CN116571711A - Hpdc工具 - Google Patents

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CN116571711A CN202310096093.1A CN202310096093A CN116571711A CN 116571711 A CN116571711 A CN 116571711A CN 202310096093 A CN202310096093 A CN 202310096093A CN 116571711 A CN116571711 A CN 116571711A
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I·帕帕季米特里乌
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George Fischer Metal Forming Technology AG
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Abstract

本发明涉及一种用于制造用于浇铸金属件的工具或者工具插入件中的优化的冷却空间的方法，所述方法具有下述步骤：创建工具或者工具插入件的三维模型，设计所述工具或者工具插入件中的冷却空间，根据所述工具或者工具插入件设计铸模，根据所设计的冷却空间创建芯，创建所述铸模，借助插入到所述铸模中的芯浇铸所述工具或者工具插入件，用以产生所述冷却空间，其中，借助用于模拟冷却剂的流动的流动模拟程序并且借助模拟在浇铸时所述工具或者工具插入件中的热变化的热传递模拟工具，来设计所述冷却空间(5)的优化的轮廓。

Description

HPDC工具
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于浇铸金属件的工具或者工具插入件中的优化的冷却空间的方法，所述方法具有下述步骤：
创建工具或者工具插入件的三维模型，
设计所述工具或者工具插入件中的冷却空间，
根据所述工具或者工具插入件设计铸模，
根据所设计的冷却空间创建芯，
创建所述铸模，
借助插入到所述铸模中的芯浇铸所述工具或者工具插入件，用以产生所述冷却空间。
背景技术
由现有技术已知用于铸铁中的浇铸方法的工具或者工具插入件，其中，通过冷却钻孔实现冷却。这就是说，在工具或者工具插入件中设置钻孔，在浇铸期间冷却介质流动通过所述钻孔。由于这样的冷却钻孔，冷却功率是非常受限的，由此不存在对工具或者工具插入件的最佳的冷却。
DE 202012100640U1公开一种在工具或者工具插入件中的与轮廓有关的调温元件，该调温元件能够布置在冷却巢中，其中，调温元件布置在空穴的后部空间中。在这里，虽然能够通过将巢布置在确定的部位处来增加冷却，但是在这里不存在空穴与在浇铸时产生的热点之间的准确匹配，由此在浇铸时工具或者工具插入件始终还是承受大的应力。
DE 10159456A1公开一种工具或者工具插入件，其中，封闭的空间以接近轮廓的方式从后方成形空穴，调温管在该空穴中伸展。通过工具或者工具插入件的尽可能恒定的壁厚度，应实现尽可能均匀的冷却。
发明内容
本发明的任务是提出一种方法以及一种具有优化的冷却的工具或者工具插入件，该方法设置在工具或者工具插入件处实现优化的冷却，该优化的冷却降低在工具或者工具插入件中由于在浇铸方法期间的热变化引起的应力。
根据本发明，该任务通过下述方式来解决：借助用于模拟冷却剂的流动的流动模拟程序并且借助模拟在浇铸时工具或者工具插入件中的热变化的热传递模拟工具来设计冷却空间的优化的轮廓，以及通过根据本发明的方法制造的工具或者工具插入件。
根据本发明的用于制造用于浇铸金属件的工具或者工具插入件中的优化的冷却空间的方法具有下述步骤：
创建工具或者工具插入件的三维模型，优选作为CAD模型。
设计工具或者工具插入件中的冷却空间，优选地，工具或者工具插入件中的冷却空间同样在该三维模型处或者在CAD模型中实现或者在其中一同绘出。
根据工具或者工具插入件的模型设计铸模。优选地，该铸模同样建模为CAD模型。
根据所设计的冷却空间创建芯。为了使冷却空间作为构造为铸件的工具或者工具插入件中的凹槽存在，该冷却空间制造为芯并且插入到铸模中，用以重铸并形成该凹槽。
创建铸模，优选通过增材生产方法。优选地，也可能的是，当借助增材生产方法制造铸模时，芯被直接集成并且能够省去单独的芯制造。
借助所插入的芯浇铸工具或者工具插入件，用以产生所述冷却空间。当然，也能够将多个芯插入到铸模中，以便实现工具或者工具插入件中的期望的冷却空间。
冷却空间具有优化的轮廓，借助用于模拟冷却剂的流动的流动模拟程序并且借助模拟在浇铸时工具或者工具插入件中的热变化的热传递模拟工具，来设计该优化的轮廓。
对工具或者工具插入件的设计优选在三维模型中进行并且优选基于CAD模型。优选地，为此能够将工具或者工具插入件的所创建的CAD模型内插到流动模拟程序中以及内插到热传递模拟工具中，该热传递模拟工具随后借助另外的边界条件计算冷却空间的优化的轮廓。有助于冷却空间的优化的轮廓的边界条件能够是：冷却介质和该冷却介质的流动速度和性能以及体积流量，以及在工具或者工具插入件处由于流入的液态金属引起的放热。
