CN1720127B - 生产轮胎硫化模具的方法和轮胎硫化模具 - Google Patents

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Abstract

利用CAD产生了一种轮胎硫化模具的三维实体模型。由三维实体模型产生层叠模型，其中节段以预定的层叠方向堆积，最佳层距值考虑模型生产精度和生产时间确定，产生关于对应于节段各层距的片层的一组数据。根据这组片层数据，通过粉末烧结制成轮胎硫化模具的扇形模具。对粉末施加激光束，通过改变激光束的输出功率或照射时间控制烧结体的密度。因此，在对应于各堆积层的模具元件的平面内和厚度方向上获得变化的密度分布，从而能够生产具有混合结构的轮胎硫化模具。

Description

生产轮胎硫化模具的方法和轮胎硫化模具
技术领域
本发明涉及一种用于硫化和模塑轮胎的轮胎硫化模具，和生产该轮胎硫化模具的方法。
背景技术
使用一种硫化模具制造轮胎，其中向被模塑的生胎内部施加压力，使上述生胎的外表面压力接触加热的模具内壁，从而通过热和压力硫化生胶。
上述硫化模具是完整地铸塑整个轮胎的整体式(full type)模具，或者是由多个扇形模具54组成的拼合式模具50，每个扇形模具54包括一个截面形状对应于胎冠部的胎冠模具51，和固定于支持体53上的胎侧模具52，它们全部互相连接成环形，如图11(a)和11(b)所示。一种组件式(piece type)轮胎模具60被大量采用，它由多个扇形模具65组成，每个模具都包括上模具61、下模具62和固定在支持体63上的组件64，它们沿轮胎圆周方向环形排列，如图12(a)和12(b)所示。上述组件64通常用压铸法铸塑，其中在高温高压下将熔化的金属灌注到金属模具中，铸塑胎面花纹的各个间距，根据间距不同将这些组件组合在一起，并装配于上述支持体63上。
通常，为了使模具内部的空气或硫化产生的气体排到模具外部，在上述胎冠模具51和组件64中形成排气通孔(称为“排气孔”)，或者直径极小的洞或孔，如通气孔或用于放气的排气道。然而，在硫化和模塑轮胎时，橡胶材料流入上述排气孔中，在轮胎产品的表面形成橡胶凸起，称为“流失胶”。因此，在模塑后需要除去流失胶。
对于形成通气孔或排气道的方法，由于上述排气孔或排气道尺寸小，且在其周围存在形状复杂的表面凸起，故难以形成具有希望直径的洞或孔。例如，对于轧制，由于形成的狭缝的宽度极小，刀具强度和加工深度受到限制，加工时间变得极长。对于放电加工，必须生产电极，而由于清除切屑和电极弯曲等限制，加工深度受到限制。可以设想使用激光如CO2激光或YAG激光进行激光束加工，但是由于槽宽为0.1mm或更低时激光束聚焦距离的问题，加工深度受到限制。
由于上述排气孔或排气道的尺寸受到使用工具的限制，因此无法高精度地形成极小的洞或孔。结果在模塑轮胎时通过硫化加热变成流体的橡胶材料进入上述洞或孔中，在硫化轮胎的表面形成大量流失胶，因而有损轮胎的外观，或者硫化模具中流失胶的切屑造成堵塞。
为了解决这些问题，提出了一种不使用工具而是利用待生产轮胎的三维图像直接生产轮胎硫化模具的方法(例如，参见JP-A10-244540)(此处所用的术语“JP-A”是指“未经审查的已公开日本专利申请”)。在该方法中，用一种粉末烧结法生产轮胎硫化模具，其中金属材料或陶瓷类材料的可烧结粉末用加热工具加热并烧结，形成叠层，作为模具的至少一部分或全部。该方法使用的装置是，例如，EOSCo.，Ltd.销售的模具激光烧结装置70或3D Systems(美国)，如图13所示。在该装置70中，平均颗粒大小为30-100μm的粉末颗粒72存储在储存室71中，上述储存室71的升降板73向上移动预定的距离，取出厚度为0.2-0.5mm的粉末层72L，用分布刮刀74将粉末层72L转移到紧邻储存室71安装的收集室75中，用作为局部加热工具的激光装置76发出的激光束76z加热并烧结，形成层状烧结体。
控制激光束76z光路的镜子78的方向根据预先存储的轮胎CAD图用电子控制器77控制，上述粉末层72L用上述激光束76z扫描，在边界设置为预定轮廓的空间内烧结，形成具有上述预定轮廓的层状烧结体的各层。重复该步骤能够生产一种轮胎硫化模具，它由具有细小凸起或极小直径的洞或孔(如难以机制的通气孔或排气道)的层状烧结体组成。
