一种可视化注塑喷嘴的制作方法

本发明涉及注塑机设备技术领域，具体涉及一种可视化注塑喷嘴。

背景技术：

注塑喷嘴是注塑机实现注塑成型的重要零部件之一，用于将注塑机机筒内的聚合物熔体注入注塑模具型腔。在研究聚合物，尤其是超高分子量聚乙烯（粘均分子量在150万以上的线性聚乙烯）从喷嘴射出时产生的熔体破裂现象及其机理时，对聚合物熔体从喷嘴流道内部到出口的全过程进行可视化观察，以获得聚合物熔体在喷嘴流道内的真实流动状态是非常必要的，然而注塑喷嘴通常为全金属制造的非透明喷嘴，无法观察到喷嘴内部流动状态。现有装置的可视化技术通常采用在局部区域安装透明视窗的方法，如中国专利cn2231175在双螺杆挤出机机筒的顶部、底部和两侧设有玻璃视窗，左侧视窗与右侧视窗呈交错排列。这种方法要求流道本身具有足够的容纳视窗的空间，且仅有视窗所在的位置才能够得到观察，另一方面，视窗与流道的安装接缝会对熔体流动造成部分干扰和影响，因此，对于流道非常狭小的注塑喷嘴，难以通过安装视窗的方法实现整个流道的无损可视化研究。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可视化注塑喷嘴，该注塑喷嘴可在注射时对喷嘴流道内的聚合物熔体流动状态进行完整无损观察和拍摄。

为达到上述目的，本发明采用了以下方案：

一种可视化注塑喷嘴，包括圆柱筒体、透明的流道玻璃和固定装置，其特征在于，圆柱筒体中央具有贯穿圆柱筒体两端的熔体通道，流道玻璃中央具有贯穿流道玻璃两端的熔体流道，流道玻璃通过固定装置固定在圆柱筒体一端，熔体通道与熔体流道相通，所述固定装置上具有用于照亮和观察熔体流道的透光区域。

所述透光区域包括水平透光区域和垂直透光区域，水平透光区域与熔体流道在水平方向上位置相对应；垂直透光区域与熔体流道在竖直方向上位置相对应。

所述固定装置包括法兰和压紧块，法兰设置在圆柱筒体上与流道玻璃相连的一端，压紧块固定在法兰上后将流道玻璃沿熔体流道轴向压紧在压紧块与法兰端面之间。

所述压紧块包括上压紧块和下压紧块，所述上压紧块和下压紧块均包括有由连接体连接在一起的左、右压紧体，左右压紧体均包括相互垂直的压紧板、顶板和侧板，压紧板内表面与流道玻璃的出口端表面相接触，沿轴向将流道玻璃压紧在法兰上；顶板的内表面与流道玻璃的竖直上下表面相接触，使流道玻璃在竖直方向被固定；侧板的内表面与流道玻璃的水平左右表面相接触，使流道玻璃在水平方向被固定。

左右压紧体的顶板之间留有空隙作为垂直透光区域，上下压紧块的侧板之间留有间隔作为水平透光区域。

所述熔体流道由沿熔体流动方向依次排布的锥形收敛通道和平直圆柱流道组成。

所述流道玻璃材质为耐高温的透明石英玻璃，流道玻璃的外表面呈平面状；所述固定装置采用金属材质。

所述熔体通道的出口端和熔体流道进口端直径一致并且轴心线同轴。

所述熔体通道位于圆柱筒体的出口端上设置有环形槽，环形槽中设置有环形垫片，环形垫片的内孔与熔体通道和熔体流道同轴并且直径一致。

所述压紧板的内表面与流道玻璃出口端所在平面之间设置有垫片。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

该注塑喷嘴的熔体流道由流道玻璃的熔体流道构成，且流道玻璃的固定机构上设置有垂直透光区域和水平透光区域，提供足够的照明光线和观察空间，从而使喷嘴内部的熔体流道在流动方向上完全透明可见，可在水平方向上透过流道玻璃观察和拍摄从锥形收敛流道入口到平直圆柱流道出口的整个喷嘴流道内的聚合物熔体流动情况，从而为揭示聚合物熔体，尤其超高分子量聚乙烯熔体在喷嘴注射时的熔体破裂现象及其形成机理研究提供了可靠的实验观察依据，这是全金属喷嘴或在金属喷嘴局部设置玻璃视窗的方法所无法实现的。流道玻璃采用耐高温石英玻璃材质，具有足够的耐压强度和耐热性，可满足喷嘴注射过程中的高温高压环境要求。

