熱沖壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通道形成方法以及具有至少一個(gè)通道的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]多種生產(chǎn)方法可用于在組件中形成通道。
[0003]機(jī)械加工時(shí)，通過鉆孔或銑削生產(chǎn)圓柱形通孔。銑削尤其適用于制造具有可變橫截面如橫截面從方形過渡到圓形，的內(nèi)通道。切削方法同樣適用于這種情況。該方法的缺點(diǎn)在于:銑削過程中會(huì)產(chǎn)生機(jī)械溝槽，因而導(dǎo)致CNC編程相當(dāng)復(fù)雜且產(chǎn)生不適合的外觀質(zhì)量。因此在銑削之后，還需要額外的加工步驟使表面變光滑。然而，這些方法步驟如打磨、磨碎和拋光，通常與工作和成本的高水平有關(guān)。另外一種機(jī)械生產(chǎn)方法是鉆孔。然而，內(nèi)通道只能形成圓筒形橫截面，例如，臺(tái)階式鉆孔。
[0004]或者，期望的組件可通過注模法制造。在該方法中，通過特殊的注模技術(shù)生產(chǎn)出可變的橫截面且通過裝有彈簧的發(fā)射器或伸縮芯形成咬邊(undercut)。通過工具中合適的芯生產(chǎn)出具有可變橫截面而無咬邊的貫通的鉆孔。通過熔化物在模具中的冷卻收縮提供足夠的脫模斜切邊。如果注模中的芯過長(zhǎng)且澆筑口設(shè)計(jì)的不好，在注塑操作中芯不能對(duì)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致組件中的壁厚不同。為了使芯不對(duì)準(zhǔn)最小化，模芯在噴射側(cè)和噴嘴側(cè)的中部頻繁地分開。然而，分模線導(dǎo)致其在交點(diǎn)處分成兩個(gè)芯半，而且注模方法的模具成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種位于組件中的通道的生產(chǎn)方法，所述通道具有高外觀質(zhì)量，該方法簡(jiǎn)單且成本低。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有高外觀質(zhì)量的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品包括至少一個(gè)通道，所述通道的生產(chǎn)簡(jiǎn)單且成本低。
[0006]上述目的可通過獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施例由從屬權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種通道的形成方法包括:提供內(nèi)部設(shè)有凹槽的預(yù)制棒；加熱通道形成元件，所述通道形成元件的溫度比預(yù)制棒的材料的熔化溫度高，其中，至少部分所述通道形成元件的外輪廓與形成的所述通道的內(nèi)輪廓對(duì)應(yīng)；移動(dòng)加熱的通道形成元件和/或互相關(guān)聯(lián)的預(yù)制棒使加熱的通道形成元件至少部分沿移入方向(其中，所述移入方向優(yōu)選地基本上與所述通道的形成方向?qū)?yīng))進(jìn)入所述凹槽中，其中，至少部分所述預(yù)制棒的材料在所述凹槽的周圍區(qū)域熔化且至少部分所述預(yù)制棒的材料由所述通道形成元件移動(dòng)，從而形成至少一部分所述通道。
[0008]形成的通道，尤其是具有封閉橫截面的內(nèi)通道，能引導(dǎo)或運(yùn)輸流體。特別地，所述通道為不透水的。此類通道可形成在軟管連接器、定制的連接元件、具有螺紋的定制插入物、扭鎖、貫流塑性部件或其它產(chǎn)品中。
