一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，用于解决现有热喷嘴温度不均匀，容易产生局部过热等问题。本发明生产制造的热管式热喷嘴，生产出来的热管式热喷嘴采用单点加热控制，降低制造、安装维护的成本，防止出现局部过热的问题，同时能够使热喷嘴两端温度温差小，保持热喷嘴温度均衡。
【专利说明】一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法【技术领域】
[0001]本发明属于热流道模具【技术领域】，具体涉及一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法。
【背景技术】
[0002]热流道技术自上世纪40年代问世以来，以其省料省时，高速自动和提高制品质量等显著优点备受人们关注和青睐。热流道技术运用于注塑模具时理想温度应该与由注射机注入的熔体温度相等，即熔体与热流道系统没有热交换的产生，热流道系统仅仅维持熔体的注射温度。热流道系统对主流道、分流道及热喷嘴的等温性要求特别严格，精度很高。因而，在注塑模具中应用热流道系统关键是对其进行严格的加热和温度控制。
[0003]申请号为201120372834.7的发明专利公开了一种热流道模具的喷嘴，包括嘴体、安装在嘴体前端的热咀，嘴体外侧设有凹槽，该热流道模具的热嘴还包括嵌入凹槽中的发热圈；凹槽呈螺旋状；还包括安装在嘴体的外部的隔热套。该专利的发热圈嵌入凹槽中，使得发热圈的三个面与嘴体紧密接触，提高了发热圈的热量传递至嘴体的效率，热量利用率高，从而保证嘴体内部的胶料处于一定温度的熔融状态。但是该装置由于将发热圈设置在嘴体的凹槽中，在加热的过程中容易出现局部温度过热，导致树脂烧焦而造成产品报废的问题；同时由于热传递不均匀导致喷嘴沿轴向方向温度不均匀。
[0004]申请 号为201220581005.4的发明专利公开了一种热流道模具结构，其包括前模仁、后模仁，前模仁、后模仁之间形成型腔，流道通向型腔，流道的入口处设置有加热棒。塑料液体流入流道经过加热棒加热后压力升高。然而该装置同样存在着加热不均匀，容易出现局部温度过热，导致树脂烧焦而造成产品报废的问题。
[0005]申请号为201220201449.0的发明专利公开了一种热流道模具，它包含分流板、热嘴、流道、固定筒体和加热装置；热嘴设置在分流板的下部，流道设置在热嘴中，固定筒体的上端通过螺栓固定在热嘴上，加热装置均匀设置在固定筒体的内部，虽然该装置将加热装置均匀地设置在固定筒体的内部，同样会存在局部温度过热，导致树脂烧焦而造成产品报废的问题。
[0006]为了解决加热装置在加热过程中出现过热的问题，现有技术采用对热喷嘴进行分区多点加热和多点控温的方法，然而采用多点加热和多点控温存在如下问题:
[0007]一、采用多点加热和多点控温，导致模具结构复杂，加工制造成本高；
[0008]二、检修复杂，由于温度控制不良等因素导致加热装置极易被烧损，增加了维护的成本；同时，每次检修往往都需要将模具从注射机上卸下来，拆模后进行检修，增加了生产上的辅助工时，使生产效率低；
[0009]三、不能从根本上解决加热装置局部过热的问题，由于温控装置自身存在精度误差的问题，使得热喷嘴各个区域的实际温度并不均匀，因此，不能从根本上解决热流道局部过热的问题，致使一些结晶度高、热稳定性差的树脂不能采用热流道模具成型。
[0010]四、现有的热流道模具用热喷嘴还存在喷嘴浇口附近温度偏低，热喷嘴两端温差较大，即使采用绝热措施仍不能有效改善该问题，从而给注塑成型带来不利影响。为了解决该问题，在热喷嘴中间加分流梭的方法来改善热喷嘴浇口附近的温度。这种结构的热喷嘴在热喷嘴的长度较短时，能够取得良好的效果；但当热喷嘴的长度增加到一定值时，由于分流梭传热能力有限导致改善温度的能力较差；同时，这种分流梭的存在导致热喷嘴中的流道压力损失较大；分流梭的存在也会导致更换制品颜色困难。
【发明内容】
[0011]本发明为了解决现有热流道模具用热喷嘴采用多点加热，多点控制而导致的结构复杂、制造维护成本高，容易出现局部温度过热造成产品报废、热喷嘴温度分布不均匀等问题，而提供一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，生产出来的热管式热喷嘴采用单点加热控制，降低制造、安装维护的成本，防止出现局部过热的问题，同时能够使热喷嘴两端温度温差小，保持热喷嘴温度均衡。
[0012]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0013]一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0014](I)将4Cr5MoSiV钢进行下料，加工出热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖，端盖上安装有充液管；热喷嘴内壳中部设有流道；制作铜质卷制丝网吸液芯；
