專利名稱：生產(chǎn)注射成型設(shè)備和一般加熱裝置的加熱零件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)注射成型設(shè)備的零件的方法和過程。
本發(fā)明特別涉及注射成型設(shè)備所用的加熱零件的生產(chǎn)，該設(shè)備包括導(dǎo)熱材料制成的主體部分，該主體具有至少一個(gè)用于讓待注射材料通過的管道及至少一個(gè)直接用在該主體上的加熱電阻，它能使主體溫度上升到500℃。
注射成型設(shè)備所用的其它零件包括由導(dǎo)熱材料制造的主體，其中使用了加熱電阻，例如常用的熱室、加熱盤、注射噴嘴(一般公開在文獻(xiàn)US-6609902、US-6555044和US2003/0003188中)及熱通道。本發(fā)明也可獲得應(yīng)用的其他零件包括注射成型設(shè)備的附件，例如線圈、盤、等零件，如可用于表面接觸傳熱中的熱室。另外，本發(fā)明的方法也適用于任何其它加熱裝置。
在下文所述的說明書及權(quán)利要求中，術(shù)語“加熱電阻”意指通過電阻(例如，基于焦耳效應(yīng)的傳統(tǒng)操作)和感應(yīng)產(chǎn)生熱能的電阻元件。感應(yīng)加熱裝置(感應(yīng)器)已公開在(例如)專利US-6717118和US-6781100中。
背景技術(shù)：
目前，澆口噴嘴通常用噴嘴外的熱源加熱。熱源通常為至少一根電阻絲，它螺旋纏繞并共軸設(shè)置在澆口噴嘴的外表面。該電阻絲被具有絕緣涂層的金屬護(hù)皮包裹，并位于設(shè)備主體外表面上車出的凹槽內(nèi)。歐洲專利EP-B-0750975和美國專利US-2002/0160075公開了這些傳統(tǒng)解決方案的一個(gè)例子，這兩篇專利披露了塑料注射成型用的噴嘴，它包括外表面具有螺旋形凹槽且一般為圓柱形的主體，其內(nèi)插有第一、第二加熱電阻。每個(gè)加熱電阻上都可操作地連有一個(gè)控制溫度的熱電偶。然而，這種加熱裝置效率很低，原因是其傳熱能力差，同時(shí)溫差不斷擴(kuò)大。此外，這種加熱結(jié)構(gòu)需要的噴嘴直徑大于系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度所能容允的值。
為了制造出效率較高的加熱系統(tǒng)，人們針對澆口噴嘴或其它應(yīng)用提出了許多方案。例如，US-B-6596960公開了一種熱空氣或水(＜100℃)的管線上所用的以及類似地用在家庭中或工業(yè)上的加熱元件的生產(chǎn)方法，該方法利用了所謂“等離子噴涂”和火焰噴涂技術(shù)中的至少一種。在管線主體上，先涂布一層電絕緣材料(例如氧化鋁)，再涂布加熱元件，即將包含硼的金屬合金顆粒噴涂到絕緣層上。金屬合金的沉積依據(jù)預(yù)定路徑通過等離子噴涂進(jìn)行——就像沉積氧化鋁一樣。簡單地說，等離子噴涂是無數(shù)噴涂方法中的一種，一般包括在術(shù)語“熱噴涂”中。在下面的說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“熱噴涂”用于包括下文簡要介紹的幾種噴涂方法中的一種，并且在所討論的特定范圍內(nèi)是最合適的一種。
熱噴涂是一種沉淀金屬和陶瓷涂層的通用技術(shù)。使用粉末作為原料的熱噴涂系統(tǒng)包括(例如)電弧等離子、火焰噴涂和高速氧-燃料(HVOF)系統(tǒng)；而使用金屬絲作為原料的冷噴涂系統(tǒng)包括(例如)電弧金屬絲、HVOF金屬絲和火焰噴涂系統(tǒng)。熱噴涂使用由化學(xué)(燃燒)或電學(xué)(等離子或電弧)方法產(chǎn)生的熱能來熔化或軟化精細(xì)分散的顆?；蛐∫旱?，并將其加速到50至＞1000m/s的速度。粒子獲得的高溫和高速使液滴產(chǎn)生大的變形，或者對其表面有大的影響，從而形成帶有“縱向條紋(splats)”的層，它與基片表面一致并粘附到基片表面上。
