壓鑄型的壓鑄型部分以及相應的壓鑄裝置的製作方法

2023-05-19 22:40:41

專利名稱：壓鑄型的壓鑄型部分以及相應的壓鑄裝置的製作方法
壓鑄型的壓鑄型部分以及相應的壓鑄裝置本發明涉及一種壓鑄型的壓鑄型部分，其帶有至少一個第一構件、至少一個第二構件和至少一個由這些構件構成的熱交換室，所述第一構件具有壓力區，所述熱交換室用於對壓力區調溫且可被流體流過，其中，所述第一構件具有熱傳遞面，該熱傳遞面屬於熱交換室的至少一個壁且在熱學上指配於壓力區。本發明還涉及一種壓鑄裝置。這種壓鑄型例如對於壓鑄裝置來說用於壓鑄。壓鑄優選用於澆鑄金屬特別是有色金屬或者特殊材料。在壓鑄時，把熔融的澆鑄材料即熔融物在高壓下以相對快的速度壓入到鑄型一也稱為鑄模(Formeinsatz)—中。在此將實現20-160m/s的熔融物流動速度和IO-1OOms的短暫的引入最終時間(Schusszeit)。鑄型或壓鑄型在此例如由金屬構成,優選由熱作工具鋼構成。壓鑄可分為熱室方法和冷室方法。就前者而言，壓鑄裝置和用於熔融物的保溫爐形成一個單元。把熔融物供應給鑄型的澆鑄機組位於熔融物中；在每次澆鑄過程中都把一定體積的熔融物壓入到鑄型中。而按照冷室方法，壓鑄裝置和用於熔融物的保溫爐分開地布置。僅僅對於相應的傾注(Abguss)來說必需的量被配給(dosieren)到燒鑄室中，並從那裡引入到鑄型中。壓鑄型由至少一個壓鑄型部分構成，該壓鑄型部分具有第一構件和第二構件。在此，第一構件具有內凹，該內凹形成熱交換室。內凹或熱交換室藉助板狀結構的第二構件封閉，以便由此把用於冷卻壓鑄型部分的流體保持在熱交換室中。該流體因而可以僅通過入口或入口閥引入到熱交換室中，並通過出口或出口閥從熱交換室中引出。第一構件具有壓力區，在澆鑄過程進行時由熔融物對該壓力區施加壓力。在這裡，壓力區是熱交換室的壁的一部分。優選該壁包括熱傳遞面，該熱傳遞面在熱學上指配於壓力區。這意味著，熱量可在壓力區與熱傳遞面之間傳遞，因而，壓力區在熱量傳遞方面指配於熱傳遞面。第二構件優選背離壓力區地布置。類似的結構例如由DE 35 02 895 Al已知。但DE 35 02 895 Al中記載的壓鑄型出現了如下問題:無法實現對壓力區進行可靠且均勻的調溫。出於這個原因，對壓鑄型部分的冷卻必須經過適當設計，使得能產生可靠的冷卻，同時，待製造的壓鑄構件的冷卻不會因過快的和/或過於不均勻的冷卻而受到不利影響。由於對壓鑄型部分的充分冷卻的邊界條件和由於對壓鑄構件的儘可能均勻的冷卻，在製造壓鑄構件時產生比較短的周期時間，以便通過這種方式實現壓鑄構件的良好的耐久性。但這意味著，每單位時間只能製造比較少量的壓鑄構件。在這種背景下，本發明的目的是，提出一種壓鑄型部分，其沒有開頭部分所述的缺點，卻能同時實現良好的冷卻特性和高產量(每單位時間的壓鑄構件)。根據本發明，這通過一種具有權利要求1的特徵的壓鑄型部分得以實現。在此規定，第二構件具有至少一個伸入到熱交換室中的流體引導凸起和/或朝向第一構件開口的流體引導下凹，其中流體引導下凹形成熱交換室的至少一部分，和/或流體引導凸起和/或流體引導下凹形成第二構件的特別是與熱傳遞面的走向適配的流動輪廓面。第二構件因而首先應具有流體引導凸起或流體引導下凹。無論流體引導凸起還是流體引導下凹都朝向第一構件。這意味著，流體引導凸起伸入到熱交換室中，而流體引導下凹朝向第一構件開口。在這裡，流體引導下凹應形成熱交換室的至少一部分，從而流體引導下凹可被流體流過，該流體用於對壓力區或熱傳遞面調溫。把調節至一定溫度的流體引入到熱交換室中，由此可以至少近乎控制地和/或調控地調節壓力區的溫度。為此，可以在壓鑄型部分上或中設置有至少一個溫度傳感器，利用該溫度傳感器可至少近乎確定壓力區的溫度。然後可以根據該確定的溫度來選擇或調節流體的溫度和/或通流量(每單位時間的體積或質量)。流體流過熱交換室，在此流經熱傳遞面。由於該熱傳遞面在熱學上或者傳熱地指配於壓力區，所以通過這種方式對壓力區進行調溫。在此，流體的溫度通常明顯低於壓力區或壓鑄型部分的溫度，從而待製造的壓鑄構件能儘快地冷卻且可從壓鑄裝置取出。因此這裡與由現有技術已知的壓鑄型部分不同的是，熱交換室至少部分地構造在第二構件中，這能實現可靠地給熱傳遞面加載以流體，進而實現改善的冷卻特性或快速地冷卻壓鑄型部分。替代地或附加地，流體引導凸起和/或流體引導下凹形成流動輪廓面。該流動輪廓面設置在第二構件上。流動輪廓面在此係指不平整的表面結構。通過對第二構件的如此進行的輪廓設計，可以改善流體對熱傳遞面的衝流，或者有針對性地給熱傳遞面的一些區域加載以流體。通過這種方式還可實現改善的冷卻特性或快速的冷卻。流動輪廓面在此優選與熱傳遞面的走向適配。流動輪廓面和熱傳遞面例如可以至少局部地相互平行地伸展。通過這種方式來適當地引導流體，從而能有針對性地給熱傳遞面的一些區域施加以流體。此點例如被規定用於熱傳遞面的一些區域，這些區域對應於壓力區的熱負荷特別高的區域。替代地也可以僅僅熱傳遞面具有這種輪廓設計，或者，熱傳遞面和第二構件具有這種輪廓設計。熱傳遞面和/或第二構件經過優選的輪廓設計，從而實現儘可能均勻地冷卻待製造的壓鑄構件。通過這種方式來避免壓鑄構件材料中的應力，進而實現高穩定性。這裡應明確地提及，壓鑄型部分既可用於熱室方法，也可用於冷室方法，且可用於熔融物的任何材料組分。本發明的一種改進規定，流體引導下凹至少大部分地特別是完全地形成熱交換室。但可以規定，除了流體引導下凹外，例如在第一構件中還有另一個下凹，它與流體引導下凹一起形成熱交換室。