热冲压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通道形成方法以及具有至少一个通道的产品。
【背景技术】
[0002]多种生产方法可用于在组件中形成通道。
[0003]机械加工时，通过钻孔或铣削生产圆柱形通孔。铣削尤其适用于制造具有可变横截面如横截面从方形过渡到圆形，的内通道。切削方法同样适用于这种情况。该方法的缺点在于:铣削过程中会产生机械沟槽，因而导致CNC编程相当复杂且产生不适合的外观质量。因此在铣削之后，还需要额外的加工步骤使表面变光滑。然而，这些方法步骤如打磨、磨碎和抛光，通常与工作和成本的高水平有关。另外一种机械生产方法是钻孔。然而，内通道只能形成圆筒形横截面，例如，台阶式钻孔。
[0004]或者，期望的组件可通过注模法制造。在该方法中，通过特殊的注模技术生产出可变的横截面且通过装有弹簧的发射器或伸缩芯形成咬边(undercut)。通过工具中合适的芯生产出具有可变横截面而无咬边的贯通的钻孔。通过熔化物在模具中的冷却收缩提供足够的脱模斜切边。如果注模中的芯过长且浇筑口设计的不好，在注塑操作中芯不能对准，从而导致组件中的壁厚不同。为了使芯不对准最小化，模芯在喷射侧和喷嘴侧的中部频繁地分开。然而，分模线导致其在交点处分成两个芯半，而且注模方法的模具成本高。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的在于提供一种位于组件中的通道的生产方法，所述通道具有高外观质量，该方法简单且成本低。本发明的另一目的在于提供一种具有高外观质量的产品，所述产品包括至少一个通道，所述通道的生产简单且成本低。
[0006]上述目的可通过独立权利要求实现。优选的实施例由从属权利要求实现。
[0007]根据本发明的第一个方面，一种通道的形成方法包括:提供内部设有凹槽的预制棒；加热通道形成元件，所述通道形成元件的温度比预制棒的材料的熔化温度高，其中，至少部分所述通道形成元件的外轮廓与形成的所述通道的内轮廓对应；移动加热的通道形成元件和/或互相关联的预制棒使加热的通道形成元件至少部分沿移入方向(其中，所述移入方向优选地基本上与所述通道的形成方向对应)进入所述凹槽中，其中，至少部分所述预制棒的材料在所述凹槽的周围区域熔化且至少部分所述预制棒的材料由所述通道形成元件移动，从而形成至少一部分所述通道。
[0008]形成的通道，尤其是具有封闭横截面的内通道，能引导或运输流体。特别地，所述通道为不透水的。此类通道可形成在软管连接器、定制的连接元件、具有螺纹的定制插入物、扭锁、贯流塑性部件或其它产品中。
[0009]这里，预制棒可理解为具有不精确预成型通道的毛坯件。相应地，所述方法产品为用于随后方法步骤中的毛坯件，例如，单个部件焊接在一起，所述单个部件由所述方法制造。
[0010]例如，优选地，所述预制棒为长方形且具有基本上为圆形或基本上为矩形的横截面。尤其优选地，所述预制棒基本上为圆筒形，其更容易夹住通道形成装置中的所述预制棒。所述预制棒由可熔材料制成。所述可熔材料为任何可熔材料，例如，金属或塑料。然而，优选地，所述预制棒由热塑性材料制成，所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高热稳定性聚乙烯(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);弹性体选自三元乙丙橡胶(EPDM)和液态硅胶(LSR);热塑性弹性体(TPE)，优选地基于聚氨酯或苯乙烯嵌段共聚物；多组分塑料选自聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的混合物、聚丙烯(PP)和热塑性弹性体的混合物、聚碳酸酯和热塑性弹性体的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚丙烯(PP)的混合物。尤其优选地，所述预制棒由高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高热稳定性聚乙烯(PE-HWST)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)制成。更优选地，所述预制棒由高热稳定性聚乙烯(PE-HWST)制成。所述预制棒可直接通过挤压生产，或由半成品制成，如圆形轮廓。例如，所述预制棒还可变为多边形轮廓。可选地，所述预制棒还可注塑成型。