该轮胎硫化模具需要足以耐受上述硫化条件的高强度，因为模塑时多个扇形模具在高压下紧密固定。
尽管用上述粉末烧结法生产的轮胎硫化模具可以获得形状复杂的构件，但是由于烧结的部分多孔，它的密度低于传统的铸塑式模具，并且不能获得轮胎硫化模具所需的足够高的强度。
同时，当通过铸塑、机制加工或铸塑与机械加工相结合生产上述轮胎硫化模具时，加工步数多，并且由于使用相同的材料，如图14(a)所示，轮胎硫化模具80的强度均匀，因而难以只对需要的部分提供高强度。因此，为了保证需要的强度，必须提高整个轮胎模具的强度，结果导致大量浪费。
如图14(b)所示，采用一种混合结构，其中在轮胎硫化模具80的啮合部81使用高强度材料如铁，考虑到重量和导热性，在包括胎冠部82在内的其它部分使用铝。但是，这进一步增加了加工步数，并提高了成本。
鉴于现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种生产轮胎硫化模具的方法，所生产的轮胎硫化模具具有足够高的强度和耐用性，能够组成具有复杂形状的模具内壁和高精度的通气孔或排气道的部分。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，包括用多个模具元件制造轮胎硫化模具，这些元件在模具的厚度方向上具有固定密度，在密度上彼此不同，为模具提供了密度分布，还包括用烧结构件制造用于胎面部的模具元件的至少一部分，以及用比烧结构件含孔少或者不含孔的构件制造用于模具啮合部的模具元件。从而能够容易地减轻模具的重量，而保证需要的强度。
根据本发明的第二方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中轮胎硫化模具的一部分或全部用一种粉末烧结法生产，该方法中用局部加热工具如激光装置或微波振荡器加热并烧结可烧结粉末，形成层，其中在胎冠部中不需要强度且具有复杂结构的部分使用低密度烧结体，在需要强度的部分如胎冠部中具有极少凸起的部分和模具的啮合部使用高密度烧结体，为组成该模具一部分或全部的烧结体提供密度分布。这样不使用排气孔也可以进行排气，并且可以保证作为模具的满意的强度。
根据本发明的第三方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中通过施加激光束加热并烧结所述粉末，并且通过控制激光束的输出为烧结体提供密度分布。
根据本发明的第四方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末通过施加激光束加热并烧结，并且通过控制激光束的曝光时间为烧结体提供密度分布。
根据本发明的第五方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中在加热并烧结粉末时通过改变粉末的大小改变烧结体的孔隙率。
根据本发明的第六方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是金属或合金粉末。
根据本发明的第七方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是铝粉。
根据本发明的第八方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述轮胎硫化模具是一种组件式轮胎模具，包括多个组件，可以在与轮胎胎面形成部分接触的侧面上形成胎面花纹，其中一些或者全部这些组件用粉末烧结法生产，并且至少一个组件由多个模具元件组成，它们在厚度方向上具有固定的密度，在密度上彼此不同，为该组件提供了密度分布。
根据本发明的第九方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中多个组件用粉末烧结法整体生产，并且通过对组件之间预定区域的粉末减弱或者不施加激光束，在相邻组件间的分界处形成排气狭缝。
