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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllmaterial, eine Dichtungsstruktur und ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur, in dem das Füllmaterial in einen Spielraum zwischen einem Ausbuchswerkzeug und einem Einsetzloch, das auf einem Vorrichtungskörper ausgebildet ist, bereitgestellt wird.
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In einer ersten Referenz des bisherigen Stands der Technik (japanische offengelegte Patentanmeldung
JP 2006 - 289 382 A ) werden eine Metallpresswerkzeug-Kühlstruktur und ein Verfahren zur Herstellung der Metallpresswerkzeug-Kühlstruktur offenbart, in der eine wärmeleitende Schicht zwischen einem in ein Kühlloch eingesetzten Gehäuse und einer Innenwand des Kühllochs bereitgestellt wird. Die wärmeleitende Schicht wird mit einem geschmolzenen Metall (worauf hier nachstehend als ein Füllmetall Bezug genommen wird) mit einer niedrigen Schmelztemperatur gefüllt.
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Insbesondere wird ein Lötmaterial (Legierungsmetall mit einer niedrigen Schmelztemperatur) zwischen einer Außenoberfläche des Gehäuses und einer Innenoberfläche des Kühllochs bereitgestellt, um einen Luftspielraum dazwischen zu vermeiden. Nachdem das Legierungsmetall gekühlt und verfestigt ist, befestigt das Legierungsmetall sich daraus ergebend das Gehäuse fest in dem Kühlloch (siehe Abschnitt [0012]).
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In einer zweite Referenz des bisherigen Stands der Technik (japanische offengelegte Patentanmeldung
JP H09 - 29 416 A ) wird ein Kühlstift für geschmolzenes Metall offenbart, der für ein Metallpresswerkzeug verwendet wird, in dem ein Innenzylinder und ein Außenzylinder in einer Doppelzylinderstruktur innerhalb eines Kühlabschnitts für geschmolzenes Metall des Metallpresswerkzeugs bereitgestellt werden.
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Insbesondere bildet der Kühlstift für geschmolzenes Metall ein Wärmeübertragungselement, das in einen Spielraum zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder gegossen und verfestigt wird (siehe z.B. Anspruch 5).
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Eine dritte Referenz des bisherigen Stands der Technik (offengelegte japanische Patentanmeldung
JP 2011 - 104 604 A ) offenbart eine Kühleinheit, um zu vermeiden, dass die Kühlwirkung sich gegen das Metallformpresswerkzeug verringert (siehe „Zusammenfassung“ und „Probleme, die gelöst werden sollen“).
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Insbesondere ist es selbst, wenn das Thermofett (wärmeübertragendes Element) vor dem Einsetzen des Ausbuchswerkzeugs in das Kühlloch eingesetzt wird, möglich, zu verhindern, dass das Thermofett aus dem Kühlloch fließt (siehe Abschnitt [0008].
In der dritten Referenz des bisherigen Stands der Technik ist es möglich, zu verhindern, dass das wärmeübertragende Element aus einer Außenoberfläche durch ein Verbindungselement zu einer Innenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs fließt. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass ein erstes Dichtungselement sich aus einer Umfangsnut heraus in Richtung einer Axialrichtung des Ausbuchswerkzeugs bewegt. Dies stellt mit Hilfe des ersten Dichtungselements eine Flüssigkeitsdichtigkeit bereit, um zu verhindern, dass das Thermofett aus dem Kühlloch fließt (siehe Abschnitt [0012]). Es muss bemerkt werden, dass das Thermofett als ein Wärmeübertragungsfett dient, das mit einem pulverförmigen Metall, wie etwa zum Beispiel Kupfer und Aluminium, gemischt wird.
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In der ersten Referenz des bisherigen Stands der Technik, in der das geschmolzene Metall in das Kühlloch gegossen wird, um die genau eingepasste Struktur zwischen dem Gehäuse und dem Kühlloch zu verbessern, ist ein Heizverfahren erforderlich, welches das Metallpresswerkzeug auf eine höhere Temperatur (z.B. 600°C) als das Füllmetall schmelzen kann, heizt, wenn das Füllmaterial aus dem Metallpresswerkzeug herausgenommen wird, wenn die Gehäuse ausgetauscht werden (siehe Abschnitt [0019]). Nämlich ist es notwendig, das Verfahren, um eine passende Menge des Füllmetalls zu schmelzen und zu verfestigen, zu implementieren, um den Luftspielraum zu vermeiden, wodurch das Verfahren aufwendig und zeitraubend (nicht nutzerfreundlich) gemacht wird.