但在這裡，流體引導下凹的容積應大於所述另一個下凹的容積。特別有利的是，熱交換室僅僅由流體引導下凹構成，即並未設置其它下凹。一種優選的改進規定，流體引導下凹在第二構件中構造成槽形。流體引導因此是一種被第二構件包夾的下凹，從而僅設置一個開口，致使流體引導下凹朝向第一構件開口。特別地，流體引導下凹應至少在旁側被第二構件限定。按照這種實施方式，與第二構件一例如通過螺旋連接件一連接的或可連接的第三構件例如可以形成流體引導下凹的底部。本發明的另一設計規定，第一構件被頂蓋式地或扁平地設計。第一構件的頂蓋式設計在此係指，該構件一在橫截面中觀察一的邊緣區域相比於中央區域相距第二構件的距離更遠。這例如可以通過第一構件的彎供或者通過設置邊緣條來實現。但替代地也可以扁平地設計第一構件，其中它在橫截面中觀察具有平面式的走向，即相距第二構件的距離基本保持恆定。根據本發明的一種改進規定，第一構件的下凹至少局部地一同形成熱交換室。這種實施方式在上面已經介紹過。熱交換室可以完全由第一構件的下凹構成，其中在這種情況下，第二構件的流體引導凸起伸入到該下凹中。替代地，可以既設置第一構件的下凹，又設置第二構件的流體引導下凹，且共同地形成熱交換室。在此優選流體引導下凹的容積大於下凹的容積。一種有利的改進規定，流動輪廓面具有至少一個由流體引導凸起和/或流體引導下凹一同形成的凸出的和/或凹入的區域。流動輪廓面原則上可以為任意形狀。但它在此優選具有凸出的或凹入的區域，流動輪廓面在這些區域中連續地伸展，即沒有凸起或梯段。如果設置有多個凸出的和/或凹入的區域，則它們之間的過渡部分優選也連續地伸展。通過連續的流動輪廓面，可以把熱交換室設計得有利於流動，也就是說，流過該熱交換室的流體受到比較小的流動阻力。此外減少了渦流和/或回流的出現，從而使得流體可靠地流經熱傳遞面。凸出的或凹入的區域在此可以由流體引導凸起和/或流體引導下凹至少一同形成。因而這意味著，流體引導凸起或流體引導下凹至少局部地具有凸出地和/或凹入地伸展的區域。流體引導凸起或流體引導下凹因而也可以用作所謂的渦流器，以便通過這種方式提高從熱傳遞面到流體的熱傳遞。本發明的另一設計規定，熱傳遞面的輪廓至少局部地與壓力區的特別是三維的輪廓相近似或者相同。這例如可以通過壁的均勻的壁厚來實現，該壁分別在相對側既配設有壓力區，又配設有熱傳遞面。但替代地也可以相應地選擇壁厚，由此來實現其中的所希望的導熱率，或者針對某些區域有針對性地調節導熱率。例如可以規定，壁的壁厚沿流體的流向減小，這是因為流體在流過時變熱，因而其對熱傳遞面或壓力區的冷卻效果降低。為了彌補此點，需要提高壁的導熱能力，這通常可通過較小的壁厚來實現。在一種優選的設計中規定，流動輪廓面朝向熱傳遞面伸展，使得在流體的位於熱交換室中的流動路徑上至少局部地存在用於流體的近乎保持恆定的較大的通流橫截面。因此，流動輪廓面至少局部地在很大程度上平行於熱傳遞面伸展。由此實現用於流體的保持恆定的較大的通流橫截面。這種設計具有的優點是，減少了渦流和/或回流的出現，其優選出現在流體的通流橫截面過於急劇地或過快地改變所在的區域。本發明的一種改進規定，熱交換室與至少一個特別是被構造成流體管路的流體接頭流體連接。為了給熱交換室供應流體和/或從中排出流體，設置有流體接頭，熱交換室與該流體接頭流體連接。優選給熱交換室配設兩個流體接頭，其中流體可通過一個流體接頭供應給熱交換室，而通過另一個流體接頭從熱交換室排出。這些流體接頭在此可以至少局部地被構造成一例如類似於導管的一流體管路。本發明的一種有利的設計規定，流體管路至少局部地設置在第一構件和/或第二構件中。流體管路因此部分地伸展經過第一和/或第二構件。流體管路例如被設置成孔，由此形成流體供應孔或流體排出孔。如果多個流體接頭或流體管路通入到熱交換室中，它們就優選明顯彼此間隔開地布置，尤其是當通過一個流體接頭給熱交換室供應流體而通過另一個流體接頭從中排出流體時。在這種情況下，熱交換室的流體接頭或流體管路的嘴口一在流向上觀察一優選布置在熱交換室的相對側。本發明的另一設計規定，第一構件或第二構件具有容納件，第二或第一構件可至少局部地特別是完全地插入到該容納件中。在第一或第二構件插入到容納件中之後，它優選被相應的另一構件包圍，使得它至少在側向上固定，即一個構件相對於另一個構件在該方向上不會滑動。為了在豎直方向上支撐一個構件，可以在另一構件上在容納件區域內設置支撐面。該支撐面優選被構造成支撐條，該支撐條在容納件的外部區域中圍繞容納件的其它區域伸展。為了實現一個構件與另一個構件之間的密封作用，支撐面在此可以與一個構件的對應面配合作用。根據本發明的一種改進規定，第一構件的壓力區限定壓鑄構件的鑄型、澆鑄區域和/或澆鑄入口的至少一部分。鑄型被設置用於形成壓鑄構件。也就是說，在澆鑄過程期間熔融物被引入到該鑄型中，然後從中取出壓鑄構件。為此，壓鑄型作為凹型(Negativ)基本上形成壓鑄構件的至少一個區域。壓力區現在被設置用於至少局部地限制鑄型。壓力區因而在澆鑄過程進行時被直接施加以熔融物，因此既承受高溫又遭受急劇的溫度變化。替代地或附加地當然也可以規定，第一構件的壓力區限定澆鑄區域或澆鑄入口。後者通常也稱為燒鑄模或對應模(Gegenstempel)。一種優選的改進規定，第二構件的壓力區域一同限定鑄型、澆鑄區域和/或澆鑄入口。也就是說，除了第一構件的壓力區外，還與鑄型鄰接地設置第二構件的壓力區域，從而壓力區和壓力區域至少局部地共同限定鑄型。