CN103459066B - 调温设备、铸造工具和铸件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于铸造工具(62)、尤其是压力铸造工具的调温设备(10)，该调温设备带有具有用于调温介质的入口(16)和出口(34)的连接部分(12)，且带有可插入铸造工具(62)的相应的开口(70)内的传热部分(14)，可通过该传热部分(14)在调温介质和铸造工具(62)之间执行热传递，其中传热部分(14)具有封闭的外体(24)。

Description

调温设备、铸造工具和铸件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的调温设备以及铸造工具和一种用于通过使用此调温设备制造铸件的方法。

背景技术

铸造工具，尤其是用于轻金属的压力铸造的铸造工具必须经常被调温以便调节最佳的过程参数。尤其重要的是在浇铸的铸件脱模前的冷却。这这正好在壁特别薄的铸件的情况中是重要的，因为通过调节重要的脱模温度最小化了在从工具中取出时的变形。压力铸造模具的调温也影响循环时间且因此具有经济性意义。

为可散发大量的热，铸造工具经常具有复杂的冷却通道的系统。但冷却通道的位置在此经常受到工具的特定的构造的限制。尤其，铸造工具的可运动的元件，例如滑块、铸件顶出件等限制了冷却系统的可能的构造。除此冷却通道外，也已知可用以将冷却介质引入到铸造工具的相应的孔内的冷却枪或刺穿冷却器。

此冷却枪例如在DE8618674U1中公开。因此，冷却枪在此使用在铸造工具内，冷却介质从通常已存在的冷却通道改道到冷却枪内。冷却介质从冷却枪的管出来到铸造工具的孔内，且直接绕流铸造工具界定此孔的壁。冷却介质可通过冷却枪和孔壁之间的套通道流回。

此冷却枪也在另外的、取决于铸造工具的正常的冷却通道系统的形式中已知。此类冷却枪例如在JP2007144457A中公开。在此，冷却枪的管也突出到铸造工具的接收孔内。当然，冷却介质不从铸造工具的正常的冷却通道输入且又输出，而是通过分开的外部软管连接部输入且又输出。

此类冷却系统的缺点是，冷却介质直接遇到铸造件的壁。以此，在铸造工具内出现陡的温度梯度。恰好对于由于低的节奏时间而经受大量的温度循环的压力铸造工具，此温度梯度快速地导致损坏。因此，例如在工具表面内导致所谓的烧裂，出现在腔体的区域内的烧裂体现在所制造的铸件内，使得所述铸件的材料质量降低。热负荷在此是此类工具的寿命的关键的限制因素。

此外，冷却介质和工具表面之间的直接接触导致另外的风险。如果存在延伸直至这种冷却枪的容纳孔内的或直至冷却通道的裂纹，则冷却介质可能在浇铸过程中与熔融物接触。恰好在使用水冷却介质的情况中，在此面临蒸汽爆炸的风险，这可能毁坏工具且对于操作人员是危险的。此外，所述的冷却枪难于安装且必须昂贵地密封。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供前述类型的调温设备、铸造工具以及方法，这实现了特别经济的且安全的铸造工具的调温。

该技术问题通过带有权利要求6的特征的调温设备以及通过带有权利要求10的特征的方法解决。

根据本发明的用于铸造工具尤其是压力铸造工具的调温设备包括具有用于调温介质的入口和出口的连接部分，以及可插入到铸造工具的相应的开口内的传热部分。通过传热部分在调温介质和铸造工具之间可执行热传递。

在此，根据本发明建议，传热部分具有封闭的外体。换言之，在使用此类调温设备时，调温介质不再与铸造工具的表面直接接触。调温介质和铸件之间的温度梯度在此是平的，以此在铸造工具中导致更少地形成应力。因此，即使在多个迅速地执行的热-冷循环中，与从现有技术中已知的调温设备相比，也形成了明显更低的自应力集中，且因此也在铸造工具中形成了更低的应力裂纹和烧裂。因此，根据本发明的调温设备的使用明显地提高了相应的铸造工具的寿命。