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Beim Implementieren der Wartung zur Entfernung von Spannungen aus dem Metallpresswerkzeug, bestünde zur Zeit des Heizens des Füllmetalls eine Gefahr, dass das Füllmetall geschmolzen wird, so dass die genau eingepasste Struktur zwischen dem Gehäuse und dem Kühlloch geschmolzen wird. Wenn das Gehäuse fest an der Innenwand des Kühllochs angreift, besteht eine Möglichkeit, dass das Presswerkzeug Risse entwickelt und Gehäuse teilweise bricht, so dass sich daraus der Verlust der Funktion der Innenverkleidung ergibt.
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Die zweite Referenz des bisherigen Stands der Technik, welche die genau eingepasste wärmeleitende Schicht in dem Kühlstift für geschmolzenes Metall darstellt, der für das Metallpresswerkzeug verwendet wird, hat die gleichen Probleme wie in der ersten Referenz des bisherigen Stands der Technik erwähnt.
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In der dritten Referenz des bisherigen Stands der Technik erhöht das metallische Formpresswerkzeug die Temperatur weiter als die Wärmebeständigkeitstemperatur des Thermofetts, wenn das metallische Formpresswerkzeug für die Massenfertigung verwendet wird. In diesem Fall wird angenommen, dass das Thermofett geschmolzen wird, so dass es leckend ausfließt oder verdampft wird, so dass es sich schnell aufbläht. Es muss bemerkt werden, dass das Thermofett im Allgemeinen eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die des nichtrostenden Stahls und von Eisen hat.
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Daher wurde die vorliegende Erfindung mit den vorstehenden Nachteilen im Auge gemacht; es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Füllmaterial, eine Dichtungsstruktur und ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur bereitzustellen, die fähig ist, eine Wärmeleitfähigkeit eines Ausbuchswerkzeugs, das in ein auf einem Vorrichtungskörper ausgebildetes Kühlloch eingesetzt wird, zu verbessern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Füllmaterial mit einem flüssigen Epoxidharz, einem pulverförmigen Metall und einem Härtungsmittel bereitgestellt, wobei das Epoxidharz durch das Härtungsmittel gehärtet und das Epoxidharz mittels einer Wärmbehandlung, bei der das pulverförmige Metall von Sauerstoff in der Atmosphäre isoliert ist, nach dem Härten verschmort ist.
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Als ein Mischverhältnis des Füllmaterials hat das pulverförmige Metall 85-95 Gewichts-% und das Epoxidharz hat 15 - 5 Gewichts-%. Das Härtungsmittel (z.B. denaturiertes Polyamin) kann in Abhängigkeit jeweils von dem Füllmaterial und dem pulverförmigen Metall 3 - 10 Gewichts-% haben.
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Das Füllmaterial enthält aus Angst, dass das Epoxidharz nicht härten sollte, ein nicht brennbares Mittel. Als das nicht brennbare Mittel wird eine Substanz auf Phosphorbasis oder eine Substanz auf Halogenbasis hergestellt. Das nicht brennbare Mittel kann in Abhängigkeit von dem Epoxidharz und dem pulverförmigen Metall 0,5 - 1,0 Gewichts-% haben.
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Das Füllmaterial hat das pulverförmige Metall, wie etwa zum Beispiel Kupfer oder Zink, dessen Korngröße mehr als 1 µm Durchmesser ist. Das pulverförmige Metall kann insbesondere, wenn das pulverförmige Metall auf das metallische Formpresswerkzeug aufgebracht wird, eine Korngröße von mehr als 4 - 100 µm oder 4 - 50 µm haben.
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Wenn das brennbare pulverförmige Zink verwendet wird, wird das pulverförmige Zink in dem Epoxidharz vermischt, um das pulverförmige Zink mit dem Epoxidharz zu bedecken, um das pulverförmige Zink von Sauerstoff in der Atmosphäre zu isolieren. Das pulverförmige Metall kann zwei Arten von Korngrößen (z.B. 40 µm und 4 µm) haben. Das pulverförmige Metall kann eines sein, das aus einem pulverförmigen nichtrostenden Stahl, pulverförmigen Eisen, pulverförmigen Kupfer oder pulverförmigen Zink ausgewählt wird. Andernfalls kann das pulverförmige Metall eine pulverförmige Mischung sein, die geeignet aus dem pulverförmigen nichtrostenden Stahl, dem pulverförmigen Eisen, pulverförmigen Kupfer und pulverförmigen Zink kombiniert ist.