[0009]這里，預(yù)制棒可理解為具有不精確預(yù)成型通道的毛坯件。相應(yīng)地，所述方法產(chǎn)品為用于隨后方法步驟中的毛坯件，例如，單個(gè)部件焊接在一起，所述單個(gè)部件由所述方法制造。
[0010]例如，優(yōu)選地，所述預(yù)制棒為長(zhǎng)方形且具有基本上為圓形或基本上為矩形的橫截面。尤其優(yōu)選地，所述預(yù)制棒基本上為圓筒形，其更容易夾住通道形成裝置中的所述預(yù)制棒。所述預(yù)制棒由可熔材料制成。所述可熔材料為任何可熔材料，例如，金屬或塑料。然而，優(yōu)選地，所述預(yù)制棒由熱塑性材料制成，所述熱塑性材料選自聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高熱穩(wěn)定性聚乙烯(PE-HWST)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、共聚多酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或苯乙烯-丙烯腈(SAN);彈性體選自三元乙丙橡膠(EPDM)和液態(tài)硅膠(LSR);熱塑性彈性體(TPE)，優(yōu)選地基于聚氨酯或苯乙烯嵌段共聚物；多組分塑料選自聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的混合物、聚丙烯(PP)和熱塑性彈性體的混合物、聚碳酸酯和熱塑性彈性體的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚丙烯(PP)的混合物。尤其優(yōu)選地，所述預(yù)制棒由高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高熱穩(wěn)定性聚乙烯(PE-HWST)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)制成。更優(yōu)選地，所述預(yù)制棒由高熱穩(wěn)定性聚乙烯(PE-HWST)制成。所述預(yù)制棒可直接通過擠壓生產(chǎn)，或由半成品制成，如圓形輪廓。例如，所述預(yù)制棒還可變?yōu)槎噙呅屋喞？蛇x地，所述預(yù)制棒還可注塑成型。
[0011]優(yōu)選地，所述凹槽也為長(zhǎng)方形，且優(yōu)選地沿所述預(yù)制棒的縱向延伸。優(yōu)選地，所述凹槽是一個(gè)孔，所述孔延伸至所述預(yù)制棒的內(nèi)部。尤其是，所述凹槽為通孔或連續(xù)圓筒形鉆孔，其可通過鉆孔形成。然而，根據(jù)形成的所述通道的幾何形狀，還可以想到所述孔具有非圓形橫截面。此類孔通過例如銑削產(chǎn)生。包含所述凹槽的所述預(yù)制棒也可通過注塑成型?；蛘撸霭疾圻€可以是所述預(yù)制棒表面上的長(zhǎng)方形凹槽或溝槽。這樣，只有通道的部分橫截面由所述通道形成元件形成，且為了形成具有封閉橫截面的內(nèi)通道，所述通道的部分橫截面必須通過至少將所述預(yù)制棒與另一個(gè)預(yù)制棒連接如焊接，從而至少與所述通道的另一部分橫截面連接。而且，所述通道形成元件能脫模，從而保證了其容易脫模的性能。
[0012]所述凹槽的目的尤其在于維持被熔化的所述預(yù)制棒的材料的量盡可能的小，以通過所述通道形成元件沿移入方向推動(dòng)至少部分熔化材料。為此，所述凹槽不一定非要是一個(gè)通道，只要求所述凹槽中至少有一個(gè)儲(chǔ)液器，所述儲(chǔ)液器能容納熔化的材料。所述凹槽的直徑足夠大使得所述通道形成元件可被壓入所述預(yù)制棒中而沒有極大的阻力且所述熔化的材料無需沿與移入方向相反的方向從所述凹槽中膨脹出來。例如，所述凹槽的直徑大于接近1_。另一方面，所述凹槽的直徑足夠小使得所述預(yù)制棒的內(nèi)部有足夠量的熔化的材料和足夠的壓力，以整齊地形成所述通道。優(yōu)選地，在相同維度和方向的情況下，至少在沿著所述移入方向的橫向上，所述凹槽的直徑小于所述通道形成元件的直徑。另外，優(yōu)選地，在相同維度和方向的情況下，在每個(gè)維度或沿著所述移入方向的橫向方向，所述凹槽的直徑小于所述通道形成元件的直徑。換句話說，所述通道形成元件的整個(gè)周圍優(yōu)選地與所述預(yù)制棒壓靠(pressing against)。
