預(yù)熱模具的方法和裝置,尤其適用于噴射成型的制作方法
【專利摘要】一種預(yù)熱模具的第一成型表面(461)的方法，所述模具包括開放位置和閉合位置，所述模具處于所述閉合位置時，在所述已被預(yù)熱的第一成型表面(461)和第二成形型表面(462)之間定義了封閉腔室，所述方法包括下列步驟：在所述模具外部感應(yīng)加熱被稱作核(470)的部件，所述部件在有交流電流過的線圈(430)中；所述模具處于所述開放位置時，將所述核插入所述模具的成型表面(461,462)之間；通過所述核和所述成型表面之間的熱轉(zhuǎn)移，實(shí)施對所述第一成型表面(461)的預(yù)熱；和移除所述核(470)并關(guān)閉模具。本發(fā)明還涉及實(shí)施上述方法的裝置。
【專利說明】預(yù)熱模具的方法和裝置，尤其適用于噴射成型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及預(yù)熱模具的方法和裝置。本發(fā)明特別適合但不限于噴射成型液態(tài)或糊狀的塑料或金屬的方法中所用到的模具的預(yù)熱，更特別適用于含有短纖維之類的補(bǔ)強(qiáng)物的材料的噴射成型。

【背景技術(shù)】
[0002]與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的圖1A是大規(guī)模生產(chǎn)的噴射成型的薄工件100的示意圖。例如，此薄工件是電子設(shè)備的外殼。當(dāng)電子設(shè)備體積比較大時，比方說大屏電視的外殼，所述薄工件由填充了纖維狀或球狀加強(qiáng)物的聚合物制成。一般情況下，此薄工件100包括稱作完工面的表面，此表面光滑或帶有紋理，當(dāng)所述薄工件裝配到電子設(shè)備上時，所述完工面是對外可見的。在一個實(shí)施例中，完工面上有裝飾，通過將塑料注入模具同時，在所述模具內(nèi)部放置裝飾膜形成。薄工件100還包括稱作技術(shù)面的表面120，此表面包括諸多外形要素，如肋拱121、螺絲孔122和凹槽123等。參照圖1B，薄工件100通過在模具150腔室153中熱注入含有補(bǔ)強(qiáng)填充劑的塑料的方式制成。因此，模具包含固定件151和移動件152。注入的材料通過在固定件內(nèi)制成的導(dǎo)管161進(jìn)入腔室153中，所述導(dǎo)管與注入裝置160(如螺桿)相連。為確保填充整個腔室153并保證外觀均勻，尤其是薄工件的完工面，模具150必須在注入前預(yù)熱，以使與注入的聚合物接觸的腔室的表面溫度均勻。在大規(guī)模生產(chǎn)的方法中，預(yù)熱和冷卻模具所需的時間應(yīng)盡量縮短。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，模具的成型表面，尤其是位于所述模具固定件上的成型表面，是通過置于所述成型表面下方的凹槽或孔內(nèi)的加熱裝置預(yù)熱的。這些配置在大型模具上難以制造，且使模具表面易碎。預(yù)熱通過模具預(yù)熱部件內(nèi)部傳導(dǎo)實(shí)施，大量材料預(yù)熱導(dǎo)致高能量消耗，從而難以達(dá)到高預(yù)熱速度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)條件下，為提高預(yù)熱速度，腔室兩個表面上的模具成型表面都可以通過感應(yīng)加熱。
[0004]圖2中，所述預(yù)熱方法在W02010046582文件中有所描述。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)下的方法，模具的固定件和移動件151，152由導(dǎo)電鐵磁材料制成，如含鐵素體相比例高的鋼。優(yōu)選地，每個部件由非磁性導(dǎo)電材料一如銅(Cu)—制成的骨架圍繞，但是稱作成型表面的表面261，262不在骨架圍繞范圍內(nèi)，此表面界定了模具的腔室。感應(yīng)電路210由一個或多個線圈構(gòu)成，環(huán)繞模具的兩個部件151，152。稱作核的中間部件270，由導(dǎo)電材料制成，放置在模具的兩個部件151，152之間。核和模具的兩個部件151，152之間為電絕緣。依照上述配置，核270包括兩個與模具的兩個部件151，152的成型表面261，262分開一小段距離的表面271，272，這兩個表面界定了與所述成型表面之間的兩個絕緣間隙el, e2。
