点通过使用预张紧的膨胀螺栓39来避免，该膨胀螺栓在膨胀区域内与通 道支架3-样强地膨胀并且抵抗支座12'松动。膨胀区域由支座12'延伸至螺纹在与通道 支架3形锁合地连接的滑块内的端部，压力螺钉40嵌入到该滑块中。而由此得到通过压力 螺钉40引入到支座12'中的预应力，并且加热筒2以其顶端44牢固地保持在其支座12' 中。通过在热膨胀时配合作用的元件（这里指通道支架3和膨胀螺栓39)的相应构型，也 可以在加热时产生应力的加强。以此可在运行中达到更好的紧合，而不通过过强的持续的 压力负荷使紧固的元件（这里指加热区2的顶端44)置于流动（zum FliePen bringen)， 只要为此使用的材料应倾向于这一效果。
[0098] 为了减少从压铸喷嘴Γ的热损失而设有一个支撑环7以及压力件38。如果在铸 造过程期间压铸喷嘴1'安放在铸模22上，则压铸喷嘴Γ利用这些元件在铸造过程期间支 承在铸模22上。通过仅点式地安放和使用具有低导热性的材料来减少由压铸喷嘴Γ流出 到铸模22中的热损失。在喷嘴头8区域内为此还设有一个绝缘体9、优选空气室。备选地 或者附加地也设有一个绝缘元件、例如由钛制成的盘片以用于设置在喷嘴头8的端面43区 域内，以便避免热量直接流出到铸模的浇铸区域中。
[0099] 横截面改变部14 (这里在熔体通道4的横截面中）负责使热量经由熔体限定地传 递到喷嘴头8的浇铸区域10中。备选地或附加地也设有加热筒2按照图la的横截面改变 部。此外，在所示的实施形式中还设有以导流器边缘42形式的另一种横截面改变部。该横 截面改变部不仅减少热量经由熔体流入到铸模中，而且也提供了用于冷却的熔体的规定断 裂处，在冷却时收缩的凝固的熔体已在脱模过程前就在该规定断裂处与制品断开。如果喷 嘴头8如在优选实施形式中由钛制成，则在浇铸区域10中的优选由稳定的陶瓷或由钨制成 的内嵌件是有利的，因为否则在那里以高速度流动的熔体将导致强烈的磨损。
[0100] 使用热传感器41经证实为特别有利。该热传感器在优选的实施形式中靠近浇铸 区域10地设置在优选由绝缘的钛制成的喷嘴头8内。热传感器41提供的温度测量值优选 在调节装置中进行处理。该调节装置于是利用有效的能源利用和引导熔体的元件的最小热 载荷的结果来负责在压铸方法的每个阶段中与时间相关的精确温度控制。由此可以放弃用 于避免热损耗或产生合金的特别措施、例如涂层。
[0101] 熔体通道4从与熔体分配器的连接区域与垂直线有偏差地延伸穿过通道支架3， 直至熔体通道达到在容纳加热筒2的加热区6上并且在加热区6中进一步地延伸至喷嘴头 8。加热区域17和头部区域18在加热筒2''的该实施形式中无横截面改变部地相互过渡。 内嵌件31减少磨损并提1?喷嘴头8的使用寿命。
[0102] 图2以部分剖视图示出按照本发明的加热筒2的实施形式的示意图，该部分剖视 图示出加热区域17。在那里能看出加热装置的多层结构，该多层结构在特别优选的实施形 式中在中央作为核心以及在周边上外围并且为了使传导的区域相互绝缘而分别具有绝缘 体陶瓷15。在所示的实施形式中的同心的各层之间嵌入有导体陶瓷16,该导体陶瓷借助于 其导电特性而用作加热装置。各个导体回线也优选通过绝缘体陶瓷15彼此电绝缘。
[0103] 由高性能陶瓷制成的加热筒2特别适用于具有短的周期时间的压铸喷嘴，这些压 铸喷嘴必须以快速改变的热需要量来加热。
[0104] 虽然原则上已知具有绝缘的和传导的陶瓷的全陶瓷加热元件，其中，加热功能在 根据现有技术至今的应用中仅被集成到高强度陶瓷件如切刀、焊接夹具和工具中。根据本 发明，陶瓷加热元件以与根据现有技术所完全不同的方式来使用，即在压铸喷嘴中用作加 热装置，其中，陶瓷加热元件在利用其热特性的情况下还被高动态地操控。
