CN107848026A - 用于压铸模具的浇口系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于压铸模具的浇口系统，其包括从入口侧浇口嘴开口延伸到出口侧浇口开口(7)的至少一个流道通道(6)，其中，出口侧浇口开口(7)通向压铸模具的形成在固定半模(1)与活动半模(3)之间的模腔或者通向布置在模腔上游的浇注区域(8)。根据本发明，流道通道具有位于浇口开口上游和浇口嘴开口下游的在几何学上和/或热学上限定的分离区(9)。流道通道在分离区中具有弯曲部或弯折部(9a)，和/或，位于分离区与出口侧浇口开口之间的流道通道部分分配有加热设备，和/或，邻接分离区上游并朝向分离区圆锥形地变窄的流道通道部分分配有加热设备，和/或，活动半模的与浇口开口相对的区域具有冷却通道结构。本发明还涉及浇口系统的使用，例如，作为用于压铸机器的热流道浇口系统。
Description
本发明涉及用于压铸模具(即，压铸模子)的浇口系统，其中，浇口系统包括至少一个流道通道，所述流道通道从入口侧浇口嘴开口延伸到出口侧浇口开口，所述出口侧浇口开口通向形成在固定半模与活动半模之间的模腔或通向布置在模腔的上游的浇注区域(gate region)中。具体地，浇口系统可为所谓的热流道浇口系统。具体地，入口侧浇口嘴开口可以配置成使得铸造系统的上游部的管口喷嘴或类似物可以与入口侧浇口嘴开口抵靠放置。
申请人在市场上已经具有称为Frech Runner System(Frech流道系统)或FrechGating System(Frech浇注系统)(FGS)的用于压铸模具的热流道浇口系统，该热流道浇口系统还记载在例如期刊Gieβerei 96，07/2009，第18至26页中L.H.Kallien和C.的文章Druckgieβen[Diecasting](压铸)中。通常，与其他常规的浇口系统相比，热流道浇口系统具有以下优点，即，可以显著地降低一定比例量的由模腔上游的所谓的浇口或浇注口或浇口区域或浇注区域占据的且必须与铸造产品分离的熔融材料。此外，可以降低一定比例量的铸造系统中的空气，从而使得可以铸造具有相应的低孔隙率的部件，并且因为到模具中的空腔的热损失较少，所以热效率得到改善，并且因此熔体为补偿该损失而必须进行的过热较少。因为浇口更小且体积更小，所以机器的生产率得到提高。
申请人的专利说明书EP 1 201 335 B1和EP 1 997 571 B1公开了一种热流道浇口系统，该热流道浇口系统例如为梳状类型或扇形浇口类型，或具有与熔体流道加热器集成的浇口块单元，熔体流道加热器可以独立地插入到相应的铸造模具中。
众所周知的是，当模具被打开时，通过机械闭合系统来防止液体熔融材料逸出。然而，此类闭合系统相对容易磨损并且容易泄漏，特别是当它们还被用于金属压铸时。因此，还已经存在多种提案，通过在浇口系统的浇口嘴开口的区域中或在抵靠浇口嘴开口放置的管口喷嘴的区域中或上游铸造室出口通道的区域中形成凝固的熔融材料的塞子来防止熔融材料的此种不期望的溢出，例如参见专利说明书DE 100 64 300 C1，申请公开WO 2007/028265 A2以及已经提到的专利说明书EP 1 201 335 B1。
在专利说明书DE 196 11 267 C1中，公开了一种用于在热室金属压铸机器上使用的浇口套，该浇口套插入到工具部件中并保持在其上且具有用于熔融金属的贯穿通道。具体地，浇口套被设计成用于锌压铸机器。贯穿通道一方面与金属进料设备连接，并且另一方面与工具的空腔连接，并且在从进料开口到刚好进入空腔的开口之前的贯穿通道的大部分长度上形成为圆柱形，然后，贯穿通道收缩，并且在收缩之后具有到进入空腔的开口的圆锥形拓宽。浇口套在通道的圆柱形形状的几乎整个长度上具有电加热器并且在收缩区域中具有冷却带。冷却带由引入浇口套的空气间隙形成。通道的圆柱形形状的电加热器在收缩的圆锥形变窄的入口区域之前的一段距离处终止。
近来，对于在高达约700℃或750℃的相对较高的温度范围中的压铸技术的需求日益增加。随着温度的升高，不期望的氧化物形成的风险也增加，特别是在浇注系统的熔融材料可以与空气中的氧气接触的排出开口区域中。除此之外，这还意味着，对于基于热流道技术进行操作的浇口系统存在相应的需求。
本发明通过提供开头提到的类型的浇口系统解决了技术问题，就所述过程而言所述浇口系统同样可靠地适用于相对高的压铸温度，并且如果需要，可以实现为热流道浇口系统。
本发明通过提供具有权利要求1的特征的浇口系统解决了此问题。对于该浇口系统，流道通道具有在几何学上和/或热学上限定的分离区，所述分离区在待铸造的熔融材料的流动的方向上形成在浇口开口的上游和浇口嘴开口的下游。这意味着，分离区相对于流道通道的出口侧浇口开口和入口侧浇口嘴开口均处于特定的预定距离。这里，分离区应理解为表示流道通道的这样的区域：即，该区域形成在预定位置处，以在模具被打开时，供模具侧上已经凝固或部分凝固的熔融材料与流道通道中仍为液体或仍少量凝固的熔融材料分离或脱离。此分离可为熔融材料的固体-固体相的实际脱离或者熔离或拉离，其中，熔融材料的固体部与液相分离，固体部的表面上夹带的熔体固化，并且液体部由于表面张力而留在流道通道中。