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In einer Dichtungsstruktur wird ein Ausbuchswerkzeug in ein Kühlloch eingesetzt, das auf einem Vorrichtungskörper bereitgestellt ist. Das Ausbuchswerkzeug hat einen Außendurchmesser, der einem Innendurchmesser des Kühllochs entspricht. Das Füllmaterial wird zwischen dem Ausbuchswerkzeug und dem Kühlloch bereitgestellt und verfestigt, um das pulverförmige Metall mit dem durch die Wärmebehandlung verschmorten Epoxidharz herzustellen.
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Der Vorrichtungskörper umfasst grundsätzlich das Metallpresswerkzeug, einen Motor etc. Das Metallpresswerkzeug umfasst grundsätzlich einen Kühlstift für geschmolzenes Metall (z.B. den Außenzylinder in dem bisherigen Stand der Technik), der direkt in Kontakt mit geschmolzenem Metall kommt.
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In einem Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsstruktur, in dem ein Füllmaterial in ein auf dem Vorrichtungskörper definiertes Kühlloch bereitgestellt wird, wird das Füllmaterial in das Kühlloch bereitgestellt. Es wird ein Ausbuchswerkzeug eingesetzt, das einen Außendurchmesser hat, der einem Innendurchmesser des Kühllochs entspricht. Das Ausbuchswerkzeug wird durch eine vorgegebene Menge in das Kühlloch gedrückt, und das Epoxidharz wird gehärtet, um das Epoxidharz fest zwischen dem Ausbuchswerkzeug und dem Kühlloch zu befestigen. Nach dem Abschließen des Druckschritts wird ferner ein Wärmebehandlungsschritt bereitgestellt, so dass der Vorrichtungskörper wärmebehandelt wird, um das Epoxidharz zu verschmoren.
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Ein Ausbuchswerkzeug hat ein führendes Ende mit einem halbkugelförmigen Endabschnitt, der dem halbkugelförmigen Endabschnitt des auf dem Vorrichtungskörper definierten Einsetzlochs entspricht. Das Ausbuchswerkzeug wird in das Einsetzloch eingesetzt und hat einen Außendurchmesser, der identisch zu einem Innendurchmesser des Einsetzlochs ist. Das Ausbuchswerkzeug bildet einen zylindrischen Aufbau mit einem Bodenendabschnitt und einer Axiallinie, die entlang einer Axiallinie des Einsetzlochs ausgerichtet ist, nachdem das Ausbuchswerkzeug vollständig in das Einsetzloch eingesetzt ist.
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Als ein anderer Aspekt der Erfindung wird ein ultradünner Metalldraht in einer Spiralgewindeform mit einer vorgegebenen Steigung um eine Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs gewickelt. Der Metalldraht wirkt als ein Abstandshalter, um einen gleichmäßigen Spielraum zwischen der Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs und einer Innenoberfläche des Kühllochs zu halten, wenn das Ausbuchswerkzeug in das Kühlloch eingesetzt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Füllmaterial bei einer Normaltemperatur in einem flüssigen Zustand, um das Füllmaterial in dem Füllverfahren leicht handhabbar zu machen. Mit der günstigen Verwendung des denaturierten Polyamins als das Härtungsmittel ist es möglich, die Viskosität des Epoxidharzes zu verringern und das Epoxidharz bei der Normaltemperatur zu härten. Als das nicht brennbare Mittel wird bevorzugt, das Mittel auf Phosphorbasis auszuwählen, das frei von jeglicher toxischen Komponente ist. Das nicht brennbare Mittel macht das Epoxidharz nicht brennbar, wenn das Epoxidharz nicht verfestigt ist.
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Nachdem das pulverförmige Metall (z.B. pulverförmiges Kupfer oder pulverförmiges Zink) auf die Korngröße von mehr als 1 µm Durchmesser gebracht wurde, ist es möglich, das pulverförmige Metall mit zwei Arten von Korngrößen (z.B. 40 µm und 4 µm) zu mischen. In dieser Situation füllen die Körner (4 µm) den Kornzwischenraum der Korngröße (40 µm) auf.
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In der Dichtungsstruktur und dem Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur wird das Füllmaterial bereitgestellt, so dass das Ausbuchswerkzeug das Füllmaterial hochtreibt (d.h. Entlüftung), um den Spielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug und dem Kühlloch aufzufüllen, wodurch verhindert wird, dass in dem Füllmaterial Luftporen auftreten, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen zu verbessern.