此外，通过传热部分的外体的封闭的设计，消除了昂贵的密封的必要性。同时，可靠地防止了调温介质和用于浇铸的熔融物之间的接触，使得不存在蒸汽爆炸等的风险。此外，根据本发明的调温设备实现了铸造工具的特别有效的调温，以便如需要可省去铸造工具内的用于冷却或加热的分开的通道。这也导致在所使用的压力铸造模具中的更稳定和应力更低的状态。

在本发明的优选的实施形式中，在外体的内部设有内体，所述内体与外体一起形成用于调温介质的流动通道尤其是回流通道。优选地，内体在此在整周上被绕流，以便流动通道基本上套形地布置在两个体之间。以此，提供了特别大的传热面，使得如此形成的调温设备实现了特别快的温度适配。也可通过内体的合适的几何构造影响流动速度。

在本发明的另外的构造中，在内体内形成了流动通道尤其是流入通道。此流动通道可例如以孔的形式直接引入到内体内。因此，在如此构造的调温设备中，调温介质通过内体流入到传热部分内且在此从内体的流动通道转到形成在内体和外体之间的流动通道内。这实现了将调温介质直接引导到传热部分的最深地插入到铸造工具的相应的开口的区域内。在调温介质到达此区域前不发生明显的传热，以便在相应的位置上的调温效率特别好。

为此，尤其合适的是，内体在基体的主要长度区域上延伸。

此外，在本发明的另外的构造中，内体包括储热器元件。这可例如通过用于介质的带有特别高的热容的容纳空间实现，所述容纳空间不与流动通道连接。通过此类储热器可缓冲温度过渡，以便特别可靠地避免出现可能导致应力裂纹的、突然的温度变化。

此外，本发明涉及一种铸造工具，尤其是压力铸造工具，所述铸造工具带有开口，在所述开口内插入了所述类型的调温设备的传热部分。对于铸造工具的优点在此在调温设备的描述中已列举。

在此，特别合适的是基体的至少一个外面区域与界定开口的、对应的工具壁区域平面地贴靠。以此，在铸造工具和外体之间保证了传导性的传热，以便传热可特别快且特别有效地进行。在本发明的优选实施形式中，铸造工具仅通过至少一个前述类型的调温设备可调温。换言之，省去了铸造工具内的附加的冷却通道或加热通道等，以便铸造工具特别稳定且低应力。

用于容纳调温设备的传热部分的开口在此可布置在工具的模具板、滑块、模具架等内-所述的调温设备同样也适合于冷却所有的工具区域。

此外，本发明还涉及一种用于制造铸件，尤其是压力铸件的方法，在所述方法中铸造工具通过至少一个所述类型的调温设备被调温，或所述方法借助所述类型的铸造工具执行。此方法能够实现铸造工具的特别高的寿命同时所制造的铸件的高的材料质量，因为仅出现很少量的烧裂等。