此预定的断裂位置在几何学上进行限定(即，通过流道通道的轮廓的相应的几何设计)和/或在热学了上进行限定(即，通过流道通道的轮廓的相应的热设计)。本领域技术人员将此理解为：要求流道通道设计成使得分离区下游的金属熔体比分离区上游的金属熔体更容易或更快地凝固，从而当模具被打开时，分离区下游的已经凝固或相对较大程度地部分凝固的熔融材料作为附接到铸造产品的组成部分通过活动半模的打开移动被拉出流道通道，并且因此与分离区上游的仍为液体或最多较小程度地部分固化的熔融材料分离或脱离。意识到此要求，本领域技术人员知晓用于实现分离区的合适的几何学措施和热学措施，使得本领域技术人员可以根据压铸模具的不同配置以及根据所使用的熔融材料来设置合适的通道配置(在适当的情况下，通过使用简单的尝试和/或计算模拟)。考虑作为熔融材料的既有常规的熔融盐也有常规的熔融金属合金，具体地，以镁、铝、锌、锡、铅或黄铜为基础作为各自的主要成分的有色合金。
根据本发明，分离区的确切设置确保了凝固或部分凝固的熔体特定地在此位置处可再现地分离，而不是在流道通道的随机地方或不同的位置处分离。根据本发明的浇口系统不需要机械闭合系统。包括分离区的在热学上限定的沿着流道通道的温度分布的设计还可以设计成使得：流道通道形成流道通道的、从上游加热的区域到浇铸模具的冷却的轮廓确定部的温度瞬变部分。这可以防止不期望的氧化物形成和火灾危险，特别是在高反应活性或助燃性熔体的情况下。
根据本发明的一个方面，为此，流道通道在分离区中具有弯曲部或弯折部。此几何措施适合于帮助特定地在为熔融材料限定的分离区中，熔融材料的功能上可靠的分离。
根据本发明的附加或替代方面，活动半模的与流道通道的浇口开口相对的区域具有冷却通道结构。利用此热措施，可以帮助分离区下游的流道通道中的熔融材料的凝固或部分凝固。
根据本发明的另一附加或替代方面，分离区与出口侧浇口开口之间的流道通道部分被分配有加热设备，和/或邻接分离区上游且朝向分离区圆锥形地变窄的流道通道部分被分配有加热设备。因此，当需要时，流道通道的出口侧部和/或流道通道的邻接分离区上游且圆锥形地变窄的部分可以以受控的方式主动地加热。这代表用于在期望位置处限定分离区的有利的几何学-热学措施。相应的加热设备例如可为本身已知的电加热设备或感应加热设备，所述加热设备在足够小的径向距离处布置在流道通道自身中或流道通道外部。
在本发明的改进中，流道通道在分离区中具有颈缩部，流道通道的通流横截面从颈缩部处向下游和/或上游增大。此几何措施促进分离区中的熔融材料的可靠分离。流道通道例如可配置成使得其通流横截面从分离区到浇口开口扩宽，即，通流横截面不再从分离区到浇口开口缩减，而是在该部分上稳定地变大或最多保持不变。流道通道设计的此种几何措施可以便于将已经固化或很大程度上部分固化的熔融材料从流道通道的分离区到出口侧浇口开口的部分拉出，并且因此还使该部分的熔融材料与分离区的上游的熔融材料分离。因此，流道通道例如可以具有从收缩部到以漏斗的方式变宽的浇铸开口的轮廓。
优选地，流道通道的分离区与出口侧浇口开口的距离非常小，并且具体地，比距流道通道的入口侧浇口嘴开口的距离小得多；在当前的情况下，提到的这些距离应该相对于由流道通道递送的熔融材料的流动路径的长度来理解。此目的是最小化在铸造部件上凝固为浇口且从模具移除的熔体的比例量。所述系统可以以此种紧凑的格式构造，使得在铸造部件上几乎没有任何明显的凝固流道或浇口。具体地，根据本发明的改进，分离区位于浇口开口前方的一段距离处，所述距离处于流道通道在分离区中的直径的0.3倍与3倍之间，并且因此相应地与浇口开口接近。
在本发明的改进中，分离区与出口侧浇口开口之间的流道通道部分被分配有冷却通道结构。同样以此方式，可以以特定地预期的方式进一步改善对分离区的热学限定，以及由此，此区域中熔融材料可靠地分离。
在本发明的改进中，在邻接分离区上游的区域中，流道通道以与固定半模和活动半模之间的分离面的法线方向成角度延伸，从而在通向分离区的方向上上升，其中所述角度处于0°与45°之间，具体地，处于3°与20°之间。在该部分中，流道通道的在熔体的流动方向上上升的此轮廓可以有助于：当模具在分离区中的熔融材料分离之后被打开时，避免熔融材料不合期望地从流道通道逸出。利用以此方式设计的系统，即使在半模布置有竖直定位的分离面时，仍获得流道通道的所述上升轮廓。
在本发明的改进中，浇口系统被配置成热流道浇口系统并且以本身已知的方式包括熔体歧管块和浇口块，熔体歧管块在入口侧上具有浇口嘴开口，浇口块在流动的方向上邻接熔体歧管块并且在出口侧上具有浇口开口。在此情况下，分离区形成在流道通道的在浇口块中延伸的部分中。因此，分离区定位在固定半模与活动半模的分离面前方的相对较小的距离处并且接近浇注口。