[0005]當(dāng)高頻交流電在感應(yīng)電路中流過，感應(yīng)電流流過核的側(cè)壁261，271，262，272、相對的成型表面以及每個間隙的側(cè)壁，使得鐵磁成型表面261，262快速加熱。鐵磁鋼的高導(dǎo)磁率使得感應(yīng)電流只在表面流過，因此電流不會深入成型表面。當(dāng)模具開放時，把核270插入成型表面之間，從而將熱量集中在成型表面上，這種預(yù)熱方法使快速感應(yīng)加熱成型表面能夠?qū)崿F(xiàn)。實(shí)施注入的時候，把核移除，并使模具的兩個部件151，152靠近以閉合模具150，然后將液態(tài)或糊狀材料通過一個或多個導(dǎo)管(圖未示出)注入成型腔室。預(yù)熱溫度通過傳送到感應(yīng)回路的電功率以及預(yù)熱時間控制。所選預(yù)熱溫度恰好足夠使注入的材料容易流過整個腔室；然后，所述材料的熱量被模具本身帶走。優(yōu)選地，模具還包括冷卻回路；例如，冷卻回路在模具的每個部件中延伸直到接近成型表面下方，液體循環(huán)于模具的每個部件的冷卻回路281，282中。這樣，只加熱成型表面的小范圍的厚度的可能性使得加熱和冷卻的效率都得到了提高。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)對預(yù)熱相對于所述薄工件的完工面的成型表面是有效的；然而，現(xiàn)有技術(shù)對于預(yù)熱相對于所述薄工件的技術(shù)面的成型表面卻不合適。技術(shù)面的很多外形要素和工藝排布，如抽屜或滑軌，使核和對應(yīng)的成型表面之間不容易形成恒定的間隙；另外，這些形狀特征擾亂了感應(yīng)電流的流動，導(dǎo)致局部過熱或甚至電弧現(xiàn)象。
[0007]文件AT 504784公開了一種預(yù)熱適用于塑料的噴射成型模具的方法和裝置，包括通過熱輻射預(yù)熱模具某一成型表面的裝置。為了實(shí)現(xiàn)快速預(yù)熱所述成型表面，所述成型表面由所述模具處于開放位置時，遠(yuǎn)離模具的薄工件的側(cè)壁構(gòu)成，從而減少了必須由輻射加熱的材料的量。然而，這個實(shí)施例太復(fù)雜，而且不適用于相對于技術(shù)面的成型表面。文件DE102008060496也公開了一種預(yù)熱方法和裝置，是把模具的成型表面那一部份移到模具外面來實(shí)施預(yù)熱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明涉及預(yù)熱模具第一成型表面的方法，所述模具包括開放位置和閉合位置，在所述閉合位置，在所述已被預(yù)熱的第一成型表面和第二成形型表面之間有封閉腔室，所述方法包括下列步驟:
[0009]a.在所述模具外部感應(yīng)加熱被稱作核的部件，所述部件在有交流電流過的線圈中；
[0010]b.所述模具處于所述開放位置時，將所述核插入所述模具的成型表面之間；
[0011]C.通過所述核和所述成型表面之間的熱轉(zhuǎn)移，實(shí)施對所述第一成型表面的預(yù)熱；和
[0012]d.移除所述核并關(guān)閉模具。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方法使得在模具外加熱核成為可能，并將熱量集中在成型表面上，回避了與所述成型表面的外形引發(fā)的困難，且根據(jù)本方法，所述成型表面通過熱轉(zhuǎn)移加熱。核的感應(yīng)加熱與成型區(qū)分離，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述成型區(qū)不會過于擁擠，并且容易集成在注塑機(jī)上。
[0014]本發(fā)明可以在下面描述的優(yōu)選實(shí)施例中實(shí)施，所有實(shí)施例可以單獨(dú)實(shí)施或與其他實(shí)施例構(gòu)成技術(shù)上可操作的組合。
[0015]在一個實(shí)施例中，步驟(C)的熱轉(zhuǎn)移大多通過熱傳導(dǎo)實(shí)施。此實(shí)施例允許快速熱傳導(dǎo)及在較低溫度下加熱核，但成型表面和核之間必須有接觸。
[0016]在另一實(shí)施例中，步驟(a)包括將所述核加熱到700攝氏度和1200攝氏度之間的溫度范圍且步驟(C)的熱轉(zhuǎn)移主要由輻射實(shí)現(xiàn)。此實(shí)施例特別適用于加熱包括多種外形要素的復(fù)雜成型表面。在模具外感應(yīng)加熱核使得將核加熱到高溫并快速且無接觸地預(yù)熱成型表面成為可能。優(yōu)選地，步驟(a)在惰性氣體環(huán)境中實(shí)施。這樣可以保護(hù)核的表面在加熱階段的高溫下免受氧化，從而延長所述核的使用壽命。
[0017]優(yōu)選地，步驟(a)通過將所述核放在兩個可導(dǎo)電的隔熱屏中實(shí)施，隔熱屏相互之間以及和所述核之間是電絕緣的，所述隔熱屏在所述線圈中。這樣，核可以較快速地被加熱并保護(hù)模具及其技術(shù)環(huán)境免受來自核的熱輻射，因?yàn)楹嗽诩訜犭A段被加熱到很高的溫度。
[0018]優(yōu)選地，模具包括在第一成型表面下延伸的用來循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體的通道，根據(jù)本發(fā)明所述方法的一個實(shí)施例，步驟(C)之前包括下列步驟:
