CN105108103A - 一种挤压压铸成型的模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挤压压铸成型的模具，其特征在于，所述挤压压铸成型的模具包括模具恒温系统，所述模具恒温系统使所述模具的温度快速达到整体平衡，并保持在180℃～250℃。本发明的挤压压铸成型的模具，通过设置恒温通道，解决了高温铝液充型时导致的模具聚热问题。该模具生产的挤压压铸件可以进行T6处理，而且热处理后的挤压压铸件表面气泡的缺陷率低于2％，提高了挤压压铸件的机械性能和产品的合格率。

Description

一种挤压压铸成型的模具

技术领域

本发明涉及挤压压铸设备技术领域，尤其涉及一种挤压压铸成型的模具。

背景技术

一般的挤压压铸模具没有模具恒温系统，压铸的过程中模温不能恒定在一定的范围内，对于温度较高的挤压铝液充型时会造成模具型腔的聚热，压铸件容易产生粘模、拉模等缺陷，特别是会造成挤压压铸件的厚壁承载部位的拉伤、拉裂。通常的挤压压铸模具生产出的挤压压铸件不能够进行T6处理，即固溶处理加完全人工时效。

目前，行业挤压压铸研究偏重挤压铝液的制备的工艺和设备，对挤压压铸成型模具的结构研究较少。挤压模具的浇口位置、截面积以及排气系统，会直接影响挤压压铸件的质量。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的挤压压铸成型的模具。具体地，本发明提供能够在挤压压铸的过程中保持一定范围恒温的模具。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种挤压压铸成型的模具，所述挤压压铸成型的模具包括模具恒温系统，所述模具恒温系统使所述模具的温度快速达到整体平衡，并保持在180℃～250℃。

其中，所述模具恒温系统包括至少两条恒温通道。

其中，所述模具恒温系统设置在模芯内，所述模芯包括定模和动模，所述定模和所述动模相连接，所述定模内设置有至少一条恒温通道，所述动模内设置有至少一条恒温通道。

其中，所述恒温通道按照以下公式进行设置：

A_w＝Q_w/(3.6H_wθ)；

其中，A_w—恒温通道的壁表面积，Q_w—单位时间内需用冷却介质传走的热量，H_w—冷却介质对恒温通道表壁的传热系数，θ—热传导面的平均温度与冷却介质的温度差。

其中，所述恒温通道的直径为8mm～16mm。

其中，所述至少两条恒温通道与所述模具的型腔之间的距离L均相等。

其中，所述恒温通道与所述模具的型腔之间的距离L为10mm～18mm。

其中，所述恒温通道与所述模具的型腔之间的距离L为12mm～15mm。

其中，所述恒温通道的横截面与压铸机冲头的横截面的面积比为1:7～1:5。

其中，所述模具为用于承重结构件挤压压铸成型的模具。

本发明的挤压压铸成型的模具，通过设置恒温通道，解决了高温铝液充型时导致的模具聚热问题。该模具生产的挤压压铸件可以进行T6处理，而且热处理后的挤压压铸件表面气泡的缺陷率低于2％，提高了挤压压铸件的机械性能和产品的合格率。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的挤压压铸成型的模具的结构示意图；

图2示例性地示出了一种浅型腔的模具的恒温通道的布置示意图；

图3示例性地示出了一种中等深度型腔的模具的恒温通道的布置示意图；

图4示例性地示出了一种深型腔的模具的恒温通道的布置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的挤压压铸成型的模具，通过设置恒温通道，能够有效解决高温铝液充型时导致的模具聚热问题。

下面结合附图，对本发明所提供的挤压压铸成型的模具进行详细说明。

图1示出了根据本发明的挤压压铸成型的模具的结构示意图。参照图1所示，该挤压压铸成型的模具100包括模具恒温系统11，模具恒温系统11使模具100的温度快速达到整体平衡，并保持在180℃～250℃，有效解决了高温铝液充型时模具100的型腔内的聚热问题。

具体地，模具恒温系统11包括至少两条恒温通道110。模具恒温系统11设置在模芯内，模芯包括定模121和动模122，定模121和动模122相连接，定模121内设置有至少一条恒温通道110，动模122内设置有至少一条恒温通道110。

根据能量守恒定律，模具100在每个循环的正常工作中，熔融金属传给模具100的热量、模具100传走的热量(包括模具100通过自然对流和辐射传走的热量以及通过压铸机传走的热量)、模具恒温系统11传走的热量应保持平衡，其热平衡表达式如下：

Q＝Q₁+Q₂+Q_w

其中，Q—单位时间内熔融金属传给模具100的热量，Q₁—单位时间内模具100通过自然对流和辐射传走的热量，Q₂—单位时间内通过压铸机传走的热量，Q_w—单位时间内需要用模具恒温系统11传走的热量。