在本发明的改进中，浇口系统被配置为热流道浇口系统，并且至少一个流道通道包括并行地流动的至少两个流道通道，其中设置有温度控制装置，温度控制装置设计成：彼此独立地以开环或闭环方式将流道通道的分离区中的熔融材料的温度控制到可预定设定点温度，其中该可预定设定点温度处于熔融材料的液相温度的0.9倍与1.1倍之间，具体地，处于0.98倍和1.02倍之间。
利用这些温度控制装置，在具有并行地流动的多个流道通道的此种热流道浇口系统的情况下，可以以非常有利的方式将每个流道通道的分离区中的熔融材料保持在位于相关的凝固温度区间内的期望的温度。对于每个分离区中的熔融材料的单独的温度控制允许流道通道的几何结构的任何差异以及对每个单独的流道通道或分离区的特定地不同的温度影响，使得可以在每个分离区中设定供熔融材料分离的最佳温度，分离区在空间上彼此分离，但通过流道通道彼此流动连接。
在本发明的改进中，温度控制装置包括开环温度控制单元或闭环温度控制单元，以及对于各个流道通道，温度控制装置包括：位于分离区与出口侧浇口开口之间的温度传感器系统；和/或，位于分离区与出口侧浇口开口之间的加热设备；和/或，位于邻接分离区上游的流道通道部分中的加热设备；和/或，位于与浇口开口相对的活动半模的区域中的冷却通道结构；和/或，位于分离区与出口侧浇口开口之间的冷却通道结构。这表示可以实现温度控制设备的方式的有利变体。
在本发明的改进中，邻接分离区上游并朝向分离区圆锥形地变窄的流道通道部分在相关的过渡位置处进入到邻接上游的恒定直径的圆柱形柱塞部分中。在此情况下，朝向分离区圆锥形地变窄的流道通道部分的轴向长度小于分离区与出口侧浇口开口之间的流道通道部分的轴向长度，即，小于分离区距出口侧浇口开口的距离。此措施可以进一步优化流道通道的轮廓以及在分离区中的流道通道中熔体的分离或脱离。
在本发明的改进中，活动半模的与浇口开口相对的区域具有凹进部或者形成为平坦的。根据系统的其他特定条件，两种构型变体可以有利地促进熔体的脱离特性。
在本发明的改进中，位于分离区与出口侧浇口开口之间的流道通道部分分支成并行地流动的多个通道分支。这些通道分支通向相关的出口侧浇口开口位置，并从出口侧浇口开口进入相关的浇注区域或浇注腔。这对于待铸造的形状的相应设计是有利的，并因此为其使用半模。
在下文中描述并在附图中示出本发明的有益实施方式，在附图中：
图1示出本案的压铸模具中所关注的一部分的示意性局部剖视图，
图2示出图1中具有包括弯曲部/弯折部(kink)的分离区的流道通道的细节的视图，
图3示出本案的另一压铸模具所关注的一部分的示意性剖视图，其中，所述压铸模具具有在几何学和热学上限定的分离区的流道通道，
图4示出与图3对应的变体的视图，所述变体具有对出口侧流道通道部分进行冷却和加热的附加的可能性，
图5示出与图4对应的变体的视图，所述变体具有恒定直径的圆柱形流道通道部分，
图6示出与图5对应的变体的视图，所述变体具有与流道通道的浇口开口相对的活动半模的区域的平坦设计，
图7示出与图6对应的变体的视图，所述变体具有改进的加热/冷却布置，
图8示出与图7对应的变体的视图，所述变体具有在分离区与出口侧浇口开口之间的分支流道通道部分，
图9示出沿着图8的线IX-IX的剖视图，
图10示出与图8对应的另一变体的视图，所述变体具有在分离区与出口侧浇口开口之间的分支流道通道部分，以及
图11示出沿着图10的线XI-XI的剖视图。
压铸模具的在图1中示出的一部分特别适用于压铸盐和金属，诸如镁、铝、锌、锡、铅和黄铜，压铸模具的所述一部分包括自身常规的固定半模1和活动半模3，活动半模3能够相对于固定半模与分离面2垂直地移动。为此，例如以常规的方式将固定半模1夹紧在压铸机器的固定压板上，并且将活动半模3保持在机器的活动压板上，机器的活动压板能够相对于固定压板移动，为此，活动压板分配有驱动器，所述驱动器优选为液压驱动器。当模具关闭时，两个半模1、3在分离面2上彼此紧靠；为了开启模具，活动半模3在与分离面2正交(即，与分离面2垂直)的方向上移回。除非在下文中另有说明，否则压铸模具具有本领域技术人员本身已知的任何期望的常规结构。压铸模具还包括浇口系统，在图1的局部剖的区域中可以看到在本实例中所关注的浇口系统的一部分。另外，浇口系统同样具有本领域技术人员本身已知的结构。
从图1以及图2的细节的相关视图可以看出，浇口系统包括熔体歧管块4和浇口块5，熔体歧管块4在流动方向上与浇口块5邻接。优选地，浇口系统为热流道类型，在浇口系统中，至少熔体歧管块4被主动地加热，如本身已知的那样，熔体歧管块4例如通过电加热设备或感应加热设备或者通过穿过熔体歧管块4的加热通道结构的加热流体进行加热。熔体歧管块4和浇口块5包含在固定半模1中或固定到固定半模1。