[0019]e.排干所述通道內(nèi)的所有液體。
[0020]這樣，排干的冷卻通道作為熱絕緣層在成型表面和模具的其余部分之間起作用。
[0021]優(yōu)選地，第二成型表面也在步驟(C)中通過熱轉(zhuǎn)移加熱。這樣，兩個成型表面的預(yù)熱有利于成型材料在成型表面間的平穩(wěn)流動，并可避免在所制成的部件上造成殘留應(yīng)力。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實(shí)施例，在步驟(d)之前包括下列步驟:
[0023]f.感應(yīng)預(yù)熱定義模具的封閉腔室的第二成型表面，在所述表面對面放置可導(dǎo)電的中間部件，中間部件和成型表面電絕緣并與成型表面之間形成間隙，其中模具的相應(yīng)部分與中間部件放在有交流電流過的線圈中。
[0024]本實(shí)施例中的模具必須有感應(yīng)電路。本實(shí)施例特別適用于一但不限于一在第二成型表面上附有裝飾膜的成型工藝，使得在不因燒傷損害所述裝飾膜的情況下預(yù)熱第二成型表面成為可能。
[0025]在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，中間部件由核構(gòu)成，并且步驟(f)與步驟(C)同時實(shí)施，此時所述電傳導(dǎo)裝置在核和已預(yù)熱的第一成型表面之間通過熱轉(zhuǎn)移實(shí)施電傳導(dǎo)。這樣，在相同的預(yù)熱操作過程中，模具的兩個成型表面被加熱到適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度，其中第一成型表面僅通過熱轉(zhuǎn)移來加熱，第二成型表主要通過感應(yīng)來加熱。
[0026]優(yōu)選地，第二成型表面在步驟(f)實(shí)施時覆蓋有塑料裝飾膜，且在步驟(d)后包括下列步驟:
[0027]g.在模具的封閉腔室中注入熔融的塑料材料。
[0028]本發(fā)明還涉及實(shí)施本發(fā)明所述的方法的裝置，用于預(yù)熱包括開放位置和閉合位置的模具，并且當(dāng)模具處于閉合位置時，所述裝置在第一成型表面和第二成形型表面之間定義了封閉腔室，所述裝置包括:
[0029]1.核；
[0030]i1.在加熱區(qū)中的感應(yīng)加熱部件，所述部件與模具分離，用于在線圈內(nèi)感應(yīng)加熱所述核；和
[0031]ii1.轉(zhuǎn)移部件，用于在所述加熱區(qū)和模具間轉(zhuǎn)移核。
[0032]這樣，根據(jù)本發(fā)明的方法可用自動化方式實(shí)施。在本發(fā)明的裝置的一個實(shí)施例中，核由石墨塊構(gòu)成。導(dǎo)電的石墨塊材料可以被感應(yīng)加熱到高溫，且輻射系數(shù)接近1，有利于通過輻射熱轉(zhuǎn)移。
[0033]在另一個根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，核由金屬鐵磁材料構(gòu)成，在預(yù)熱時有一個與第一成型表面相對的表面，并且包括輻射系數(shù)大于0.9的涂層。此實(shí)施例使核快速加熱的同時保持核表面高輻射系數(shù)，有利于通過輻射實(shí)施熱轉(zhuǎn)移。
[0034]優(yōu)選地，在另一個根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，核的涂層由無定形碳構(gòu)成。這種涂層特別具有抗氧化性。
[0035]優(yōu)選地，核是中空的。這樣，核的質(zhì)量小，使得加熱速度更快更易于操作。
[0036]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實(shí)施例中的轉(zhuǎn)移部件包括機(jī)械手臂，其中所述機(jī)械手臂還包括用于從模具的腔室中卸除所制作的工件的裝置。這樣，同樣的轉(zhuǎn)移裝置被用于卸除工件，也被用于將核插入模具部件之間，這樣通過所述機(jī)械手臂的同一個動作將任務(wù)結(jié)合，從而使裝置更加緊湊并提高了成型生產(chǎn)效率。
[0037]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置感應(yīng)加熱部件包括:
[0038]V.由非鐵磁導(dǎo)電材料制成的第一隔熱屏；
[0039]w.由非鐵磁導(dǎo)電材料制成的第二隔熱屏；
[0040]X用于將兩塊所述隔熱屏相互拉近和分離的裝置，以及用于在兩塊隔熱屏相互靠近時將核保持在隔熱屏中間的裝置；
[0041]y.感應(yīng)器，包括:圍繞所述兩塊隔熱屏的線圈，所述線圈由兩個半線圈構(gòu)成，每個半線圈與其中一個所述隔熱屏相連；和連接器，從而當(dāng)兩塊所述隔熱屏相互靠近時，兩個所述半線圈間形成完整的導(dǎo)電通路；和