因而可以規定，無論第一構件還是第二構件在澆鑄過程期間都被施加以熔融物。替代地或附加地也可以規定，第二構件的壓力區域限定澆鑄區域或澆鑄入口。本發明的一種有利的設計規定，熱交換室的形狀與至少一個指配於鑄型、澆鑄區域和/或澆鑄入口的流動通道的走向適配。由此使得該形狀特別是與壓力區的外圍輪廓適配，在該壓力區中將實現特別良好的或均勻的冷卻。熱交換室在熱傳遞面的區域中例如可以具有至少一個隆起，該隆起在熱學上指配於流動通道或鑄型的、澆鑄區域的和/或澆鑄入口的相應區域。此點尤其在俯視圖中適用，從而在立體圖中例如可以存在類似海岸線的帶有至少一個隆起或凹處的走向。通過這種方式也可以在流動通道的區域中實現突出的冷卻效果或冷卻特性。本發明的一種改進規定，第一構件與第二構件特別是藉助螺旋連接件可鬆開地連接。規定，第一構件與第二構件分開地構造。隨後，至少兩個構件組裝成壓鑄型部分，並在這種情況下可鬆開地相互連接，其中形成了熱交換室。可鬆開的連接原則上可以任意地產生。但帶有至少一個螺釘或螺栓的螺旋連接件是優選的。根據本發明的一種改進規定，第一和/或第二構件可以具有至少一個用於溫度傳感器的傳感器容納件。溫度傳感器用於至少近似地確定第一或第二構件的溫度。根據所確定的溫度可以控制地和/或調控地對流體進行調溫或者對流體流量進行調節。傳感器容納件經過優選布置，從而溫度傳感器能至少近似地檢測第一或第二構件的壓力區或壓力區域的溫度。本發明的另一種設計在第一與第二構件之間設置有把熱交換室密封的密封件。為了防止流體未按規定地從熱交換室排出，給該熱交換室配設有密封件。該密封件在此例如可以是0形圈，且在圓周方向上基本包圍熱交換室。當然，還可以藉助流體接頭或流體管路來更換位於熱交換室中的流體。本發明還涉及一種壓鑄裝置，其帶有至少一個特別是根據上述設計的壓鑄型部分，其中，壓鑄型部分是壓鑄型的一部分且具有至少一個第一構件、至少一個第二構件和至少一個由這些構件構成的熱交換室，所述第一構件具有壓力區，所述熱交換室用於對壓力區調溫且可被流體流過，其中，所述第一構件具有熱傳遞面，該熱傳遞面屬於熱交換室的至少一個壁且在熱學上指配於壓力區。在此規定，第二構件具有至少一個伸入到熱交換室中的流體引導凸起和/或朝向第一構件開口的流體引導下凹，其中流體引導下凹形成熱交換室的至少一部分，和/或流體引導凸起和/或流體引導下凹形成第二構件的特別是與熱傳遞面的走向適配的流動輪廓面。壓鑄裝置例如是壓鑄機，因而被構造用於製造壓鑄構件。它除了具有其它通常已知的部件外，還具有至少一個根據上述設計被構造或改進的壓鑄型部分。本發明的一種有利的設計規定，至少一個壓鑄型分別形成壓鑄裝置的鑄型單元、澆鑄單元和/或澆鑄入口單元，其中鑄型單元具有鑄型，澆鑄單元具有澆鑄區域，澆鑄入口單元具有澆鑄入口。在此，鑄型、澆鑄區域和澆鑄入口分別至少局部地被壓鑄型的壓鑄型部分的第一構件的壓力區限定。在鑄型單元中設置有鑄型，熔融物可以引入到該鑄型中，然後可從中取出壓鑄構件。熔融物的供應通過澆鑄單元和/或澆鑄入口單元來進行。鑄型單元和澆鑄單元通常由至少兩個壓鑄型部分構成，而澆鑄入口單元僅具有至少一個壓鑄型部分。本發明的一種改進規定，鑄型、澆鑄區域和/或澆鑄入口為了通流而與澆鑄材料相互流體連接。液態的或熔融的澆鑄材料也稱為熔融物。如上面已經確定，通過澆鑄區域或澆鑄入口把澆鑄材料供應給鑄型。因此，在鑄型、澆鑄區域或澆鑄入口之間必須規定流體連接。鑄型、澆鑄區域和澆鑄入口因而是可被熔融物或澆鑄材料流過的澆注區域。根據本發明的一種改進規定，鑄型單元、澆鑄單元和/或澆鑄入口單元的熱交換室為了通流特別是通過至少一個通孔或至少一個管路與流體相互流體連接。無論鑄型單元、澆鑄單元還是澆鑄入口單元都可以分別由壓鑄型構成，該壓鑄型本身具有至少兩個壓鑄型部分。鑄型單元、澆鑄單元或澆鑄入口單元因此分別具有熱交換室。這些熱交換室應相互連接，從而它們可共同地被流體流過。通過這種方式例如可以規定，鑄型單元的熱交換室具有用於供應流體的流體供應接頭，澆鑄入口單元具有用於從壓鑄裝置中取出流體的流體輸出接頭。通過流體供應接頭供應的流體因此首先流經鑄型單元，然後流經澆鑄單元，隨後流經澆鑄入口單元，之後通過流體輸出接頭從壓鑄裝置輸出。替代地當然可以規定，鑄型單元、澆鑄單元和/或澆鑄入口單元的熱交換室分別具有彼此分開的流體接頭。最後規定，鑄型單元、澆鑄單元和/或澆鑄入口單元的熱交換室與至少一個共同的流體接頭連接。如上已述，通過這種方式可以把流體同時供應給鑄型單元、澆鑄單元和澆鑄入口單元，而不必分別設置各自的流體接頭。通過這種方式能降低用於壓鑄裝置或相應壓鑄型部分的構造成本。鑄型單元、澆鑄單元和澆鑄入口單元也可以單獨地被控制或調控。下面在不限制本發明的情況下藉助附圖中所示的實施例詳述本發明。其中:

圖1為壓鑄裝置的分解圖，其帶有鑄型單元、澆鑄單元(Angusseinheit)和澆鑄入口單元，其中它們均有由兩個壓鑄型部分構成的壓鑄型；圖2為壓鑄裝置的側剖視圖；圖3為鑄型單元的壓鑄型部分之一的視圖，其中該壓鑄型部分具有第一構件和第二構件，該視圖示出了壓鑄型部分的豎直剖視圖4示出由圖3已知的壓鑄型部分的第一構件；圖5示出由圖3已知的壓鑄型部分的第二構件；圖6為澆鑄單元的壓鑄型部分之一的視圖，其帶有第一和第二構件，該視圖示出了壓鑄型部分的豎直剖視圖；圖7示出由圖6已知的壓鑄型部分的第一構件；圖8示出由圖6已知的壓鑄型部分的第二構件；圖9為壓鑄型部分的第二構件的視圖，第二構件的流體管路在一個平面上伸展，該視圖示出了在該平面上的水平剖視圖；圖10示出澆鑄入口單元的壓鑄型部分，其帶有第一和第二構件；圖11為澆鑄入口單元的壓鑄型部分的水平剖視圖；圖12為由圖10和11已知的壓鑄型部分的第一構件的仰視圖，其中在第一構件中形成的熱交換室敞開；圖13為澆鑄入口單元的壓鑄型部分的仰視圖，其中第一構件的熱交換室藉助第二構件封閉；圖14示出鑄型單元、澆鑄單元和澆鑄入口單元的壓鑄型部分，其中針對鑄型單元和澆鑄單元分別僅示出壓鑄型部分的第二構件；和圖15示出由圖14已知的壓鑄裝置，其中鑄型單元的和澆鑄單元的第一構件分別插入到相關的第二構件中，和/或情況相反。圖1示出壓鑄裝置1，例如壓鑄機或其一部分。壓鑄裝置I用於製造一個或多個壓鑄構件(未示出)。它具有鑄型單元2、澆鑄單元3和澆鑄入口單元4。鑄型單元2由第一壓鑄型5構成，澆鑄單元3由第二壓鑄型6構成，澆鑄入口單元4由第三壓鑄型7構成。第一壓鑄型5由兩個壓鑄型部分8和9組裝而成，第二壓鑄型由壓鑄型部分10和11組裝而成。第三壓鑄型7由壓鑄型部分12構成。壓鑄型部分8具有第一構件13和第二構件14。與此類似地，給壓鑄型部分9-12配設第一構件15、17、19和21與第二構件16、18、20和22。下面將首先詳述鑄型單元2的壓鑄型部分8和9。鑄型單元2具有鑄型23，該鑄型至少局部地位於第一構件13和15的壓力區24和25之間。該鑄型23基本上具有反映待製造的壓鑄構件的凹型(Negativ)的形狀。因而在利用壓鑄裝置I進行的澆鑄過程中把澆鑄材料或熔融物在壓力區24和25之間裝入到鑄型23中，在熔融物冷卻並硬化之後把壓鑄構件從鑄型23中取出來。為此，壓鑄型部分8和/或壓鑄型部分9可在豎直方向上分別移位離開另一個壓鑄型部分9或8。因而為此設置有相應的移位裝置。壓鑄型部分8和9構造基本類似，故首先僅介紹壓鑄型部分8，並僅說明與壓鑄型部分9的區別。壓鑄型部分8的第二構件14具有流體引導下凹26，該流體引導下凹完整地形成壓鑄型部分8的熱交換室27。出於這個原因，第一構件13被扁平地或板式地構造，且布置在第二構件14上，從而它把熱交換室27或流體引導下凹26封閉。在此，流體引導下凹26在第二構件14中構造成槽形。這意味著，第二構件14把流體引導下凹26封閉，但面向第一構件13的開口 28除外。為了容納第一構件13，第二構件14具有容納件29，該容納件經過適當設計，從而第二構件14能完全容納第一構件13。在這裡，第一構件13的壓力區24基本上位於帶有密封面30的平面上，該密封面與壓鑄型部分9的對應密封面(這裡未示出)配合作用，以便使得鑄型23在澆鑄過程期間相對於壓鑄裝置I的外界密封。在容納件29中設置有支撐面31，該支撐面被構造成環繞的支撐條且用於在容納件29中支撐第一構件13。兩個流體輸入接頭32和兩個流體輸出接頭33通入到熱交換室27中，其中後者中僅有一個被可見地示出。流體輸入接頭32和流體輸出接頭33作為流體輸入管路或流體輸出管路穿過界定成熱交換室27的壁，以便能實現給熱交換室27供應以流體。在這裡，流體可以通過流體輸入接頭32供應給熱交換室27，並通過流體輸出接頭33排出。這裡所述的指配關係應純粹示範性地予以理解。流體輸入接頭32和流體輸出接頭33因而可以分別交換，從而熱交換室27可在不同的方向上被流體流過。在壓力區24的對面設置有熱傳遞面34，位於熱交換室27中的流體可流經該熱傳遞面。熱傳遞面34在此屬於熱交換室27的壁，優選與壓力區24同屬於一個壁。直接在壓鑄型部分8的對面布置的壓鑄型部分9與前者的差別主要在於，第一構件15在此具有下凹35，該下凹至少局部地一同形成壓鑄型部分9的熱交換室36。此外，壓鑄型部分9的第二構件16隻有流體輸入接頭37。前面針對壓鑄型部分8和9所做的說明基本上可以轉用至壓鑄型部分10和11。但下面還是對其予以簡述。壓鑄型部分10和11是澆鑄單元3的組成部分，澆鑄區域38位於該澆鑄單元中或者被第一構件17和19界定。在此，澆鑄區域38位於在第一構件17和19上開設的流動通道39中(這裡僅針對第一構件17示出)。澆鑄單元3的壓力區40也位於流動通道39中。與壓力區40相對地在第一構件17上設置有熱傳遞面41。如果第一構件17設置在第二構件18的為此設置的容納件42中，則熱傳遞面41與第二構件18 —起界定壓鑄型部分10的熱交換室43。在容納件42中設置有支撐面44，該支撐面被構造成環繞的支撐條。容納件42在此經過適當設計,從而第二構件18能完全容納第一構件17,致使第一構件17的密封面45與第二構件18的密封面46對齊，並與第一構件19的和第二構件20的這裡未示出的密封面配合作用，用於使得澆鑄區域38相對於壓鑄裝置I的外界密封。在第二構件18中至少設置有流體輸入接頭47和流體輸出接頭48，這些接頭通入到熱交換室43中。熱交換室43在此也被構造成流體引導下凹49。直接設置在壓鑄型部分10對面的壓鑄型部分11與其類似地構造。就此而言，針對壓鑄型部分10所做的說明可直截了當地轉用至壓鑄型部分11，反之亦然。圖1示出，壓鑄型部分11的第一構件19具有下凹50。如果第一構件19設置在第二構件20中，則該下凹50用於一同形成熱交換室51。與壓鑄型部分10的第二構件18類似，第二構件20分別具有流體輸入接頭52和流體輸出接頭53。圖1還示出帶有第三壓鑄型7的澆鑄入口單元4。該澆鑄入口單元4配設有冷卻環54，該冷卻環具有熱交換室55，該熱交換室可用封閉板56封閉。冷卻環24在此具有中央的開口 57，壓鑄型部分12的第一構件21的澆鑄材料引導凸起58伸入到該開口中。在澆鑄材料引導凸起58上構造有流動通道作為澆鑄入口 59，該澆鑄入口也越過第一構件21的其它區域一直伸展至澆鑄單元3。熔融的澆鑄材料(熔融物)可以沿著該澆鑄入口 59流動，以便通過澆鑄單元3進入到鑄型單元2中。就此而言，在流動通道59中也存在有壓力區60。以第一構件21的壁為基準，該壓力區的對面是熱傳遞面61 (這裡看不到)。該熱傳遞面61位於熱交換室62中，該熱交換室由第一構件21的下凹63構成。