在“電弧等離子”噴涂中，直流電弧產(chǎn)生用于噴出熔融的粉末狀材料的離子化氣體(等離子)，這種方法與噴漆類似?！半娀〗饘俳z噴涂”系統(tǒng)的原理是將兩根金屬絲(例如鋅、銅、鋁、或其它金屬)的端點(diǎn)熔化并用載氣(例如壓縮空氣)將熔融的小液滴傳輸?shù)酱坎嫉谋砻?。金屬絲原料由兩金屬絲間的電壓差產(chǎn)生電弧的熔化。
在“火焰噴涂”中，通過燃燒的火焰熔化金屬絲或粉末原料，通常通過點(diǎn)燃氧氣和另一種氣體(例如乙炔)的混合氣體來工作。
“HVOF”用燃料氣體(例如丙烷、氫或丙烯)和氧氣產(chǎn)生溫度極高(例如2500到3000℃)的燃燒流。這種燃燒在一個(gè)壓力極高的小的腔室(噴槍)內(nèi)進(jìn)行，從一個(gè)小直徑的圓筒中噴出粒子速度極高的超聲波氣流。這種熱的、高速氣體既用于熔化原料(例如金屬絲、粉末、或其混合物)，又能以330-1000m/sec的速度將小液滴傳輸?shù)交砻?。壓縮氣體(例如壓縮空氣)被用于進(jìn)一步加速小液滴并冷卻HVOF設(shè)備。
“冷噴涂”工藝通過將延展性金屬的粉末原料加速到300至1200m/s的速度來涂布覆蓋層，其利用的是氮?dú)饣蚝獾臍怏w動(dòng)力技術(shù)。由于從噴嘴噴出的膨脹氣體和粒子流的溫度相對較低(0到800℃)，因此該工藝常被稱為“冷氣體動(dòng)力噴涂”。
利用低壓或甚至在真空的腔室中，可以精確控制噴涂材料的性能，同時(shí)，利用蒙板或聚集的束流和自動(dòng)化系統(tǒng)可獲得精細(xì)圖案。熱噴涂工藝的一個(gè)主要優(yōu)勢在于在基片上噴涂涂層沒有明顯的熱量輸入并可加工難熔材料，充分熱處理的部分既沒有改變其性能也沒有在這一部分發(fā)生過量的熱變形。實(shí)事上，沖擊到基片上的固化小液滴冷卻的很快(例如，就金屬而言，其速率大于106K/s)。熱噴涂材料的另一個(gè)屬性是它們的多孔性，孔通常占1％到5％，這依賴于噴涂過程、粒子的速度及粒徑分布，和噴涂距離。就磨擦和熱防護(hù)涂層(thermal barriercoatings)而言，多孔性是有益的，然而，相反地，就絕緣層的絕緣性而言，多孔性是有害的。
等離子噴涂技術(shù)應(yīng)用到加熱裝置的例子在文獻(xiàn)US-B-5408070，US-B-5420395，US-B-5616263中公開，這三篇文獻(xiàn)提供了生產(chǎn)復(fù)印機(jī)和打印機(jī)的方法。此外，文獻(xiàn)US-B-6575729還公開了在用于注射低溫熔化塑料模制材料的加熱腔和噴嘴內(nèi)或其外表面布置熱傳導(dǎo)帶的方法。
然而，現(xiàn)有技術(shù)在本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域不實(shí)用，本質(zhì)上是因?yàn)橄到y(tǒng)在溫度高達(dá)500℃時(shí)其可靠性不足或不適宜操作。此外，現(xiàn)有技術(shù)引起與熱腐蝕、在濕環(huán)境中和在鹽霧中腐蝕、在絕緣層中出現(xiàn)裂縫和過量的孔隙有關(guān)的諸多問題，其結(jié)果是加熱電阻不可用，和難以獲得可靠的電連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單的、具有成本效益的利用“熱噴涂”技術(shù)將加熱電阻涂布到注射成型設(shè)備、一般是加熱裝置所用的元件上的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是允許用熱噴涂技術(shù)中的一種(例如，依據(jù)噴涂材料而選擇的最適宜的一種熱噴涂技術(shù))直接在注射成型設(shè)備所用的元件上生產(chǎn)加熱電阻，從而使注射成型設(shè)備可在高達(dá)500℃的溫度下工作，這種方法可提高可靠性并通過降低原料用量和能量的消耗而取得了巨大的效益。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在沒有熱電偶的情況下，通過具有高電阻溫度系數(shù)的加熱材料來控制加熱器，其結(jié)果是在簡化相關(guān)電路布局的同時(shí)提高了可靠性。