根据本发明的第十方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述组件各自用粉末烧结法生产，并且通过对与组件分界表面接触的至少一些或全部粉末减弱或者不施加激光束，在组件的分界表面上形成排气狭缝。
根据本发明的第十一方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中在胎冠部易形成气库的位置处，例如在凸起周围的位置处或凸起之间的交界处排列的模具元件通过粉末烧结法生产，由这种烧结体组成的模具元件与分别生产的模具体或组件装配。
根据本发明的第十二方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中将所述模具元件置于铸塑模具体或组件的模具中，并在铸塑时与模具体或组件装配。
根据本发明的第十三方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述模具元件埋藏在分开的铸模体或组件中。
根据本发明的第十四方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中为了用加热并烧结可烧结粉末以形成层的粉末烧结法生产至少部分或全部模具或者至少一些或全部组件，利用轮胎三维CAD产生轮胎模型，用预定角度的平行平面分割该模型产生层叠模型，根据层叠模型为各层加热并烧结所述粉末。
根据本发明的第十五方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中层距为0.1-0.5mm。
根据本发明的第十六方面，提供一种轮胎硫化模具，它包括多个模具元件，这些元件在模具的厚度方向上具有固定密度，在密度上彼此不同，其中用于胎面部的模具元件由烧结体组成，用于模具啮合部的模具元件由比烧结体含孔少或者不含孔的构件组成，如密度较高因而孔隙率较低的构件。
根据本发明的第十七方面，提供一种轮胎硫化模具，其中该轮胎硫化模具的一部分或全部是通过用局部加热工具加热并烧结可烧结粉末形成层来生产的。
根据本发明的第十八方面，提供一种轮胎硫化模具，其中在至少一个胎冠部的凸起周围排列的模具元件用粉末烧结法生产。
根据本发明的第十九方面，提供一种轮胎硫化模具，其中该轮胎硫化模具是一种组件式轮胎模具，包括多个组件，可在与轮胎胎面形成部分接触的侧面上形成胎面花纹，并且至少一个组件由多个模具元件组成，它们在厚度方向上具有固定的密度，在密度上彼此不同。
根据本发明的第二十方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，它包括下列步骤：
用粉末烧结法生产模具的至少一部分或全部，其中加热并烧结可烧结粉末，形成层；以及
使金属或合金渗入该模具的层状烧结体的孔中。
根据本发明的第二十一方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中模具的密度通过调节金属或合金的渗透来控制。
根据本发明的第二十二方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是金属或合金粉末。
根据本发明的第二十三方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是铝粉。
根据本发明的第二十四方面，提供一种生产轮胎硫化模具的方法，其中所要渗透的金属或合金是铜、铝或者铜或铝合金。
根据本发明的第二十五方面，提供一种轮胎硫化模具，其生产方法是用粉末烧结法制成模具的一部分或全部，该方法中加热并烧结可烧结粉末，形成层，其中金属或合金渗入该模具的层状烧结体的孔中。
根据本发明的第二十六方面，提供一种轮胎硫化模具，其中所述粉末是铝粉，所要渗透的合金是铝合金。
根据本发明的第二十七方面，提供一种轮胎硫化模具，其中模具中用于形成轮胎刀槽花纹(sipe)的嵌入叶片的沟槽部由层状烧结体组成。
根据本发明的第二十八方面，提供一种轮胎硫化模具，其中形成轮胎刀槽花纹的叶片由层状烧结体组成。
根据本发明的第二十九方面，提供一种轮胎硫化模具，其中模具中用来排气的狭缝沟槽部由层状烧结体组成。
