調溫設備、鑄造工具和鑄件的製造方法
2023-05-18 09:07:26
調溫設備、鑄造工具和鑄件的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於鑄造工具(62)、尤其是壓力鑄造工具的調溫設備(10)，該調溫設備帶有具有用於調溫介質的入口(16)和出口(34)的連接部分(12)，且帶有可插入鑄造工具(62)的相應的開口(70)內的傳熱部分(14)，可通過該傳熱部分(14)在調溫介質和鑄造工具(62)之間執行熱傳遞，其中傳熱部分(14)具有封閉的外體(24)。
【專利說明】調溫設備、鑄造工具和鑄件的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的調溫設備以及鑄造工具和一種用於通過使用此調溫設備製造鑄件的方法。
【背景技術】
[0002]鑄造工具，尤其是用於輕金屬的壓力鑄造的鑄造工具必須經常被調溫以便調節最佳的過程參數。尤其重要的是在澆鑄的鑄件脫模前的冷卻。這這正好在壁特別薄的鑄件的情況中是重要的，因為通過調節重要的脫模溫度最小化了在從工具中取出時的變形。壓力鑄造模具的調溫也影響循環時間且因此具有經濟性意義。
[0003]為可散發大量的熱，鑄造工具經常具有複雜的冷卻通道的系統。但冷卻通道的位置在此經常受到工具的特定的構造的限制。尤其，鑄造工具的可運動的元件，例如滑塊、鑄件頂出件等限制了冷卻系統的可能的構造。除此冷卻通道外，也已知可用以將冷卻介質引入到鑄造工具的相應的孔內的冷卻槍或刺穿冷卻器。
[0004]此冷卻槍例如在DE8618674U1中公開。因此，冷卻槍在此使用在鑄造工具內，冷卻介質從通常已存在的冷卻通道改道到冷卻槍內。冷卻介質從冷卻槍的管出來到鑄造工具的孔內，且直接繞流鑄造工具界定此孔的壁。冷卻介質可通過冷卻槍和孔壁之間的套通道流回。
[0005]此冷卻槍也在另外的、取決於鑄造工具的正常的冷卻通道系統的形式中已知。此類冷卻槍例如在JP2007144457A中公開。在此，冷卻槍的管也突出到鑄造工具的接收孔內。當然，冷卻介質不從鑄造工具的正常的冷卻通道輸入且又輸出，而是通過分開的外部軟管連接部輸入且又輸出。
[0006]此類冷卻系統的缺點是，冷卻介質直接遇到鑄造件的壁。以此，在鑄造工具內出現陡的溫度梯度。恰好對於由於低的節奏時間而經受大量的溫度循環的壓力鑄造工具，此溫度梯度快速地導致損壞。因此，例如在工具表面內導致所謂的燒裂，出現在腔體的區域內的燒裂體現在所製造的鑄件內，使得所述鑄件的材料質量降低。熱負荷在此是此類工具的壽命的關鍵的限制因素。
[0007]此外，冷卻介質和工具表面之間的直接接觸導致另外的風險。如果存在延伸直至這種冷卻槍的容納孔內的或直至冷卻通道的裂紋，則冷卻介質可能在澆鑄過程中與熔融物接觸。恰好在使用水冷卻介質的情況中，在此面臨蒸汽爆炸的風險，這可能毀壞工具且對於操作人員是危險的。此外，所述的冷卻槍難於安裝且必須昂貴地密封。
【發明內容】
[0008]因此，本發明所要解決的技術問題是提供前述類型的調溫設備、鑄造工具以及方法，這實現了特別經濟的且安全的鑄造工具的調溫。
[0009]該技術問題通過帶有權利要求6的特徵的調溫設備以及通過帶有權利要求10的特徵的方法解決。[0010]根據本發明的用於鑄造工具尤其是壓力鑄造工具的調溫設備包括具有用於調溫介質的入口和出口的連接部分，以及可插入到鑄造工具的相應的開口內的傳熱部分。通過傳熱部分在調溫介質和鑄造工具之間可執行熱傳遞。
[0011]在此，根據本發明建議，傳熱部分具有封閉的外體。換言之，在使用此類調溫設備時，調溫介質不再與鑄造工具的表面直接接觸。調溫介質和鑄件之間的溫度梯度在此是平的，以此在鑄造工具中導致更少地形成應力。因此，即使在多個迅速地執行的熱-冷循環中，與從現有技術中已知的調溫設備相比，也形成了明顯更低的自應力集中，且因此也在鑄造工具中形成了更低的應力裂紋和燒裂。因此，根據本發明的調溫設備的使用明顯地提高了相應的鑄造工具的壽命。