[0042]Z.使所述核與兩塊隔熱屏電絕緣并在所述核與所述隔熱屏相對的面之間形成間隙的裝置。
[0043]這樣，通過形成兩個間隙，核可以通過感應(yīng)快速被加熱，且隔熱屏可以保護(hù)環(huán)境免受來自核的輻射傷害。
[0044]優(yōu)選地，隔熱屏是中空的。這樣，隔熱屏更易于操作且裝置更加緊湊。
[0045]優(yōu)選地，隔熱屏包括內(nèi)部冷卻回路，用于循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體。這樣，裝置可以在高速時使用，并避免了由于暴露來自核的輻射中引起過度加熱而損害隔熱屏的風(fēng)險。
[0046]本發(fā)明還涉及用于在模具的腔室中注入液態(tài)或糊狀產(chǎn)品的裝置，所述裝置包括可以相對移動的兩個部件，兩個部件在兩個成型表面定義了封閉腔室。所述裝置還包括前述任何一個實(shí)施例中的預(yù)熱裝置。
[0047]優(yōu)選地，主要通過熱輻射預(yù)熱的成型表面包括輻射系數(shù)大于0.9的涂層。這樣，改進(jìn)了在所述成型表面和核之間通過輻射進(jìn)行的熱轉(zhuǎn)移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]參照圖1到圖8，下面敘述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，完不限制本發(fā)明要求的保護(hù)范圍:
[0049]圖1，現(xiàn)有技術(shù)的透視圖，圖1A:由包括完工面和技術(shù)面的塑料注塑制成的工件的示例；圖1B:用于制造所述工件的模具的實(shí)施例的剖視圖；
[0050]圖2，同為現(xiàn)有技術(shù)，用于感應(yīng)預(yù)熱模具成型表面的裝置的實(shí)施例的剖視圖；
[0051]圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的綱要；
[0052]圖4:圖4A為根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的剖視圖；所述裝置包括如圖4B所示的核的獨(dú)立加熱裝置；圖4C是核的實(shí)施例，包括基底和輻射系數(shù)接近I的涂層；
[0053]圖5是核的感應(yīng)加熱區(qū)的實(shí)施例的剖視圖，加熱區(qū)包括與核的表面之間形成兩個間隙的兩塊隔熱屏；
[0054]圖6是包括兩種材料組合的核的實(shí)施例的剖視圖；和適用于此實(shí)施例的核加熱區(qū)的實(shí)施例的剖視圖；
[0055]圖7是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的剖視圖，用依照圖6所示裝配的二個部件構(gòu)成的核，其中一個成型表面由熱轉(zhuǎn)移加熱，另一個成型表面由感應(yīng)加熱；和
[0056]圖8為本發(fā)明的裝置的實(shí)施例，包括位于兩個可分離部件的核，其中一個部件在與所述核的另外一個部件組裝前通過感應(yīng)預(yù)熱。

【具體實(shí)施方式】
[0057]在圖3中，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)熱方法的實(shí)施例通過噴射成型法實(shí)施。在稱為開放步驟的第一步310中，模具處于開放狀態(tài)。在卸除步驟315中，所制工件被卸除并移走。同時，在加熱步驟325中，核通過感應(yīng)加熱。在插入步驟320中，高溫的核被插入到模具的兩個部件之間。模具的部件被相互拉近，以便于在預(yù)熱步驟330中將核圍繞在內(nèi)。在所述預(yù)熱步驟中，至少一個與核接觸或靠近核的模具成型表面通過熱轉(zhuǎn)移加熱。取決于根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的不同，熱轉(zhuǎn)移可以通過傳導(dǎo)實(shí)施、采用對流傳導(dǎo)或輻射傳導(dǎo)。
[0058]在另外一個實(shí)施例中，所述預(yù)熱方法包括感應(yīng)加熱其中一個成型表面的步驟335，當(dāng)核被引入模具內(nèi)時實(shí)施所述步驟。這樣，至少模具的其中一個成型表面，優(yōu)選地是制作工件的技術(shù)面的那個成型表面，通過熱傳導(dǎo)、對流傳導(dǎo)或輻射傳導(dǎo)的熱轉(zhuǎn)移對其加熱；制作工件的完工面的成型表面則通過熱轉(zhuǎn)移或熱感應(yīng)對其加熱。當(dāng)模具成型表面達(dá)到適當(dāng)溫度時，模具開放且核在移除步驟340中被移除。之后模具在壓力下重新閉合350，這樣在所述模具的成型表面之間構(gòu)成一個密閉的腔室。