附图说明

在下文中根据附图详细解释本发明及其实施形式。各图为：

图1示出了通过根据本发明的调温设备的实施例的纵截面，

图2示出了根据图1的调温设备的连接部分的侧视图，

图3示出了根据图1的调温设备的传热部分的侧视图，

图4示出了根据图1的调温设备的等轴视图，

图5示出了通过根据本发明的调温设备的另外的实施例的截面图示，

图6示出了通过根据本发明的调温设备的另外的实施例的截面图示，

图7示出了根据图6的调温设备的连接部分的侧视图，

图8示出了通过根据本发明的调温设备的另外的实施例的截面图示，

图9示出了通过根据图8的调温设备的截面图示，

图10示出了通过根据图8的调温设备的另外的截面图示，

图11示出了通过根据本发明的调温设备的另外的实施例的纵截面图示，

图12和图13示出了通过根据图11的调温设备的连接部分的截面图示，

图14示出了通过根据本发明的调温设备的另外的替代实施例的纵截面图示，和

图15示出了根据本发明的铸造工具的实施例的立体剖视图。

具体实施方式

整体上标记以10的调温设备用于加热或冷却压力铸造工具，尤其是用于压力铸铝或另外的轻金属合金的压力铸造的压力铸造工具。调温设备10具有连接部分12以及可插入压力铸造工具的相应的开口内的传热部分14，以便因此实现在压力铸造工具和循环于传热部分14中的调温介质之间的热传递。例如水、油或如CO₂的气体的调温介质通过连接部分12的第一连接接头16提供，且可从所述第一连接嘴16流入到传热部分14的形成为管形的内体的流动通道18内。调温介质的选择在此根据希望的温度范围，所述温度范围视加热装置而定地例如可为50℃至250℃。内体20在此在传热部分14的主要区域上延伸且在其朝向传热部分14的端部区域22上开口。

在内体20和也形成为管形的外体24之间存在另外的套形的流动通道26，通过所述流动通道26传热介质可流回到连接部分12内。在此，提供基本上垂直于内体20走向的孔28，所述孔28以封闭螺钉30封闭且另外的孔32通入所述孔28内，所述孔32最后与另外的连接接头34连接，通过所述连接接头34可导出调温介质且可将调温介质提供到例如加热或冷却装置。此外，在连接部分12内提供了螺钉开口36，通过所述螺钉开口36可将调温设备10与压力铸造工具螺纹连接。

传热部分14的外体24形成为管，所述管插入到连接部分12的基体40的孔38内，且通过焊缝42与之焊接。基体40离外体24的端部区域44提供以覆盖件46，所述覆盖件46也通过焊缝48与外体24连接。如需要，连接也可通过硬钎焊或另外的接合方法进行。因此，调温设备10的传热部分14向外侧被完全封闭，在将调温设备10插入压力铸造工具内时，调温介质不与根据直接接触。以此产生了特别平的温度梯度，以避免在压力铸造工具内出现应力裂纹等。

图3再次在外部视图中示出了调温设备10的传热部分14。外体26具有第一端部区域48，通过所述端部区域48可将外体26插入到连接部分12的基体40内。在所述基体40上连接了在所示的实施例中构造为柱形的本来的传热区域50。外体26和覆盖件部分46如可见通过环绕的焊缝48连接。此外，在外体26的外表面上还引入了削平部52。所述削平部52实现了传热区域插入压力铸造工具的相应的孔内。因传热部分14插入被挤压的空气可沿削平部52流出，因此在引入传热部分14时不产生过压。此外，通过压力铸造工具或调温设备10在压力铸造工具运行中的热膨胀，在调温设备10和压力铸造工具之间产生了压力配合，使得在部件之间进行纯传导性地传热。这实现了特别好的传热。

图4再次在透视图示中示出了调温设备10。

调温设备10的形状构造可与在压力铸造工具内的各使用位置匹配。图5示出了例如可插入模具架和铸件顶出板的区域内的调温设备10。连接部分12在此包括纵向延伸的管，所述管对应于带有传热部分14的内体20的第一管54。内体20的流动通道18在此通入形成回流通道26的、外体24的中空空间内。所述回流通道26与第二管56连通，所述第二管56用作导出冷却介质的连接接头。在此，外体24也通过焊缝48与覆盖件部分46焊接。管54、56保持在传热部分14的底板60内，所述底板60通过环绕的焊缝62也与外体24焊接。

调温设备的另外的替代构造在如下的图中示出。根据图6和图8的构造分别在图7和图9中以连接部分12的端侧的俯视图示出，所述构造基本上对应于根据图1的构造形式。当然，连接部分12在此构造为特别紧凑，连接接头16和34的相对位置与安装位置上的几何条件匹配。当然，传热部分14的外体24在两个情况中不形成为事后焊接封闭的两侧开口的管，而是构造为单件。因此，为了连接，仅需与连接部分12的基体40的单独的焊缝42。图10最后还示出了根据图8的调温元件的连接部分12的替代的截面图示。

