Ультразвуковое сопло к литьевой машине для переработки термопластов Советский патент 1985 года по МПК B29C45/20 B29K101/00 

Изобретение относится к литью под давлением изделий из термопластов и может быть использовано в химической промышленности и в машиностроении.

Известно сопло литьевой машины для переработки термопластов, содержащее корпус, мундштук с наконечником и запирающий элемент lj .

Недостаток этого сопла состоит в том, что оно обеспечивает незначительную формуемость термопластов из-за отсутствия вибрационного воздействия на перерабатываемый материал.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является ультразвуковое сопло к литьевой машине для переработки термопластов, содержащее мундштук с наконечником и ультразвуковой преобразователь, смонтированный на мундштуке. В известной конструкции сопла продольные колебания ультразвуковой частоты сообщаются полимеру непосредственн в канале сопла за счет колебаний его стенки. Кроме того, за счет снижения внешнего трения в канале мундштука скорость впрыска формуемой массы повышается ZJ .

Однако известное сопло обладает недостаточной эффективностью и надежностью в работе. Объясняется это тем что пьезокерамический элемент ультразвукового преобразователя находится в сопле-мундштуке, который с одной стороны крепится на материальном цилиндре литьевой машины, а с другой упирается в литниковую втулку формы, испытывая при литье под давлением сжатие. Высокая температура выходной зоны материального цилиндра (250 300°С) и дополнительный электрообогрев наконечника сопла при литье термопластов (поликарбоната, Дакрила-2М полисульфона, стеклонаполненного полиамида) в значительной степени снижает пьезоэлектрический эффект (точка Кюри преобразователя равна 280 С) Одновременное воздействие давления и температуры приводит к сильному ежатию, перегреву и разрушению пьезокерамического элемента ультразвукового преобразователя. Кроме того, для повьппения формуемости термопластов важным является обеспечение оптимального варианта возбуждения полуволновой колебательной системы, что не достигается в известной конструкции.

Цель изобретения - повьпиение эффективности и надежности в работе сопла и увеличение формуемости термопластов.

Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковом сопле к литьевой машине для переработки термопластов, содержанием мундштук с наконечником и смонтированный на мундштуке ультразвуковой преобразователь, последний установлен под углом 30-60 к продольной оси мундштука и на расстоянии от наконечника, не превышающем71/8, где 1 - длина ультразвуковой волны.

Предлагаемая конструкция сопла обеспечивает вьшедение ультразвукового преобразователя из зоны смыкания формы с мундштуком и из области высоких температур. Конкретное расположение ультразвукового преобразователя обеспечивает оптимальный вариант возбуждения полуволновой колебательной системы, что способствует повьш1ению формуемости термопластов.

На фиг. 1 показано ультразвуковое сопло, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Ультразвуковое сопло состоит из обогреваемого элемента 1, монтируемого на наконечнике 2 мундштука 3, имеющего теплоизолирующий кожух 4. Ультразвуковые преобразователи расположены по периметру мундштука 3 в одной плоскости под УГЛОМ 30-60 (на чертеже - под углом 30 ) к продольной оси мундштука 3 и под углом 120 один относительно другого. От наконечника 2 ультразвуковые преобразователи размещены на расстоянии, не превьш1акицемД/8, где Д - длина ультразвуковой волны. Ультразвуковые преобразователи состоят из активной накладки 5,.пьезокерамических элементов 6, втулки 7, пассивной накладки 8 и гайки 9.

Работа сопла осуществляется следующим образом.

При включении литьевой машины расплав термопласта из материального цилиндра поступает в мундштук 3, где ультразвуковые преобразователи, подсоединенные к генератору (не показан) обеспечивают эффективное вибрационное воздействие на расплав термопласта. Например, при переработке поликарбоната РК-6 используют узел впрыска, где в мундштуке 3 под углом его продольной оси на расстоянии от наконечника 2, равномА/8, установлены три преобразователя ультразвуковой энергии частотой 18 кГц и амплитудой колебания сопла 3,5 мкм. Время действия на расплав составляет 4060 с. Выбранньш угол наклона обусловлен тем, что один и тот же ультразвуковой преобразователе возбуждает в мундштуке 3 продольные и поперечные волны, которые имеют различную скорость распространения, а следовательно, и длину волн - в сопле узловые плоскости нагибной и продольной волн не совпадают. Таким образом, в любой точке канала сопла всегда имеется один из видов колебаний волн: продольные, про дольно-поперечные и поперечные. Увеличение предлагаемого диапазона углов наклона ультразвуковых преобразователей относительно продольной оси мундштука 3 способствует увеличению размеров сопла и уменьшению амплитуды ультразвуковых колебаний в нем. Напри мер, при угле наклона, равном 15 длина ультразвукового сопла увеличивается на 20 мм. При углах наклона ультразвукового .преобразователя, равных 15 и 75 амплитуда колебаний наконечника 2 сопла снижается до 1,3 1,5 мкм. Выбранное расстояние ультразвуковых преобразователей от наконечника 2 сопла связано с тем, что в нем достигается амплитуда, равная 3-5 мкм, обеспечивающая увеличение формуемости термопластов по сравнению с известным соплом на 20-30%. Указание расстояния - не более А/8 предполагает допустимьй предел О 7/8. При установке ультразвукового преобразователя от наконечника 2 мунд штука 3 до Я /8, амплитуда продольных колебаний изменяется в пределах 10% от максимальной, что и обеспечивает повьяпение эффективности сопла и узла впрыска, т.е. формуемости термопластов. Дальнейшее увеличение расстояния 1 преобразователя до 7/4 приводит к увеличению входного акустического со противления ультразвукового сопла, а следовательно, к резкому снижению амплитуды (от 20 до 90%) и сниженюо формуемости термопластов (до 50%). Выбор расстояния ультразвуковых преобразователей от торца сопла 2 определяется экспериментально, исходя из допустимого значения потерь УЗ-энергии, которое было принято равным 0%. Амплитуду колебаний определяют виброметром типа ИВ-2-1 и индикаторной головкой с ценой деления 1 мкм (ГОСТ 6934-62), а формуемость термопластов определяют на пресс-форме по длине проникновения расплава термопласта. Преимуществами предлагаемой конструкции сопла для виброформирования термопластов с применением ультразвука перед известной являются: повышение эффективности работы сопла и узла впрыска за счет расположения в мундштуке под углом 30-60 к его продольной оси на расстоянии от наконечника не более /8 преобразователя ультразвуковой энергии; снижение сил трения на границе мундштук - термопласт за счет возбуждения дополнительных поперечных колебаний, увеличивающих амплитуду наконечника сопла до 3-5 мкм; увеличение производительности процесса на 30%. Равномерное распределение волноводов-преобразователей (3-4 шт.) по периметру мундштука сопла способствует повышению интенсивности и амплитуды ультразвуковых волн. Использование одного ультразвукового преобразователя менее эффективно из-за недостаточной амплитуды сопла, по сравнению с использованием нескольких преобразователей. Таким образом, предлагаемая конструкция сопла более надежна в эксг. плуатации и улучшает процесс виброформования термопластов.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СОПЛО К ЛИТЬЕВОЙ МАШИНЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТОВ, содержащее мундштук с наконечником и смонтированньш на мундштуке ультразвуковой преобразователь, о тличающееся тем, что, с целью повьшгения его эффективности и надежности в работе и увеличения фор-мируемости термопластов, ультразвуковой преобразователь установлен под углом 30-6о к продольной оси мундштука и на расстоянии от наконечника, не превышачмцем (/8, где Л - длина ультразвуковой волны.