一種液態成型金屬型模具強化冷卻系統的製作方法

2023-12-09 15:46:56

本發明涉及模具冷卻技術領域，尤其涉及一種液態成型金屬型模具強化冷卻系統。

背景技術：

在液態成型加工領域，一般是將材料加熱至熔融狀態或液態，再注入金屬型模具當中，逐漸冷卻至材料固化，開模後即可獲得所需要的零件。在液態成型加工過程中的前半段，即將材料升溫至熔點以上保持材料為熔融狀態或液態時，通常溫度較高，特別是金屬材料，熔點高達上千攝氏度，需要的時間較長，能耗較高。如純銅熔點為1083℃，在純銅的液態加工時，在保持純銅為液態的同時，需要保證液態金屬在填充金屬模具過程中與金屬模具接觸降溫後仍保持良好的流動性，以便完全填充滿型腔。因此，工業生產中需要保持比材料熔點更高溫度，方能滿足液態材料填充金屬型模具中的要求。上述提到的純銅材料在工業生產中通常需要保持1100℃溫度以上方能進行充填模具型腔。然而，更高溫度的液態或熔融狀態材料在充填型腔後導致冷卻時間更長，生產效率降低。

為提高生產效率，金屬型模具通常採用冷卻水道的方式進行冷卻。通過在模具型腔附近設置冷卻水道，冷卻水道中循環的水不斷將金屬模具中的熱量傳遞到水中並傳遞到模具外部，模具自身溫度降低，將吸收更高溫度的液態或熔融狀態的材料中的熱量，從而實現冷卻工件，達到加速模具型腔內材料固化的作用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能使液態或熔融狀態材料快速固化、縮短模具保壓時間或冷卻時間的金屬型模具強化冷卻系統。

為達到以上目的，本發明採用如下技術方案。

一種液態成型金屬型模具強化冷卻系統，包括：模具本體，設置在模具本體上的模具型腔，以及設置在模具型腔周圍的冷卻水道；其特徵在於，在冷卻水道內設有擾流裝置，所述擾流裝置為帶若干片狀切口的金屬薄板，所述片狀切口從金屬薄板的上側、下側傾斜突出，冷卻水道的水流逆著片狀切口流動。

作為上述方案的進一步說明，所述金屬薄板位於冷卻水道的正中位置。

作為上述方案的進一步說明，所述金屬薄板為不鏽鋼板或銅板或銅合金板等耐腐蝕材料。

作為上述方案的進一步說明，所述片狀切口衝壓成型或線切割成型。

作為上述方案的進一步說明，所述片狀切口在金屬薄板上排成至少一排，同一排上的相鄰兩片狀切口分別朝金屬薄板上側和金屬薄板下側傾斜突出。

作為上述方案的進一步說明，所述片狀切口在金屬薄板上排成兩排，兩排片狀切口的數量相等且一一配對，成對的兩個片狀切口一個朝向金屬薄板上側、另一個朝向金屬薄板下側。

作為上述方案的進一步說明，所述冷卻水道包括：進水管、出水管和將進水管、出水管連通的連接管，在進水管、出水管、連接管的至少一個內設有擾流裝置。

作為上述方案的進一步說明，所述進水管、出水管、連接管都為直管，連接管將進水管、出水管的端部連通，進水管、出水管、連接管共同組成一個迴路結構。

作為上述方案的進一步說明，在連接管的一端設有可拆卸的止水塞。

作為上述方案的進一步說明，在進水管、出水管上設有模具水咀。

本發明的有益效果是：

一、所採用的擾流結構簡單、成本低廉，在不改變原始模具基本結構的前提下，提高了冷卻循環水的利用率，提升了液態成型金屬型模具冷卻系統的工作效率，縮短了液態成型零件的開模時間，進而縮短產品製造周期，間接地降低了零件的製造成本。本發明在塑料成型模具以及成型溫度較高的壓力鑄造金屬型模具具有更佳明顯的冷卻效果。

二、由於擾流裝置為帶若干片狀切口的金屬薄板，組成冷卻水道的進水管、出水管、連接管都為直管，只需在進水管、出水管、連接管內設置與金屬薄板相配合的滑槽即可十分方便地將擾流裝置安裝到冷卻水道內。

三、通過在連接管的端部設置可拆卸的止水塞，方便用戶將擾流裝置(金屬薄板)裝進連接管內，提高整個冷卻系統的冷卻效果。

附圖說明

圖1所示為本發明提供的液態成型金屬型模具結構示意圖。

圖2所示為擾流裝置結構示意圖。

圖3所示為冷卻水道剖視圖。

圖4所示為無擾流結構的液態成型金屬型模具結構示意圖。

附圖標記說明：

1：模具本體，2：模具型腔，3：冷卻水道，4：擾流裝置。

3-1：進水管，3-2：出水管，3-3：連接管，3-4：止水塞，3-5：模具水咀。

4-1：片狀切口，4-2：金屬薄板。

具體實施方式

在本發明的描述中，需要說明的是，對於方位詞，如有術語「中心」，「橫向」、「縱向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示方位和位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於敘述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定方位構造和操作，不能理解為限制本發明的具體保護範圍。

在發明中，除非另有規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一特徵和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「之下」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅是表示第一特徵水平高度高於第二特徵的高度。第一特徵在第二特徵「之上」、「之下」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度低於第二特徵。