還可以用沉積在加熱裝置上的絕緣層進(jìn)一步降低能耗，該絕緣層的紅外輻射率低，因此可將熱能疏散至最低水平。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的可以通過包含權(quán)利要求1中所述技術(shù)特征的方法和過程來實(shí)現(xiàn)。附加的次要技術(shù)特征在從屬權(quán)利要求中陳述。


下文將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的方法的特征和優(yōu)勢，該方法不受實(shí)施例的限制。
圖1到圖3是示意性的透視圖，展示了本發(fā)明方法的部分步驟；圖4是示意性的剖視圖，展示了用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的注射成型設(shè)備所用零件的一部分；圖5展示了本發(fā)明的方法的另一種用途；圖6展示了因不同材料溫度變化而引起的線性尺寸的變化；圖7是純鎳的電阻與溫度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1到圖3，描述利用該方法在具有注射材料通道12的圓柱形主體10的外表面涂布一加熱元件的一系列工藝過程。
在本實(shí)施例中，在主體10內(nèi)加工有一具有通道的芯部，其使流體材料如在噴嘴中注射的模制塑料在其內(nèi)部流動(dòng)。然而，所述方法不受圓柱形或管狀形狀的限制，其可以加工成其它形狀的零件以與其它任意注射成型系統(tǒng)的有加熱需求的其它零件配合使用，例如，熱室、加熱盤、噴嘴、伸出部分和各種各樣的與電氣相連的熱通道。此外，技術(shù)人員可將本方法應(yīng)用于制造其它加熱裝置。
本發(fā)明的方法主要是用一種或多種噴涂技術(shù)來制造一個(gè)或多個(gè)與主體外表面直接接觸的加熱器，該加熱器可作為注射成型設(shè)備的零件使用。因此加熱器是待加熱結(jié)構(gòu)的組成部分，而不需要內(nèi)部必須插入屏蔽加熱器(shielded heaters)的凹槽。這種方法保證了被加熱部分具有較低的質(zhì)量、更薄的壁和更小的表面積，從而導(dǎo)致加熱零件的功效更高，功效要么以達(dá)到所需高溫所用的功率來表示，要么以加熱速度來表示。實(shí)際上，加熱特定制品所需的最短時(shí)間tmin由tmin＝(CMΔT)/P決定，其中，C是制品的比熱，M是制品的質(zhì)量，ΔT是所需的溫度變化，P是給加熱器供應(yīng)的電功率。已經(jīng)證實(shí)，本方法與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴相比，可使功耗和加熱時(shí)間降低50％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，主體10由導(dǎo)熱金屬制成，最好是具有可控?zé)崤蛎浵禂?shù)(TCE)的合金，例如，為了保證主體和涂于其上的各層之間具有小的錯(cuò)配(mismatch)，就需要具有特定TCE值的合金；這種極小的錯(cuò)配是必需的，它可避免出現(xiàn)裂縫或其它缺陷，否則，上述缺陷將在操作過程中在主體發(fā)生寬范圍的溫度變化時(shí)出現(xiàn)，例如，在加熱和冷卻循環(huán)過程中，當(dāng)溫度從室溫上升到幾百攝氏度時(shí)，這由實(shí)際需要而定。
在本申請中，術(shù)語“合金”是指Fe-Ni基、Fe-Ni-Cr基、Fe-Ni-Co基合金，和各種各樣的鋼(例如用商品名表示的“Vacovit”、“Vacon”、“Kovar”、“Dilver”、“Nilo”、“Novar”、“AISI 446”(注冊商標(biāo))、等等)，它們的TCE值與玻璃和陶瓷之類的絕緣材料的TCE值相近，在上述溫度范圍內(nèi)，其表現(xiàn)如圖6所示。