[0012]此外，通過傳熱部分的外體的封閉的設計，消除了昂貴的密封的必要性。同時，可靠地防止了調溫介質和用於澆鑄的熔融物之間的接觸，使得不存在蒸汽爆炸等的風險。此夕卜，根據本發明的調溫設備實現了鑄造工具的特別有效的調溫，以便如需要可省去鑄造工具內的用於冷卻或加熱的分開的通道。這也導致在所使用的壓力鑄造模具中的更穩定和應力更低的狀態。
[0013]在本發明的優選的實施形式中，在外體的內部設有內體，所述內體與外體一起形成用於調溫介質的流動通道尤其是回流通道。優選地，內體在此在整周上被繞流，以便流動通道基本上套形地布置在兩個體之間。以此，提供了特別大的傳熱面，使得如此形成的調溫設備實現了特別快的溫度適配。也可通過內體的合適的幾何構造影響流動速度。
[0014]在本發明的另外的構造中，在內體內形成了流動通道尤其是流入通道。此流動通道可例如以孔的形式直接引入到內體內。因此，在如此構造的調溫設備中，調溫介質通過內體流入到傳熱部分內且在此從內體的流動通道轉到形成在內體和外體之間的流動通道內。這實現了將調溫介質直接引導到傳熱部分的最深地插入到鑄造工具的相應的開口的區域內。在調溫介質到達此區域前不發生明顯的傳熱，以便在相應的位置上的調溫效率特別好。
[0015]為此，尤其合適的是，內體在基體的主要長度區域上延伸。
[0016]此外，在本發明的另外的構造中，內體包括儲熱器元件。這可例如通過用於介質的帶有特別高的熱容的容納空間實現，所述容納空間不與流動通道連接。通過此類儲熱器可緩衝溫度過渡，以便特別可靠地避免出現可能導致應力裂紋的、突然的溫度變化。
[0017]此外，本發明涉及一種鑄造工具，尤其是壓力鑄造工具，所述鑄造工具帶有開口，在所述開口內插入了所述類型的調溫設備的傳熱部分。對於鑄造工具的優點在此在調溫設備的描述中已列舉。
[0018]在此，特別合適的是基體的至少一個外面區域與界定開口的、對應的工具壁區域平面地貼靠。以此，在鑄造工具和外體之間保證了傳導性的傳熱，以便傳熱可特別快且特別有效地進行。在本發明的優選實施形式中，鑄造工具僅通過至少一個前述類型的調溫設備可調溫。換言之，省去了鑄造工具內的附加的冷卻通道或加熱通道等，以便鑄造工具特別穩定且低應力。
[0019]用於容納調溫設備的傳熱部分的開口在此可布置在工具的模具板、滑塊、模具架等內-所述的調溫設備同樣也適合於冷卻所有的工具區域。
[0020]此外，本發明還涉及一種用於製造鑄件，尤其是壓力鑄件的方法，在所述方法中鑄造工具通過至少一個所述類型的調溫設備被調溫，或所述方法藉助所述類型的鑄造工具執行。此方法能夠實現鑄造工具的特別高的壽命同時所製造的鑄件的高的材料質量，因為僅出現很少量的燒裂等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]在下文中根據附圖詳細解釋本發明及其實施形式。各圖為:
[0022]圖1示出了通過根據本發明的調溫設備的實施例的縱截面，
[0023]圖2示出了根據圖1的調溫設備的連接部分的側視圖，
[0024]圖3示出了根據圖1的調溫設備的傳熱部分的側視圖，
[0025]圖4示出了根據圖1的調溫設備的等軸視圖，
[0026]圖5示出了通過根據本發明的調溫設備的另外的實施例的截面圖示，
[0027]圖6示出了通過根據本發明的調溫設備的另外的實施例的截面圖示，
[0028]圖7示出了根據圖6的調溫設備的連接部分的側視圖，
[0029]圖8示出了通過根據本發明的調溫設備的另外的實施例的截面圖示，
[0030]圖9示出了通過根據圖8的調溫設備的截面圖示，
[0031]圖10示出了通過根據圖8的調溫設備的另外的截面圖示，
[0032]圖11示出了通過根據本發明的調溫設備的另外的實施例的縱截面圖示，
[0033]圖12和圖13示出了通過根據圖11的調溫設備的連接部分的截面圖示，
[0034]圖14示出了通過根據本發明的調溫設備的另外的替代實施例的縱截面圖示，和
[0035]圖15示出了根據本發明的鑄造工具的實施例的立體剖視圖。
【具體實施方式】