附图简述
图1(a)和1(b)是显示本发明实施方案1中轮胎硫化模具构造的图示。
图2(a)和2(b)是显示实施方案1中轮胎硫化模具密度分布的图示。
图3(a)-3(d)是显示实施方案1中轮胎硫化模具的生产方法的图示。
图4(a)和4(b)是本发明硫化模具另一个实例的图示。
图5(a)和5(b)是本发明硫化模具又一个实例的图示。
图6(a)和6(b)是显示本发明实施方案2中轮胎硫化模具构造的图示。
图7是显示本发明实施方案2中轮胎硫化模具组件的胎面形成表面轮廓的图示。
图8(a)和8(b)是显示本发明实施方案3中轮胎硫化模具构造的图示。
图9是根据实施方案3中硫化模具组件的要部的放大图。
图10是显示渗透装置轮廓的图示。
图11(a)和11(b)是显示现有技术中拼合式模具的实例的图示。
图12(a)和12(b)是显示现有技术中组件式轮胎模具的实例的图示。
图13是显示模具激光烧结装置的实例的图示；以及
图14(a)和14(b)是显示现有技术中具有混合结构的轮胎硫化模具的图示。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明优选的实施方案。
实施方案1
图1(a)和1(b)显示根据该实施方案的轮胎硫化模具10的构造。该轮胎硫化模具10是一种拼合式模具，由互相连接成环的多个扇形模具11(11A-11J)组成。在该实施方案中，通过上述粉末烧结法在上述扇形模具11的轮胎一侧(内侧)整体形成具有胎冠部截面形状的冠部12和与胎肩部接触的胎壁部13。如图2(a)所示，在模塑时通过改变加热和烧结条件烧结粉末，以将一个部分，包括不需要强度但是具有复杂结构的冠部12，制成含有低密度(因此含有大量孔)烧结体的疏松部分11b，将对应于胎壁部13的模具啮合部(下文中称为“啮合部”)、需要强度的部分13a制成高密度(因此含有极少孔)的致密部分11a。因此，可以一步模塑成扇形模具11，从而能够容易地获得具有如图14(b)所示混合结构的轮胎硫化模具10。为了如图2(b)所示为轮胎硫化模具10提供密度分布，朝向冠部12密度越来越低即烧结体的孔隙率越来越高的位移部分11c可以介于冠部12与上述啮合部13a之间。
然后描述了生产上述扇形模具11的方法。
用CAD构建了轮胎硫化模具10的三维实体模型。模建了圆周被分成10份的一个核心单元，然后如图3(a)所示分成对应于扇形模具11的节段11M。各节段11M的层叠方向如图3(b)所示。适当地考虑加工时间、完成时的强度和上述模具激光烧结装置70的配套(粉末贮存条件)确定层叠方向。在该实施方案中，层叠方向是从轮胎的内径到外径，但并不局限于此。对于各节段11M，上述层叠方向可能具有相同的角度，或者可能具有不同的角度。
设定与上述层叠方向垂直的平面上的层距P。层距P对应于上述节段11M的各层11m的厚度，通常约0.1-0.5mm。考虑模塑精度和加工时间确定最佳值。当包括具有复杂结构的冠部12M的层距小，而胎壁部13M的层距大时，可以减少层数，烧结能够有效进行。
产生如图3(c)所示的各层11m的片层数据。各个层距截面的平面形状以及各层11m的平面上和深度方向的密度分布按层11m的层叠顺序设置，上述形状数据和密度数据输出作为模具激光烧结装置70的电子控制器77的控制数据。
电子控制器77根据上述数据控制模具激光烧结装置70，从轮胎的内径侧开始一个接一个地模塑对应于上述各节段11M的扇形模具11。更具体而言，形成厚度对应于上述层距P的铝或不锈钢粉末层，按照上述片层数据代表的各层11m的间距截面形状，通过暴露于激光束烧结、硬化，重复该程序，整体模塑上述扇形模具11的冠部12和胎壁部13。为了从轮胎的内径侧模塑扇形模具11，在该实施方案中，如图3(d)所示，通过增大或减少激光束在每一位置的输出，或者延长或缩短激光束的照射时间，在对应于上述节段11M的各层11m的模具元件12k-14k的平面和深度方向上提供密度分布。更具体而言，通过控制激光束的输出或照射时间，使包括具有复杂结构而不需要强度的冠部12的模具元件12k密度低，而使需要强度的部分(如胎壁部13中对应于模具啮合部13a的部分)的模具元件13k密度高。通过改变激光束的输出或照射时间，使介于冠部12与上述啮合部13a之间的模具元件14k朝向冠部12密度越来越低，从而如图2(b)所示可以模塑包括疏松部分11b、致密部分11a和位移部分11c的扇形模具11。