[0011]优选地，所述凹槽也为长方形，且优选地沿所述预制棒的纵向延伸。优选地，所述凹槽是一个孔，所述孔延伸至所述预制棒的内部。尤其是，所述凹槽为通孔或连续圆筒形钻孔，其可通过钻孔形成。然而，根据形成的所述通道的几何形状，还可以想到所述孔具有非圆形横截面。此类孔通过例如铣削产生。包含所述凹槽的所述预制棒也可通过注塑成型。或者，所述凹槽还可以是所述预制棒表面上的长方形凹槽或沟槽。这样，只有通道的部分横截面由所述通道形成元件形成，且为了形成具有封闭横截面的内通道，所述通道的部分横截面必须通过至少将所述预制棒与另一个预制棒连接如焊接，从而至少与所述通道的另一部分横截面连接。而且，所述通道形成元件能脱模，从而保证了其容易脱模的性能。
[0012]所述凹槽的目的尤其在于维持被熔化的所述预制棒的材料的量尽可能的小，以通过所述通道形成元件沿移入方向推动至少部分熔化材料。为此，所述凹槽不一定非要是一个通道，只要求所述凹槽中至少有一个储液器，所述储液器能容纳熔化的材料。所述凹槽的直径足够大使得所述通道形成元件可被压入所述预制棒中而没有极大的阻力且所述熔化的材料无需沿与移入方向相反的方向从所述凹槽中膨胀出来。例如，所述凹槽的直径大于接近1_。另一方面，所述凹槽的直径足够小使得所述预制棒的内部有足够量的熔化的材料和足够的压力，以整齐地形成所述通道。优选地，在相同维度和方向的情况下，至少在沿着所述移入方向的横向上，所述凹槽的直径小于所述通道形成元件的直径。另外，优选地，在相同维度和方向的情况下，在每个维度或沿着所述移入方向的横向方向，所述凹槽的直径小于所述通道形成元件的直径。换句话说，所述通道形成元件的整个周围优选地与所述预制棒压靠(pressing against)。
[0013]所述通道形成元件优选地由高热稳定性材料制成。为了加工由热塑性材料制成的预制棒，所述通道形成元件可由钢或铝制成。为了制成具有高外观质量的所述通道且更容易脱模，所述通道形成元件可打磨、铣削或抛光。至少部分所述通道形成元件的表面也可进行涂层，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温度比所述预制棒的材料的熔化温度高，优选地比所述预制棒的材料的分解温度低。然而，温度范围也能超过所述分解温度。然后，所述分解材料通过所述通道形成元件从所述预制棒中流出。因此，所述通道形成元件的设定温度明显地取决于所述预制棒所采用的材料。再者，设定的所述温度取决于所述通道的几何形状(如，长度、横截面或横截面轮廓)和/或所述通道要达到的外观质量。例如，由低密度聚乙烯(LDPE)制成的所述通道形成元件的最佳温度值至少为约100°C?约110°C，对于由高密度聚乙烯(HDPE)，所述最佳温度值至少为125°C?约135°C，或者，对于线性低密度聚乙烯(LLDPE)，所述最佳温度值至少为122°C?约127°C。优选地，在形成所述通道的过程中，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的平均熔化温度高，但是比所述预制棒的材料的平均分解温度低。优选地，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的平均熔化温度高约110% (更优选地，高约120% )，但是比所述预制棒的材料的平均分解温度低约90% (更优选地，低约80% )。例如，HDPE的分解温度为约487°C?497°C，因而所述平均(算术平均)分解温度为492°C。另外，HDPE的熔化温度为约125°C?135°C，因而所述平均(算术平均)熔化温度为130°C。加热所述通道形成元件的热来自外部，例如，通过热辐射器。优选地，所述通道形成元件包括内加热装置。在移入所述预制棒的所述凹槽中的过程中，所述通道形成元件也可被加热或变暖。