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Mit dem pulverförmigen Metall, das mit dem gehärteten oder verschmorten Epoxidharz vermischt ist, ist es möglich, den Spielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug und dem Kühlloch vollständig zu verstopfen. Dies macht es möglich, das Ausbuchswerkzeug von der Innenoberfläche des Kühllochs zu trennen. Dies bedeutet, das Ausbuchswerkzeug mit Hilfe des pulverförmigen Metalls, das mit dem gehärteten oder verschmorten Epoxidharz vermischt ist, in Kontakt mit der Innenoberfläche des Kühllochs zu bringen, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen verbessert wird, um die Temperatur des Vorrichtungskörpers ohne Weiteres einzustellen.
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Mit dem Metalldraht, der bereitgestellt wird, um den Spielraum (Dichtungsraum) zwischen der Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs und einer Innenoberfläche des Kühllochs gleichmäßig zu halten, wenn das Ausbuchswerkzeug in das Kühlloch eingesetzt ist, ist es ebenso möglich, eine Kühlwärme von dem Ausbuchswerkzeug durch das Füllmaterial an den Vorrichtungskörper (Metallformpresswerkzeug) zu übertragen. Bei dem Härten des Epoxidharzes wird der Metalldraht integral mit dem Epoxidharz, während der Metalldraht bei der Wärmebehandlung des Epoxidharzes integral mit dem verschmorten Epoxidharz wird. Dies macht es dem Metalldraht möglich, zu der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Ausbuchswerkzeug und dem Vorrichtungskörper beizutragen.
- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Dichtungsstruktur zum Kühlen eines Metallformpresswerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 2 ist eine Längsquerschnittansicht, die ein Kühlloch zusammen mit einem Ausbuchswerkzeug zeigt;
- 3 ist eine Längsquerschnittansicht, die das Ausbuchswerkzeug provisorisch in einer Stellmutter festgezogen zeigt;
- 4 ist eine Längsquerschnittansicht, die das Ausbuchswerkzeug um eine vorgegebene Größe vollständig festgezogen zeigt;
- 5 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Zeitverlauf und dem Temperaturanstieg zeigt; und
- 6 ist eine Längsquerschnittansicht, die das Kühlloch zusammen mit dem Ausbuchswerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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In der folgenden Beschreibung der abgebildeten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung werden ein Füllmaterial, eine Dichtungsstruktur und ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur beschrieben.
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Es wird Bezug auf 1 bis 5 genommen, die ein Kühlausbuchswerkzeug 12 (auf das hier nachstehend als „Ausbuchswerkzeug 12“ Bezug genommen wird) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Das Ausbuchswerkzeug 12 hat ein Füllmaterial S, das als eine Mischung dient, die aus einem flüssigen Epoxidharz, einem pulverförmigen Metall und einem Härtungsmittel hergestellt ist, wobei das Epoxidharz durch das Härtungsmittel gehärtet wird. Ansonsten wird das Epoxidharz mittels einer Wärmebehandlung gehärtet und verschmort, nachdem es gehärtet wurde.
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Das Epoxidharz stellt grundsätzlich aromatisches Epoxidharz, aliphatisches Epoxidharz, alizyklisches Epoxidhart und Ähnliches dar (worauf hier nachstehend lediglich als „Epoxidharz“ Bezug genommen wird). Insbesondere wird Bisphenol A-Epoxidharz oder Bisphenol AD-Epoxidharz bevorzugt und noch besser ist Bisphenol F-Epoxidharz mit einer niedrigeren Viskosität.
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Das Epoxidharz hat ein Härtungsschrumpfungsverhältnis, das niedriger als das von Metallen (Zink, Zinn, Blei oder ähnlichen) ist, die niedrige Schmelzpunkte haben, und hat eine Haftkraft, die stärker als die eines Polyesterharzes ist. Das Härtungsschrumpfungsverhältnis (Verfestigungsverhältnis) des Epoxidharzes ist 0,1%, während die Metalle (z.B. Lötmetalle) mit niedrigen Schmelzpunkten um die 1 - 2% haben. Die Haftkraft des Epoxidharzes ist 20 mPa - 40 mPa, und die Haftkraft des Polyurethan- und des Polyesterharzes ist 10 mPa - 20 mPa. Nämlich hat das Epoxidharz die Haftkraft, die etwa zweimal so stark wie die von Polyurethan ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das Füllmaterial das Epoxidharz als eine Hauptzutat und hat neben dem flüssigen oder pulverförmigen Härtungsmittel pulverförmiges Metall. Das Epoxidharz wird verwendet, um als ein Bindemittel für die pulverförmigen Metalle zu wirken. Die pulverförmigen Metalle werden durch nichtrostenden Stahl, Eisen, Kupfer oder Zink repräsentiert. Unter den pulverförmigen Metallen wird Zink als ein Rostschutzmittel bevorzugt und Kupfer wird als ein hoch wärmeleitendes Mittel bevorzugt.