流动模拟程序用于模拟冷却剂在工具或者工具插入件中的流动、优选在工具或者工具插入件的冷却空间中的流动。通过冷却空间的对应优化的轮廓或者优化的走向，例如能够实现：在工具或者工具插入件非常热的部位处实现冷却介质的较高的流动，以便更好地导出热量。与此类似地，热传递工具评估在期望的金属件、优选轻金属压铸件的浇铸过程期间在工具或者工具插入件处出现的温度。与由现有技术已知的冷却钻孔相比，通过根据本发明的工具或者工具插入件的这种类型的设计和制造，能够在冷却空间的轮廓的走向中实现更多的自由度，这能够在如下部位处实现冷却介质的最佳的供应：所述部位通过钻孔几乎不能够达到，或者具有如此高的温度，使得为了最佳的冷却，钻孔是不足够的。
根据一种优选的实施方式，工具或者工具插入件的三维模型创建为CAD模型。如前所述，有利的是，该CAD模型用作用于设计冷却空间的基础，然后，借助流动模拟程序和热传递工具，能够直接在该CAD模型中设计该冷却空间。
优选地，通过增材生产方法来制造工具或者工具插入件的铸模。该铸模优选基于所设计的和所创建的CAD模型。通过铸模的增材生产，能够实现快速的且整体上来看成本有利的制造。
证明为有利的是，工具或者工具插入件浇铸为铁铸构件。用作压铸工具的铁铸构件承受得住用于生产压铸工具的压力和温度。
优选地，工具或者工具插入件浇铸为GJS构件、GJL构件或者钢铸构件。这些材料由于其高强度而良好地适合用于在压铸工具中使用，此外，所述材料还能够实现工具的经济的制造。
芯这样布置在铸模中，使得该芯几乎完全被铸造材料包围。基于此，有利的是，芯由具有良好的分解性能的材料制成。在浇铸工具或者工具插入件之后，形成用于冷却空间的空腔的芯必须从所浇铸的工具或者工具插入件中移除。由于冷却空间优选构造为仅具有少量入口和出口的封闭的空间，有利的是，芯材料能够再次分解为其原始结构并且例如能够从所浇铸的工具或者工具插入件中抖落出来。优选地，工具或者工具插入件具有到冷却空间的至少一个入口和出口，该入口和出口用于冷却介质的穿流。
优选地，通过增材生产方法来制造芯，这构成一种快速且成本有利的解决方案。证明为特别优选的是，芯制造为砂芯。
证明为根据本发明的方法的优选的实施方式的是，不对所浇铸的工具或者工具插入件的外轮廓进行材料去除的再加工。即，这就是说，所浇铸的轮廓是最终轮廓，并且由于其尺寸精确性(Masshaltigkeit)而能够直接使用。
同样证明为优选的实施方式的是，对所浇铸的工具或者工具插入件的表面进行涂覆。这提高了工具或者工具插入件的使用寿命，并且视工具或者工具插入件的预期的运行时间或者使用时间而定地降低了总生产成本。
根据该方法，根据本发明的工具或者工具插入件构造为压铸工具或者压铸工具插入件。
所有构型可能性都能够彼此自由组合。
附图说明
根据附图描述本发明的一实施例，其中，本发明不局限于该实施例。附图示出：
图1工具半部的三维示意图，该工具半部带有布置在其中的工具插入件，
图2工具插入件的模型的三维示意图，
图3用于形成冷却空间的芯的三维示意图，以及
图4所浇铸的工具插入件的三维剖视图。
具体实施方式
图1所示的附图示出工具半部1，在该工具半部中布置有根据本发明的工具插入件2。所绘出的工具半部1构成大的压铸工具，因此，该工具具有工具框架3，在该工具框架中布置有工具插入件2和滑块4。在较小的工具的情况下，不需要框架，工具插入件2直接构造为工具，因此，本发明能够应用到工具和工具插入件上。工具半部1示出，多个工具插入件2以及滑块4能够布置在工具中，这些工具插入件以及滑块根据待浇铸的压铸件来构造。在图2中示出，在不具有工具框架3的较小的铸件的情况下工具插入件2或者工具的模型5。为了创建该模型，按照根据本发明的方法，创建该工具或者工具插入件2的三维模型，优选作为CAD模型。与此对应地，然后能够创建优选在增材方法中制造的模型5。为工具插入件2或者工具设计冷却空间6，其中，冷却空间6的设计以数字的方式进行并且适配于工具插入件2或者工具的三维模型。然后，基于所设计的冷却空间6，该冷却空间是借助流动模拟程序和热传递模拟工具设计的，创建芯7，该芯在图3中以示例性的轮廓绘制。芯7优选通过增材方法或者3D打印方法制造，并且优选构造为砂铸芯。在图3中，芯6还示出供应管路4或者该供应管路的阴模，然后，该阴模形成到冷却空间的输入管路和排出管路。然后，芯7设计用于浇铸到铸模中，其中，该铸模的内轮廓是基于该工具或者工具插入件的模型5创建的。在浇铸之后，芯7分解成其初始结构，并且能够从工具插入件2中抖落出来。在图4中能够看到所浇铸的工具插入件2的剖视图中的冷却空间6，该冷却空间是基于芯7创建的。能够清楚看到冷却空间6的优化的轮廓，该优化的轮廓在工具插入件2的外轮廓附近伸展并且由此这样降低壁厚度，使得能够实现优化的冷却。此外，通过冷却空间6的该构造给定，即使在几乎不可触及的部位处也能够进行冷却，因为在设计时所有自由度都供冷却空间6的走向使用。
附图标记列表
1工具半部
2工具插入件
3工具框架
4输入管路和排出管路的阴模
5模型
6冷却空间
7芯