實(shí)施本發(fā)明方法的步驟如下1)通過切削、去油、噴沙、酸洗、化學(xué)處理、電處理、銅焊處理和退火處理之類的工藝使主體外表面達(dá)到要求，從而提高了其表面性能，還改善了主體與隨后采用熱噴涂技術(shù)沉積的層之間的膨脹系數(shù)之間的匹配。
2)采用噴涂技術(shù)沉積結(jié)合涂層，這些結(jié)合涂層具有可控的厚度(圖中末示出)，并包含有Ni、CoNi、NiCr、NiAI、CoNiCr、CoMoCr、NiCrAIY、或熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域的專家所熟知的類似材料。上述結(jié)合涂層具有雙重作用。作用之一是增加抗蝕性，否則在后沉積的層上由于主體10的含鐵合金的氧化和氧化鐵從噴涂的絕緣層的孔隙滲漏，抗蝕性將很明顯；當(dāng)元件暴露在潮濕和/或含鹽的環(huán)境中時(shí)，這種腐蝕特別明顯，它會使絕緣層的絕緣性能、特別是電阻和絕緣強(qiáng)度變差，其結(jié)果是加熱電阻的導(dǎo)電性能變差。結(jié)合涂層的第二個(gè)作用是進(jìn)一步降低主體10與后噴涂的絕緣層之間的熱膨脹系數(shù)的可能錯(cuò)配。
3)采用熱噴涂技術(shù)將絕緣層14沉積到主體10的外表面16上，其中主體10保持在控制的溫度和壓力值。例如，絕緣材料可以是Sulaer Metco制造的名為Metco105SF的上市產(chǎn)品，其基本組成為Al2O3。絕緣材料還可以從其他的氧化物中選擇，例如ZrO2或Al2O3+TiO2或尖晶石(例如MgAl2O4等)。通過噴頭18噴涂絕緣層14。當(dāng)主體的形狀為對稱圓柱形時(shí)，在噴涂過程中，傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到主體10上，使其繞自己的中心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，如箭頭所示，噴槍(也稱為噴頭)18的噴出嘴相對于主體10沿與主體的旋轉(zhuǎn)軸平行的方向平移。噴槍將以恒定速率掃描目標(biāo)區(qū)域。
層14的厚度通常在100到150微米之間，并根據(jù)元件工作的溫度和電壓環(huán)境選擇，以使其與地面電絕緣。
4)為使現(xiàn)在用層14電絕緣的主體10上的加熱電阻獲得預(yù)定電壓，將蒙板20蒙在主體10上。蒙板20粘貼在層14上，且它具有至少一個(gè)通透的凹槽22，該凹槽根據(jù)預(yù)定圖案延伸。圖案可以是各種形狀，例如線形、螺旋形或曲線形。圖案以這種方式選擇，即加熱電阻會將不同的熱量傳送到必須接收或多或少熱量的區(qū)域。在蒙板20定位后，采用熱噴涂技術(shù)沉積一層導(dǎo)電材料。在這種情況下，同樣將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到主體10上，使其繞自己的中心軸旋轉(zhuǎn)，并且平移沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向被傳遞到噴頭18與主體10之間。蒙板20的存在使得從噴頭18噴出的材料只能通過凹槽22沉積到層14上。在上述噴涂步驟中，噴涂材料穿過凹槽22粘附于絕緣層14上。因此長條24的圖案與蒙板20上的凹槽22的形狀一樣，它會采用這種方式設(shè)計(jì)，即產(chǎn)生流向主體芯部的所需的熱量，這樣可維持聚合物在熔化狀態(tài)下在熱管道內(nèi)流動(dòng)所需的溫度。
需要指出的是，蒙板可被裝配有噴槍的、能產(chǎn)生積聚束流的自動(dòng)系統(tǒng)(robotsed system)替代。
從噴頭18噴出的導(dǎo)電材料可從能表現(xiàn)出高電阻溫度系數(shù)的金屬中選擇，例如Ni、Cu、Fe-Ni等。導(dǎo)電層24的厚度在30到100微米之間，其厚度與加熱器所需的電阻值和加熱過程消耗的電能有關(guān)。