熱交換室62朝向第二構件22開口。第二構件22在此用於封閉熱交換室62或下凹63。第二構件22具有伸入到熱交換室62中的流體引導凸起64。流體引導凸起64形成第二構件22的流動輪廓面65。流動輪廓面65在此是不平整的表面輪廓，且具有凹入的區域66。該凹入的區域66在此由流體引導凸起64—同形成。無論流體輸入接頭67還是流體輸出接頭68都與壓鑄型部分12的熱交換室62連接。但此點在圖1中看不到。圖1中所示的壓鑄裝置I用於由以熔融物形式存在的澆鑄材料製得壓鑄構件。為了製造壓鑄構件，壓鑄型部分8和10與壓鑄型部分9和11彼此相向地移動，使得鑄型23或澆鑄區域38密封。接下來，經由澆鑄入口單元4的開口 57供應處於壓力下的熔融物，該熔融物沿著澆鑄入口 59朝向澆鑄單元3流動，並流入到其澆鑄區域38或流動通道39中。流動通道39負責使得熔融物扇形地流動，從而鑄型23可把熔融物在側向上觀察供應至不同的位置。澆鑄入口單元4被供應熔融物一定時間，直到鑄型23充滿。隨後使熔融物冷卻，為此把流體引入到熱交換室27、36、43、51、55和62中。流體或其物質流的溫度經過適當選擇，使得壓鑄構件存在儘可能好的冷卻特性。為此特別是需要對該壓鑄構件儘可能均勻地冷卻，以便保證壓鑄構件的足夠高的穩定性。另一目的是儘可能快速地冷卻，以便實現壓鑄構件的高產量，進而實現較低的生產成本。在熔融物硬化或冷卻之後，壓鑄型部分8和10與壓鑄型部分9和11均相互離開地移位，從而鑄型23和澆鑄區域38騰空。還從澆鑄入口單元4取出冷卻環54。然後可以把製得的壓鑄構件連同留在澆鑄區域38中的澆鑄物(Anguss)和留在澆鑄入口單元4的區域中的澆鑄材料一起從壓鑄裝置I取出。在後續處理中，把澆鑄物從澆鑄構件中取出，並優選重新熔融。圖2所示為壓鑄裝置I的剖視圖，其中示出了壓鑄型部分8-12的在澆鑄過程期間存在的布置方式。壓鑄型部分8和9與壓鑄型部分10和11因而分別緊密地彼此貼靠。顯然，鑄型23並非僅由壓鑄型部分8的壓力區24和壓鑄型部分9的未詳細示出的壓力區界定，而是第二構件14和16分別具有壓力區域69或70，這些壓力區域一同規定了鑄型23。在這裡，壓力區域69基本上平面地以壓鑄型部分9的第一構件15的壓力區24終止，而壓力區域70以其壓力區25終止。也可看到，第一構件13和15分別完全容納在第二構件14和16中，為此在壓鑄型部分8的情況下設置有容納件29。還可看到，構件13和14以及15和16還有17和18以及19和20，分別通過螺旋連接件71相互固緊。每個螺旋連接件71在此都具有至少一個螺釘72。也可看到，在第二構件14和16中分別設置有傳感器容納件73，在該傳感器容納件中可設置有這裡未示出的溫度傳感器。藉助該溫度傳感器可以確定第二構件14和16的溫度，或者至少近似地確定壓力區24和25的溫度。然後根據所確定的該溫度控制地和/或調控地調節流體的溫度或其質量流。通過這種方式能把位於壓鑄裝置I中的熔融物快速地有針對性地冷卻至一定的溫度。在構件13和14、15和16、17和18、19和20以及21和22之間分別設置有密封件74，該密封件包圍分別指配的整個熱交換室27、36、43、51或62。由此可以分別在熱交換室27、36、43、51和62中施加較高的流體壓力，而不會使得流體並非所願地從它們中洩出。圖2再次清楚地示出，壓鑄型部分8的熱交換室27可以僅由第二構件14的流體引導下凹26構成。而熱交換室36、43分別由第一構件15和19的下凹35和50以及第一構件17的下凹75 —同構成。還顯然的是，壓鑄型部分8、9、10和11基本上類似地構造，而壓鑄型部分12卻表現出一種構造不同的結構。如前已述，按照這種結構，流體引導凸起24伸入到由第一構件21上的下凹63構成的熱交換室62中。在此還規定，熱傳遞面61的輪廓至少局部地與壓力區60的輪廓適配。流動輪廓面部分地朝向熱傳遞面61伸展，使得至少局部地形成用於流體的近乎保持恆定的較大的通流橫截面。圖3所示為壓鑄型部分8的剖視圖。在此與圖2中所示的壓鑄型部分8不同的是，熱交換室27由第二構件14的流體引導下凹26以及第一構件13的下凹76共同地構成。下凹76和流體引導下凹26因而處於相互流動連接中，以便形成熱交換室27。在此，它們在側向上具有相同的尺寸，從而流體引導下凹26和下凹76的側壁相互對齊。還可看到由壓力區24和壓力區69限定的鑄型容納件77。為了進行澆鑄過程，在該鑄型容納件77中至少局部地容納有壓鑄型部分9，以便形成鑄型23。為了能實現裝填鑄型23，在第二構件14上構造有進口 78。通過該進口 78與流動通道39或者在澆鑄單元3的澆鑄區域38中可建立起流動連接。在這種情況下，當密封面30與壓鑄型部分9的相應密封面配合作用而使得鑄型23相對於壓鑄裝置I的外界密封時也存在該進口 78。圖4示出第一構件13。這裡顯然的是，下凹76呈槽形地位於該構件中。圖5示出第二構件14。可以看到，流體引導下凹26的側向尺寸小於容納件29，以便形成支撐面31。