[0015](2)对热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯进行去除锈蚀污物，并用热水冲洗至中性状态，然后烘干；
[0016](3)将热喷嘴外壳套在热喷嘴内壳的外围，并与热喷嘴内壳端部的轴肩焊接连接在一起形成热喷嘴主体；热喷嘴外壳与热喷嘴内壳之间形成腔体；将吸液芯嵌入在腔体的内壁上；
[0017](4)通过端盖将热喷嘴外壳和热喷嘴内壳连接在一起，端盖与腔体组成蒸汽腔；
[0018](5)采用氦质谱检漏仪对焊接处进行检测，发现焊接处有漏孔时进行补焊，直至检测到焊接处没有漏孔；
[0019](6)对蒸汽腔进行抽真空处理，将蒸汽腔内抽成1.3X (KT1?I(T4)Pa的负压；
[0020](7)通过充液管向蒸汽腔内充装工作液体，工作液体为水；
[0021](8)切断充液管并补焊切口；
[0022](9)在热喷嘴主体的端部连接有加热器，加热器电连接有温控控制器。
[0023]进一步地，在对蒸汽腔进行抽真空处理前，将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯进行除气处理，去除掉渗透到金属内部的气体。
[0024]进一步地，除气处理在真空加热炉中进行，在5-10mm汞柱真空下将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯加热到400-600度，并保温3个小时以上。
[0025]进一步地，工作液体中加入有缓蚀剂，缓蚀剂为铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐或者肉桂酸盐。
[0026]进一步地，所述热喷嘴内壳的流道直径为6-8_，热喷嘴内壳的壁厚为
8.5-12.5mm ;安装时热喷嘴内壳的外壁与热喷嘴外壳的内壁之间的距离为1.8-2.0cm0
[0027]进一步地，所述热喷嘴外壳上设有台阶，将热喷嘴主体伸入到注塑模具中，台阶与注塑模具的定模实现热喷嘴柱体的轴向定位；台阶与位于定摸上方的定模底板配合，实现热喷嘴主体的周向定位。[0028]进一步地，定模底板的上方设有定位圈，加热器安装在定位圈外侧的热喷嘴主体上。
[0029]进一步地，所述充液管为无氧铜管、不锈钢或镍管。
[0030]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0031]通过本发明制造出来的热管式热喷嘴，热量传递的过程为:在蒸发段，大部分热量通过热喷嘴外壳以热传导的方式传递给靠在外壳壁上的浸满工作液体的吸液芯，使工作液体在汽-液分解面上蒸发；然后，再以对流的方式将热量传递给靠在热喷嘴内壳壁上上的浸满工作液体的吸液芯，吸液芯以热传导的方式将热量传递给热喷嘴内壳；另外一小部分热量通过热喷嘴外壳和热喷嘴内壳的连接部分以传导的方式直接传递到热喷嘴内壳。在冷凝段，蒸汽凝结释放出的汽化潜热以热传导的方式传递给热喷嘴内壳和外壳。最后，热喷嘴内壳通过热传导的方式将热量传递给流道中的塑料熔体。
[0032]由于热喷嘴在工作过程中，一端与温度较高的注射机或热流道板接触，另一端与温度较低的注塑模具接触，所以在热喷嘴轴向上存在着十几度甚至几十度的温度差。因此，优异的热喷嘴整个流道中的温度应该尽量均匀，也就是说，热量在热喷嘴轴向上的传递应该尽量快。
[0033]本发明将热喷嘴设置为热管式结构，在热喷嘴壳体的端部设置加热器，加热器的热量通过蒸汽腔能够进行快速的传递，保证了热喷嘴内壳的流道内的熔融树脂温度的均匀性。经过试验表明，本发明热喷嘴前后段温差控制在2°C以内，有效热导相比同材质相同尺寸的普通热喷嘴高39倍。解决了现有热喷嘴容易局部过热的问题，使得结晶度高、热稳定性差的树脂也能够采用热流道模具成型。同时相比于现有热喷嘴采用分流梭来解决热喷嘴喷口温度偏低，本发明能够适用于长度较长的热喷嘴，同时防止了流道内压力的损失，便于注塑成型；同时由于本发明是整体式结构，不需要分解清扫，便于更换树脂(塑料)的颜色。
[0034]本发明在热喷嘴外壳上只设置一个加热器和温控控制器，相比于现有热喷嘴采用多点加热多点控制的方式，具有结构简单、制造成本低的特点；降低了因加热器和温控控制器精度问题而带来的风险。本发明的加热器安装在位于定模底板上侧的定位圈的外侧，直接可以进行加热器的安装和维护；现有的热喷嘴加热器检修往往都需要将模具从注射机上卸下来，拆模后进行检修；使得本发明降低了安装、维护的成本，节约了工作流程，提高了工作效率。
[0035]本发明的热喷嘴具有良好的热均匀性，热传递效率更高，从而降低了加热器的功率，减少了能源损耗；增加了热传递效率从而延长了加热器的使用寿命。
[0036]本发明通过在热喷嘴外壳上设置台阶，通过台阶进行定位，既便于加工制造，又便于热喷嘴的安装和拆卸，提高工作效率。