[0105] 在加热筒2的优选实施形式中使用根据现有技术已知的陶瓷作为材料，这些陶瓷 与金属加热元件相比通过多种优点而突出。经证实为特别有利的是直至150W/cm 2的表面 功率和e>0. 9的辐射发射，其中，温度可能达到直至1000°C，这特别有利于在压铸方法中加 工的高熔点非铁金属、如铝。
[0106] 其他优点在于短的加热时间，能实现快速冷却的少的余热和由于少的热质量的非 常良好的可调节性。特别是通过陶瓷由于其密度低而热容量小，能够在低能量吸收的情况 下实现高加热率。陶瓷加热体的高导热性和低质量最终引起热惯性低。
[0107] 全陶瓷的加热元件是耐氧化且耐酸的。这些全陶瓷的加热元件具有低的以液态金 属的润湿性、高的机械强度、良好的导热性以及同时高的电绝缘电阻和高的击穿强度。同时 这些全陶瓷的加热元件通过高的硬度和耐磨性而突出。
[0108] 由向外的良好且可靠的电绝缘所决定地能以较高的电压、优选230V驱动加热筒 2。这具有如下优点，S卩，必须向加热装置传导低的电流强度，同时馈电线的横截面也可以相 应地小。其结果就是节约成本和功率损耗低。在优选400W的功率时，只需1. 8A的电流强 度。
[0109] 导电陶瓷和由绝缘陶瓷制成的套被烧结成一个均质的主体并且在高的机械稳定 性的同时能实现因此非常高的功率密度。陶瓷的良好的耐老化性和耐磨性也在高的温度时 保证长的使用寿命。
[0110] 然而备选的实施形式规定，为加热筒2使用其他材料、如例如钢材。特别是在这种 情况下需要涂层13、优选搪瓷，以便引起表面的相应的、特别是减少磨损的特性。除了较高 的耐磨性外，还应达到阻止在侵蚀性熔体的影响下氧化和使金属粘附到表面上的倾向小。
[0111] 加热筒备选由具有至少一个引入到其中的金属导体的陶瓷制成，其中，金属导体 作为优选高熔点的金属粉末、作为固体导体或以光刻方法来预备并作为薄膜被引入。为此 优选规定如厚膜工艺、HTCC或LTCC的方法。
[0112] 加热筒2的特别优选的实施形式规定在加热区域17中和头部区域18中的分开的 加热装置，这些加热装置也能分开地通过电连接端11、11'来操控。以此能够以特别节能的 方式连续地为加热区域17供应让熔体保持液态的能量。而头部区域18可以有针对性地周 期性地加热和冷却，以便能实现位于头部区域18周围区域内的少量熔体的凝固和重新熔 化。通过横截面改变部14让加热区域17与头部区域18的相互影响最小化并且以此支持 两个区域的自给自足的功能。
[0113] 此外规定对仅压铸喷嘴的头部区域18或其他界定区域进行加热。
[0114] 断续地示出的杆19优选具有这样大小的长度，使得该杆由熔体分配器中向上伸 出，轻易地可接近触点11、11'并且避免线缆穿过熔体分配器。
[0115] 图3示出按照本发明的压铸喷嘴1的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴带有 筒式加热装置和杆头部加热装置以及侧面的喷注装置34,这里具有以星形的浇口轮廓24， 以用于生产制品29。在此使用可直接加热的喷嘴杆33,所述喷嘴杆为此具有由绝缘体陶瓷 15和导体陶瓷16制成的类似于之前描述的加热筒2的结构。特别之处在于，不仅喷嘴杆 33'连同喷嘴头8' 一起构造成一件式的且可加热的。在此，优选在喷嘴头8'的区域内产生 加热功率的最大部分，特别优选考虑由浇铸点23开始的第一个1至15毫米内。在此，输入 这样多的热量，使得补偿在喷嘴的前端区域内的热下降。这取决于如例如热绝缘装置和导 出热量的接触面的外部因素。