組成部件的材料在注入步驟360中注入模具中，注入步驟之后進(jìn)行冷卻步驟。之后模具再次開放310以卸除315工件。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實(shí)施例(圖4A)，模具包括固定件452，在此實(shí)施例中固定件包括一個成型成品工件的完工面的成型表面462 ;和移動件451，且移動件帶有成型成品工件的技術(shù)面的成型表面461。移動件451連接到可相對于模具的固定件452移動的滑塊上，這樣能夠開放和閉合由模具的兩個部件451，452的成型表面461，462所定義的腔室。已被預(yù)熱的核470與稱作轉(zhuǎn)移部件的部件相連，用于將核在圖4A和圖4B的位置之間移動。在圖4A中，核放置在模具的兩個部件之間451，452 ;在圖4B中，核與模具分離，且核470在稱作加熱區(qū)的區(qū)域被加熱到預(yù)定的溫度。在一個實(shí)施例中，由機(jī)械人或機(jī)械手擔(dān)當(dāng)轉(zhuǎn)移裝置，在圖4A中由可軸向轉(zhuǎn)動的連接裝置象征性地表示。所述連接裝置能夠旋轉(zhuǎn)至少90°，將核470放置在模具的兩個部件451，452之間或從兩個部件中移除；還能夠通與模具的開合平面大致上垂直的平移動作，將所述核470靠近或遠(yuǎn)離任一成型表面461，462。優(yōu)選地，機(jī)械手412包括在成型操作階段卸除被成型的工件的裝置(圖未示出)。這樣，同一個機(jī)械手可在一個周期中實(shí)施以下操作:在模具開放時，將還附著在技術(shù)面的成型表面461的被成型工件卸除，這個卸除動作通過大致上垂直于模具的開合面的平移動作實(shí)施；之后，工件的移除通以前述平移方向?yàn)檩S的轉(zhuǎn)動實(shí)施，同時核在加熱區(qū)加熱。之后，機(jī)械手抓起高溫的核，并將其導(dǎo)入到模具的兩個部件451，452之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)模具的動作方式及尺寸和工件的特征對前述裝置做適應(yīng)性的調(diào)整。在圖4B所示的一個實(shí)施例中，加熱區(qū)包括感應(yīng)電路，感應(yīng)電路包括由兩個接頭連接的半線圈構(gòu)成的電感器430，兩個半線圈連接后就圍繞核470。在本實(shí)施例中，核由一種材料或綜合材料構(gòu)成，目的在使所述核可以通過感應(yīng)快速加熱。由于核不必承受高強(qiáng)度的機(jī)械應(yīng)力，所以構(gòu)成核的材料或綜合材料的選擇范圍是廣泛的。在一個實(shí)施例中，核470由石墨構(gòu)成。石墨材料可以通過感應(yīng)加熱到1000攝氏度以上的高溫，且輻射系數(shù)接近1，從而產(chǎn)生極高的熱輻射。
[0060]在另一個實(shí)施例中，參閱圖4C，核包括由鐵磁材料制成的基底，可加速核的感應(yīng)加熱。在一個實(shí)施例中，為了適應(yīng)通過輻射來加熱成型表面，所述基底的全部或一部分的外表面上，包覆有由無定形碳或其他具有等同功能的物質(zhì)制成的涂層472，用于提高這些表面的輻射系數(shù)。優(yōu)選地，基底選用能夠使居里溫度高于700攝氏度的材質(zhì)制作。在一個實(shí)施例中，用鐵(Fe)鈷(Co)合金或鐵(Fe)硅(Si)合金制作基底，可使居里溫度達(dá)到前述要求。雖然這些合金材料的成本不低，但是因?yàn)楹?70的尺寸不大，所以成本問題可獲緩解。由于核不必承受機(jī)械應(yīng)力，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，核可由覆有鍍層的金屬片或中空物體構(gòu)成，這使得核易于被機(jī)械手412操控，并減少了加熱時間。
[0061]在圖4B中，在電感器430中流過的交流電頻率范圍從10赫茲到100赫茲，頻率可以根據(jù)構(gòu)成核470的材料的屬性調(diào)整。
[0062]加熱到要求溫度后，核470在模具兩個部件451，452間轉(zhuǎn)移。在一個實(shí)施例中，被前述方式加熱過的核470和其中一個成型表面461接觸，所述成型表面通過傳導(dǎo)被加熱。在另一實(shí)施例中，所述成型表面461通過福射和對流加熱，與核無接觸。若核470由石墨制成，其輻射系數(shù)大于0.95，核在加熱階段吸收的大部分熱能會通過輻射重新釋放出來。因此，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，核470被加熱到高溫，比如1000攝氏度。優(yōu)選地，為了避免石墨在高溫下氧化而引起加速變質(zhì)，加熱區(qū)在加熱核的時候被包圍在惰性氣體的保護(hù)環(huán)境中。