[0037]本使用新型的热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖由4Cr5MoSiV钢制成，工作液体为水。本发明的工作范围为常温(0° -250° )，工作液体的熔点温度必须低于热管的工作温度，而临界点温度则必须高于热管的工作温度，同时考虑到工作液体必须与壳体以及吸液芯材料相容，具有较大的输运因素和导热因素，稳定良好的热物理性质以及经济性，因此本发明选优水作为工作液体；而热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖由4Cr5MoSiV钢制成，由于热喷嘴需要在能够持续工作，必须保证在使用过程中的强度和刚度；同时具有较低的粗糙度和良好的可抛光性以及焊接性能，本发明材料、工作液体的选择能够保证热喷嘴具有良好的经济性、热传递效率以及使用寿命。壳体具有本发明热喷嘴的材料、工作液体的选择是一个非常复杂的过程，对于本领域的技术人员来说，并不是显而易见的。
[0038]本发明的工作液体中加入有缓蚀剂，由于工作液体在蒸汽腔内进行着连续的蒸汽流动过程，产生的不凝结气体将会堆积，破坏热管真空，使热管性能下降，因此在工作液体中加入缓蚀剂，以减缓不凝结气体的产生，从而保证热喷嘴的性能。
[0039]本发明的吸液芯为铜质卷制丝网吸液芯，吸吸液芯的材料要与热喷嘴壳体材料及工作液体相容；要求吸液芯具有非常小的有效毛细孔半径，以提供最大的毛细压力；较大的渗透率K值，以减少回流液体的压力损失；较小的导热热阻，以减少径向导热阻力，因此选择吸液芯是一个非常复杂的过程，同时还需要考虑制造难度，因此经过各方面的综合考虑，本发明吸液芯选用铜质卷制丝网吸液芯。
[0040]本发明包括热喷嘴外壳、具有流道的热喷嘴内壳和端盖，热喷嘴外壳套设在热喷嘴内壳的外围，热喷嘴外壳的一端与热喷嘴内壳端部的轴肩连接，热喷嘴外壳的另一端经端盖与热喷嘴内壳连接；热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖连接在一起并形成真空的蒸汽腔。热喷嘴外壳的一端通过与热喷嘴内壳端部的轴肩连接，能够便于热喷嘴外壳与热喷嘴内壳之间的连接和安装，提高热喷嘴外壳与热喷嘴内壳之间的连接质量，同时具有定位的作用便于端盖与热喷嘴外壳、内壳之间的连接，从而整体上提高热管式热喷嘴的质量，提高了热管式热喷嘴的稳定性。
[0041]本发明在进行抽真空处理之间，对将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯进行除气处理，除气处理在真空加热炉中进行，在5-10mm汞柱真空下将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯加热到400-600度，并保温3个小时以上。能够去除掉金属中含有的气体物质。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是现有热喷嘴的结构示意图；
[0043]图2是现有热喷嘴具有分流梭的结构不意图；
[0044]图3是本发明制造出的热喷嘴结构示意图；
[0045]图4是本发明吸液芯的结构示意图；
[0046]图5是本发明的热管式热喷嘴与注塑模具装配示意图；
[0047]图中标记:01、加热器，02、壳体，03、流道，04、分流梭，1、加热器，2、蒸汽腔，3、热喷嘴外壳，4、吸热芯，5、端盖，6、流道，7、热喷嘴内壳，8、定位圈，9、热管式热喷嘴，10、台阶，
11、定模底板，12、导柱，13、定模，14、动模板，15、模脚，16、动模底板，17、内六角螺钉，18、隔热垫圈，19、内六角螺钉。
【具体实施方式】
[0048]下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
[0049]结合图1，现有的热喷嘴大都采用在热喷嘴的外壳上设置多个加热器来实现热喷嘴各个位置的加热。[0050]结合图2，现有的热喷嘴为了解决喷口位置温度偏低的问题，在流道内设置有分流梭改善热喷嘴浇口附近的温度，由于热喷嘴的结构体积较小，设置分流梭会导致制造成本闻。
[0051]热管式热喷嘴的蒸汽腔内的液体是在汽-液两相间相互转化进行工作的，要使热管式热喷嘴成功运行，工作液体的熔点温度必须低于热管的工作问题，而临界点温度则必须高于热管的工作温度，本发明制造的热管式热喷嘴的工作温度为常温(0° -250° )。结合工作液体必须与壳体及吸液芯材料相容，具有较大的输运因素和热导因素，具有良好的、稳定的综合热物理性质，考虑其经济性、毒性和环境污染性，本发明选用水作为工作液体。