[0116] 由此不仅通过加热筒2而且通过喷嘴杆33'进行熔体的均匀加热。电连接端11、 11'在此从外部例如经由顶板35,在那里压铸喷嘴1与熔体分配器接触。
[0117] 备选于此地，通过以较低温度运行或完全不对加热筒2进行加热，也可能遇到在 加热筒2的区域内整体过高的熔体温度。因此不必顾及有足够的热量流入到头部区域18 中。而可以在喷嘴头8的区域中仅有针对性地影响温度情况。
[0118] 代替所示的末端为尖的加热筒2,备选与此地规定，该加热筒圆筒形地保持其整个 直径直至浇铸点23,并且在那里以这样的方式提高图6中浇口 25的环直径，使得通过侧面 的喷射简化多个零件的生产，或可制造更大尺寸的零件。特别优选地，在头部区域18中设 有加热筒2的直径的扩大。
[0119] 此外，由一种解决方案产生特别的优点，在该解决方案中，整个压铸喷嘴1在喷嘴 体5的外部区域中具有由钛制成的外壳或者具有至少带有朝着喷嘴杆33'绝缘的空气层的 外壳。
[0120] 图4示出按照本发明的压铸喷嘴1的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴带有 筒式加热装置和杆头部加热装置。在此使用一个不可加热的喷嘴杆33。为了加热熔体设有 一个单独的喷嘴头8'，该喷嘴头通过按照上述说明的陶瓷结构同样具有传导的和绝缘的陶 瓷并因此可加热。为此必需的电连接端优选通过喷嘴杆33导入到顶板35或通过喷嘴体5 直接向外引导。由此达到一种更成本有利的结构，因为仅在喷嘴头8'的区域内需要加热陶 瓷，在那里需要特别高的温度和特别是在熔化与凝固温度之间的高的动态性。此外，头部区 域18也构造成可加热的。
[0121] 图5a示出按照本发明的压铸喷嘴以星形24和侧面的浇口 34的浇口图的示意性 俯视图。此外表示有一个制品29、即所规定的压铸过程的产品。该产品借助浇口的星形 24在侧面的喷注装置34制成。因此，在没有成形时导致已凝固的、与制品分开的所谓的树 (Baum)的通道系统的情况下，就可以由一个压铸喷嘴中制造多个零件。这在上述当前具有 示例性示出的以星形24形式的浇口结构的情形下为六个制品29,这些制品可以一次性地 制造。
[0122] 图5b以喷嘴头8''示出按照本发明的具有侧面的喷注装置34的压铸喷嘴的实施 形式细节的示意性剖视图，其中，浇铸点通过喷嘴封闭部37来封闭。在此按照喷嘴头8' ' 的结构的具体形式设有一个喷嘴头、一个喷嘴环或喷嘴条，不仅有加热的变型方案而且有 不加热的变型方案。此外，单独的喷嘴封闭部37与制成为一件式的喷嘴头一样地在浇铸点 中没有开口。喷嘴头8''的壁上的缺口设置为侧面浇口 36,所述侧面浇口用于熔体排出到 未示出的铸模的设置在侧面的浇铸区域中。
[0123] 在此按照本发明，围绕喷嘴头8''的锥形壁的旋转对称布置结构与如下的狭长喷 嘴头8''相同，在该喷嘴头中各侧面浇口 36直线地成行地设置。所示的是由绝缘陶瓷15 和导体陶瓷16制成的加热陶瓷喷嘴的优选结构。
[0124] 图6示出按照本发明的压铸喷嘴以环形25的浇口图的示意性俯视图。当如例如 图1中所示，头部区域18伸到浇铸点23处时产生这样的形状。如果需要较大的环直径，则 这点能通过头部区域18在浇铸点23处的较大直径来实现。
[0125] 图7示出按照本发明压铸喷嘴以点状26的浇口图的示意性俯视图。如果不存在 按照图1的头部区域18,并且取而代之地如例如图10所示的那样，粗短的加热筒2'并未伸 到喷嘴头8内，点状26与图6中所示的环形25不同。