例如，所述加热装置包括至少一个加热筒(heating cartridge) ο而且，所述通道形成元件包括温度探头，因而在移入所述预制棒的所述凹槽中的过程中探测到所述通道形成元件的温度且调节所述通道形成元件的温度至定值或呈现为另一最佳曲线。由于当进入所述预制棒时所述通道形成元件冷却，如果不使用内加热装置(例如，如果所述通道形成元件通过IR辐射器和/或流过所述通道形成元件的热流体(如，热空气)进行外部加热)对于被加热的所述通道形成元件的温度远高于所述预制棒的材料的熔化温度有利。当所述预制棒由HDPE制成且采用具有集成的测量传感器的加热筒加热所述通道形成元件时，例如，所述加热筒被控制和被调节，因而所述温度探头的测量温度为约150°C?约320°C，优选地为约170°C?约280°C，最优选地为约180°C?约250°C。因此，由HDPE制成的所述通道形成元件的表面温度(例如，由于产生热损失)可能优选地为约180°C?约220°C。
[0015]至少部分所述通道形成元件的外轮廓与形成的所述通道的内轮廓对应。对于沿所述预制棒的纵向延伸至所述预制棒内部的长方形凹槽尤其是圆筒形钻孔，所述通道形成元件也具有长方形或具有芯棒形。此类芯棒沿与所述凹槽的纵轴同轴的方向移入所述凹槽中，其中，在移动的终点处，所述芯棒的横截面与位于相应位置处的所述通道的横截面对应。对于位于所述预制棒表面的长方形的凹槽或沟槽，所述通道形成元件也具有不同的形状或外轮廓，例如，板子的形状，所述板子的长边或端面移入所述凹槽或沟槽中。这样，所述移入方向与形成的所述通道的纵向垂直，且所述长边前部或所述通道形成元件的端面的部分横截面与形成的所述通道的部分横截面对应，相比于形成的所述通道的纵向，所述通道形成元件的端面呈横向。根据所述通道的期望内轮廓，可以想像出所述通道形成元件的任何内轮廓。所述通道形成元件可具有如圆形、椭圆形、类椭圆形、三角形、矩形、方形或五边形、六边形或多边形的横截面或由它们组合而成的形状的横截面，相比于所述凹槽的移入方向，所述通道形成元件的端面呈横向。所述通道形成元件还可具有螺纹剖面以形成具有螺纹剖面的通道。对于芯棒式通道形成元件，至少在从所述凹槽中移出的过程中，所述通道形成元件必须围绕其纵轴旋转，且优选地，同样在移入所述凹槽的过程中，反向旋转。
[0016]优选地，加热的所述通道形成元件和所述预制棒彼此之间的相对运动由按压装置实现。所述按压装置包括工件座和所述通道形成元件的夹持装置。所述工件座和所述夹持装置在滑架上相对设置，因而它们能互换。换句话说，所述工件座和/或所述夹持装置可彼此沿直线运动或远离彼此。在这种情况下，精确且准确地将所述预制棒和所述凹槽与所述通道形成元件对齐很重要，优选地通过圆锥形夹持装置实现该对齐。特别地，例如，对于圆筒形凹槽和芯棒式通道形成元件，所述凹槽的纵轴和所述通道形成元件的纵轴同轴对齐。圆筒形预制棒对于在工具容器中精确且准确地夹紧所述预制棒是有利地。对于在夹持装置中精确且准确地夹紧所述通道形成元件，优选地，所述通道形成元件具有圆筒形或锥形区域，所述区域邻近通道形成部。所述通道形成元件的夹紧区优选地包含加热装置。
[0017]通过使所述预制棒和所述通道形成元件朝彼此移动，至少部分加热的所述通道形成元件沿移入的方向移入所述凹槽中，其中，围绕在所述凹槽周围区域的所述预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动。换句话说，所述通道形成元件被插入或压入所述预制棒中。然而可以想像到这样的实施例，在按压入所述通道形成元件中之前，所述预制棒不必加热或变暖。还可以想到的是在按压入所述通道形成元件之前，冷却所述预制棒或使之到达预定的温度。最佳的挤压力和推进速度取决于某些因素，如形成的所述通道的尺寸、所述通道形成元件与所述凹槽的尺寸比、所述预制棒的材料、所述通道形成元件的温度。如果推进速度过快或挤压力过大且所述通道形成元件的温度过高，形成的所述通道粗糙且所述通道的表面粗糙度大。必须有利地选择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动，但是所述通道形成元件在插入的过