[0052]热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖材料的选择必须从喷嘴和热管两个角度来考虑。从喷嘴的角度来说，热喷嘴需要在常温(0° -250° )下持续工作，所以必须保证热喷嘴在使用过程中所要求的强度和刚度，流道表面要求有较低的粗糙度，所以材料必须有较好的可抛光性。从热管的角度来说，壳体材料首先应当满足与工作液体的相容性要求；除此之外，材料应该有较好的焊接性能，材料对环境介质的具有抗蚀性，材料的加工性、经济性和材料的来源；综合 上面的各种因素，本发明选用4Cr5MoSiV钢。
[0053]由于水和4Cr5MoSiV钢的组合却是化学不相容的，当水在以碳钢为材料制成的热管内进行蒸发和凝结时，由于二者的化学不相容性将产生电化学反应，产生不凝结气体，并对壳内表面产生腐蚀和杂质沉积。蒸汽腔是封闭的，其内部进行连续的蒸汽流动过程，产生的不凝结气体将会堆积，破坏热管真空，使热管性能下降，严重时将破坏热管完全失效。因此在水中加入一定量的缓蚀剂，以减缓不凝性气体的产生。这类缓蚀剂又称钝化剂，主要有:铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等。
[0054]热管式热喷嘴外部结构和流道尺寸由注塑模具结构确定，因此热喷嘴外壳和热喷嘴内壳的壁厚确定后，要进行强度校核。热喷嘴内壳受压应力而热喷嘴外壳受拉应力，因此热喷嘴外壳比热喷嘴内壳更容易失效，所以只需要对热喷嘴外壳进行强度校核。
【权利要求】
1.一种注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将4Cr5MoSiV钢进行下料，加工出热喷嘴外壳、热喷嘴内壳和端盖，端盖上安装有充液管；热喷嘴内壳中部设有流道；制作铜质卷制丝网吸液芯； (2)对热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯进行去除锈蚀污物，用热水冲洗至中性后进行烘干处理； (3)将热喷嘴外壳套在热喷嘴内壳的外围，并与热喷嘴内壳端部的轴肩焊接连接在一起形成热喷嘴主体；热喷嘴外壳与热喷嘴内壳之间形成腔体；将吸液芯嵌入在腔体的内壁上； (4)通过端盖将热喷嘴外壳和热喷嘴内壳连接在一起，端盖与腔体组成蒸汽腔； (5)采用氦质谱检漏仪对焊接处进行检测，发现焊接处有漏孔时进行补焊，直至检测到焊接处没有漏孔； (6)对蒸汽腔进行抽真空处理，将蒸汽腔内抽成1.3X (10-1?I(T4)Pa的负压； (7)通过充液管向蒸汽腔内充装工作液体，工作液体为水； (8)切断充液管并补焊切口； (9)在热喷嘴主体的端部连接有加热器，加热器电连接有温控控制器。
2.根据权利要求1所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，在抽真空处理之前，将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯进行除气处理，去除掉渗透到金属内部的气体。
3.根据权利要求2所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，除气处理在真空加热炉中进行，在5— IOmm汞柱真空下将热喷嘴外壳、热喷嘴内壳、端盖和吸液芯加热到400— 600度，并保温3个小时以上。
4.根据权利要求3所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，工作液体中加入有缓蚀剂，缓蚀剂为铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐或者肉桂酸盐。
5.根据权利要求4所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，所述热喷嘴内壳的流道直径为6 — 8mm，热喷嘴内壳的壁厚为8.5—12.5mm ;安装时热喷嘴内壳的外壁与热喷嘴外壳的内壁之间的距离为1.8—2.0cm0
6.根据权利要求5所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，所述热喷嘴外壳上设有台阶，将热喷嘴主体伸入到注塑模具中，台阶与注塑模具的定模实现热喷嘴柱体的轴向定位；台阶与位于定摸上方的定模底板配合，实现热喷嘴主体的周向定位。
7.根据权利要求6所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，定模底板的上方设有定位圈，加热器安装在定位圈外侧的热喷嘴主体上。
8.根据权利要求7所述的注塑模具用常温热管式热喷嘴的制造方法，其特征在于，所述充液管为无氧铜管、不锈钢或镍管。
【文档编号】B23P15/24GK103962814SQ201410139296
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】孙建丽, 孟兵, 岳太文, 李斌 申请人:成都航空职业技术学院