[0126] 图8和图9示出按照本发明的压铸喷嘴以扁平形27或以十字形28的浇口图的示 意性俯视图。压铸喷嘴的基本结构符合对于图7所阐述的、即并未远地伸到喷嘴头8中的 头部区域18。通过喷嘴头8的相应变型产生浇口 23的形状变为扁平形27。当制品具有大 的纵向延伸尺寸时，扁平形27是特别有利的。而在使用十字形28时产生熔体沿四个方向 更均匀地材料流出。
[0127] 此外规定，上述浇口形状通过各一个带有相应浇口轮廓的可更换钨板来引起，该 钨板被安放到喷嘴上的浇铸点23中。因此可以使用不同的浇口轮廓，无需整体更换压铸喷 嘴1。
[0128] 图10示出按照本发明的压铸喷嘴1的实施形式的示意性剖视图，该压铸喷嘴带有 螺旋管30。整个喷嘴体5由此可以在外部区域中被加热。螺旋管30围绕外部的外壳铺设。 整个压铸喷嘴1通过加热得到更均匀的温度分布，并且输入到加热筒2'、喷嘴杆33'或喷嘴 头8'的能量输入可以以更低的能量耗费来进行。因此，落入到最后提到的元件上的能量因 此可以根据栓塞形成在浇铸区域的开头给出说明为更快的铸造过程和更短的周期时间起 见带来更高的灵活性。此外，敏感性熔体、特别是塑料的热载荷更低。
[0129] 图11示出按照本发明压铸喷嘴的实施形式细节的示意性剖视图，该压铸喷嘴带 有头部加热装置和内嵌件31，构造成加热陶瓷喷嘴32。在此在所示的实施形式中，使用安 装在喷嘴杆上的喷嘴头8'，该喷嘴头带有如在图2、3和4中所描述那样的陶瓷结构。通过 绝缘体陶瓷15和导体陶瓷16的结构在该区域产生高的导体密度，通过该导体密度可以将 在高的热功率输入到该区域中。与压铸喷嘴的其余组成部分相比，喷嘴头8'仅代表非常少 的材料量，从而这里能够以非常高的动态性和快速的周期变换来加热和冷却。通过导体陶 瓷16的传导区域的横截面和通过相应的掺杂能针对每个区域调节功率密度。为了精确几 何造型，在烧制之后车削这些构件，其中，绝缘体陶瓷15总是保持在外部。
[0130] 为了减少在受高载荷的内衬、被熔体接触的表面的磨损，这里使用涂层、但特别优 选内嵌件31。该内嵌件特别是由钨制成，但也使用其他具有高的抗磨损的抵抗力、高熔点和 良好导热性的材料如例如导热陶瓷。
[0131] 在可选实施形式中，喷嘴头8'由钢制成，但特别是其由钛制成时，减少磨损的内 嵌件31就特别重要。与此相对地规定，喷嘴头8'由陶瓷制成，即一种就其本身来说非常稳 定、耐磨损并且不倾向于化合或形成合金的材料，则可放弃内嵌件31。然而，在两种变型方 案的优选实施形式中规定这里未示出的外部绝缘装置，以便避免从压铸喷嘴的热损失。
[0132] 附加于或者备选于上述措施也通过特别的方法进行降低磨损。在此经证实为有利 的是，当以该方式控制在浇铸区域内的可加热元件的性能时，浇铸区域的磨损最小化。该控 制装置在此仅输出对于熔化浇铸区域内的熔体栓塞所需的功率。由此再次降低压铸喷嘴在 浇铸区域内的磨损。在此，按照熔体材料以及压铸喷嘴的其他参数、例如浇口几何形状进行 热功率的控制。
[0133] 备选于通过固定的参数进行控制，规定：调节装置处理传感器的测量值并以此相 应地确定热功率。作为传感器，在压铸喷嘴区域内设有温度传感器，但也设有其他传感器、 如例如在熔体通道内的压力传感器。为此特别有利的是，在熔体通道区域中在内部和/或 在其外壁上使用温度传感器，以及备选地或补充地在熔体通道4内部中或在浇铸区域10中 使用压力传感器，如例如图1所示的那样。
