[发明专利]超磁致伸缩材料驱动的热流道喷嘴装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超磁致伸缩材料驱动的热流道喷嘴装置，属于精密注射成型模具领域。

背景技术

当铁磁体在外磁场中磁化时，其长度及体积均发生变化，去掉外磁场后，其又恢复原来的尺寸，这种现象称为磁致伸缩。磁致伸缩材料是实现电磁能-机械能二者能量和信息高效转换的功能材料，而TbFe₂、SmFe₂、DyFe₂、HoFe₂、TbDyFe₂(铽铁、钐铁、镝铁、钬铁、铽镝铁)等稀土-铁系化合物在静磁场下的饱和磁致伸缩系数达1500×10^-6～2000×10^-6，是传统磁致伸缩材料如铁、镍等的10～100倍，这类材料被称为稀土超磁致伸缩材料。稀土超磁致伸缩材料变形的线性范围大，在线性区的应变也达2000×10^-6，这有利于磁致伸缩量的精确控制；其应变时产生的推力很大，直径约10mm的超磁致伸缩棒材磁致伸缩时产生约2000N的推力，能量转换效率高达70％；其弹性模量随磁场而变化，可调控；响应频率最高可达2000Hz以上；频率特性好，可在低频率(几十到1000赫兹)下工作，工作频带宽，稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。由于超磁致伸缩材料具有大位移、大输出应力、高响应速度、高可靠性、漂移量小、驱动电压低且无反冲等优点，因而在精密流体控制、超精密加工、超精密定位、机器人、精密阀门、微马达以及振动控制等工程领域均有广泛地应用，但其在精密模具热流道领域还未得到充分开发。

针阀式喷嘴是热流道系统中的一个重要部件，采用针阀式喷嘴在制品上不会留下进浇口的痕迹，能使用较大直径的浇口，使型腔充填加快，可防止开模时出现牵丝现象，当注射机螺杆后退时，防止物料反吸，能有效调控浇口封闭时机。目前的针阀式喷嘴主要有弹簧式针阀喷嘴、液压或气压驱动式针阀喷嘴，其主要不足是响应速度不能满足精密注射成型的要求，精密注射成型注射速度达到1000mm/s，甚至有2000mm/s，注射时间极短，如一些3C薄壳产品需要小于0.5s甚至0.2s的充填时间，然而传统阀浇口当控制系统下命令时会延迟约0.3～0.5s，因此常规的针阀式喷嘴无法应用于超高速精密注射成型。另外采用液压或气压驱动式针阀喷嘴时需要附加气动和液压驱动装置，不但结构复杂而且受模具尺寸限制及影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超高速精密注射成型的高速响应热流道喷嘴装置。

本发明超磁致伸缩材料驱动的热流道喷嘴装置，它的主要结构包括：主流道喷嘴、定模安装板、超磁致伸缩驱动器、阀杆、喷嘴前板、喷嘴后板、喷嘴加热器、喷嘴等，主流道喷嘴、流道板、喷嘴嵌件、喷嘴前板都安装有温控装置，使塑料熔体保持在要求的温度下，为防止温度波动带来的影响，超磁致伸缩驱动器带有冷却装置，定模安装板上加工有冷却水道，使冷却水能够进出超磁致伸缩驱动器，主流道喷嘴安装在定模安装板及流道板的中间部位，主流道喷嘴下端与流道板配合，熔体从主流道喷嘴流入流道板，再经过喷嘴嵌件、喷嘴加热器、喷嘴进入型腔，在主流道喷嘴周围分布一个或多个超磁致伸缩驱动器，一次注射动作可以制造一个或多个制品，阀杆为阶梯状截面结构，阀杆的一端位于超磁致伸缩驱动器内，超磁致伸缩驱动器的稀土超磁致伸缩棒通过位移放大机构后与预压弹簧共同驱动阀杆的上下移动，阀杆的另一端依次穿过流道板、喷嘴嵌件、喷嘴加热器，阀杆端部的锥面与喷嘴中的锥形阀座接触配合，阀杆上下移动时控制喷嘴的开启和关闭，阀杆的外径与喷嘴加热器中的孔为动配合，保证阀杆移动自如，而塑料熔体又不会从喷嘴加热器中泄漏至喷嘴嵌件。

超磁致伸缩驱动器的主要结构包括：筒体、励磁线圈、永久磁铁、冷却水道、稀土超磁致伸缩棒、调节螺钉、位移放大机构和预压弹簧。位移放大机构为3级或更高，每级位移放大机构放大倍数为3倍或更大，即总放大倍数不小于27倍。

本发明采用超磁致伸缩材料驱动阀杆控制热流道喷嘴的开启和关闭，其响应响应频率最高可达2000Hz以上，可以满足超高速精密注射成型的要求，带有冷却水道的超磁致伸缩材料驱动器不受温度波动等的干扰，运行稳定可靠，控制方便。

附图说明

图1是发明新型超磁致伸缩材料驱动的热流道喷嘴装置示意图

图中：1-主流道喷嘴，2-定模安装板，3-超磁致伸缩驱动器，4-冷却水道，5-流道板，6-阀杆，7-喷嘴嵌件，8-喷嘴后板，9-喷嘴加热器，10-喷嘴，11-喷嘴前板

具体实施方式