浇口系统具有从入口侧浇口嘴开口(未示出)延伸到出口侧浇口开口7的至少一个流道通道6。通过流道通道6的浇口开口7，流道通道6通向形成在固定半模1与活动半模3之间的浇注区域8(即，浇注腔(gate cavity))，然后，浇注区域8的部分惯常地通向模腔(未示出)，模腔反映将要铸造的产品的体积和轮廓。
流道通道6从入口侧浇口嘴开口首先进入熔体歧管块4中且随后进入浇口块5中，从而到达模具分离面2，并且在分离面2处形成流道通道6的浇口开口7。入口侧浇口嘴开口(未示出)形成供熔体进入熔体歧管块4的入口，贴靠入口侧浇口嘴开口可以以常规的方式放置上游管口喷嘴，上游管口喷嘴表示上游铸造室或熔体容器引出的立管的出口侧端。毫无疑问，根据要求和应用，压铸模具可具有多个此种熔体歧管块和/或多个此种浇口块，并且因此还具有多个此种流道通道，例如由分支流道通道结构实现的流道通道。然后，铸造模具可以通过铸造容器的多个分布式浇口块系统进料，例如通过靠着浇口块系统放置的铸造系统的管口喷嘴。
具体地，可以从图2看出，流道通道6在浇口开口7的上游和浇口嘴开口(未示出)的下游具有至少在几何学上限定的分离区9。对分离区9的在几何学上的限定包括流道通道6的弯曲部或弯折部9a，这体现在：通道壁的下部首先向上弯曲，然后进入水平位置或采用略微向下弯折的流道；以与上述结构对应的方式，通道壁的上部首先以向上弯曲的方式延伸，然后通过较小的向上分量再次延伸直到浇口开口7。总的来说，从中心虚线6c清楚看出，以此方式为流道通道6提供了近似S形状的轮廓，中心虚线6c近似地再现流道通道6的横截面轮廓的中心线。在替代实施中，对分离区的在几何学上的限定可包括流道通道的不太大的曲率和/或横截面变窄，来代替此种弯曲部/弯折部；具体地，弯折部不需要如示出的示例中那样以尖锐的边缘实现。
分离区9位于浇口块5的内部，其中，在分离区9中，流道通道6的邻接上游的部分6a进入到流道通道的邻接下游的部分6b中。下游流道通道部分6b在流道通道6的出口侧浇口开口7中终止，即，下游流道通道部分6b的流动路径的长度限定了分离区9所保持的相距浇口开口7的预定距离。在示出的示例中，此距离比流道通道6的剩余的上游长度小得多，并且具体地，还小于流道通道在浇口块5中的剩余长度。在示出的示例中，流道通道6的与分离区9邻接的下游端部分6b在浇口开口7的方向上具有以漏斗的形式(即，以空心圆锥的方式)变宽的形状。
如上文说明的那样，分离区9限定了当在铸造操作之后打开模具时，凝固的或部分凝固的熔融材料的分离或脱离的预定位置。因此，流道通道6的存在于分离区9后方的下游端部分6b中的熔融材料保留在浇口或浇注区域8的铸造产品或凝固的熔融材料上，而分离区9上游中的熔融材料保持在流道通道6中。以漏斗的形式变宽的流道通道端部分6b的轮廓使得更容易将留在流道通道6的熔融材料从所述流道通道6中取出。
具体地，从图2还可以看出，流道通道6在其邻接分离区9的上游部分6a中具有相对于以竖直位置示出的模具分离面2在熔体流动的方向上上升的轮廓。在此情况下，流道通道轮廓在该部分6a中呈现相对于分离面2的法线方向的在约0°与约45°之间(优选地，在约3°与约20°之间)的角度α。这有助于避免在模具被打开时例如仍是液体或粘性熔融的材料不合期望地从流道通道6逸出。还可以设置成使固定半模1并且因此分离面2相对于竖直线倾斜布置，使得流道通道6在熔体流动的方向上以相应的附加量上升。
如果需要，则可以额外地在热学上限定分离区9，即，沿着流道通道6的温度分布可受到主动冷却和/或加热温度控制措施的影响，从而达到辅助分离区9中的熔融材料的点式精确分离(point-precise detachment)的程度，另外，通过对弯曲部/弯折部9a的几何限定来提供所述辅助。作为热措施，浇口块5可形成相对于一方面加热的熔体歧管块4与另一方面冷却的模腔或浇注腔8之间的温度的瞬变的区域，所述区域不被主动地加热(或如果主动地加热，则在分离区9的整个上游主动地加热)并且不被主动地冷却(或仅在分离区9的下游区域中主动地冷却)。替代地，可设想到根据可预定的温度分布来加热浇口块5中的流道通道部分，其中，浇口块中的温度保持低于熔体歧管块中的温度和/或被设置成在熔体流动的方向上逐渐地降低。
图3示出本发明的另一示例性实施方式，再一次仅示意性示出压铸模具的在本案中所关注的组件，同时压铸模具的剩余结构可对应于根据图1和图2以及上文给出的其说明的结构。为了易于理解，在图3中为在功能上相同但是不一定完全相同的元件选择具有相同的编号的指代物，使得，在这种程度上，还可以对上面关于图1和图2的说明进行参考。
对于图3的压铸模具，浇口系统包括具有分离区9'的流道通道6'，所述分离区9'由流道通道6'的颈缩部(constriction)9'a在几何学上限定。通过此颈缩部9'，通道横截面在邻接上游的流道通道部分6'a中和邻接下游的流道通道部分6'b中分别以漏斗或空心圆锥的形式变宽。如上文关于图1和图2的示例性实施方式所描述的那样，这里，分离区9'相距浇口开口7'所保持的距离A也远小于流道通道6'的剩余的上游长度，具体地，还小于流道通道的在相关联的浇口块5'中的剩余长度。具体地，在有利的实施方式中，此距离A处于流道通道6'在分离区9'中的直径D的0.3倍与3倍之间。