[0134] 按照本发明的方法的特别优点在于，在高的周期数和压铸喷嘴的低的磨损时，还 可达到高的制品质量。按照本发明的压铸喷嘴具有无浇口的压铸热通道系统，该压铸热通 道系统还能实现良好可重复的条件，由此造成保持不变的高品质铸件。特别是在相应节省 重量和节省材料的情况下通过提高质量能在相应地节约材料时使铸件的壁厚最小化。
[0135] 附图标记列表
[0136] 1、1' 压铸喷嘴
[0137] 2、2' 加热筒
[0138] 3 通道支架
[0139] 4 熔体通道
[0140] 5 喷嘴体
[0141] 6 加热区
[0142] 7 支撑环
[0143] 8、8'、8'' 喷嘴头
[0144] 9 绝缘体
[0145] 10 浇铸区域
[0146] 11、11' 电连接端
[0147] 12、12' 支座
[0148] 13 涂层
[0149] 14 横截面改变部
[0150] 15 绝缘体陶瓷
[0151] 16 导体陶瓷
[0152] 17 加热区域
[0153] 18 头部区域
[0154] 19 杆
[0155] 20 通道涂层
[0156] 21 熔体分配器
[0157] 22 铸模
[0158] 23 浇铸点
[0159] 24 浇口轮廓星形
[0160] 25 浇口轮廓环形
[0161] 26 浇口轮廓点
[0162] 27 浇口轮廓扁平
[0163] 28 浇口轮廓十字
[0164] 29 制品
[0165] 30 螺旋管
[0166] 31 内嵌件
[0167] 32 加热陶瓷喷嘴
[0168] 33、33' 喷嘴杆
[0169] 34 侧面的喷注装置
[0170] 35 顶板
[0171] 36 侧面浇口
[0172] 37 喷嘴封闭部
[0173] 38 压力件、支撑元件
[0174] 39 膨胀螺栓
[0175] 40 压力螺钉
[0176] 41 热传感器
[0177] 42 导流器边缘
[0178] 43 端面
【权利要求】
1. 用于金属熔体用的压铸热腔系统中的压铸喷嘴，所述压铸热腔系统具有至少一个在 能与熔体分配器（21)连接的通道支架（3)内的熔体通道（4)，其中，熔体通道（4)过渡到 加热区（6)中并且过渡到邻接于浇铸区域（10)的喷嘴头（8)中，在该浇铸区域内能构成由 已凝固的熔体制成的、中断熔体流的栓塞，其特征在于：所述加热区（6)具有加热筒（2)和 /或可加热的喷嘴杆（33'），和/或所述喷嘴头（8)构造成可加热的喷嘴头（8'），并且至少 加热筒（2)、可加热的喷嘴杆（33'）或可加热的喷嘴头（8'）构造成具有电加热装置的加热 元件，所述加热元件在至少一个部分区域内具有高的功率密度和低的热惯性，所述加热元 件以如下方式构造，即，在加热元件的表面上能达到20至250K/S、优选150K/S的温度变化 梯度。
2. 如权利要求1所述的压铸喷嘴，其特征在于：所述喷嘴头（8)能单独使用和/或由 陶瓷制成。
3. 如权利要求1或2所述的压铸喷嘴，其特征在于：所述压铸喷嘴具有包围通道支架 ⑶的喷嘴体（5)，并且喷嘴体（5)或通道支架（3)由钛制成和/或具有绝缘体（9)和/或 具有至少一个支撑环（7)和/或具有至少一个压力件（38)。
4. 如权利要求1至3之任一项所述的压铸喷嘴，其特征在于：所述熔体通道（4)具有 通道涂层（20)。
5. 如权利要求1至4之任一项所述的压铸喷嘴，其特征在于：设有至少一个热传感器 (41)，以用于确定在加热区（6)和/或浇铸区（10)内的熔体温度。
6. 如权利要求1至5之任一项所述的压铸喷嘴，其特征在于：设有至少一个横截面改 变部（14)，所述横截面改变部限定朝向浇铸区域（10)的热流。