在圖4和5中可看到被設置用於容納螺釘72的孔79。因而顯然的是，為了把第一構件13固定在第二構件14上，設置有六個螺釘72。圖6所示為壓鑄型部分10及其第一構件17和第二構件18的剖視圖。壓鑄型部分10按照公知的方式來構造。就此參見上述說明。圖7以仰視圖示出壓鑄型部分10的第一構件17。因此明顯的是，第一構件17具有下凹75。在此，該下凹75具有舌條80，這些舌條基本上在流動通道39的下面伸展，以便充分地冷卻位於這些流動通道中的壓力區40，其方式為，熱傳遞面41也位於該區域中且可被流體流過。因此每個舌條80都與流動通道39之一對應。圖8示出壓鑄型部分10的第二構件18。上述第一構件17在此被構造成用於容納件42的插入構件。顯然，第二構件18在澆鑄單元3的壓鑄型部分10的情況下具有流動通道39的區域，其因而與第一構件17—起形成。這裡所示的實施方式與已知的相同，故也參見上述說明。圖9所示為第二構件18的剖視圖。作為對上述說明的補充，顯然流體輸入接頭47和流體輸出接頭48分別被構造成流體輸入管路或流體輸出管路。這裡也應參見上述說明。圖10示出由第一構件21和第二構件22構成的澆鑄入口單元4。第一構件21具有澆鑄材料引導凸起58，澆鑄入口 59和壓力區60局部地位於該澆鑄材料引導凸起中。但這兩者在第一構件21的底部區域中朝向澆鑄單元3繼續延伸。圖11所示為由第一構件21和第二構件22構成的澆鑄入口單元4的剖視圖。為了說明澆鑄入口單元4的結構，示出了熔融物的液流81。該液流位於壓力區60的區域中。以面向該壓力區60的壁為參照，熱傳遞面61位於該壓力區的對面。該熱傳遞面限定了與流體輸入接頭67和流體輸出接頭68對應的熱交換室62。經由流體輸入接頭67流入的流體因而流過熱交換室62，一直流到流體輸出接頭68。在這種情況下，熱傳遞面61以及壓力區60被流體冷卻。
在此示出，在第一構件21和第二構件22之間還設置有密封件74之一。流體輸入接頭67經過構造，使得從它流入到熱交換室62中的流體首先到達換向區域82，該換向區域在熱交換室62的最高點由第一構件21的壁構成。換向區域82引起流體的換向，使得流體流向流體輸出接頭68。圖11清楚地示出，第二構件的流動輪廓面65朝向熱傳遞面61伸展，從而為流體產生基本上保持恆定的通流橫截面。為此，流動輪廓面65至少局部地平行於熱傳遞面61伸展。第二構件22適當地設置在第一構件21上，從而它把熱交換室62封閉。為此，熱交換室62在第一構件21的背離壓力區60的一側設有開口，第二構件22為了封閉它而設置在該開口中。圖12所示為第一構件21的仰視圖。由於未示出第二構件22，可以透過開口觀察到熱交換室62的內部。顯然，第一構件21在此為第二構件22提供了支撐面83。密封件74也位於該支撐面83上,該密封件為了密封熱交換室62而設置在第一構件21和第二構件22之間。除了被設置用於在構件21與22之間產生螺旋連接件71的孔79外，圖12還示出了另一傳感器容納件73。在該傳感器容納件中可以設置有溫度傳感器，以便至少近似地確定第一構件21的或澆鑄入口單元4的溫度。在圖12中還可看到，熱傳遞面61具有三維輪廓。在此，熱傳遞面61的在圖11中示出的凹形走向僅在垂直的剖切面(從線84開始)中存在。在垂直於該剖切面的側向上，可以存在熱傳遞面61的與該凹形走向不同的走向。熱傳遞面61在此經過優選的輪廓設計，從而利用位於熱交換室62中的流體對熔融物進行儘可能均勻的冷卻。但熱傳遞面61原則上可以任意地設計，例如也可以經過適當設計，以便保證儘可能簡單地製造第一構件21。圖13所示為第一構件21的仰視圖，其中熱交換室62的開口(這裡看不到)被第二構件22封閉。第一構件21具有用於第二構件22的容納件85，但該容納件可以而非必須完全被第二構件22填滿。在所示實例中，第二構件22在一部分孔79的區域中具有凹缺，從而容納件85並未完全被第二構件22填滿。但有利的是，容納件85原則上經過適當設計，使得第二構件22至少在豎直方向上完全容納在容納件85中。這意味著，容納件85的深度在支撐面83的區域中基本上等於第二構件22的壁厚，從而構件21和22的底面形成一個基本上平整的面。圖14示出了壓鑄裝置I，其中僅第二構件14和第二構件18與澆鑄入口單元4 一起被示出。這裡再次清楚地示出，澆鑄入口單元4的澆鑄入口 59與流動通道39的由第二構件18構成的區域處於流動連接中。同樣的情況適用於在流動方向上位於對面的流動通道39和第二構件14的進口 78。所示的構件14和18以及澆鑄入口單元4基本上與已知的設計相同，故就此參見上述說明。圖15示出由圖14已知的設備，其中現在已把第一構件13插入到第二構件14中，且第一構件17插入到第二構件18中。壓鑄型部分8和10由此基本上完整地存在。由此在澆鑄入口單元4或澆鑄入口 59與鑄型23之間存在流動連接，這是因為構件17和18共同地形成了流動通道39，進而在澆鑄入口 59與進口 78之間建立起連接，因而與鑄型23連接。對於各個部件的詳細說明，這裡也參見上述說明。還要指出，至少壓鑄型部分8、9、10和11均類似地構造，從而上面分別針對這些部件確定的特性在很大程度上可轉用至這些部件中的任何其它部件。利用這裡提出的壓鑄裝置I或壓鑄型部分8-12可以實現良好地流過熱交換室27、36、43、51和62，進而實現高度的熱交換，或者實現良好地冷卻鑄型23、澆鑄區域38和澆鑄入口 59。通過這種方式可以縮短待製造的壓鑄構件的凝固時間，同時實現對其進行均勻的冷卻。因此在待冷卻的區域中，在任何時刻都存在基本上均勻的溫度走勢。尤其在鑄型23的區域中為了設計壓鑄型部分8和9而採用FEM方法。用於冷卻的流體可以是氣態的或液態的。有針對性地設計熱交換室27、36、51、55和62，就可以提高調溫或冷卻的效率。為此例如按照壓鑄型部分12也給壓鑄型部分8、9、10和11設置有伸入到相應的熱交換室27、36、43、51或55中的流體引導凸起。這種流體引導凸起在此例如用作渦流器，以便產生渦流，進而提高熱傳遞。