[0013]所述通道形成元件優(yōu)選地由高熱穩(wěn)定性材料制成。為了加工由熱塑性材料制成的預(yù)制棒，所述通道形成元件可由鋼或鋁制成。為了制成具有高外觀質(zhì)量的所述通道且更容易脫模，所述通道形成元件可打磨、銑削或拋光。至少部分所述通道形成元件的表面也可進(jìn)行涂層，如，使用聚四氟乙烯。
[0014]在移入所述凹槽中之前，所述通道形成元件的溫度比所述預(yù)制棒的材料的熔化溫度高，優(yōu)選地比所述預(yù)制棒的材料的分解溫度低。然而，溫度范圍也能超過所述分解溫度。然后，所述分解材料通過所述通道形成元件從所述預(yù)制棒中流出。因此，所述通道形成元件的設(shè)定溫度明顯地取決于所述預(yù)制棒所采用的材料。再者，設(shè)定的所述溫度取決于所述通道的幾何形狀(如，長(zhǎng)度、橫截面或橫截面輪廓)和/或所述通道要達(dá)到的外觀質(zhì)量。例如，由低密度聚乙烯(LDPE)制成的所述通道形成元件的最佳溫度值至少為約100°C?約110°C，對(duì)于由高密度聚乙烯(HDPE)，所述最佳溫度值至少為125°C?約135°C，或者，對(duì)于線性低密度聚乙烯(LLDPE)，所述最佳溫度值至少為122°C?約127°C。優(yōu)選地，在形成所述通道的過程中，所述通道形成元件的溫度比所述預(yù)制棒的材料的平均熔化溫度高，但是比所述預(yù)制棒的材料的平均分解溫度低。優(yōu)選地，所述通道形成元件的溫度比所述預(yù)制棒的材料的平均熔化溫度高約110% (更優(yōu)選地，高約120% )，但是比所述預(yù)制棒的材料的平均分解溫度低約90% (更優(yōu)選地，低約80% )。例如，HDPE的分解溫度為約487°C?497°C，因而所述平均(算術(shù)平均)分解溫度為492°C。另外，HDPE的熔化溫度為約125°C?135°C，因而所述平均(算術(shù)平均)熔化溫度為130°C。加熱所述通道形成元件的熱來自外部，例如，通過熱輻射器。優(yōu)選地，所述通道形成元件包括內(nèi)加熱裝置。在移入所述預(yù)制棒的所述凹槽中的過程中，所述通道形成元件也可被加熱或變暖。例如，所述加熱裝置包括至少一個(gè)加熱筒(heating cartridge) ο而且，所述通道形成元件包括溫度探頭，因而在移入所述預(yù)制棒的所述凹槽中的過程中探測(cè)到所述通道形成元件的溫度且調(diào)節(jié)所述通道形成元件的溫度至定值或呈現(xiàn)為另一最佳曲線。由于當(dāng)進(jìn)入所述預(yù)制棒時(shí)所述通道形成元件冷卻，如果不使用內(nèi)加熱裝置(例如，如果所述通道形成元件通過IR輻射器和/或流過所述通道形成元件的熱流體(如，熱空氣)進(jìn)行外部加熱)對(duì)于被加熱的所述通道形成元件的溫度遠(yuǎn)高于所述預(yù)制棒的材料的熔化溫度有利。當(dāng)所述預(yù)制棒由HDPE制成且采用具有集成的測(cè)量傳感器的加熱筒加熱所述通道形成元件時(shí)，例如，所述加熱筒被控制和被調(diào)節(jié)，因而所述溫度探頭的測(cè)量溫度為約150°C?約320°C，優(yōu)選地為約170°C?約280°C，最優(yōu)選地為約180°C?約250°C。因此，由HDPE制成的所述通道形成元件的表面溫度(例如，由于產(chǎn)生熱損失)可能優(yōu)選地為約180°C?約220°C。