[0036]整體上標記以10的調溫設備用於加熱或冷卻壓力鑄造工具，尤其是用於壓力鑄鋁或另外的輕金屬合金的壓力鑄造的壓力鑄造工具。調溫設備10具有連接部分12以及可插入壓力鑄造工具的相應的開口內的傳熱部分14，以便因此實現在壓力鑄造工具和循環於傳熱部分14中的調溫介質之間的熱傳遞。例如水、油或如CO2的氣體的調溫介質通過連接部分12的第一連接接頭16提供，且可從所述第一連接嘴16流入到傳熱部分14的形成為管形的內體的流動通道18內。調溫介質的選擇在此根據希望的溫度範圍，所述溫度範圍視加熱裝置而定地例如可為50°C至250°C。內體20在此在傳熱部分14的主要區域上延伸且在其朝向傳熱部分14的端部區域22上開口。
[0037]在內體20和也形成為管形的外體24之間存在另外的套形的流動通道26，通過所述流動通道26傳熱介質可流回到連接部分12內。在此，提供基本上垂直於內體20走向的孔28，所述孔28以封閉螺釘30封閉且另外的孔32通入所述孔28內，所述孔32最後與另外的連接接頭34連接，通過所述連接接頭34可導出調溫介質且可將調溫介質提供到例如加熱或冷卻裝置。此外，在連接部分12內提供了螺釘開口 36，通過所述螺釘開口 36可將調溫設備10與壓力鑄造工具螺紋連接。
[0038]傳熱部分14的外體24形成為管，所述管插入到連接部分12的基體40的孔38內，且通過焊縫42與之焊接。基體40離外體24的端部區域44提供以覆蓋件46，所述覆蓋件46也通過焊縫48與外體24連接。如需要，連接也可通過硬釺焊或另外的接合方法進行。因此，調溫設備10的傳熱部分14向外側被完全封閉，在將調溫設備10插入壓力鑄造工具內時，調溫介質不與根據直接接觸。以此產生了特別平的溫度梯度，以避免在壓力鑄造工具內出現應力裂紋等。
[0039]圖3再次在外部視圖中示出了調溫設備10的傳熱部分14。外體26具有第一端部區域48，通過所述端部區域48可將外體26插入到連接部分12的基體40內。在所述基體40上連接了在所示的實施例中構造為柱形的本來的傳熱區域50。外體26和覆蓋件部分46如可見通過環繞的焊縫48連接。此外，在外體26的外表面上還引入了削平部52。所述削平部52實現了傳熱區域插入壓力鑄造工具的相應的孔內。因傳熱部分14插入被擠壓的空氣可沿削平部52流出，因此在引入傳熱部分14時不產生過壓。此外，通過壓力鑄造工具或調溫設備10在壓力鑄造工具運行中的熱膨脹，在調溫設備10和壓力鑄造工具之間產生了壓力配合，使得在部件之間進行純傳導性地傳熱。這實現了特別好的傳熱。
[0040]圖4再次在透視圖示中示出了調溫設備10。
[0041]調溫設備10的形狀構造可與在壓力鑄造工具內的各使用位置匹配。圖5示出了例如可插入模具架和鑄件頂出板的區域內的調溫設備10。連接部分12在此包括縱向延伸的管，所述管對應於帶有傳熱部分14的內體20的第一管54。內體20的流動通道18在此通入形成回流通道26的、外體24的中空空間內。所述回流通道26與第二管56連通，所述第二管56用作導出冷卻介質的連接接頭。在此，外體24也通過焊縫48與覆蓋件部分46焊接。管54、56保持在傳熱部分14的底板60內，所述底板60通過環繞的焊縫62也與外體24焊接。
[0042]調溫設備的另外的替代構造在如下的圖中示出。根據圖6和圖8的構造分別在圖7和圖9中以連接部分12的端側的俯視圖示出，所述構造基本上對應於根據圖1的構造形式。當然，連接部分12在此構造為特別緊湊，連接接頭16和34的相對位置與安裝位置上的幾何條件匹配。當然，傳熱部分14的外體24在兩個情況中不形成為事後焊接封閉的兩側開口的管，而是構造為單件。因此，為了連接，僅需與連接部分12的基體40的單獨的焊縫42。圖10最後還示出了根據圖8的調溫元件的連接部分12的替代的截面圖示。