Claims (10)

1.用于制造用于浇铸金属件的工具或者工具插入件(2)中的优化的冷却空间(5)的方法，所述方法具有下述步骤：
创建工具或者工具插入件(2)的三维模型，
设计所述工具或者工具插入件(2)中的冷却空间(5)，
根据所述工具或者工具插入件(2)设计铸模，
根据所设计的冷却空间创建芯(6)，
创建所述铸模，
借助插入到所述铸模中的芯(6)浇铸所述工具或者工具插入件(2)，用以产生所述冷却空间(5)，
其特征在于，借助用于模拟冷却剂的流动的流动模拟程序并且借助模拟在浇铸时所述工具或者工具插入件(2)中的热变化的热传递模拟工具，来设计所述冷却空间(5)的优化的轮廓。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具或者工具插入件(2)的三维模型创建为CAD模型。
3.根据权利要求1或者2中任一项所述的方法，其特征在于，借助增材生产方法来制造用于创建所述工具或者工具插入件(2)的铸模。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述工具或者工具插入件(2)浇铸为铁铸构件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述工具或者工具插入件(2)浇铸为GJS构件、GJL构件或者钢铸构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述芯(6)由如下材料制成：所述材料具有良好的分解性能并且能够分解为其原始结构。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过增材生产方法来制造所述芯(6)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，不对所浇铸的工具或者工具插入件(2)的外轮廓进行材料去除的再加工。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，对所浇铸的工具或者工具插入件(2)的表面进行涂覆。
10.按照根据权利要求1至9中任一项所述的方法制造的工具或者工具插入件(2)，其特征在于，所述工具或者工具插入件(2)构造为压铸工具或者压铸工具插入件。
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