[0063]當(dāng)核被放在成型表面近處進(jìn)行加熱時，通過輻射釋放到所述成型表面上的熱流到達(dá)接近150.1O3W.m_2的值。這樣的熱流使成型表面快速加熱，而不與核接觸；并且，即使所述成型表面包括多種外形要素一諸如用來成型工件的技術(shù)面的成型表面461—仍然可以有效率地快速加熱。為提高核470和所述成型表面461之間通過輻射進(jìn)行的熱轉(zhuǎn)移，優(yōu)選地，所述表面由輻射系數(shù)接近I的涂層所覆蓋。在一個實(shí)施例中，所述涂層是無定形碳涂層，通過物理氣相沉積(Physical Vapor Disposit1n ；PVD)沈積在所述成型表面461上，PVD工藝可通過稱作表面拋光的化學(xué)處理或通過電解沉積黑色鍍鉻實(shí)現(xiàn)。
[0064]在另一個實(shí)施例中，模具的兩個部件451，452在核被導(dǎo)入其中之后相互拉近，這樣兩個成型表面461，462通過熱轉(zhuǎn)移加熱。在另外三個實(shí)施例中:
[0065]—兩個成型表面461，462通過傳導(dǎo)加熱且與核470接觸；
[0066]—兩個成型表面461，462通過輻射或?qū)α骷訜幔遗c核470無接觸；或
[0067]一其中一個成型表面通過輻射或?qū)α骷訜?，另一個成型表面通過傳導(dǎo)加熱。
[0068]優(yōu)選地，在圖4A中，模具452的其中一個部件或兩個部件包括用來循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體的通道481，482 ο在一個實(shí)施例中，模具452固定件一用來成型工件的完工面一包括用于加熱所述固定件的通道482以及靠近成型表面462的用于冷卻腔室的通道481。在另一個實(shí)施例中(圖未顯示)，移動件451也包括靠近相應(yīng)的成型表面461的冷卻通道。優(yōu)選地，所述冷卻通道481在相應(yīng)成型表面461，462通過熱轉(zhuǎn)移加熱之前被排干，以限制所述成型表面和模具其余部分之間的熱轉(zhuǎn)移。
[0069]參照圖5，在一個加熱區(qū)的實(shí)施例中，核470放置在非鐵磁導(dǎo)電材料一如銅一制成的隔熱屏551，552之間。核470與兩塊隔熱屏電絕緣，以在核與隔熱屏551，552相對的面之間形成間隙。在一個實(shí)施例中，核470由非磁性導(dǎo)電材料一如銅一制成的骨架圍繞，骨架設(shè)置在離核被加熱的區(qū)域561，562較遠(yuǎn)的一端。上述組件在電感器430的線圈內(nèi)，當(dāng)交流電流過所述加熱電感器時，熱量集中在核的表面進(jìn)行加熱，從而加速核的加熱。所述隔熱屏551，552優(yōu)選地是拋光的，這樣可以反射核470的熱輻射。在一個實(shí)施例中，所述隔熱屏進(jìn)一步通過如循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體的方法冷卻，這樣可以保護(hù)隔熱屏不受由于接近加熱到高溫的核470形成的熱對流引起的尚熱的損壞。
[0070]參照圖6，在另一個實(shí)施例中，核670由包括兩種材料的組件。第一部分672由非鐵磁性導(dǎo)電材料制成，如銅或鋁合金。這一部分672圍繞著將要通過感應(yīng)被加熱到高溫的第二部分671。在一個實(shí)施例中，第二部分671由具有高居里溫度的石墨或鐵磁鋼制成；可選地，第二部分經(jīng)過輻射系數(shù)接近I的涂層處理。在一個實(shí)施例中，第二部分671與第一部分672之間通過導(dǎo)電熱絕緣且耐高溫的材料制成的絕緣層673形成熱絕緣。在一個實(shí)施例中，所述絕緣層由氮氧化硅鋁陶瓷(SiAlON)制成。作為一個替代方案，所述絕緣層673本身由復(fù)合材料構(gòu)成。當(dāng)所述復(fù)合材料制作的核670放置在導(dǎo)電隔熱屏551對面的感應(yīng)電路中時，第二部分671表面被快速加熱到高溫，而構(gòu)成所述核的第一部分672卻不會被那樣地加熱。
[0071]參照圖7，在一個實(shí)施例中，所述復(fù)合材料核670可通過傳導(dǎo)、對流或輻射等方式共同實(shí)施熱轉(zhuǎn)，以加熱模具的其中一個成型表面，優(yōu)選地是加熱與工件的技術(shù)面對應(yīng)的成型表面761 ;而所述模具另外一個與完工面對應(yīng)的成型表面762則通過感應(yīng)加熱。模具751，752的每一個部件都由例如鐵磁鋼這樣的材料制成，并且都圍繞在由導(dǎo)電材料一如銅一制成的骨架中。在上述實(shí)施例中，核670的第一部分672通過例如絕緣塊770這樣的裝置與包括與對應(yīng)于工件的技術(shù)面的成型表面762的模具752部分保持電絕緣，從而在成型表面和核670的第一部分672之間形成間隙。核的第二部分671首先通過感應(yīng)加熱，然后與工件的技術(shù)面相對應(yīng)的成型表面761接觸或靠近放置，從而在成型表面761和核的第一部分672形成完整的導(dǎo)電通路。上述組件放置在感應(yīng)電路730的線圈內(nèi)，所述電路由高頻交流電來驅(qū)動，在核670的第一部分672的對面的成型表面通過感應(yīng)加熱；對應(yīng)于工件的技術(shù)面的成型表面761則通過成型表面和核的第二部分671之間的熱轉(zhuǎn)移加熱。此實(shí)施例特別適用于注入和預(yù)熱之前，裝飾膜放置在與工件的完工面相對應(yīng)的成型表面762上的情況。事實(shí)上，如果通過熱轉(zhuǎn)移加熱前述成型表面會發(fā)生燒壞裝飾膜的風(fēng)險。