此外，在热学上限定分离区9'，在分离区9'中，邻接分离区9'下游的流道通道部分6'b保持未加热，而邻接分离区9'上游的流道通道部分6'a被分配有加热设备10，利用加热设备10，此流道通道部分6'a中(直到分离区9'为止)的熔融材料可以被主动地加热，流道通道部分6'a例如在熔体流动的方向上邻接也被主动地加热的熔体歧管块。加热设备10可具有本领域技术人员为了此目的的本身已知的任何类型，例如采用电加热设备或感应加热设备的形式，加热设备10可布置在流道通道6'自身中，或布置在如图所示的浇口块5'的区域中，加热设备10以小的径向距离围绕浇口块5'的区域。替代地，可以通过加热流体进行加热，为此相关联的径向地围绕流道通道部分6'a的区域设置有相应的流体通道结构。加热在邻接分离区9'上游的流道通道部分6'a中的熔体而同时不加热在分离区9'的下游的流道通道部分6'b中的熔体可以连同颈缩部的几何设计一起，可靠地辅助和确保熔融材料的有效地分离，其中在该过程中颈缩部的几何设计通过为此目的而配置的分离区9'来辅助和确保熔融材料的有效地分离。
作为进一步的热措施，根据图3的浇口系统包括位于与浇口开口7'相对的活动半模3'的区域17中的冷却通道结构11，其中，在示出的示例中，区域17具有凹进部并且相应地凹陷。凹进部可例如为杯子的形状，而除了圆形横截面形状之外，可以有多种其他横截面形状，例如椭圆形形状或星形形状。利用此冷却通道结构11，通向模腔12的浇口/浇注区域8'中的熔融材料(具体地，与流道通道6'的浇口开口7'直接邻接的浇注区域8'的部分中的熔融材料)可被主动地冷却。这有助于分离区9'下游的端流道通道部分6'b中的熔融材料的冷却以及由此实现的凝固或部分凝固，而与此同时，邻接分离区9'上游的流道通道部分6'a中的熔融材料可以由加热设备10阻止凝固。因此，当模具被打开时，熔融材料在分离区9'处可靠地分离。
对于图4所示的构型变体，除了图3的示例性实施方式之外，分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的流道通道部分6'b分配有呈冷却通道结构13的形式的主动冷却设备和主动加热设备14。与加热设备10一样，加热设备14可具有本领域技术人员为此本身已知的任何类型，例如电加热设备或电感加热设备，如图所示，加热设备14可布置在所述通道部分6'b中，或者布置在包括流道通道6'的浇口块5'或浇口插入件的区域中，加热设备14以小的径向距离围绕所述区域。这里，还可以替代地利用相应的流体通道结构通过加热流体进行加热。冷却通道结构13可被注入有与冷却通道结构11相同的冷却流体或者替代地流入有一些其他冷却流体。
借助分离区9'与浇口开口7'之间的部分中的主动冷却设备13和主动加热设备14，可以在相应的应用中进一步改善对分离区9'的在热学上的限定。例如，在相应的操作模式中，此流道通道部分6'b可由冷却设备13主动地冷却，这帮助了该部分中的熔融材料附接至邻接于模具侧(即，铸造部的浇口)上的熔融材料。这是因为附加的冷却促进了此通道部分6'b中的熔融材料的凝固。
如果在相应的应用中由活动半模3'中的冷却通道结构11提供的冷却效果相对较强，并且可能导致在超过分离区9'的上游熔融材料的凝固，则这可以在相应的操作模式中通过启用加热设备14来抵消，并且因此，出口侧流道通道部分6'b中的熔融材料保持在足够高的温度。
在另一可能的操作模式中，流道通道部分6'b的冷却设备13和加热设备14能够以定时的方式操作。这允许在同步循环中执行熔融材料的一种凝固，这反过来主动地帮助在分离区9'中分离熔体的过程。
在未示出的另一构型变体中，流道通道部分6'b仅设置有加热设备而没有冷却设备，或者仅设置有冷却设备而没有加热设备。此外，在另一改进的实施方式中，加热设备10和/或冷却通道结构11可被省略。
毫无疑问，所有提到的冷却设备11、13和加热设备10、14设置有开环控制单元和/或闭环控制单元，所述开环控制单元和/或闭环控制单元以对应于各自期望的操作模式的方式适当地启用所述冷却设备11、13/加热设备10、14。
通过其示例(作为图4中的示例的代表)，闭环控制单元15通过相应的控制线15a、15b、15c、15d的方式启用加热设备10、冷却通道结构11、冷却通道结构13和加热设备14。在相应的实施方式(也如图4中所示的那样)中，浇口系统另外地包括位于分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的温度传感器系统16。温度传感器系统16通过相关的传感器线15e连接到闭环控制单元15，并且被设计成使得温度传感器系统16可以为闭环控制单元15通知流道通道6'的至少部分中(具体地，分离区9'的上游周围和下游周围)的温度条件。根据系统设计，温度传感器系统16可包括用于此目的的沿着流道通道6'(具体地，在流道通道6'的示出的部分中)前后布置的一个或多个温度传感器，其中，示出的流道通道6'包括圆锥形地变窄部分6'b、分离区9'以及位于分离区9'与浇口开口7'之间的部分。例如，加热设备10、冷却设备11、冷却设备13和加热设备14可分别配备有一个或多个温度传感器元件。