图11至图13示出了另外的调温设备10的替代的截面图示。此调温设备10具有特别大体积的回流通道26且尤其适合于铸芯的冷却。在此，外体24也是单件的且构造为无焊接，因此不产生密封问题。连接部分12构造为特别地紧凑，与另外的至此所要求的实施形式相比，在此连接嘴16、34不布置在连接部分12的端面54内，而是布置在周面56上。连接部分12的基体40与传热部分14的外体24又通过焊缝42连接。

如图14所示，传热部分14的内体20不必强制地设计为管形。在所示的实施例中，内体20具有钟形的端部区域58，因此在通道18的端部22上产生了窄的侧通道60，这导致特别高的流动速度且因此特别好的导热。如需要，钟形体58的表面也还具有影响通道18、60、26内的流动的结构元件，以便例如因此调节流动的层流性或湍流，以便有目的地影响传热效率。此外，钟形体58还可包含储热器，例如具有高热容的封闭材料形式的储热器，以便因此在传热部分14内实现一定的传热缓冲。因此，可避免导致应力裂纹的温度剧烈跳变。

最后，在图15中也结合上下文示出了整体上以62标记的铸造工具。根据图11的调温设备在此用于在此用来铸造薄壁变速器壳体66的模具的芯区域64内的芯冷却。两个另外的调温设备10侧向地向铸造工具62的模具板68内延伸，且用于原本冷却工具。在工具62内无需另外的冷却通道，因此产生了应力特别低的且稳定的工具。

容纳冷却设备10的开口70在此形成为盲孔。但为冷却表面附近的区域，也可提供其内可插入调温设备10的槽。在此建议选择矩形横截面用于调温设备10。为改进传热，还可进一步在开口70内引入导热膏，例如铜膏。

Claims (11)

1.一种用于铸造工具(62)的调温设备(10)，所述调温设备带有具有用于调温介质的入口(16)和出口(34)的连接部分(12)，且带有可插入所述铸造工具(62)的相应的开口(70)内的传热部分(14)，能通过所述传热部分(14)在所述调温介质和所述铸造工具(62)之间执行热传递，其特征在于，所述连接部分(12)和传热部分(14)构成一个部件，并且所述传热部分(14)具有封闭的外体(24)，其中，在所述外体(24)的内部设有内体(20)，所述内体(20)与所述外体(24)一起形成用于所述调温介质的流动通道(26)，并且其中，所述外体(24)的至少一个外面区域与所述工具(62)界定所述开口(70)的对应壁区域平面地贴靠，其中，所述外体(24)的外表面引入了削平部(52)。

2.根据权利要求1所述的调温设备(10)，其特征在于，所述铸造工具(62)是压力铸造工具。

3.根据权利要求1所述的调温设备(10)，其特征在于，所述流动通道(26)是回流通道。

4.根据权利要求1所述的调温设备(10)，其特征在于，在所述内体(20)的内部提供有流动通道。

5.根据权利要求4所述的调温设备(10)，其特征在于，所述流动通道是流入通道(18)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的调温设备(10)，其特征在于，所述内体(20)在所述外体(24)的主要长度区域上延伸。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的调温设备(10)，其特征在于，所述内体(20)包括储热器元件。

8.一种铸造工具(62)，所述铸造工具带有至少一个开口(70)，在所述开口(70)中插入根据权利要求1至7中任一项所述的调温设备(10)的传热部分(14)。

9.根据权利要求8所述的铸造工具(62)，其特征在于，所述铸造工具(62)能仅通过至少一个调温设备(10)调温。

10.根据权利要求8或9所述的铸造工具(62)，其特征在于，所述开口(70)布置在所述铸造工具的模具板、滑块和/或成形芯内。

11.一种用于制造铸件方法，其中铸造工具(62)通过至少一个根据权利要求1至7中一项所述的调温设备(10)调温，和/或所述方法借助所根据权利要求8至10中一项所述的铸造工具(62)执行。