为了提供上述密度分布，可以为预定的各种厚度或者连续地改变激光束的输出或曝光时间。
由此，上述轮胎硫化模具10的啮合部13a制成致密的，因此具有高强度，而冠部12制成疏松的，因此重量轻，从而能够一步获得具有混合结构的模具。
由于上述冠部12由低密度多孔烧结体组成，因此不用排气孔，硫化模具10内部的空气或者硫化轮胎时产生的气体也可以排到模具10的外部。
在该实施方案1中，用CAD构建了轮胎硫化模具10的三维实体模型，通过按照预定的方向分割该模型，产生层叠模型(节段11M)，其最佳间距值考虑模塑精度和加工时间确定，为各层11m产生对应于节段11M层距的片层数据，根据这些片层数据，利用上述粉末烧结法生产轮胎硫化模具10的扇形模具11，通过增大或减少施加于粉末的激光束的输出，或者延长或缩短激光束的照射时间，控制烧结体的密度，在对应于各层11m的模具元件的平面和深度方向上提供密度分布。因此，能够容易地一步生产具有混合结构的扇形模具11。
通过降低组成冠部12的烧结体的密度，增加与胎面形成表面连通的孔的数量，从而不用排气孔也可以将轮胎硫化模具10内部的空气或者硫化轮胎时产生的气体排到上述模具10的外部。
在上述实施方案1中描述了拼合式硫化模具10。当所有节段11M的层叠方向都有相同的角度时，整个核心(轮胎硫化模具10)可以作为一个单元生产。
自不必说，本发明不仅可以用于上述整体式模具和拼合式硫化模具，而且也可以用于组件式轮胎模具。更具体而言，如图4(a)和4(b)所示，组件15用上述粉末烧结法生产，并与未显示的支持体装配。当对与上述组件15的组件分界表面15a和15b接触的至少一些或所有粉末减弱或者不施加激光束，从而在上述组件分界表面15a和15b形成排气狭缝16a和16b时，即使为了提高密度提高构成组件15的烧结体的烧结度，排气仍能完全进行，从而能够进一步提高硫化模具的耐用性。
此外，如图5(a)和5(b)所示，通过上述粉末烧结法可以整体生产多个组件17，以便生产一种组件集成的扇形模具。这样，不必装配每个组件17，从而能够大大缩短生产交付周期。在这种情况下，优选地对组件17与17之间预定区域中的至少一些或所有粉末减弱或者不施加激光束，在上述组件17与17之间的边界处形成排气狭缝18a和18b。
在上述实施方案中，通过改变加热和烧结条件，如激光束的输出或照射时间，为烧结体提供密度分布。改变上述粉末的大小可以提高组成冠部12的烧结体的孔隙率而降低组成啮合部13a的烧结体的孔隙率，为烧结体提供密度分布。加热和烧结条件以及粉末大小都可以改变。
实施方案2
图6(a)和6(b)显示根据实施方案2的轮胎硫化模具20的构造。该模具20由多个扇形模具25组成，每个扇形模具25包括与胎肩部接触的上模具21和下模具22以及固定在支持体23上的多个硫化模具组件(下文中称为“组件”)24，它们沿轮胎圆周方向环形排列。作为每个组件24的凹入部分的胎面斑纹表面24a(暴露于模具20内壁的部分)是轮胎形成表面，即，将与待硫化的轮胎生胶紧密接触的部分。
如图7所示，每个组件24的轮胎形成表面24a含有对应于胎面垂直沟槽花纹的凸起(下文中被称为“竖纹(rib)部”)24R和对应于水平沟槽花纹的凸起(下文中被称为“横纹(lug)部”)24L。在该实施方案中，介于上述组件24的竖纹部24R与横纹部24L之间交汇处的模具元件24m由按照上述粉末烧结法烧结金属或合金粉末形成的多孔元件组成，在与上述模具元件24m装配的上述组件24的组件体24M中形成通过组件24与支持体23之间的间隙24s与未显示的支持体23的排气孔连通的排气道。
上述模具元件24m根据CAD数据直接生产，其方法包括：将铝粉或不锈钢粉涂成约0.1-0.5mm的层，用激光束烧结为希望的形状，使其硬化，重复这一程序。上述模具元件24m置于用来铸塑上述组件24的模具中，通过铸塑与组件体24M集成。此外，组件体24M也可以分开铸塑，在该组件体24M中可以形成接受上述模具元件24m的孔，以埋藏上述模具元件24m。