[0015]至少部分所述通道形成元件的外輪廓與形成的所述通道的內(nèi)輪廓對(duì)應(yīng)。對(duì)于沿所述預(yù)制棒的縱向延伸至所述預(yù)制棒內(nèi)部的長(zhǎng)方形凹槽尤其是圓筒形鉆孔，所述通道形成元件也具有長(zhǎng)方形或具有芯棒形。此類芯棒沿與所述凹槽的縱軸同軸的方向移入所述凹槽中，其中，在移動(dòng)的終點(diǎn)處，所述芯棒的橫截面與位于相應(yīng)位置處的所述通道的橫截面對(duì)應(yīng)。對(duì)于位于所述預(yù)制棒表面的長(zhǎng)方形的凹槽或溝槽，所述通道形成元件也具有不同的形狀或外輪廓，例如，板子的形狀，所述板子的長(zhǎng)邊或端面移入所述凹槽或溝槽中。這樣，所述移入方向與形成的所述通道的縱向垂直，且所述長(zhǎng)邊前部或所述通道形成元件的端面的部分橫截面與形成的所述通道的部分橫截面對(duì)應(yīng)，相比于形成的所述通道的縱向，所述通道形成元件的端面呈橫向。根據(jù)所述通道的期望內(nèi)輪廓，可以想像出所述通道形成元件的任何內(nèi)輪廓。所述通道形成元件可具有如圓形、橢圓形、類橢圓形、三角形、矩形、方形或五邊形、六邊形或多邊形的橫截面或由它們組合而成的形狀的橫截面，相比于所述凹槽的移入方向，所述通道形成元件的端面呈橫向。所述通道形成元件還可具有螺紋剖面以形成具有螺紋剖面的通道。對(duì)于芯棒式通道形成元件，至少在從所述凹槽中移出的過程中，所述通道形成元件必須圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，且優(yōu)選地，同樣在移入所述凹槽的過程中，反向旋轉(zhuǎn)。
[0016]優(yōu)選地，加熱的所述通道形成元件和所述預(yù)制棒彼此之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由按壓裝置實(shí)現(xiàn)。所述按壓裝置包括工件座和所述通道形成元件的夾持裝置。所述工件座和所述夾持裝置在滑架上相對(duì)設(shè)置，因而它們能互換。換句話說，所述工件座和/或所述夾持裝置可彼此沿直線運(yùn)動(dòng)或遠(yuǎn)離彼此。在這種情況下，精確且準(zhǔn)確地將所述預(yù)制棒和所述凹槽與所述通道形成元件對(duì)齊很重要，優(yōu)選地通過圓錐形夾持裝置實(shí)現(xiàn)該對(duì)齊。特別地，例如，對(duì)于圓筒形凹槽和芯棒式通道形成元件，所述凹槽的縱軸和所述通道形成元件的縱軸同軸對(duì)齊。圓筒形預(yù)制棒對(duì)于在工具容器中精確且準(zhǔn)確地夾緊所述預(yù)制棒是有利地。對(duì)于在夾持裝置中精確且準(zhǔn)確地夾緊所述通道形成元件，優(yōu)選地，所述通道形成元件具有圓筒形或錐形區(qū)域，所述區(qū)域鄰近通道形成部。所述通道形成元件的夾緊區(qū)優(yōu)選地包含加熱裝置。
[0017]通過使所述預(yù)制棒和所述通道形成元件朝彼此移動(dòng)，至少部分加熱的所述通道形成元件沿移入的方向移入所述凹槽中，其中，圍繞在所述凹槽周圍區(qū)域的所述預(yù)制棒的材料至少部分被熔化且至少部分由所述通道形成元件移動(dòng)。換句話說，所述通道形成元件被插入或壓入所述預(yù)制棒中。然而可以想像到這樣的實(shí)施例，在按壓入所述通道形成元件中之前，所述預(yù)制棒不必加熱或變暖。還可以想到的是在按壓入所述通道形成元件之前，冷卻所述預(yù)制棒或使之到達(dá)預(yù)定的溫度。最佳的擠壓力和推進(jìn)速度取決于某些因素，如形成的所述通道的尺寸、所述通道形成元件與所述凹槽的尺寸比、所述預(yù)制棒的材料、所述通道形成元件的溫度。如果推進(jìn)速度過快或擠壓力過大且所述通道形成元件的溫度過高，形成的所述通道粗糙且所述通道的表面粗糙度大。必須有利地選擇速度使所述材料能熔化且能在所述通道形成元件的前面移動(dòng)，但是所述通道形成元件在插入的過