CN204604737U - 包覆成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种包覆成型模具(10)，用于用材料(22)包覆成型机动车用复合材料插件(20)，该模具包括两个部分，这两个部分限定模腔(16)，所述模具包括加热装置(18)，该加热装置能够将模腔(16)内部的插件(20)的一部分(A)加热到允许实现材料(22)与插件(20)之间良好的化学结合的温度。

Description

包覆成型模具

技术领域

本实用新型涉及用于机动车的复合材料插件的包覆成型(surmoulage)技术领域。

背景技术

被包覆成型在机动车部件上的插件经常被用于加固该部件的结构，其中所述部件一般完全由塑料材料制成。为了获得具有所期望的机械特性的部件，必须保证插件的外壁与在包覆成型时添加的材料之间的良好的结合。

在现有技术中已知一种方法，该方法使用插件和部件之间的化学类型的结合，其中所述插件和部件由同一材料构成，或由一对在化学上相互兼容的材料构成。该方法允许通过加热来激活插件的外壁。实际上，插件必须处于某一温度，以使得所模制的材料令人满意地结合在插件的壁上，所述温度被称为良好结合温度。该良好结合温度一般高于包含在插件中的或完全构成插件的塑料材料的玻璃化转变温度，并低于该塑料材料的熔点。在插件是基于聚酰胺(PA)的复合材料插件的情况下，壁在表面大约为180℃的良好结合温度下被激活。

为了达到所期望的结合温度，在插件被放置在温度例如在80℃和120℃之间的模具中之前，在炉子中将插件预加热至明显地高于良好结合温度的温度，其中所述炉子一般为红外线炉、热空气炉或接触炉。实际上，插件从炉子转移到模具的过程和插件与处于更低温度的模具的接触总是导致插件温度下降大约40℃。由此，为了能够得到所注射的材料和插件的壁之间良好的结合，在插件是由PA制成的情况下，预加热必须在大约220℃下进行，以补偿插件与模具的型腔接触导致的热量损失。此外，当插件在炉子和模具之间转移时，该热量损失被加重。

由此，为了考虑到该温度下降(尤其是在插件转移到模具中时插件表面的降温)，该方法必须将插件加热到非常高的、显著地高于良好结合温度的温度。然而，该预加热温度——接近并有时超过构成插件的材料(尤其是热塑性材料制成的部件的基质)的熔点——经常为了避免损害插件的机械特性而不能够达到。并且，该热输入要求相当多的、用于加热设施的投入以及能够在高温下工作的快速转移设备，其中所述投入意味着高的加热成本。

最后，该方法必须保证在插件的预加热和注塑过程之间非常短的转移时间，以免加重热量的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的特别地在于提供一种模具(优选地为注塑模具)，该模具允许实现(优选地为热塑性的)插件的包覆成型，该包覆成型在对应于该插件与所注射的材料之间良好的化学结合的温度条件下实现。

为此，本实用新型的主题特别地在于一种用于用材料来包覆成型用于机动车的复合材料插件的模具，该模具包括限定模腔的两个部分，其特征在于，所述模具包括加热装置，该加热装置允许将模腔内的插件的一部分加热到允许实现材料与插件之间良好的化学结合的温度。

由此，插件的一部分(一般为表面的部分)直接在模具内被加热，插件随后在模具内被包覆成型。该预加热方法不需要将插件在模具外移动。一方面，由此避免插件表面在预加热和包覆成型之间损失热量；另一方面，通过减小与操作相关的风险并节省人工而简化了预加热过程。只需将插件加热到良好结合温度，并借助于加热的模具将插件在加热结束和包覆成型开始之间(通常为数秒至数分钟)维持在该温度上。除了节省能源以外，材料受损的风险被大大地减小，并且能够对大范围的材料进行预加热。

该模具还可以单独或结合地包括以下特征中的一个或多个：

-加热装置能够选择性地加热插件与材料接触的部分。实际上，如果仅在插件的外壁的一部分上进行包覆成型，那么就仅需要加热插件与所注射的材料直接接触的区域，以一方面节省能源并另一方面减小壁的其他部分热损伤的风险。可以通过将加热装置(例如：热空气供给管道的出口)布置在待包覆成型的区域或通过使用保护不被包覆成型的区域的模具来实现选择性的加热。