由于上述交汇部分形成一个气库，模具内部的空气或硫化轮胎时产生的气体容易保留于其中，所以通过在上述交汇部分安装由多孔构件组成的模具元件24m，不使用排气孔也可以将上述空气或气体排到轮胎硫化模具20的外部。优选地通过提高激光束的输出或者延长激光束的曝光时间提高在上述模具元件24m的组件体24M附近几乎不能形成气库的部分的烧结体密度。
根据组件24的花纹形状和模具元件24m的位置改变所要烧结的粉末的大小，从而改变其孔隙率，排气能够更有效地进行。
由于上述模具元件24m只在轮胎硫化模具20的轮胎冠形成表面部分使用，即使在闭合模具20时对扇形模具25施加压力，也不会发生强度问题。
在该实施方案2中，模具元件24m由通过粉末烧结法烧结粉末形成的多孔元件组成，将其安装于在组件24的轮胎形成表面24a上形成的竖纹部24R与横纹部24L之间交汇部分上，轮胎硫化模具20内部的空气或硫化轮胎时产生的气体容易保留于其中，在与上述模具元件24m装配的上述组件24的组件体24M中形成与上述模具20的排气孔连通的排气道。因此，不使用排气孔上述空气或气体也能够容易地排到轮胎硫化模具20的外部。由于上述模具组件24m只在轮胎硫化模具20的轮胎冠形成表面中部分使用，甚至在使用多孔元件时，轮胎硫化模具20的强度也能够完全保持。
在上述实施方案2中，在组件体24M中形成与模具20的排气孔连通的排气道。当模具元件24m排列在与组件分界表面接触的位置处，或者与组件分界表面连通的狭缝处，并且形成上述模具元件24m时，上述组件体24M不总是需要排气道。
在上述实施方案中，轮胎硫化模具20是一种组件式轮胎模具。自不必说，本发明也可以用于其它类型的硫化模具，如整体式模具或拼合式模具。
实施方案3
图8(a)和8(b)显示根据该实施方案3的轮胎硫化模具30的构造。该模具30由多个扇形模具35组成，每个扇形模具35都包括与胎肩部接触的上模具31和下模具32以及固定在支持体33上的多个组件34，它们沿轮胎圆周方向环形排列。作为每个组件34的凹入部分的胎面斑纹表面34a(暴露于模具30内壁的部分)是轮胎形成表面，即，将与待硫化的轮胎生胶紧密接触的部分。
如图9所示，在上述组件34中形成多个狭缝37，它们用于将硫化轮胎时产生的气体排到模具外部，位于在上述胎面斑纹表面34a上形成的凸起36附近，其对应于胎面部34T的沟槽部36T，在对应于胎面部34T的模块38T的沟槽部38中形成用来形成刀槽花纹39T的叶片39。
在该实施方案中，在利用上述粉末烧结法生产包括上述狭缝37和叶片39的组件34后，上述组件34用金属或合金浸渍，以控制上述组件34的密度，保证模具30的强度和透气性。
然后描述了生产本发明的组件34的方法。
首先，根据预置的组件34的CAD图，使用与上述模具激光烧结装置类似的一种烧结装置，用激光束作为局部加热工具，加热可以烧结且平均粒径为10-80μm的金属粉末(SUS粉末)，以0.02-0.2mm的层距模塑3000-5000层，生产组件34，其包含多个狭缝37，宽度为0.1mm或者更小，与支持体33中形成的排气孔连通，还包括叶片39，用于在作为组件34的凹入部分的胎面斑纹表面34a上形成的凸起36附近形成胎面的刀槽花纹。由于粉末烧结法与现有技术相同，故省略了对该方法的详细描述。
在该实施方案中，生产的上述组件34如图10所示置于渗透装置40的储存容器41中，在高于金属T(铜)熔点的温度下加热，金属T的熔化温度低于组成组件34的SUS，将熔化并储存在渗透金属供应装置42中的金属T压送到与上述储存容器41的熔化金属导入口连通的熔化金属通道45内，并导入上述储存容器41中，使上述金属T渗入组成上述组件34的烧结体的孔中。
为了渗透上述金属T，可以制备含有预先熔化的金属T的容器，并将在预定温度下预加热的上述组件34浸没于容器中的金属T中。
