專利名稱：制造熱澆道部件的方法和熱澆道部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注模成型，更具體而言，涉及熱澆道部件。
背景技術(shù)：
熱澆道部件被用在注模成型中，以將模制材料(例如塑料熔體、熔融金屬等)從模 制成型機傳遞到一個模腔或多個模腔中。這樣，熱澆道部件常常遭受侵害，例如模制材料的 磨損、侵蝕和腐蝕；與相鄰部件的機械接觸導致的磨損；和工作條件的溫度周期變化和疲 勞。這些和其它問題會減少熱澆道的壽命，并且減少模制產(chǎn)品的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種熱澆道部件，其包括由金屬材料制成的主體和沉積 在所述主體上且被冶金地結(jié)合到所述主體上的特性增強材料。該特性增強材料包括固化激 光包覆材料。根據(jù)一個示例性實施例，提供一種制造熱澆道部件的方法，包括提供激光組件； 提供金屬材料的熱澆道部件部分；將特性增強材料引入到所述熱澆道部件部分；使用從所 述激光組件發(fā)射的激光束將所述特性增強材料熔化到所述熱澆道部件部分；和將熔融的特 性增強材料固化到所述熱澆道部件部分上。根據(jù)另一示例性實施例，提供一種熱澆道噴嘴尖口，包括具有上游端和下游端的 主體，該主體由導熱材料制成；連接所述上游端和所述下游端的通道；沉積在所述主體的 一部分上且被冶金地結(jié)合到所述主體的所述部分上的特性增強材料，所述特性增強材料包 括固化激光包覆材料。根據(jù)另一示例性實施例，提供一種熱澆道閥銷，包括圓柱形主體，其由金屬材料 制成，且具有與閥銷套管密封的上游區(qū)段和用于接觸模具澆口的下游區(qū)段；和沉積在所述 圓柱形主體的表面上且被冶金地結(jié)合到所述圓柱形主體的所述表面上的特性增強材料，該 特性增強材料包括固化激光包覆材料。
現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的熱澆道部件制造系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的在制造期間噴嘴尖口的位置和運動的示意圖；圖3a_b為根據(jù)本發(fā)明實施例的噴嘴尖口的示意圖；圖4a_b為根據(jù)本發(fā)明實施例的噴嘴尖口的示意圖；圖5a_b為根據(jù)本發(fā)明實施例的閥銷的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的閥銷套管的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的歧管的示意圖；和圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的噴嘴的示意圖。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的熱澆道部件制造系統(tǒng)100。熱澆道部件制造系統(tǒng)100包括激光組件102、材料進給器104、致動的保持器106 和裝載有可執(zhí)行程序110的計算機108。熱澆道部件制造系統(tǒng)100能夠處理熱澆道部件部 分 114。激光組件102發(fā)射激光束112。激光束112是能夠通過已知的激光包覆或激光焊 接將特性增強材料熔合到基底材料上的任何高能激光束。參見美國專利No. 6089683，該專 利通過引用包括在此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，待沉積的特性增強材料可通過在激光束 路徑中預先放置微?；蛘咄ㄟ^將粉末流注射到激光束112和/或熔體池中而被引入。激光 組件102被參數(shù)控制，例如激光束112的功率密度、激光鏡頭、激光掃描頻率和掃描頻率幅 值，從而達到特性增強材料與熱澆道部件的基底材料之間的適當?shù)囊苯鸾Y(jié)合，并且達到沉 積的特性增強材料的適當厚度。材料進給器104提供特性增強材料。在該實施例中，特性增強材料作為粉末流116 被引入激光束112遇見熱澆道部件部分114的附近，使得特性增強材料熔化在熱澆道部件 部分114上。激光束112冶金地將特性增強材料結(jié)合到熱澆道部件部分114的基底材料， 以形成熱澆道部件。(術(shù)語“部分”指代不完全的部件。)特性增強材料被定義為具有用于熱澆道部件的一部分所期望的特性但由于機加 工性、實用性或其它原因而不適于用于整個部件的任何材料。熱澆道部件的基底材料具有 用于熱澆道部件的一些其它部分所期望的特性。