[0072]圖8是前述實(shí)施例的替換方案，核由兩個分離的部分871，872構(gòu)成，這兩部分在被導(dǎo)入到模具兩個部件內(nèi)時組裝在一起。所述核的第一部分通過第一機(jī)械手812被導(dǎo)入到模具兩個部件內(nèi)之前，核的第一部分通過在與模具分尚的感應(yīng)電路830中感應(yīng)加熱。在此實(shí)施例中，核的第一部分872與工件的技術(shù)面相對應(yīng)的成型表面862接觸放置，以通過傳導(dǎo)來加熱這個成型表面。核的第二部分871由非鐵磁性導(dǎo)電材料制成，如銅或鋁合金。所述核的第二部分871放在與工件的完工面相對應(yīng)的成型表面861的對面，與前述成型表面電絕緣并通過間隙與其分開，而導(dǎo)電裝置(圖未示出)使與工件的技術(shù)面相對應(yīng)的成型表面862與核的第二部分871之間形成完整的導(dǎo)電通路。上述組件放在包圍模具的感應(yīng)電路835的線圈內(nèi)，從而與工件的加工面相對應(yīng)的成型表面861可以通過感應(yīng)加熱。
[0073]上述說明和實(shí)施例顯示本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)其目的；尤其是，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置能夠快速直接地預(yù)熱噴射成型模具的成型表面，無需對模具進(jìn)行復(fù)雜加工且無需弱化模具。這樣，根據(jù)本發(fā)明的裝置的部件可以被多個模具共享，只有核需要依部件形狀調(diào)整，優(yōu)選地核由易于加工的材料制成。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)熱模具的第一成型表面(461，761，862)的方法，所述模具包括開放位置和閉合位置，所述模具處于所述閉合位置時，在所述已被預(yù)熱的第一成型表面(461，761，862)和第二成形型表面(462，762，861)之間定義了封閉腔室，所述方法包括下列步驟: a.在所述模具外部感應(yīng)加熱(315)被稱作核(470，670，872)的部件，所述部件在有交流電流過的線圈(430, 830)中； b.所述模具處于所述開放位置時，將所述核插入(320)所述模具的成型表面(461，462，761，762，861，862)之間； c.通過所述核和所述成型表面之間的熱轉(zhuǎn)移，實(shí)施(330)對所述第一成型表面(461.761.862)的預(yù)熱；和 d.移除(340)所述核并關(guān)閉(350)模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟c中的熱轉(zhuǎn)移主要由熱傳導(dǎo)實(shí)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中:步驟a包括將所述核加熱到700攝氏度和1200攝氏度之間的溫度范圍；且步驟c主要由輻射實(shí)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)實(shí)施。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a在惰性氣體環(huán)境中實(shí)施。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a通過將所述核放在兩個可導(dǎo)電的隔熱屏(551，552)中實(shí)施，所述隔熱屏相互之間以及和所述核之間是電絕緣的，所述隔熱屏在所述線圈中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模具包括在所述第一或第二成型表面下延伸的用來循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體的通道(481)，且在步驟c之前包括下列步驟: e.排干所述通道(481)內(nèi)的所有液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二成型表面也通過步驟c的熱轉(zhuǎn)移來加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，步驟d之前包括下列步驟: f.