因此，在该实施方式中，浇口系统具有温度控制装置，所述温度控制装置可设计成允许流道通道6'的分离区9'中的熔融材料的温度以开环或闭环的方式被控制到可预定设定点温度，其中，此设定点温度适当地预先确定成处于待铸造熔融材料的液相温度的0.9倍与1.1倍之间的值，优选地，达到此液相温度或在此液相温度的0.98倍与1.02倍之间的窄小的范围内。
利用这些温度控制装置，可以实现从分离区9'到浇口开口7'的熔融材料的专门的温度控制。以此方式，可以有利地将分离区9'的周围环境中的熔融材料的温度保持在熔体的凝固温度范围内。在此情况下，流道通道6'中的熔体的温度很可能在分离区9'的上游流入部分中被选择为较高的温度，以便为熔体提供良好流动特性并在所述上游流入部分处提供可靠的熔体引导，这防止了分离区9'上游的流道通道6'中的熔体不合期望地产生凝固效应。
因此，加热设备10、14和冷却设备11、13的接通和断开可以根据在流道通道6'的出口侧部中感测的温度通过闭环控制单元15单独地执行。通过浇注区域中熔体的温度的此种专门的控制，尤其可以防止当压铸模具打开时，在铸造部件的移除期间，由于热量流出到压铸模具的已冷却组件而导致流道通道6'中剩余的熔融材料过度冷却或甚至凝固。为了该目的，闭环控制单元15可以在对以受控制的温度供应到出口侧流道通道部分6'b(直到分离区9’为止)的熔体产生的影响方面，适当地限制冷却设备11、13的冷却效果；与此同时，闭环控制单元15可以通过加热设备10主动地加热邻接分离区9'上游的流道通道部分6'a，从而将流道通道部分6'a的温度保持在液相温度。
在本发明的相应实施方式中，浇口系统可构造为具有与流动并行的多个流道通道的热流道浇口系统，多个流道通道在多个位置处通过空间上分离的浇口开口通向模腔，并且分别分配有图1至4中示出的类型中的一个类型的浇口单元。具体地，彼此并行流体连通的每个流道通道可配备有根据图3和图4的具有上文说明的温度控制装置的浇口单元。在此情况下，可分开设置多个开环控制单元或闭环控制单元，或替代地，可为多种流道通道的冷却设备和加热设备设置公共的中央开环控制单元或闭环控制单元。在此种多通道系统设计的情况下，可以利用冷却设备和/或加热设备通过温度控制装置来单独地为每个流道通道最佳地设定出口侧部分中的熔体的温度，可以以图4的冷却设备11、13和/或加热设备10、14的方式单独地为每个流道通道分别地启用冷却设备和/或加热设备，从而在每个流道通道中的过程中可靠地在分离区9'中实现熔融材料的期望的分离。
为此，通过相关联的开环控制设备/闭环控制设备，通过相应地启用各自存在的冷却设备/加热设备，确保了针对多种流道通道的多个空间分离的浇口开口中的每一个，利用可重现的温度条件、在各自的预定断裂位置处可重现地发生熔融材料的分离。此外，浇口开口被制成彼此热匹配，使得当模具打开时，熔融材料的分离不具发生这样：即，在多种流道通道的分离区中的一个中凝固的熔融材料产生遗留。更确切地说，多个空间分离的分离区中的每个分离区的温度条件被设置成使得：当铸造模具打开时，所有凝固的熔融材料在所有的分离位置处被完整地从浇口开口拉出。这确保了在下一铸造操作中，熔体通过多个浇口开口以相同的流动分布流入模腔中，并且在模腔中可再现地产生相同的流动前沿。
为此，通过分配给此情况下的在流动方面上并行的多个流道通道6'的每个分离位置9'的冷却设备11、13和/或加热设备10、14，每个分离位置的温度由相关联的分布式开环控制单元/闭环控制单元单独地(或者替代地由中央开环控制单元/闭环控制单元15)调节到最佳的设定点值，如上所述，所述设定点值大约位于熔融材料的液相温度，或在熔融材料的液相温度的0.9倍至1.1倍的范围内，优选地，在熔融材料的液相温度的0.98倍至1.02倍的范围内。
由此还考虑到，流道通道中的温度不仅取决于模腔的返回流动或反应或者模腔的模具冷却设备，还取决于流道通道的直径和几何结构。此外，熔体的多种质量流动的熔体能量可以对热效率起不同的作用，并且因此当出于流动相关的原因需要填充模腔以配置具有不同几何结构(诸如，不同的直径，曲率，弯折部等)的并行地流动的两个或更多个流道通道时，还对各自的分离区中的熔融材料的温度条件起作用。具有所阐述的温度控制装置的系统设计方面，根据本发明的浇口系统还能以补偿的方式诸如此类的效果，使得同样在系统的此种实施中，多个流道通道的每个分离区中的熔体的温度可以通过单独指定的且可启用的冷却设备/加热设备设定成最佳的设定点值，或保持在该值。