通常，基底材料被選擇作為熱澆道部件的 較大部份，而特性增強材料為較小部分或?qū)印τ谌魏谓o定的熱澆道部件，可使用一個以上 的基底材料和一個以上的特性增強材料。特性增強材料的示例為抗磨損材料，例如鎳、鉻、碳化物、鎢和這些材料的合金，還 可包括其它材料。特性增強材料的另一示例為潤滑材料，例如某些銅合金(例如青銅和黃銅)。用于熱澆道部件的基底材料可為金屬材料，例如鋼、銅合金(例如鈹銅)、鈦鋅鉬 合金(TZM)，還可包括其它材料。這些材料能夠?qū)峄蚋魺?，這依賴于熱澆道部件在熱澆道 中的位置和目的。致動的保持器106保持熱澆道部件部分114，并且能夠相對于激光束112移動熱澆 道部件部分114。致動的保持器106可為車削中心、機床、機器人、輸送機或能夠相對于激光 組件102旋轉(zhuǎn)和/或平移熱澆道部件部分114的類似裝置。在激光組件102移動的另一實 施例中，可替代地使用固定保持器。計算機108可為個人計算機、專用控制單元、車削中心的車載計算機或類似設備。 計算機108運行可執(zhí)行程序110，其可包括計算機輔助制造(CAM)程序。在該實施例中，程 序110控制熱澆道部件部分114相對于激光束112的位置和/或運動，控制激光組件102 的參數(shù)，并且控制從材料進給器104對特性增強材料的引入(例如粉末流116的流速)。熱澆道部件制造系統(tǒng)100可被用在制造諸如噴嘴尖口、閥銷、閥銷套管、歧管或噴 嘴的熱澆道部件的方法中。根據(jù)本發(fā)明實施例的制造熱澆道部件的方法包括制造熱澆道部件部分114，將特性增強材料引入到熱澆道部件部分，使用激光束112將特性增強材料熔化到熱澆道部件 部分114上，和將特性增強材料固化到熱澆道部件部分114上?？梢詡鹘y(tǒng)的方式完成熱澆道部件部分114的制造，例如通過機加工、鑄造、車削、 成型或從金屬材料制成熱澆道部件部分114的其它方式?？赏ㄟ^如上所述那樣將特性增強材料引入到熱澆道部件部分114。例如，微?；蚍?末材料可作為流116被引入。將特性增強材料熔化到熱澆道部件部分114上可通過適合的大功率激光達到，例 如激光組件102提供的光束112。激光束112加熱特性增強材料和/或熱澆道部件部分114 的基底材料，以熔化特性增強材料。將特性增強材料固化到熱澆道部件部分114上可通過相對于激光束112移動熱澆 道部件部分114而實現(xiàn)，使得熔化的材料經(jīng)歷較少的熱輸入。這可通過使用例如致動的保 持器106平移和/或旋轉(zhuǎn)熱澆道部件部分114而完成。當熔化的特性增強材料從被激光束 112加熱的區(qū)域移除時，特性增強材料冷卻，因此固化。在該實施例中，固化的特性增強材料被沉積的厚度等于或大于0. 1mm。并且，上述 方法可沉積特性增強材料的甚至更厚的層，例如0. 5mm或更厚，如果要求這種厚度的話。根 據(jù)要求的特性增強材料的厚度，可進行傳遞一次以上。如果通過激光束112不能達到凈尺寸或容限，該方法可進一步包括將固化的特性 增強材料研磨到流變光潔度或密封光潔度?？上蚺c流動的模制材料接觸的熱澆道部件提供 流變光潔度，從而達到適合的模制材料流動條件?？上蚺c另一熱澆道部件形成密封的熱澆 道部件提供密封光潔度，以防止模制材料、氣體等的泄露。圖2示出由上述的方法和制造系統(tǒng)100制成的噴嘴尖口 200的特寫圖，特別關(guān)注 噴嘴尖口 200的位置和運動。噴嘴尖口 200包括被平移和/或繞中心軸線204旋轉(zhuǎn)的主體202。在該實施例中， 主體202沿與激光束112基本垂直的路徑平移，和繞中心軸線204旋轉(zhuǎn)，使得激光束112接 觸基本上垂直于激光束112的表面206。在該平面206處，特性增強材料通過流116被提 供。表面206的垂直減少了可從主體202剝落或由于重力而被不適當?shù)卦谥黧w202上固化 的熔融特性增強材料的量。在該實施例中，主體202具有上游端(靠近204)和下游端(靠近206)，并且由導 熱材料(例如鈹銅)制成。通道208接觸上游端和下游端，用于模制材料的流動。特性增 強材料被沉積在主體的一部分(靠近206)上，并且被冶金地結(jié)合到主體202的該部分上。對于其它形狀的熱澆道部件或具有其它形狀的沉積特性增強材料，可使用不同的 旋轉(zhuǎn)和/或平移模式。圖3a_b和圖4a_b為根據(jù)本發(fā)明實施例的噴嘴尖口的示意圖。該噴嘴尖口可使用 這里描述的熱澆道部件制造系統(tǒng)100及方法被制造。為了清楚，僅示出噴嘴尖口的下游端。