一旦連接到電源上，就必須對條的厚度進(jìn)行合適的限定，一般是增加。噴涂導(dǎo)電材料后，取掉蒙板20。
5)如圖3所示，在主體10上增加第二層絕緣材料26。第二層絕緣材料26涂布在導(dǎo)電條24及第一層絕緣材料14上。通過噴涂并傳遞與沉積前幾層所用的相同的旋轉(zhuǎn)和平移來涂覆第二層絕緣材料26，或者根據(jù)最有利的生產(chǎn)工藝來涂覆。
第二層絕緣材料與第一層14具有相同的電特性和成份，例如，其厚度可以在大約70到100微米之間，并通過熱噴涂的方法獲得，例如，粉末可選擇主要是Al2O3的商標(biāo)是Metco 105SF的粉末，或其它絕緣強(qiáng)度大、電導(dǎo)率低的材料。第二絕緣層26的作用是保證注射成型裝置達(dá)到用電安全標(biāo)準(zhǔn)。在主體上需要加這一層的另一個(gè)原因是，這一層面向環(huán)境，它表現(xiàn)出低的紅外線輻射率。
例如，噴涂裝置可以是Swiss公司提供的型號為Sulzer Metco AG的噴涂裝置。
在系列沉積步驟的最后，在主體10的兩層絕緣材料14、26之間加入導(dǎo)電材料條24，這兩層絕緣材料緊緊地粘貼在主體10上并與待加熱的主體非常好地?zé)峤Y(jié)合在一起；在降低質(zhì)量和外表面面積的同時(shí)，該裝置還能快速而有效地傳導(dǎo)熱量，從而使時(shí)間及能耗降低約50％。條24形成加熱電阻，它可以用電能來加熱主體10和在通道12中流動(dòng)的注射材料。條24所選擇的材料表現(xiàn)出的高電阻溫度系數(shù)使測量主體10的溫度成為可能，這是因?yàn)殛P(guān)聯(lián)其電阻和溫度的校準(zhǔn)函數(shù)是已知的，例如，圖7所示的與純鎳有關(guān)的電阻和溫度的校準(zhǔn)函數(shù)。
因此，加熱元件24可有利地用于控制系統(tǒng)，這樣就不需要控制熱電偶。同樣的電阻條也可以用于應(yīng)變監(jiān)視。因此，除了加熱器的電氣連接之外，不需要其它的電氣連接，這就降低了材料費(fèi)用、節(jié)約了勞動(dòng)力并提高了系統(tǒng)的可靠性。
作為另外一種選擇，采用與上述方法相同的方法，本發(fā)明的方法允許插入任何可能必需的控制熱電偶。如上所述，加熱器采用NiCr基電阻并不排除使用其他電阻條仍有可能取消熱電偶，其他電阻條用可依電阻率變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)自身溫度的材料噴涂而成。
6)如果絕緣層26不能滿足低熱輻射率的要求，可采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谄渖铣练e其他涂層，例如，可采用熱噴涂或蒸發(fā)或漆、刷及類似的方法沉積涂層。此低輻射率層大大降低了輻射傳熱，設(shè)想主體在高溫下工作時(shí)，就能降低電耗。
7)與之相似，如果絕緣層24、26的孔隙率過大，為了避免水、油、灰塵等的滲透，中間層或最外層必須表現(xiàn)出低的輻射率。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例應(yīng)用了更多的絕緣/密封層。
1.選擇具有可控?zé)崤蛎浵禂?shù)的合金作載體(例如與基材頂層材料的膨脹系數(shù)相同或相匹配的)，例如Kovar或Vacovit系列或AISI446或類似物。
2a.通過上述各種工序和最后的噴沙和/或氧化處理，使主體的外表面達(dá)到要求。
2b.采用熱噴涂技術(shù)涂覆具有控制厚度的結(jié)合層，它含有NiCr或NiAI或CoNi或Ni或類似物，并適合與金屬合金基材及后噴涂的絕緣層(第一層)的熱膨脹系數(shù)盡可能地相互匹配。
3.采用(例如)熱噴涂技術(shù)涂布控制厚度的絕緣材料(第一層)，例如Al2O3或ZrO2。
4.涂布控制厚度的密封劑(第二層)，例如熱膨脹系數(shù)與調(diào)整后的主體相匹配的玻璃(例如7052麻粒玻璃)。
5.如果需要，處理密封劑，例如，在爐子中再熔融玻璃層以閉合下面的絕緣層中的孔隙。