毫无疑问，如上文关于图3和图4的示例所阐述的那样，对于图1和图2的浇口系统，也可提供所提到的用于主动地冷却和/或加热浇口/浇注腔中(具体地，靠近流道通道的浇口开口)的熔融材料的措施。
图5至图11示出图3和图4的示例性实施方式的另外的构型变体，相同的标号被用于相同的和功能上等同的元件，并且可以在此范围上参考上文给出的关于图3和图4的说明。因此，关于这些结构变体，下文基本上仅对与图3和4的示例性实施方式的不同之处进行讨论。
对于图5的示例性实施方式，邻接分离区9'上游并朝向分离区9'圆锥形地变窄的流道通道部分6'a在相关的过渡位置18处进入到邻接上游的直径恒定的圆柱形流道通道部分6'd。在此情况下，流道通道部分6'a在轴向方向上延伸了长度L6a，所述长度L6a小于分离区9'与出口侧浇口开口7'的距离A，并且因此小于分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的流道通道部分6'b的轴向长度。为了主动加热，圆柱形流道通道部分6'd被分配有加热设备10'，加热设备10'类似于图3和图4的示例中的圆锥形变窄的流道通道部分6'a的加热设备10。可选地，加热设备10'可另外地在圆锥形变窄的流道通道部分6'a的区域中延伸并在流道通道部分6'a的区域中承担根据图3和图4的示例的加热设备10的功能。在相应的替代实施中，分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的流道通道部分6'b保持不主动冷却和加热，或者以对应于图4的示例的方式分配有主动冷却设备13和/或主动加热设备14。
图6示出与图5的构型变体不同的构型变体，在所述构型变体中，与出口侧浇口开口7'相对的活动半模3'的区域形成为水平区域17'，替代图5的区域17的杯子形状的凹陷。此情况中的相关的冷却通道结构11额外包括与出口侧浇口开口7'直接地相对的冷却通道。
图7示出与图6的示例性实施方式不同的构型变体，在所述构型变体中，主动加热设备10″在圆柱形流道通道部分6'd和圆锥形变窄的流道通道部分6'a两者中延伸，并且承担上文关于图4和图5的示例性实施方式说明的加热设备10和10'的功能。此外，在图7中，明确地示出如上文关于图4的示例性实施方式所阐述的、分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的流道通道部分6'b的主动冷却设备13和主动加热设备14。
图8和图9示出与图7的示例性实施方式相似的示例性实施方式，而与图7的示例性实施方式不同的是，从分离区9'延伸到出口侧浇口开口7'的流道通道部分分成并行地流动的多个通道分支6'b1、6'b2。在示出的示例中，此流道通道部分包括两个通道分支6'b1和6'b2；在替代结构中，流道通道部分还可以包括并行地流动的两个以上的通道分支和/或在流动的方向上一个接一个放置的多个通道分支。
在图8和图9的示例性实施方式中，两个通道分支6'b1、6'b2中的每个通道分支形成从出口侧浇口开口7'朝向分离区9'圆锥形地变窄的流道通道分支，具体地，从图9中可以看出，每个通道分支6'b1、6'b2被主动加热设备14的多个加热元件围绕。主动冷却设备13包括围绕两个流道通道分支6'b1、6'b2的径向外侧布置的环形冷却通道。出口侧浇口开口7'相应地包括用于流道通道分支6'b1、6'b2的两个排出开口，并且在此范围内修改的、包含主动冷却通道结构11的相对区域17'在模腔侧上为流道通道分支6'b1、6'b2中的每个流道通道分支相应地提供浇注区域8'1、8'2。以此方式，熔体在相关的多个位置处通过流道通道分支6'b1、6'b2和浇注区域8'1、8'2被引导到模腔12中。
图10和图11示出与图8和图9的示例性实施方式类似的示例性实施方式，区别在于：在其中分离区9'与出口侧浇口开口7'之间的流道通道部分分支的两个流道通道分支6'b1、6'b2以一些其他的方式实现。具体地，为此，流道通道部分6'b通过类似于图3至图7的构型变体而类似截头圆锥地形成。在从出口侧浇口开口7'到分离区9'以截头圆锥形的方式圆锥形地变窄的此流道通道部分6'b中，活动半模3'的在此范围内修改的相对区域17″伸出具有相应地截头圆锥形的延续物19，延续物19设置有两个周向相对的轴向凹槽，在此情况下，两个轴向凹槽形成两个通道分支6'b1、6'b2并通向浇注区域8'1、8'2。在示出的示例中，冷却通道11a作为主动冷却设备11的部分延伸到延续物19的区域中，从而可以加强流道通道分支6'b1、6'b2的冷却效果。
如以上示出和解释的示例性实施方式清楚说明的，本发明提供了有利的浇口系统，所述浇口系统使得能够：在距通向模腔(或如示出的通向上游的浇口腔/浇注腔)的浇口系统的出口侧浇口开口的优选地相对较小的距离处，使流道通道中熔体进行预限定的分离；同时，在并非一定需要机械闭合系统的情况下，避免当模具打开时仍为液态的熔融材料不合期望地从固定半模溢出。根据本发明的浇口系统适用于所有的应用(诸如已知的常规浇口系统)，具体地，还适用于作为在高达约750℃的高温范围内压铸锌、铝和镁的热流道浇口系统。