[0043]圖11至圖13示出了另外的調溫設備10的替代的截面圖示。此調溫設備10具有特別大體積的回流通道26且尤其適合於鑄芯的冷卻。在此，外體24也是單件的且構造為無焊接，因此不產生密封問題。連接部分12構造為特別地緊湊，與另外的至此所要求的實施形式相比，在此連接嘴16、34不布置在連接部分12的端面54內，而是布置在周面56上。連接部分12的基體40與傳熱部分14的外體24又通過焊縫42連接。
[0044]如圖14所示，傳熱部分14的內體20不必強制地設計為管形。在所示的實施例中，內體20具有鐘形的端部區域58，因此在通道18的端部22上產生了窄的側通道60，這導致特別高的流動速度且因此特別好的導熱。如需要，鐘形體58的表面也還具有影響通道18、60,26內的流動的結構元件，以便例如因此調節流動的層流性或湍流，以便有目的地影響傳熱效率。此外，鐘形體58還可包含儲熱器，例如具有高熱容的封閉材料形式的儲熱器，以便因此在傳熱部分14內實現一定的傳熱緩衝。因此，可避免導致應力裂紋的溫度劇烈跳變。
[0045]最後，在圖15中也結合上下文示出了整體上以62標記的鑄造工具。根據圖11的調溫設備在此用於在此用來鑄造薄壁變速器殼體66的模具的芯區域64內的芯冷卻。兩個另外的調溫設備10側向地向鑄造工具62的模具板68內延伸，且用於原本冷卻工具。在工具62內無需另外的冷卻通道，因此產生了應力特別低的且穩定的工具。[0046]容納冷卻設備10的開口 70在此形成為盲孔。但為冷卻表面附近的區域，也可提供其內可插入調溫設備10的槽。在此建議選擇矩形橫截面用於調溫設備10。為改進傳熱，還可進一步在開口 70內引入導熱膏，例如銅膏。
【權利要求】
1.一種用於鑄造工具(62)、尤其是壓力鑄造工具的調溫設備(10)，所述調溫設備帶有具有用於調溫介質的入口(16)和出口(34)的連接部分(12)，且帶有可插入所述鑄造工具(62)的相應的開口(70)內的傳熱部分(14)，能通過所述傳熱部分(14)在所述調溫介質和所述鑄造工具￠2)之間執行熱傳遞，其特徵在於，所述傳熱部分(14)具有封閉的外體(24)。
2.根據權利要求1所述的調溫設備(10)，其特徵在於，在所述外體(24)的內部設有內體(20)，所述內體(20)與所述外體(24) —起形成用於所述調溫介質的流動通道(26)，尤其是回流通道。
3.根據權利要求1或2所述的調溫設備(10)，其特徵在於，在所述內體(20)的內部提供有流動通道(18)，尤其是流入通道。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的調溫設備(10)，其特徵在於，所述內體(20)在所述外體(24)的主要長度區域上延伸。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的調溫設備(10)，其特徵在於，所述內體(20)包括儲熱器元件。
6.一種鑄造工具(62)，尤其是壓力鑄造工具，所述鑄造工具帶有至少一個開口(70)，在所述開口(70)中插入根據權利要求1至5中任一項所述的調溫設備(10)的傳熱部分(14)。
7.根據權利要求6所述的鑄造工具(62)，其特徵在於，所述外體(24)的至少一個外面區域與所述工具￠2)界定所述開口(70)的對應壁區域平面地貼靠。`
8.根據權利要求6或7所述的鑄造工具(62)，其特徵在於，所述鑄造工具￠2)能僅通過至少一個調溫設備(10)調溫。
9.根據權利要求6至8中一項所述的鑄造工具(62)，其特徵在於，所述開口(70)布置在所述工具的模具板、滑塊和/或成形芯內。
10.一種用於製造鑄件，尤其是壓力鑄件的方法，其中鑄造工具￠2)通過至少一個根據權利要求1至5中一項所述的調溫設備(10)調溫，和/或所述方法藉助所根據權利要求6至9中一項所述的鑄造工具￠2)執行。
【文檔編號】B29C45/73GK103459066SQ201180067703
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年12月16日 優先權日:2010年12月17日
【發明者】D.E.O.維斯特希德, H.安格梅爾 申請人:瑪格納Bdw科技有限責任公司