6.按照規(guī)定，為了控制溫度、提高系統(tǒng)的可靠性，涂覆具有高溫電阻系數(shù)的導(dǎo)電材料。采用熱噴涂技術(shù)沉積導(dǎo)電材料，例如Cu或Ni或Fe-Ni。
7.為了優(yōu)化電效率和保證高的電氣安全性，采用熱噴涂技術(shù)噴涂具有熱輻射率低、絕緣強(qiáng)度大且電導(dǎo)率低的絕緣特性的覆蓋層(第四層)，例如陶瓷或玻璃或搪瓷。
8.如果第四層多孔，在其上涂布防污染的密封劑(以阻擋油和濕氣)和輻射率低的覆蓋層，以使其能經(jīng)受500℃的高溫。
本發(fā)明的方法可直接用于生產(chǎn)噴涂系統(tǒng)的元件(例如，噴嘴和/或熱流道集合管)和多種附件的接觸表面(線圈、盤)，因此可確保元件在高于大約500℃的溫度下工作。換句話說，該方法可用于制造一個(gè)或多個(gè)加熱電阻，其位于注射成型設(shè)備和常用加熱裝置的許多元件的表面。當(dāng)然，如果所需加熱電阻的表面是平面，在噴涂過程中不需要傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的方法特別適用在于噴涂圓柱形或圓錐形、互補(bǔ)形狀的零件(線圈)，在圓柱形或圓錐形、互補(bǔ)形狀的零件上采用上述方法噴上電阻條。圖5示出了這一應(yīng)用，圓柱形結(jié)構(gòu)的注模機(jī)10和具有條24的線圈30。在圓錐形結(jié)構(gòu)的情況下，注模機(jī)10與線圈30之間的圓錐耦合是最佳結(jié)合，因此可有效傳導(dǎo)熱能。
如上所述，在需要的時(shí)候，采用噴涂技術(shù)，本發(fā)明的方法可用于制造控制加熱電阻的熱電偶。然而，如上所述，并不排除不采用熱電偶的情況，而依靠噴涂的電阻條來控制加熱電阻，該噴涂該電阻條的材料具有可根據(jù)電阻的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的性能。
此外，采用噴涂技術(shù)，本發(fā)明的方法還可用于制造零件電阻的電氣連接。
總之，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)包括采用噴涂技術(shù)制造能在500℃的溫度下工作的塑料注射成型設(shè)備用的具有熱通道的零件。為獲得固體電氣連接選擇載體材料的屬性、最合適的噴涂技術(shù)和支持技術(shù)，緊密的絕緣層，加熱電阻層，其直接與電阻溫度溫系數(shù)高的金屬接觸，也為了避免使用熱電偶從而提高線路可靠性和簡化線路，和具有熱輻射率低的外層，其可降低消耗并確保系統(tǒng)達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，不受霧、水氣、水、油等物質(zhì)的侵害。
此外，在加熱層外使用具有絕緣性、不滲透性和輻射率低的層可提高電消耗效率。
以下是本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)1.金屬載體與用熱噴涂技術(shù)或類似技術(shù)噴涂的絕緣層和導(dǎo)電條之間的熱膨脹系數(shù)相匹配，因此它們之間的結(jié)合避免了在層內(nèi)出現(xiàn)有害裂縫并保證了最佳操作。
2.系統(tǒng)可在高達(dá)500℃的溫度下連續(xù)工作，并且在任何情況下都可用于模制塑料所需的任何溫度。
3.由于使用電阻溫度系數(shù)高的材料作電阻條，因此可以不用控制熱電偶，這樣，可依靠適當(dāng)?shù)目刂茊卧?、直接在電阻條上實(shí)施歐姆測量來控制溫度。
4.通過降低能耗來提高電效率。
5.可靠觸點(diǎn)和電連接的配置。
6.能輕松提供一次性的電阻，例如，在用于套在噴嘴等上的管體上。
7.降低制造成本。
8.顯著降低能耗，并顯著提高加熱速度，因此不但可能而且適合使用低壓電源(24到48V)，各種技術(shù)問題也隨之解決，成本也進(jìn)一步降低，可靠性也進(jìn)一步提高。