在圖3a_b中，尖口 302是沉積在噴嘴尖口的主體(噴嘴尖口部分)304下游部分 上的建立特性增強材料的錐形件。圖3a示出被激光沉積的錐形尖口 302。圖3b示出被研 磨到流變光潔度的錐形尖口 302。如果僅激光即可達到流變光潔度，則不應用圖3a。在圖4a_b中，尖口 402具有建立的特性增強材料的錐形件402a和沉積在噴嘴尖 口的主體(噴嘴尖口部分)404的下游部分的特性增強材料的相鄰層402b。圖4a示出被激光沉積的錐形尖口 402a和層402b。圖4b示出被研磨到流變光潔度的錐形尖口 402a和層 402b。如果僅激光即可達到流變光潔度，則不應用圖4a。對于上述方法，圖3a_b的結(jié)構(gòu)可通過以下達到將特性增強材料引入噴嘴尖口部 分(主體)304、404的下游端，在噴嘴尖口部分304、404上建立特性增強材料的錐形尖口 (件)302、402，和如果必要的話，將固化的特性增強材料研磨到流變光潔度。圖4a-b的結(jié) 構(gòu)進一步要求沉積與建立的錐形尖口 302、402相鄰的特性增強材料層402a、402b。如果預見到噴嘴尖口會遭受由于模制材料(例如具有研磨劑填充器的樹脂)的流 動導致的磨損，特性增強材料可包括抗磨損材料。如果模制材料的流動條件改善，特性增強 材料可包括潤滑材料?？赏ㄟ^選擇合適的特性增強材料實現(xiàn)相同特征或其它特征。圖5a_b示出根據(jù)本發(fā)明實施例的閥銷502的示意圖。閥銷502可使用這里描述 的熱澆道部件制造系統(tǒng)100及方法被制造。閥銷502為由金屬材料制成的圓柱形主體，并且具有上游區(qū)段504和下游區(qū)段 506。當在熱澆道中操作時，上游區(qū)段504可能需要與閥銷套管密封，下游區(qū)段506可被暴 露于流動的模制材料并且可重復接觸或沖擊模具澆口。這樣，抗磨損和/或潤滑特性增強 材料可被沉積在閥銷502上，并且可具有流變光潔度和/或密封光潔度。圖5b示出沉積在 閥銷502的圓柱形主體的表面上的特性增強材料層508的示例。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的閥銷套管602的示意圖。該閥銷套管602可使用這 里描述的熱澆道部件制造系統(tǒng)100及方法被制造。閥銷套管602具有由金屬材料制成被附接到盤部分606的主體(閥銷套管部 分)604。閥銷孔608延伸通過主體604。特性增強材料沉積在閥銷孔的表面610上，閥銷 向該閥銷孔滑動。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施例的歧管702的示意圖。歧管702可使用這里描述的熱 澆道部件制造系統(tǒng)100及方法被制造。歧管702具有歧管主體(歧管部分)704，例如由金屬材料制成的板。歧管702具 有入口通道706、出口通道(未示出)和在歧管主體704中延伸的澆道通道708。這些通道 中的一些在被安裝到熱澆道中之前被歧管塞阻塞或變向。特性增強材料沉積在一個或多個 通道的內(nèi)表面上。為了利于此，歧管主體704可被制造成由與一個或多個通道對齊的分割 線710限定的兩件。因此，歧管主體704的每件可作為熱澆道部件部分處理，其用于使用 激光將其上的特性增強材料與暴露的通道的兩半冶金地結(jié)合，從而使激光束便于容易地通 過。歧管主體704的各件可通過銅焊或類似的結(jié)合方法被接合。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施例的噴嘴802的示意圖。噴嘴802可使用這里描述的熱 澆道部件制造系統(tǒng)100及方法被制造。噴嘴802包括由金屬材料制成的噴嘴主體(噴嘴部分)804。通道806延伸通過噴 嘴主體804。特性增強材料被沉積在通道806的內(nèi)表面808上。為了便于此，噴嘴主體804 可被制造成由與通道806對齊的分割線810限定的兩件。因此，噴嘴主體804的每件可作 為熱澆道部件部分處理，其用于通過激光將其上的特性增強材料與暴露的通道的兩半冶金 地結(jié)合，從而使激光束便于容易地通過。噴嘴主體804的各件可通過銅焊或類似的結(jié)合方 法被接合。對于將特性增強材料沉積到諸如歧管、噴嘴和噴嘴尖口等熱澆道部件的封閉通道