附图说明

下面结合附图作进一步的说明：

图1为本发明所述注塑喷嘴的结构示意图；

图2为图1中a-a截面的剖视图；

图3为本发明所述的上压紧块的结构示意图；

图4为本发明所述的下压紧块的结构示意图；

图5为超高分子量聚乙烯从本发明所述的可视化注塑喷嘴射出的瞬间照片。

其中：

1—圆柱筒体；1a—第一螺纹；1b—第二螺纹；2—法兰；3—上压紧块；3a—上连接体；3b—上左压紧体；3c—上右压紧体；4—流道玻璃；4a—平直圆柱流道；4b—锥形收敛流道；5—下压紧块；5a—下连接体；5b—下左压紧体；5c—下右压紧体；6—方形垫片；7—螺钉；8—螺母；9—环形垫片；10—加热圈；m—压紧板；n—顶板；k—侧板；r—熔体流入方向；e—熔体流出方向；d—第一空隙区域；e—第二空隙区域；f—第三空隙区域；g—第四空隙区域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种可视化注塑喷嘴，包括圆柱筒体1、透明的流道玻璃4和固定装置，圆柱筒体1中央具有贯穿圆柱筒体两端的熔体通道，流道玻璃4中央具有贯穿流道玻璃两端的熔体流道，圆柱筒体1和流道玻璃4按照熔体流动方向均具有入口端和出口端；流道玻璃4通过固定装置固定在圆柱筒体1的出口端，熔体通道与熔体流道相贯通，聚合物熔体从圆柱筒体1的入口端（朝向箭头r的一端）流入，从流道玻璃4的出口端（朝向箭头e的一端）流出。

圆柱筒体1的入口端的外圆周壁上设置有第一螺纹1a，圆柱筒体1通过第一螺纹1a与注塑机机筒的末端（图中未示出）相连接。

所述固定装置包括法兰2和压紧块，法兰2设置在圆柱筒体与流道玻璃相连的一端，压紧块固定在法兰上后将流道玻璃4沿熔体流道轴向压紧在压紧块与法兰端面之间。

具体的，圆柱筒体1的出口端外圆周壁上设置有第二螺纹1b，法兰2通过第二螺纹1b固定在圆柱筒体1的出口端上，法兰2的上下部均设置有以30°间隔对称排布三个螺钉孔（如图2所示）。压紧块包括上压紧块3和下压紧块5，如图3、4所示，所述上压紧块3包括上连接体3a、上左压紧体3b和上右压紧体3c，上左压紧体3b和上右压紧体3c水平对称间隔分布在上连接体3a的左右两侧并与上连接体3a组成一个整体；所述下压紧块5包括下连接体5a、下左压紧体5b和下右压紧体5c，下左压紧体5b和下右压紧体5c水平对称间隔分布在下连接体5a的左右两侧并与下连接体5a组成一个整体；上连接体3a和下连接体5a上分别设置有与法兰2上的螺钉孔相对应的螺钉孔，螺钉7穿过上下压紧块与法兰上的螺钉孔后与螺母8拧紧连接，这样，流道玻璃4就被沿熔体流道轴向压紧在压紧块与法兰2端面之间。

上左压紧体3b、上右压紧体3c、下左压紧体5b和下右压紧体5c均包括相互垂直的压紧板m、顶板n和侧板k，压紧板m内表面与流道玻璃4的出口端表面相接触，沿轴向将流道玻璃4压紧在法兰2上；顶板n的内表面与流道玻璃4的竖直上下表面相接触，使流道玻璃4在竖直方向被固定；侧板k的内表面与流道玻璃4的水平左右表面相接触，使流道玻璃4在水平方向被固定。