權利要求
1.一種壓鑄型(5、6、7)的壓鑄型部分(8、9、10、11、12)，帶有至少一個第一構件(13、15、17、19、21)、至少一個第二構件(14、16、18、20、22)和至少一個由所述構件(13、14、15、16、17、18、19、20、21、22)構成的熱交換室(27、36、43、51、55、62)，所述第一構件具有壓力區(24、25、40、60)，所述熱交換室用於對所述壓力區(24、25、40、60)調溫且可被流體流過，其中，所述第一構件(13、15、17、19、21)具有熱傳遞面(34、41、61)，所述熱傳遞面屬於熱交換室(27、36、43、51、55、62)的至少一個壁且在熱學上指配於所述壓力區(24、25、40、60)，其特徵在於， a)第二構件(14、16、18、20、22)具有至少一個伸入到熱交換室(27、36、43、51、55、62)中的流體引導凸起(64)和/或 b)朝向第一構件(13、15、17、19、21)開口的流體引導下凹(26、49)，其中 c)流體引導下凹(26,49)形成熱交換室(27、36、43、51、62)的至少一部分，和/或 d)流體引導凸起(64)和/或流體引導下凹(26,49)形成第二構件(14、16、18、20、22)的特別是與熱傳遞面(34、41、61)的走向適配的流動輪廓面(65)。
2.如權利要求1所述的壓鑄型部分，其特徵在於，流體引導下凹(26、49)至少大部分地特別是完全地形成熱交換室(27、36、43、51、55、62)。
3.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，流體引導下凹(26、49)在第二構件(14、16、18、20、22)中構造成槽形。
4.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一構件(13、15、17、.19.21)被頂蓋式地或扁平地設計。
5.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一構件(13、15、17、19.21)的下凹(35、50、75、76)至少局部地形成熱交換室(27、36、43、51、55、62)。
6.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，流動輪廓面￠5)具有至少一個由流體引導凸起(64)和/或流體引導下凹(26、49) 一同形成的凸出的和/或凹入的區域(66)。
7.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，熱傳遞面(34、41、61)的輪廓至少局部地與壓力區(24、25、40、60)的特別是三維的輪廓相近似或者相同。
8.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，流動輪廓面(25)朝向熱傳遞面(34、41、61)伸展，使得在流體的位於熱交換室(27、36、43、51、55、62)中的流動路徑上至少局部地存在用於流體的近乎保持恆定的較大的通流橫截面。
9.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，熱交換室(27、36、43、51、55、62)與至少一個特別是被構造成流體管路的流體接頭(32、33、37、47、48、52、53、67、68)流體連接。
10.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，流體管路至少局部地設置在第一構件(13、15、17、19、21)和 / 或第二構件(14、16、18、20、22)中。
11.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一構件(13、15、17、19.21)或第二構件(14、16、18、20、22)具有容納件(29、42、85)，第二構件(14、16、18、20、22)或第一構件(13、15、17、19、21)可至少局部地特別是完全地插入到所述容納件中。
12.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一構件(13、15、17、.19.21)的壓力區(24、25、40、60)限定壓鑄構件的鑄型(23)、澆鑄區域(38)和/或澆鑄入口(59)的至少一部分。
13.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第二構件(14、16、18、20,22)的壓力區域(69,70) 一同限定鑄型(23)、澆鑄區域(38)和/或澆鑄入口(59)。