8內(nèi)，如果避免分割部件，則可采用美國專利No. 6486432的方法和/裝置，該專利通過引用包 括在此。這里描述的制造熱澆道部件的方法還包括重新磨光磨損的熱澆道部件。待被重新磨光的熱澆道部件可具有特性增強材料的磨損下部。例如，圖3b、4b的 尖銳的建立的錐形尖口 302、402可在注射循環(huán)期間在與流動模制材料擴展接觸之后變圓。 在另一示例中，沉積在圖5的閥銷502的圓柱形主體的表面上的層508可具有由于接觸表 面磨損而導致的較薄部分。這樣，這里描述的制造方法可被用于將特性增強材料直接應用到磨損部件上，而 不需要預先進行清潔之外的其它處理?？商娲?，可期望在引入新的特性增強材料之前從 熱澆道部件部分移除之前沉積的特性增強材料。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明很多實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離由所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下可進行其它變形和修改。這里討論的所有專 利和公開文件通過引用整個合并于此。
權(quán)利要求
一種制造熱澆道部件的方法，包括提供激光組件；提供金屬材料的熱澆道部件部分；將特性增強材料引入到所述熱澆道部件部分；使用從所述激光組件發(fā)射的激光束將所述特性增強材料熔化到所述熱澆道部件部分；和將熔融的特性增強材料固化到所述熱澆道部件部分上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述固化的特性增強材料研磨到流變光潔度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將所述固化的特性增強材料研磨到密封光潔度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化的特性增強材料的厚度等于或大于0.Imm0
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述固化的特性增強材料的厚度等于或大于0.5mm。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中熔融特性增強材料的固化通過將所述熱澆道部件部 分相對于所述激光束移動而進行。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述熱澆道部件部分相對于所述激光束旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述熱澆道部件部分相對于所述激光束平移。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括提供致動的保持器用于保持和移動所述熱 澆道部件部分，和提供計算機和可執(zhí)行程序，其控制所述激光組件，控制所述特性增強材料 的引入，和控制所述熱澆道部件部分相對于所述激光束的位置。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特性增強材料包括微粒。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特性增強材料作為粉末流被引入。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特性增強材料為抗磨損材料。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特性增強材料為潤滑材料。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分為噴嘴尖口部分。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括在所述噴嘴尖口部分上建立特性增強材料 的錐形尖口。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括在所述噴嘴尖口部分的建立的錐形尖口附 近沉積所述特性增強材料的層。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分為閥銷部分。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分為閥銷套管部分。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分為歧管部分。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分為噴嘴部分。