Claims (11)
1.用于压铸模具的浇口系统，优选地为热流道浇口系统，包括：
-至少一个流道通道(6，6')，从入口侧浇口嘴开口延伸到出口侧浇口开口(7，7')，并且包括位于所述浇口开口(7，7')的上游和所述浇口嘴开口的下游的在几何学和/或热学上限定的分离区(9，9')，其中，所述出口侧浇口开口(7，7')通向所述压铸模具的、形成在固定半模(1，1')与活动半模(3，3')之间的模腔(12)，或者通向布置在所述模腔(12)上游的浇注区域(8，8')，
-其中，所述流道通道在所述分离区中具有弯曲部或弯折部(9a)，和/或
-其中，所述分离区与所述出口侧浇口开口之间的流道通道部分(6'b)分配有加热设备(14)，和/或，邻接所述分离区上游并朝向所述分离区圆锥形地变窄的流道通道部分(6'a)分配有加热设备(10)，和/或
-其中，所述活动半模的与所述浇口开口相对的区域(17，17')具有冷却通道结构(11)。
2.如权利要求1所述的浇口系统，其特征还在于，所述流道通道在所述分离区中具有颈缩部(9'a)，所述流道通道的通流横截面从所述颈缩部(9'a)开始向下游和/或向上游增大。
3.如权利要求1或2所述的浇口系统，其特征还在于，所述分离区位于所述浇口开口前方的距离(A)处，所述距离(A)处于所述流道通道在所述分离区中的直径(D)的0.3倍与3倍之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，所述分离区与所述出口侧浇口开口之间的流道通道部分(6'b)分配有冷却通道结构(13)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，在邻接所述分离区上游的区域中，所述流道通道以相对于所述固定半模与所述活动半模之间的分离面(2)的法线方向成角度(α)地延伸，从而在通向所述分离区的方向上上升，其中，所述角度(α)大于0°且小于或等于45°，优选地，处于3°与20°之间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，所述浇口系统被配置为热流道浇口系统并且包括熔体歧管块(4)和浇口块(5，5')，其中，所述熔体歧管块(4)在所述入口侧具有所述浇口嘴开口，所述浇口块(5，5')在流动方向上邻接所述熔体歧管块并且在所述出口侧具有所述浇口开口，其中，所述分离区位于所述流道通道的在所述浇口块中延伸的部分中。
7.如权利要求1至6中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，所述浇口系统被配置为热流道浇口系统，所述至少一个流道通道包括并行地流动的至少两个流道通道(6，6')，所述浇口系统设置有温度控制装置，所述温度控制装置设计成彼此独立地以开环或闭环方式将所述流道通道的分离区中的熔融材料的温度控制到可预定设定点温度，所述可预定设定点温度处于所述熔融材料的液相温度的0.9倍与1.1倍之间，优选地，处于0.98倍与1.02倍之间。
8.如权利要求7所述的浇口系统，其特征还在于，所述温度控制装置包括开环温度控制单元或闭环温度控制单元；以及，针对各个所述流道通道，包括：
温度传感器系统，位于所述分离区与所述出口侧浇口开口之间，和/或
所述加热设备(14)，位于所述分离区与所述出口侧浇口开口之间，和/或
所述加热设备(10)，位于邻接所述分离区上游的流道通道部分(6'a)中，和/或
所述冷却通道结构(11)，位于所述活动半模的与所述浇口开口相对的区域中，和/或
所述冷却通道结构(13)，位于所述分离区与所述出口侧浇口开口之间。
9.如权利要求1至8中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，邻接所述分离区上游并朝向所述分离区圆锥形地变窄的流道通道部分在相关联的过渡位置(18)处进入到邻接上游的直径恒定的圆柱形流道通道部分(6'd)中，以及，邻接所述分离区上游并朝向所述分离区圆锥形地变窄的流道通道部分的轴向长度(L6a)小于位于所述分离区与所述出口侧浇口开口之间的流道通道部分的轴向长度。
10.如权利要求1至9中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，所述活动半模的与所述浇口开口相对的区域(17，17')具有凹进部或者形成为平坦的。
11.如权利要求1至10中任一项所述的浇口系统，其特征还在于，从所述分离区延伸到所述出口侧浇口开口的流道通道部分分支成并行地流动的多个通道分支(6'b1，6'b2)。
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