因此，需要模具恒温系统11传走的热量：Q_w＝Q-Q₁-Q₂。

具体地，单位时间内熔融金属传给模具100的热量：

Q＝nmq

其中，n—每小时的压铸模次，m—每次压铸的合金量，q—单位合金液的凝固热量，例如，单位铝硅合金的凝固热量为8.876×10²KJ/kg；

单位时间内模具100传走的热量：

Q₁＝Φ₁A₁

其中，Φ1—模具100传热的热流密度，例如，铝合金传热的热流密度为6.2802×103KJ/(hm2)，A₁—模具100的总表面积；

单位时间压铸机传走的热量：

Q₂＝Q_a+Q_b+Q_c

其中，Q_a—通过与模具100接触的压铸机动、定模板传走的热量，Q_b—通过冲头等传走的热量，Q_c—通过分流锥、压室、浇口套等传走的热量。

根据牛顿冷却定律，恒温通道110可以按照以下公式进行设置：

A_w＝Q_w/(3.6H_wθ)

其中，A_w—恒温通道110的壁表面积(即用热油或水流冷却模具100时需用的热传导面积)，Q_w—单位时间内需用冷却介质传走的热量，H_w—冷却介质对恒温通道110表壁的传热系数，θ—热传导面的平均温度与冷却介质的温度差。

恒温通道110的长度L_w的计算公式为：

L_w＝A_w/πd_w

其中，L_w—恒温通道110的长度，A_w—热传导面积，d_w—恒温通道110的直径。

根据本发明的挤压压铸成型的模具100，其恒温通道110的直径d_w为8mm～16mm。

恒温通道110的排布需要根据具体地产品的结构特点进行设计。在实际设计时，可以先采用模流分析软件模拟分析挤压压铸的过程中的温度场数据，作为参考进行恒温通道110的排布依据。本发明的挤压压铸成型的模具100的恒温通道110，不仅能够加热，而且可以制冷。经过发明人多次实验，通常恒温通道110设置在模具型腔温度高、热量较集中的部位，例如设置在产品成型不好的薄壁深腔部位或者产品的厚大部位，能够最大发挥其恒温的作用。

图2示出了一种浅型腔的模具的恒温通道的布置示意图，图3示出了一种中等深度型腔的模具的恒温通道的布置示意图，图4示出了一种深型腔的模具的恒温通道的布置示意图。

具体地，至少两条恒温通道110与模具100的型腔之间的距离L均相等。具体地，恒温通道110与模具100的型腔之间的距离L为10mm～18mm，例如，恒温通道110与模具100的型腔之间的距离L为12mm～15mm。在本实施例中，恒温通道110与模具100的型腔之间的距离L取值为13mm。

普通高速压铸的模具流道的截面积与冲头的截面积的比值为1:20～1:15，该比值是适合水平压射的挤压压铸工艺的模具进料设计尺寸，经模流分析计算及实际生产验证的出的经验值。其中，冲头位于压铸机压射杆上，不属于模具自身的配件，冲头的作用是把压室的铝液在压力下快速挤入模具100的型腔内。

通过发明人的多次试验得出，根据本发明的挤压压铸成型的模具100，恒温通道110的横截面与压铸机冲头的横截面的面积比为1:7～1:5，这样的设置下，高温铝液充型时，仍能保证模具的恒温，有效解决模具的聚热问题。

需要指出的是，根据本发明所提供的挤压压铸成型的模具，该模具为用于承重结构件挤压压铸成型的模具。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种挤压压铸成型的模具(100)，其特征在于，所述挤压压铸成型的模具包括模具恒温系统(11)，所述模具恒温系统(11)使所述模具(100)的温度快速达到整体平衡，并保持在180℃～250℃。

2.如权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述模具恒温系统(11)包括至少两条恒温通道(110)。

3.如权利要求2所述的模具(100)，其特征在于，所述模具恒温系统(11)设置在模芯内，所述模芯包括定模(121)和动模(122)，所述定模(121)和所述动模(122)相连接，所述定模(121)内设置有至少一条恒温通道(110)，所述动模(122)内设置有至少一条恒温通道(110)。

4.如权利要求2所述的模具(100)，其特征在于，所述恒温通道(110)按照以下公式进行设置：

A_w＝Q_w/(3.6H_wθ)；

其中，A_w—恒温通道(110)的壁表面积，Q_w—单位时间内需用冷却介质传走的热量，H_w—冷却介质对恒温通道(110)表壁的传热系数，θ—热传导面的平均温度与冷却介质的温度差。

5.如权利要求2所述的模具(100)，其特征在于，所述恒温通道(110)的直径为8mm～16mm。

6.如权利要求2所述的模具(100)，其特征在于，所述至少两条恒温通道(110)与所述模具(100)的型腔之间的距离L均相等。

7.如权利要求5所述的模具(100)，其特征在于，所述恒温通道(110)与所述模具(100)的型腔之间的距离L为10mm～18mm。

8.如权利要求7所述的模具(100)，其特征在于，所述恒温通道(110)与所述模具(100)的型腔之间的距离L为12mm～15mm。

9.如权利要求1或2所述的模具(100)，其特征在于，所述恒温通道(110)的横截面与压铸机冲头的横截面的面积比为1:7～1:5。

10.如权利要求1～9任一项所述的模具(100)，其特征在于，所述模具(100)为用于承重结构件挤压压铸成型的模具。