-加热装置包括一个或多个位于模具两个部分中至少一个中的供给管道，载热流体能够穿过这些供给管道被注射到模腔内。实际上，当模具在插件上方和/或周围闭合时，用于接收所注射的材料的空闲空间与插件接触。因此能够在这些空腔内注射高温载热流体。这能够保证与插件待加热的部分交换热量，其中所述插件待加热的部分在包覆成型时与所注射的材料直接接触。流体的热容量越大，热交换就越有效。载热流体可以是气体(例如：空气、氮气、氦气或水蒸汽)或液体(例如：水、油)。用于将载热流体输送到模腔的供给管道在注射和包覆成型插件之前关闭。

-载热流体为高温空气。在气体中，空气是良好的载热流体，具有大约为1.256kJ·m^-3·K^-1的热容量。并且，大气中富含空气，因此相对于其他流体，空气的成本及其可用性是非常有利的。尽管水或油具有更高的热容量，但水或油的使用需要额外的清洁步骤并意味着具有其它操作限制条件，这使得水或油不如空气有利。

-加热装置包括对着插件待加热部分的供给管道。为了选择性地加热插件与所注射的材料接触的区域，优选地在这些区域的附近，尤其是在用于注射材料的空闲空间中注射载热流体。对着这些区域的供给管道允许流体更好的流通以及更快速均匀的加热。

-加热装置包括两个供给管道，这两个供给管道优选地以关于模腔的轴线对称的方式被布置在模具中。由此，由于供给管道的流体到待加热的区域要经过的距离——无论所考虑的区域如何——都大致相同，供给管道能够均匀地并以相同的速度来为模具的空的空腔填充载热流体。

-模具包括流体排出系统，该系统允许控制模具内的压强。实际上，注射到模具内的流体会显著地增大模腔中的压强。因此，优选能够在加热期间和/或插件被加热之后将流体排向模具外以控制并调节模具内的压强。流体排出系统特别地包括具有足够尺寸的排出管道和/或通气口，这些管道和/或通气口允许实现流体良好的流通和足够的流量，以供应所必需的热量。

-高温空气借助于涡轮被注射到模具内。

附图说明

阅读示例性地而绝非限制性地提供的附图，本实用新型将变得显而易见。在这些附图中：

图1为符合一个实施例并处于打开位置的模具的纵向剖视示意图；

图2为图1的模具处于闭合位置的纵向剖视示意图；

图3为图1的模具处于加热过程中的示意图；

图4为图1的模具处于注塑过程中的示意图。

具体实施方式

模具10包括两个部分：凸模12和凹模14，这两个部分限定模腔16。模具10还包括加热装置18，该加热装置18能够将模腔16内的插件20的至少一部分加热到允许所注射的材料22和插件20之间实现良好化学结合的温度。

加热装置18包括一个或多个供给管道，载热流体26(例如高温空气)能够穿过这些供给管道被注射到模腔16中，在图1的模具10的情况下，加热装置包括两个供给管道24a和24b。借助于涡轮(未在附图中示出)以箭头28的方向注射流体26。优选地，供给管道24a和24b以关于模腔的轴线对称的方式被布置在模具10中，以简化对流体26在模腔16中的流通和均匀性的控制。

模具10的一个变型在于加热装置18包括单一供给管道。该单一供给管道优选地被布置为对着插件待模制的部分。

在图1至图3中，为了简化，供给管道24a和24b被示出为位于与模具10的轴线平行的同一平面中，但一般性地，这些供给管道可以被布置在任意平面上，可以全部被布置在模具的活动部分中或固定部分中，或各自被布置在不同的部分中。