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特性增強材料包括選自由鎳、鉻、碳化物、鎢和 銅組成的組中的材料。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱澆道部件部分由從鋼、銅合金和鈦鋅鉬合金 組成的組中選擇的材料制成。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，在將所述特性增強材料引入到所述熱澆道部件部分之 前，進一步包括清潔所述熱澆道部件部分。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，在將所述特性增強材料引入到所述熱澆道部件部分之 前，進一步包括從所述熱澆道部件部分移除之前固化的特性增強材料。
25.一種熱澆道部件，包括由金屬材料制成的主體；沉積在所述主體上且被冶金地結(jié)合到所述主體的特性增強材料，所述特性增強材料包 括固化激光包覆材料。
26.如權(quán)利要求25所述的熱澆道部件，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. Imm0
27.如權(quán)利要求26所述的熱澆道部件，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. 5mmο
28.如權(quán)利要求25所述的熱澆道部件，其中所述特性增強材料為抗磨損材料或潤滑材料。
29.如權(quán)利要求25所述的熱澆道部件，進一步包括建立特性增強材料。
30.如權(quán)利要求25所述的熱澆道部件，其中所述主體為噴嘴尖口部分、閥銷部分、閥銷 套管部分、歧管部分或噴嘴部分。
31.一種熱澆道噴嘴尖口，包括具有上游端和下游端的主體，所述主體由導熱材料制成；連接所述上游端和所述下游端的通道；沉積在所述主體的一部分上且被冶金地結(jié)合到所述主體的所述部分上的特性增強材 料，所述特性增強材料包括固化激光包覆材料。
32.如權(quán)利要求30所述的熱澆道噴嘴尖口，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. Imm0
33.如權(quán)利要求32所述的熱澆道噴嘴尖口，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. 5mmο
34.如權(quán)利要求31所述的熱澆道噴嘴尖口，其中所述特性增強材料為抗磨損材料。
35.如權(quán)利要求31所述的熱澆道噴嘴尖口，其中所述特性增強材料為潤滑材料。
36.如權(quán)利要求31所述的熱澆道噴嘴尖口，其中所述主體的所述部分為所述噴嘴尖口 的所述下游端。
37.如權(quán)利要求36所述的熱澆道噴嘴尖口，進一步包括建立的特性增強材料的錐形尖
38.如權(quán)利要求37所述的熱澆道噴嘴尖口，進一步包括在建立的錐形尖口附近沉積的 特性增強材料層。
39.一種熱澆道閥銷，包括圓柱形主體，其由金屬材料制成，且具有與閥銷套管密封的上游區(qū)段和用于接觸模具 澆口的下游區(qū)段；和沉積在所述圓柱形主體的表面上且被冶金地結(jié)合到所述圓柱形主體的所述表面上的 特性增強材料，所述特性增強材料包括固化激光包覆材料。
40.如權(quán)利要求39所述的熱澆道閥銷，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. Imm0
41.如權(quán)利要求40所述的熱澆道閥銷，其中所述特性增強材料的厚度等于或大于 0. 5mmο
42.如權(quán)利要求39所述的熱澆道閥銷，其中所述特性增強材料為抗磨損材料。
43.如權(quán)利要求39所述的熱澆道閥銷，其中所述特性增強材料為潤滑材料。
44.如權(quán)利要求39所述的熱澆道閥銷，其中所述特性增強材料被沉積在所述上游區(qū)段 或所述下游區(qū)段上。
全文摘要
一種制造熱澆道部件的方法，包括提供激光組件；制造金屬材料的熱澆道部件部分；將特性增強材料引入到所述熱澆道部件部分；使用從所述激光組件發(fā)射的激光束將所述特性增強材料熔化到所述熱澆道部件部分；和將所述特性增強材料固化到所述熱澆道部件部分上。
文檔編號B29C45/18GK101952098SQ200880127287
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
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