感應(yīng)預(yù)熱定義所述模具的封閉腔室的所述第二成型表面，在所述表面對面放置可導(dǎo)電的中間部件￠72,871)，所述中間部件和所述成型表面電絕緣并與所述成型表面之間(762,861)形成間隙，其中所述模具的相應(yīng)部分與所述中間部件放在有交流電流過的線圈(730,835)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中:中間部件(762)由所述核構(gòu)成；并且步驟f與步驟c同時實(shí)施，此時所述核和已預(yù)熱的所述第一成型表面之間發(fā)生電傳導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中實(shí)施步驟f時所述第二成型表面(762,861)有塑料裝飾材料覆蓋，且步驟d之后包括下列步驟: g.在所述模具的封閉腔室中注入熔融的塑料材料。
11.一種用來實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，所述裝置用來預(yù)熱包括開放位置和閉合位置的模具，在所述閉合位置時，所述裝置定義了在所述第一成型表面(461.761.862)和所述第二成型表面(462,762,861)中間的封閉腔室，其特征在于: 1.核(470，670，770，872)； ?.在加熱區(qū)中的感應(yīng)加熱部件(430，830)，所述部件與所述模具分離，用于在線圈(430, 830)內(nèi)感應(yīng)加熱所述核(470, 670, 770, 872);和 ii1.轉(zhuǎn)移部件(412，812，811)，用于在所述加熱區(qū)和所述模具間轉(zhuǎn)移所述核。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述核(470)由石墨塊構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述核由金屬鐵磁材料構(gòu)成，在預(yù)熱時有一個與所述第一成型表面相對的表面，并且包括輻射系數(shù)大于0.9的涂層(473)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述核的涂層(473)由無定形碳構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述核為中空的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)移部件包括機(jī)械手臂，所述機(jī)械手臂還包括用于從所述模具的腔室中卸除所制作的部件的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述感應(yīng)加熱部件包括: V.由非鐵磁導(dǎo)電材料制成的第一隔熱屏(551); w.由非鐵磁導(dǎo)電材料制成的第二隔熱屏(552); X.用于將兩塊所述隔熱屏相互拉近和分離的裝置，以及用于在兩塊所述隔熱屏相互靠近時將所述核保持在隔熱屏中間的裝置； 1.感應(yīng)器(430)，包括:圍繞所述兩塊隔熱屏的線圈，所述線圈由兩個半線圈(431,432)構(gòu)成，每個半線圈與其中一個所述隔熱屏相連；和連接器，從而當(dāng)兩塊所述隔熱屏(551，552)相互靠近時，兩個所述半線圈間形成完整的導(dǎo)電通路；和 z.使所述核與兩塊隔熱屏電絕緣并在所述核與所述隔熱屏相對的面之間形成間隙的
目.0
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述隔熱屏為中空的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述隔熱屏包括內(nèi)部冷卻回路，用于循環(huán)熱轉(zhuǎn)移液體。
20.用于在模具的腔室中注入液態(tài)或糊狀產(chǎn)品的裝置，包括可以相互移動的兩個部件(451，452，751，752)，所述兩個部件在兩個成型表面(461，462，761，762，861，862)定義了封閉腔室，其特征在于:還包括根據(jù)權(quán)利要求11到19中任一項(xiàng)中所述的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述成型表面包括輻射系數(shù)大于0.9的涂層，并且主要通過熱輻射預(yù)熱。
【文檔編號】B29C33/08GK104507654SQ201380031892
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】A·基沙爾德, J·費(fèi)讓布然 申請人:羅圖公司