最后，需重申的是，如此設(shè)想的加熱系統(tǒng)或者可被直接用于噴嘴和熱流道總管及其他子系統(tǒng)中，或者用于通過表面接觸而涂敷到前述元件上的附件和輔助元件上。
自然地，在不背離本發(fā)明主旨思想的情況下，對前述元件結(jié)構(gòu)和實(shí)施例進(jìn)行多種變化也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求確定。
那么，與在具體實(shí)施方式
部分開頭所述一樣，用本發(fā)明的方法制造的加熱電阻既能由電阻產(chǎn)生熱量(例如，基于焦耳效應(yīng)的傳統(tǒng)操作)又能由感應(yīng)產(chǎn)生熱量。在后一種情況中，噴涂導(dǎo)電材料條24的噴涂條的材料最好包括高度導(dǎo)電的材料，如Ni和/或Ag或Cu。
權(quán)利要求
1.一種制造塑料注射成型設(shè)備用元件的方法，包括由導(dǎo)熱材料制造的主體(10)，該主體具有用于注射塑料的通道(12)，在控制的溫度和壓力下涂敷在主體上的對電絕緣但導(dǎo)熱的材料的至少一個(gè)基層(14)，至少一個(gè)涂敷在所述基層(14)上的加熱電阻(24)，該方法的特征在于包括下述步驟用膨脹系數(shù)與所述基層(14)的膨脹系數(shù)匹配的金屬合金制造所述的導(dǎo)熱材料主體(10)，在所述主體(10)上涂布一層結(jié)合層，在所述主體(10)的所述結(jié)合層上涂布所述的基層(14)，以下述方式在所述基層(14)上噴涂一層導(dǎo)電材料，即在所述主體(10)上涂布至少一條所述導(dǎo)電材料條(24)，所述導(dǎo)電材料條限定了所述加熱電阻，而所述導(dǎo)電材料具有高電阻溫度系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用熱噴涂技術(shù)在主體(10)上涂敷所述基層(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中采用熱噴涂技術(shù)噴涂電阻(24)，其特征在于它包括如下步驟在主體(10)上覆蓋具有至少一條穿透凹槽(22)的蒙板(20)，該凹槽按預(yù)定路徑延伸，所述導(dǎo)電材料噴涂在該凹槽內(nèi)，然后去除所述蒙板(20)，在主體(10)上留下所述導(dǎo)電材料條(24)，該導(dǎo)電材料條形成所述的加熱電阻；另外，可用裝配有能產(chǎn)生聚集氣流的噴槍的自動(dòng)系統(tǒng)沉積加熱電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括在將蒙板(20)覆蓋在主體(10)上之前，預(yù)熱所述基層(14)和在其上涂布密封材料層的步驟。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括在去除所述蒙板(20)后，在主體(10)上涂布第二電絕緣層(26)的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于采用熱噴涂技術(shù)實(shí)施在主體(10)上噴涂所述的第二電絕緣層(26)的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第二電絕緣層(26)是由熱輻射率低的電介質(zhì)材料制造。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括涂布電介質(zhì)強(qiáng)度、電導(dǎo)率低和熱輻射率低的密封層的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述合金從Kovar或Vacovit合金、AISI 446鋼及其類似物中選擇。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基層(14)的對電絕緣但導(dǎo)熱的材料是氧化鋁、氧化鋯及其類似物。