模具还包括能够控制模具10内的压强的、流体26的排出系统30，该系统30可以是简单的排出管道32。在另一实施例中，流体排出系统30可以包括多个排出管道。由此，在加热插件时，通过供给管道24a和24b注射流体26，并通过排出管道32以箭头34的方向排出流体26。在图3中，排出管道32位于与两个供给管道24a和24b相同的模具部分中。在另一实施例中，该排出管道可以位于活动部分中或固定部分中。在图3中，排出管道被示出为位于与模具轴线平行的、包括管道24a和24b的同一平面中，但一般性地，这三个管道可以被布置在不同的平面中或任意平面中。并且，排出管道32具有出口，该出口具有足以能够实现模腔中令人满意的空气流量并同时保证在模腔中压强增大的截面。

加热装置18允许选择性地加热插件20的、其上要注射材料22的部分。实际上，如在图4中可见，在包覆成型时，材料被注射到模腔16的空的空腔中。这些空腔此前被载热流体26所占据。由此，只有插件20的、包括在图4中的字母A所指示的区域中的部分(即与所注射的材料22接触的区域)才被载热流体26加热。

现在说明模具的一种使用方式。

首先，插件20被引入到温度处于例如80℃和120℃之间的模具中。模具的两个模制部分12和14闭合，以限定模腔16。在模具10闭合之后，供给管道24a和24b打开。载热流体26由此以箭头28的方向通过这些供给管道被注射到模腔16中。在注射流体26期间和/或之后，通过流体排出系统30排出流体，以调节模具10内部的压强。当插件的部分A达到良好结合温度时，管道24a、24b和32关闭。为了控制管道的打开和/或关闭，可以使用例如液压缸系统或液力机械回复系统(un système renvoi hydromécanique)。然后，材料22被注射到模腔16中，占据此前由流体26所占据的位置。然后可以以常见的方式实施包覆成型。

由此获得包括插件的部件，该插件在其部分A上被材料22包覆成型。

本实用新型是对于插件的注射包覆成型来说明的，但本实用新型也可以被用于热固性或热塑性材料部件的压缩模制方法。

实际上，一种这样的压缩模具包括限定模腔的两个部分，在所述模腔中布置待包覆成型的插件和一个或多个塑料材料板材、例如SMC(片状模塑料，英语为“Sheet Molding Compound”)板材。通过移动模具两个部分中的一个来在其上施加压强，以使得板材结合在插件上。为了得到令人满意的结合，必须预加热插件的外壁的一部分，尤其是插件与所添加的板材的塑料材料接触的部分。存在插件从炉子转移到模具时和插件与模具的壁接触时损失热量的相同问题。由此，符合本实用新型的模具允许通过解决这些缺陷来加热插件。

Claims (8)

1.一种包覆成型模具(10)，用于用材料(22)包覆成型机动车用复合材料插件(20)，所述模具包括限定模腔(16)的两个部分，所述模具(10)的特征在于，所述模具(10)包括加热装置(18)，所述加热装置能够将所述模腔(16)内的所述插件(20)的一部分(A)加热到允许实现所述材料(22)和所述插件(20)之间良好的化学结合的温度。

2.如权利要求1所述的模具(10)，其特征在于，所述加热装置(18)能够选择性地加热所述插件(20)与所述材料(22)接触的部分。

3.如上述权利要求中任一项所述的模具(10)，其特征在于，所述加热装置(18)包括一个或多个供给管道(24a、24b)，所述供给管道位于所述模具的所述两个部分中的至少一个中，载热流体(26)能够穿过所述供给管道被注射到所述模腔(16)内。

4.如权利要求3所述的模具(10)，其特征在于，所述载热流体(26)为高温空气。

5.如权利要求3所述的模具(10)，其特征在于，所述加热装置(18)包括对着所述插件(20)的待加热部分的供给管道。

6.如权利要求3所述的模具(10)，其特征在于，所述加热装置(18)包括两个供给管道(24a、24b)，所述两个供给管道以关于所述模腔(16)的轴线对称的方式被布置在所述模具(10)中。

7.如权利要求3所述的模具(10)，其特征在于，所述模具(10)包括用于排出所述流体的流体排出系统(30)，所述流体排出系统(30)能够控制所述模具内部的压强。

8.如权利要求4所述的模具(10)，其特征在于，借助于涡轮将高温空气注射到所述模具(10)内。