14.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，熱交換室(27、36、43、51、55、62)的形狀與至少一個指配於鑄型(23)、澆鑄區域(38)和/或澆鑄入口(59)的流動通道(39)的走向適配。
15.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一構件(13、15、17、19、21)與第二構件(14、16、18、20、22)特別是藉助螺旋連接件(71)可鬆開地連接。
16.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，第一和/或第二構件(13、14、15、16、17、18、19、20、21、22)具有至少一個用於溫度傳感器的傳感器容納件(73)。
17.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄型部分，其特徵在於，在第一構件(13、15、17、19、21)與第二構件(14、16、18、20、22)之間設置有把熱交換室(27、36、43、51、55、62)密封的密封件(74)。
18.—種壓鑄裝置(1)，帶有至少一個特別是根據前述權利要求中的一項或多項的壓鑄型部分(8、9、10、11、12)，其中，壓鑄型部分(8、9、10、11、12)是壓鑄型(5、6、7)的一部分且具有至少一個第一構件(13、15、17、19、21)、至少一個第二構件(14、16、18、20、22)和至少一個由所述構件(13、14、15、16、17、18、19、20、21、22)構成的熱交換室(27、36、43、51、62)，所述第一構件具有壓力區(24、25、40、60)，所述熱交換室用於對所述壓力區(24、25、40,60)調溫且可被流體流過， 其中，所述第一構件(13、15、17、19、21)具有熱傳遞面(34、41、61)，所述熱傳遞面屬於熱交換室(27、36、43、51、62)的至少一個壁且在熱學上指配於所述壓力區(24、25、40、60)，其特徵在於， a)第二構件(14、16、18、20、22)具有至少一個伸入到熱交換室(27、36、43、51、55、62)中的流體引導凸起(64)和/或 b)朝向第一構件(13、15、17、19、21)開口的流體引導下凹(26、49)，其中 c)流體引導下凹(26,49)形成熱交換室(27、36、43、51、62)的至少一部分，和/或 d)流體引導凸起(64)和/或流體引導下凹(26,49)形成第二構件(14、16、18、20、22)的特別是與熱傳遞面(34、41、61)的走向適配的流動輪廓面(65)。
19.如權利要求18所述的壓鑄裝置，其特徵在於，至少一個壓鑄型(8、9、10、11、12)分別形成壓鑄裝置(I)的鑄型單元(2)、澆鑄單元(3)和/或澆鑄入口單元(4)，其中鑄型單元(2)具有鑄型(23)，澆鑄單元(3)具有澆鑄區域(38)，澆鑄入口單元(4)具有澆鑄入口(59)。
20.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄裝置，其特徵在於，鑄型(23)、澆鑄區域(38)和/或澆鑄入口(59)為了通流而與澆鑄材料相互流體連接。
21.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄裝置，其特徵在於，鑄型單元(2)、澆鑄單元(3)和/或澆鑄入口單元(4)的熱交換室(27、36、43、51、55、62)為了通流特別是通過至少一個通孔或至少一個管路與流體相互流體連接。
22.如前述權利要求中任一項所述的壓鑄裝置，其特徵在於，鑄型單元(2)、澆鑄單元(3)和/或澆鑄入口單元(4)的熱交換室(27、36、43、51、55、62)與至少一個共同的流體接頭連接。
全文摘要
本發明涉及一種壓鑄型(5、6、7)的壓鑄型部分(8、9、10、11、12)，其帶有至少一個第一構件(13、15、17、19、21)、至少一個第二構件(14、16、18、20、22)和至少一個由所述構件(13、14、15、16、17、18、19、20、21、22)構成的熱交換室(27、36、43、51、55、62)，所述第一構件具有壓力區(24、25、40、60)，所述熱交換室用於對所述壓力區(24、25、40、60)調溫且可被流體流過，其中，所述第一構件(13、15、17、19、21)具有熱傳遞面(34、41、61)，所述熱傳遞面屬於熱交換室(27、36、43、51、55、62)的至少一個壁且在熱學上指配於所述壓力區(24、25、40、60)。在此規定，第二構件(14、16、18、20、22)具有至少一個伸入到熱交換室(27、36、43、51、55、62)中的流體引導凸起(64)和/或朝向第一構件(13、15、17、19、21)開口的流體引導下凹(26、49)，其中，流體引導下凹(26、49)形成熱交換室(27、36、43、51、62)的至少一部分，和/或，流體引導凸起(64)和/或流體引導下凹(26、49)形成第二構件(14、16、18、20、22)的特別是與熱傳遞面(34、41、61)的走向適配的流動輪廓面(65)。本發明還涉及一種壓鑄裝置(1)。
文檔編號B22D17/22GK103209787SQ201180024618
公開日2013年7月17日 申請日期2011年5月4日 優先權日2010年5月18日
發明者I·胡貝, J·旺德, M·京策爾, S·尼斯勒 申請人:喬治·費希爾服務有限責任公司