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電材料條(24)所用的具有高電阻溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料可從Ni、Cu、Fe-Ni、NiCr中選擇。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法一般直接應(yīng)用在塑料注射成型設(shè)備所用的元件上和加熱裝置上。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法直接應(yīng)用在隨后以表面接觸方式涂敷在塑料注射成型設(shè)備所用的所述元件上的輔助元件(30)上。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對于所述的至少一條導(dǎo)電材料條(24)，使用高電阻溫度系數(shù)的導(dǎo)電材料使得，在元件的使用過程中，允許加熱溫度自控制，和隨之發(fā)生的可能抑制熱電偶。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括用噴涂的方法沉積至少一個(gè)控制熱電偶或至少一個(gè)條(24)。
16.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于如果層(26)的熱輻射率沒有足夠的值，還包括沉積熱輻射率低的一層。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括沉積防煙霧層，該層具有低輻射率且能保護(hù)下層不受濕氣、油和其它污染物的侵害。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述結(jié)合涂層用于調(diào)節(jié)所述主體(10)與所述基層(14)的所述金屬合金的熱膨脹系數(shù)之間的相互匹配。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用熱噴涂技術(shù)在所述主體(10)上涂布所述結(jié)合層。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述結(jié)合層包括Ni、NiCr、NiAl、CoNi、CoNiCr、NiCrAlY中的一種。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括，在噴涂所述結(jié)合層之前，用選自機(jī)械的、化學(xué)的和熱處理的方式，隨后進(jìn)行噴沙和/或氧化處理，對所述主體(10)的表面進(jìn)行調(diào)整。
22.如權(quán)利要求1所述的方法用于生產(chǎn)適于用低壓電源(24-48V)供電的加熱器。
23.如權(quán)利要求1所述的方法用于生產(chǎn)電阻加熱器。
24.如權(quán)利要求1所述的方法用于生產(chǎn)感應(yīng)加熱器。
25.如權(quán)利要求1所述的方法用于生產(chǎn)電阻和感應(yīng)加熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)注射成型設(shè)備的零件的方法，該零件包括主體(10)，主體由膨脹系數(shù)與絕緣層的膨張系數(shù)相匹配的導(dǎo)熱材料制成，且?guī)в凶⑸洳牧系耐ǖ?12)。至少一條電阻隨溫度變化快的導(dǎo)電材料被涂敷在先前直接涂敷在主體(10)上的電絕緣基層(14)上，該條形成加熱電阻或加熱感應(yīng)器(24)。再涂布至少一層熱輻射率低的最外絕緣層，以優(yōu)化電效率。本方法利用熱噴涂技術(shù)，并且可用于制造其它加熱裝置。
文檔編號B29C45/27GK1706985SQ200510071788
公開日2005年12月14日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者G·奇里, M·普魯?shù)驱R亞蒂 申請人:英科斯股份公司