此时，通过调节上述组件34的加热温度以及上述金属T的熔化温度和浸渍时间控制上述金属T的渗透，从而能够控制构成上述组件34的烧结体的密度。由于金属T渗入构成上述组件34的烧结体的孔内改变了上述烧结体的孔隙率，可以通过改变渗透控制上述轮胎硫化模具30的透气性。因此，可以通过适当设置上述金属T的类型和渗透条件控制上述模具30的强度和透气性。
在该实施方案3中，利用粉末烧结法生产轮胎硫化模具30中含有细狭缝37和叶片39的硫化模具组件34，之后将组件34放置于渗透装置40中，使上述金属T渗入构成上述组件34的烧结体的孔内。因此，可以非常精确地形成包括复杂形状的内壁、细狭缝37和叶片39的模具30的部分，模具30的烧结部分的密度能够提高，从而能够大大提高模具30的强度。
通过适当控制渗入上述烧结体的孔内的金属或合金量，可以保证模具30的强度和透气性。
在上述实施方案3中，用SUS粉末生产组件34，之后用铜浸渍该组件34。组件34的材料不只限于此，也可以是其它金属粉末或合金粉末，如在硫化模具中常用并且可以烧结的铝粉。渗透的金属或合金不只限于上述的铜，也可以是熔点低于组成组件34的粉末的其它金属或合金。特别是在使用铝粉时，渗透的金属优选地是铝合金。
在上述实施方案中，叶片39用粉末烧结法直接制成。可以制成嵌入叶片的沟槽部，并将分开生产的叶片嵌入在这种嵌入叶片的沟槽部中，来代替上述叶片39。
<实施例>
通过粉末烧结法，用平均粒径为20μm的SUS粉末以0.05mm的层距形成约4000层，生产用于客车轮胎的硫化模具组件。铜渗入上述组件内，测定获得的硫化模具组件的密度和强度。为了比较，生产未经渗透的硫化模具组件，测定其密度和强度。
结果，本发明的硫化模具组件在渗透前密度为60％，在渗透后密度为98％，比现有技术高35％或以上。本发明的硫化模具组件在渗透前强度为80MPa，在渗透后强度为580MPa，比现有技术高大约7倍。因此可以证实，与现有技术的铸塑硫化模具组件相比，本发明的硫化模具组件在强度上没有问题。
工业实用性
如上所述，用粉末烧结法生产部分或全部轮胎硫化模具，其中用局部加热工具如激光装置或微波振荡器加热并烧结可烧结粉末，在具有复杂结构而不需要高强度的胎冠部使用低密度烧结体，在需要高强度的部分，如胎冠部中具有极少凸起的部分和模具的啮合部，使用高密度烧结体，通过铸塑制成不包括上述烧结部分的部分，上述烧结体埋藏于这个铸塑部分中，为上述模具提供密度分布。因此，可以容易地生产具有混合结构的轮胎硫化模具。因此减少了加工步数，从而大大缩短了生产交付周期。由于在胎冠部的气库中使用低密度烧结体，不使用排气孔也能够容易地释放空气。
在用粉末烧结法生产模具的至少一部分或者全部后，使金属或合金渗入模具的上述层状烧结体的孔内。从而能够精确地形成模具的内壁、排气孔和排气道的复杂部分，并且提高模具的烧结体的密度。因此，模具的强度能够大大提高。

Claims (29)

1.一种生产轮胎硫化模具的方法，包括用多个模具元件制造轮胎硫化模具，这些元件在模具的厚度方向上具有固定密度，在密度上彼此不同，为模具提供了密度分布，还包括用烧结构件制造用于胎面部的模具元件的至少一部分，以及用比烧结构件含孔少或者不含孔的构件制造用于模具啮合部的模具元件。
2.根据权利要求1的生产轮胎硫化模具的方法，其中该轮胎硫化模具的一部分或全部用粉末烧结法生产，该方法中用局部加热工具加热并烧结可烧结粉末，形成层，并为烧结体提供密度分布。
3.根据权利要求2的生产轮胎硫化模具的方法，其中通过施加激光束加热并烧结所述粉末，并且通过控制激光束的输出为烧结体提供密度分布。
4.根据权利要求2的生产轮胎硫化模具的方法，其中通过施加激光束加热并烧结所述粉末，并且通过控制激光束的曝光时间为烧结体提供密度分布。
5.根据权利要求2-4任一项的生产轮胎硫化模具的方法，其中在加热和烧结粉末时通过改变粉末大小改变烧结体的孔隙率。
6.根据权利要求2-4任一项的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是金属或合金粉末。
7.根据权利要求6的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是铝粉。