7. 用于如上述权利要求之任一项所述的压铸喷嘴的加热元件，其特征在于：至少部分 地设有包括绝缘体陶瓷（15)和至少一个加热导体的层结构，其中，所述绝缘体陶瓷（15)至 少在加热元件的至少一个外侧上并且围绕至少一个加热导体地形成电绝缘的保护罩，并且 所述加热导体能通过触点（11、11'）电触点接通。
8. 如权利要求7所述的加热元件，其特征在于：所述加热元件构造成导体陶瓷（16)或 金属导体。
9. 如权利要求7或8之任一项所述的加热元件，其特征在于：所述加热元件至少部分 地具有表面涂层（13)或内嵌件（31)。
10. 如权利要求7至9之任一项所述的加热元件，其特征在于：所述加热元件中的至少 一个加热元件具有能分开操控的加热导体。
11. 用于如权利要求1至6之任一项所述的压铸喷嘴的具有电加热装置的加热筒，其特 征在于：所述加热筒（2)具有朝向杆（19)延长的顶端（44)，所述顶端穿过熔体分配器，从 而所述触点（11、11'）位于熔体分配器之外。
12. 如权利要求11所述的加热筒，其特征在于：设有用于平衡通道支架（3)和接合到 通道支架（3)中的加热筒（2)的不同热膨胀的补偿装置，其中，通道支架（3)具有用于加热 筒（2)的支座（12'），加热筒（2)被压靠向该支座，其中，设有膨胀螺栓（39)，所述膨胀螺栓 具有在力导入区域内与通道支架（3)连接的压力螺钉（40)，所述通道支架在接触区域内与 加热筒（2)连接，从而在加热通道支架（3)、加热筒（2)和膨胀螺栓（39)时，所述加热筒（2) 被膨胀螺栓（39)压靠向支座（12'）。
13. 用于运行如上述权利要求之任一项所述的压铸喷嘴的方法，其特征在于如下步 骤： -运行一个或多个具有电加热装置的加热元件，所述加热元件在至少一个部分区域内 具有这样高的功率密度和低的热惯性，使得在加热元件的表面上能达到20至250K/S的温 度变化梯度，其中，以提高的功率进行运行， -紧接与此地或同时地将熔体注入到模具中， -降低所述加热元件的功率，或完全切断所述加热元件， -停止熔体流， -以如下这样的功率来运行所述加热元件，利用该功率使加热区（6)内的熔体保持液 态，然而热量尚不足以将浇铸区域（10)内的熔体也保持在熔化温度上，接着在那里熔体凝 固成栓塞、封闭浇铸点（23)并阻止熔体流出或回流。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于：从所述加热筒（2)的加热区域（17)流出 到浇铸区域（10)中的热量的份额通过至少一个横截面改变部（14)来确定，和/或在所述 浇铸区域（10)中的熔体经由可加热的喷嘴头（8'）和/或加热筒（2)的可单独加热的头部 区域（18)来调节温度，其中，所述横截面改变部（14)中的至少一个横截面改变部使在头部 区域（18)与加热区域（17)之间的相互作用最小化。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于：热传感器（41)将熔体温度的温度值提供 给温度调节装置，所述调节装置调节在加热区（6)中和/或在浇铸区（10)中的熔体温度， 从而熔体温度仅这样超出熔体的熔化温度，使得保证可靠的熔体流。
【文档编号】B22D17/04GK104114302SQ201280056239
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月15日
【发明者】I·库西克 申请人:费罗法克塔有限公司