下面結合說明書的附圖，通過對本發明的具體實施方式作進一步的描述，使本發明的技術方案及其有益效果更加清楚、明確。下面通過參考附圖描述實施例是示例性的，旨在解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

如圖1-圖3所示，一種液態成型金屬型模具強化冷卻系統，包括：模具本體1，設置在模具本體1上的模具型腔2，以及設置在模具型腔2周圍的冷卻水道3；其特徵在於，在冷卻水道3內設有擾流裝置4，所述擾流裝置4為帶若干片狀切口4-1的金屬薄板4-2，所述片狀切口4-1從金屬薄板4-2的上側、下側傾斜突出，冷卻水道3的水流逆著片狀切口4-1流動。

其中，所述冷卻水道3包括：進水管3-1、出水管3-2和將進水管3-1、出水管3-2連通的連接管3-3，在進水管3-1、出水管3-2上設有模具水咀3-5，在進水管3-1、出水管3-2、連接管3-3的至少一個內設有擾流裝置4。

本實施例中，優選進水管3-1、出水管3-2、連接管3-3都為直管，連接管3-3將進水管3-1、出水管3-2的端部連通，進水管3-1、出水管3-2、連接管3-3共同組成一個迴路結構。在連接管3-3的一端設有可拆卸的止水塞3-4，以方便將擾流裝置裝進連接管3-3內。優選擾流水道由至少一個迴路結構構成，各迴路結構可以並聯，也可以通過軟管串聯。

優選在在進水管、出水管、連接管內設置與金屬薄板相配合的滑槽，金屬薄板4-2插接在滑槽內並位於冷卻水道3的中心位置。

優選片狀切口4-1在金屬薄板上排成兩排，兩排片狀切口4-1的數量相等且一一配對，成對的兩個片狀切口4-1一個朝向金屬薄板上側、另一個朝向金屬薄板下側。同一排上相鄰兩片狀切口4-1分別朝向金屬薄板上側和下側。

優選金屬薄板4-2為不鏽鋼板，優選片狀切口4-1由金屬薄板4-2的局部衝壓而成。不鏽鋼板在耐腐蝕性能方面十分優越，且材料成本價格實惠。在其他實施方式中，所述金屬薄板為銅板或銅合金板，所述片狀切口有線切割而成。銅板或銅合金板在導熱性能方面較為其他材料優越，且在400℃以下其耐腐蝕性能亦能在模具壽命周期內承擔，不限於本實施例。

本實施例提供的一種液態成型金屬型模具強化冷卻系統，通過在冷卻水道內設置擾流裝置，擾流裝置將冷卻水道中的水，特別是冷卻水道中心的溫度低的水，與水道邊緣的水加速混合，縮小冷卻水道中水中心與邊緣的溫差，換言之，降低冷卻水道邊緣水的溫度，增大了金屬模具材料與水的溫差，加速熱量從金屬模具材料到冷卻水的傳遞，從而實現加速冷卻系統的效率。

對比實驗

以圖4所示的無擾流裝置的冷卻系統作為與本實施例的對照例，進行冷卻實驗對比。

實驗條件一：成型材料為黃銅(牌號：yzcuzn40pb，即yt40-1)；成型溫度：950℃；成型零件平均壁厚：3mm；製件重量：115g；生產方式：壓力鑄造；模具製造採用的材料類型：金屬型(與液態金屬直接接觸的零件材料為3cr2w8v)；模具連續工作保持溫度：320℃；充模速度：30m/s；充填時間：0.05s；持壓時間：2.2s。

實驗結果一：採用傳統的冷卻系統的模具工作時冷卻時間需設置為15.5s，採用本實施例提供的冷卻系統的模具工作冷卻時間為11.8s，即可保證該產品的正常製造生產。

實驗條件二：成型材料為abs樹脂；成型溫度為210℃；注塑製件平均料厚為2mm，製件重量：75g；生產方式：注射成形；模具製造採用的材料類型：金屬型(型芯材料為crwmn，凹模材料為t10a)；模具連續工作保持溫度：62℃；注射壓力86mpa：保壓壓力：55mpa；注射時間4.3s；保壓時間：24.5s。

實驗結果二：傳統的冷卻系統模具工作時冷卻時間設置為26s，採用本實施例提供的冷卻系統的模具工作冷卻時間設置為19.8s，即可同樣保證該產品的生產。

從以上的對比實驗可以看出：採用本實施例提供的冷卻系統可顯著縮短開合模時間，與傳統的無擾流裝置的冷卻系統相比，開合模時間縮短22％以上。

此外，產品生產製造的過程中採用的成型溫度越高，平均料厚越大，零件結構越複雜，需要的冷卻時間越長，本實施例提供的冷卻系統凸顯出冷卻時間會越加明顯。如採用金屬型模具成型矽黃銅製件，成型溫度不低於980℃，冷卻時間更長，凸顯其冷卻效果，提高製造效率。

通過上述的結構和原理的描述，所屬技術領域的技術人員應當理解，本發明不局限於上述的具體實施方式，在本發明基礎上採用本領域公知技術的改進和替代均落在本發明的保護範圍，本發明的保護範圍應由各權利要求項及其等同物限定之。