8.根据权利要求2-4任一项的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述轮胎硫化模具是一种组件式轮胎模具，包括多个组件，可以在与轮胎胎面形成部分接触的侧面上形成胎面花纹，其中一些或者全部这些组件用粉末烧结法生产，并且至少一个组件由多个模具元件组成，它们在厚度方向上具有固定的密度，在密度上彼此不同，为该组件提供了密度分布。
9.根据权利要求8的生产轮胎硫化模具的方法，其中多个组件用粉末烧结法整体生产，并且通过对组件之间预定区域的粉末减弱或者不施加激光束，在相邻组件间的分界处形成排气狭缝。
10.根据权利要求8的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述组件各自用粉末烧结法生产，并且通过对与组件分界表面接触的至少一些或全部粉末减弱或者不施加激光束，在组件的分界表面上形成排气狭缝。
11.根据权利要求1的生产轮胎硫化模具的方法，其中在至少一个胎冠部的凸起周围排列的模具元件用粉末烧结法生产，由这种烧结体组成的模具元件与分别生产的模具体或组件装配。
12.根据权利要求11的生产轮胎硫化模具的方法，其中将所述模具元件置于铸塑模具体或组件的模具中，并在铸塑时与模具体或组件装配。
13.根据权利要求11的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述模具元件埋藏在分开的铸模体或组件中。
14.根据权利要求2-4任一项的生产轮胎硫化模具的方法，其中为了用加热并烧结可烧结粉末以形成层的粉末烧结法生产至少部分或者全部模具或者至少一些或者全部组件，利用轮胎三维CAD产生轮胎模型，用预定角度的平行平面分割该模型产生层叠模型，根据层叠模型为各层加热并烧结所述粉末。
15.根据权利要求14的生产轮胎硫化模具的方法，其中层距为0.1-0.5mm。
16.一种轮胎硫化模具，它包括多个模具元件，这些元件在模具的厚度方向上具有固定密度，在密度上彼此不同，其中用于胎面部的模具元件由烧结体组成，用于模具啮合部的模具元件由含孔极少或者不含孔的构件组成。
17.根据权利要求16的轮胎硫化模具，其中该轮胎硫化模具的一部分或全部是通过用局部加热工具加热并烧结可烧结粉末以形成层来生产的。
18.根据权利要求17的轮胎硫化模具，其中在至少一个胎冠部的凸起周围排列的模具元件用粉末烧结法生产。
19.根据权利要求16-18任一项的轮胎硫化模具，其中所述轮胎硫化模具是一种组件式轮胎模具，包括多个组件，可在与轮胎胎面形成部分接触的侧面上形成胎面花纹，并且至少一个组件由多个模具元件组成，它们在厚度方向上具有固定的密度，在密度上彼此不同。
20.一种生产轮胎硫化模具的方法，包括下列步骤：
用粉末烧结法生产模具的至少一部分或全部，其中加热并烧结可烧结粉末，形成层；以及
使金属或合金渗透入该模具的层状烧结体的孔中。
21.根据权利要求20的生产轮胎硫化模具的方法，其中该模具的密度通过调节金属或合金的渗透来控制。
22.根据权利要求20或21的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是金属或合金粉末。
23.根据权利要求22的生产轮胎硫化模具的方法，其中所述粉末是铝粉。
24.根据权利要求20-21任一项的生产轮胎硫化模具的方法，其中所要渗透的金属或合金是铜、铝或者铜或铝合金。
25.一种轮胎硫化模具，其生产方法是用粉末烧结法制成模具的一部分或全部，其中加热并烧结可烧结粉末，形成层，其中金属或合金渗透入该模具的层状烧结体的孔中。
26.根据权利要求25的轮胎硫化模具，其中所述粉末是铝粉，所要渗透的合金是铝合金。
27.根据权利要求25的轮胎硫化模具，其中模具中用于形成轮胎刀槽花纹的嵌入叶片的沟槽部由层状烧结体组成。
28.根据权利要求25-27任一项的轮胎硫化模具，其中形成轮胎刀槽花纹的叶片由层状烧结体组成。
29.根据权利要求25-27任一项的轮胎硫化模具，其中模具中用来排气的狭缝沟槽部由层状烧结体组成。
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