作为优选，流道玻璃4的出口端与上压紧块3、下压紧块5之间的接触面处分别放置方形垫片6，对流道玻璃4起到缓冲保护作用，防止压紧安装及喷嘴注射时流道玻璃4受损。

上压紧块3和下压紧块5将流道玻璃4固定在法兰2上后，上压紧块3的上左压紧体3b的顶板n与上右压紧体3c的顶板n之间具有第一空隙区域d，下压紧块5的下左压紧体5b的顶板n与下右压紧体5c的顶板n之间具有第二空隙区域e，第一空隙区域d和第二空隙区域e构成贯穿流道玻璃4的垂直透光区域。水平方向观察流道玻璃4内的熔体流道时，垂直透光区域可使照明光线从垂直方向透过流道玻璃4内的熔体流道，为熔体流道提供垂直方向的光线照明，以避免熔体流道壁面处因垂直光线不足而产生黑色阴影。

上压紧块3的上左压紧体3b的侧板k、下压紧块5的下左压紧体5b的侧板k之间具有第三空隙区域f，所述上压紧块3的上右压紧体3c的侧板k与所述下压紧块5的下右压紧体5c的侧板k之间具有第四空隙区域g，第三空隙区域f和第四空隙区域g构成贯穿流道玻璃4的水平透光区域。水平透光区域可使照明光线从水平方向透过流道玻璃4内的熔体流道，为熔体流道提供水平方向的光线照明；水平透光区域是对流道玻璃4内熔体流道进行可视观察和拍摄的区域，通过水平透光区域可观察和拍摄整个熔体流道内的聚合物流动情况。

进一步的，熔体通道位于圆柱筒体1的出口端上具有环形槽，环形槽内安装有环形垫片9，环形垫片9起到对流道玻璃4的缓冲保护和熔体密封作用，防止压紧安装时流道玻璃4受损及喷嘴注射时接合面处发生熔体泄漏。

进一步的，圆柱筒体外圆周壁上设置有加热圈10，加热圈10用于对圆柱筒体进行加热。

进一步的，熔体流道进口端的直径与熔体通道出口端的直径及环形垫片的内孔直径一致并且保持轴心线同轴，这样能够保证整个通道完整且无突变。

进一步的，所述流道玻璃4内的熔体流道，沿流动方向由锥形收敛流道4b和平直圆柱流道4a相连接组成。流道玻璃4内的熔体流道为可视观察的熔体流道区域。

再进一步的，所述流道玻璃4材质为耐高温的透明石英玻璃，流道玻璃4的外表面呈平面状，防止因光线折射现象而影响观察熔体流道。

再进一步的，所述方形垫片6、环形垫片9的材质为耐高温垫片，材质可以是聚四氟乙烯，可以是石棉等。

再进一步的，所述圆柱筒体1、法兰2、上压紧块3、下压紧块5均为金属材质。

实施例1

流道玻璃4采用耐高温石英材质，形状为长方体，轴向厚度为30mm，垂直于轴向的玻璃截面尺寸为70mm×70mm。玻璃外表面均为平面状。流道玻璃4内的平直圆柱流道4a直径为ф3mm，锥形收敛流道4b入口端直径与环形垫片9内孔直径、圆柱筒体1的内孔直径均为ф13mm，方形垫片6和环形垫片9采用聚四氟乙烯（或石棉）材质。将组装后的可视化喷嘴通过圆柱筒体1的第一螺纹1a安装到90f2型注塑机机筒末端，在垂直透光区域的第一空隙区域d侧和水平透光区域的第四空隙区域g侧布置照明灯对流道玻璃4提供照明光线，从水平透光区域的第四空隙区域g侧可清晰观察到流道玻璃4内的熔体流道，完全透明可见，无折光现象，壁面无阴影出现。粘均分子量为500万的超高分子量聚乙烯在90f2型注塑机机筒（机筒末段温度260°c）中塑化后，在127.50mpa注射压力下从本发明可视化喷嘴射出时，从水平方向可观察到超高分子量聚乙烯熔体在流道玻璃4内熔体流道中的流动状态和流动现象，流道壁面处细节清晰可见，并采用高速相机拍摄到其高速流动瞬间的照片（如图5所示），表明本发明实现了预期效果。

实施例2

提供实施例2作为对比例，上压紧块3和下压紧块5的压紧体采用整体式结构，即上压紧块3的上左压紧体3b与上右压紧体3c合为一体（无间隔），下压紧块5的下左压紧体5b与下右压紧体5c合为一体（无间隔），则流道玻璃4由于在垂直方向被压紧体全部遮挡，无法接受垂直方向的光线照明。水平方向观察时发现，整个熔体流道的壁面处产生明显的黑色阴影，影响对熔体流道的观察。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。