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Im Allgemeinen wird Zink früher als Eisen ionisiert und oxidiert, so dass es eine dünne Rostschutzschicht bildet, die verhindert, dass Zink erodiert. Unter dem Ionisierungsgesichtspunkt hat das pulverförmige Zink die Rostschutzwirkung für Kupfer und Eisen und hat eine Wärmeleitfähigkeit, die höher als von Eisen und nichtrostendem Stahl ist. Was das pulverförmige Zink, das oxidierbar und brennbar ist, anbetrifft, ist es notwendig, das pulverförmige Zink von Sauerstoff in der Atmosphäre zu isolieren. Zu diesem Zweck wird das pulverförmige Zink in dem Epoxidharz vermischt, um die Oberfläche des pulverförmigen Zinks mit dem Epoxidharz zu bedecken. Es muss bemerkt werden, dass ein Härtungsmittel zu dem Epoxidharz hinzugefügt werden kann, während das pulverförmige Zink mit dem Epoxidharz vermischt wird.
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Da das Thermofett eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 8,2 W/m·K hat, wird bevorzugt, nichtrostenden Stahl (24 W/m·K), Eisen (84 W/m·K), Zink (383 W/m·K) und Kupfer (403 W/m·K) zu verwenden, von denen jedes eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Thermofett hat. Was den Gewichtsanteil des pulverförmigen Metalls und des Epoxidharzes anbetrifft, wird bevorzugt, dass das pulverförmige Metall mehr mit als 85 - 95 Gewichts-% beinhaltet ist und dass das Epoxidharz mit weniger als 15 - 5% beinhaltet ist.
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Das pulverförmige Metall enthält eine Korngröße mit mehr als 1 µm Durchmesser. Wenn sie, wie hier nachstehend im Detail beschrieben, auf ein Metallformpresswerkzeug 80 angewendet werden, wird bevorzugt, die pulverförmigen Metalle auf die Korngröße von mehr als z.B. 4 µm - 100 µm Durchmesser zu bringen, wobei eine Größe des Spielraums (z.B. 0,1 - 0,5 mm Breite) zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 (Einsetzloch) betrachtet wird. Noch besser haben die pulverförmigen Metalle die Korngröße von 4 µm - 50 µm Durchmesser. Es ist möglich, das pulverförmige Metall mit zwei Arten von Korngrößen (z.B. 40 µm und 4 µm) zu mischen.
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In dieser Situation füllen die Körner (4 µm) den Kornzwischenraum der Korngröße (40 µm) auf. Das pulverförmige Metall kann eines sein, das aus pulverförmigem nichtrostendem Stahl, pulverförmigem Eisen, pulverförmigem Kupfer oder pulverförmigem Zink ausgewählt wird. Andernfalls kann das pulverförmige Metall eine pulverförmige Mischverbindung sein, die aus dem pulverförmigen nichtrostenden Stahl, dem pulverförmigen Eisen, dem pulverförmigen Kupfer und dem pulverförmigen Zink geeignet kombiniert wird.
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Es wird bevorzugt, das Härtungsmittel derart auszuführen, dass es denaturiertes Polyamin, wie etwa zum Beispiel denaturiertes Polyamidamin, denaturiertes aliphatisches Polyamin und denaturiertes alizyklisches Polyamin, hat. Das flüssige denaturierte Polyamin bringt das Epoxidharz dazu, bei der Normaltemperatur eine niedrigere Viskosität zu haben.
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Als ein Mischverhältnis von Härtungsmittel (z.B. denaturiertes Polyamin) wird bevorzugt, dass das Härtungsmittel im Verhältnis zu dem Füllmaterial S und dem pulverförmigen Metall 3 - 10 Gewichts-% hat. Das Härtungsverfahren schreitet gegenüber dem Epoxidharz voran, indem der aktive Wasserstoff mit der Epoxidbasis reagiert, um ein sekundäres Amin zu bilden, das auf die Epoxidbasis reagiert.
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Um das Härtungsmittel zu dem Brückenpolymer zu machen, ist es notwendig, dass das Härtungsmittel in einem einzelnen Molekül mehr als drei aktive Wasserstoffatome und drei Aminobasen hat. Nämlich hat das Epoxidharz eine Verbindung mit zwei oder mehr Epoxidbasen und eine andere Verbindung (Polyamid, Polyamin) mit zwei oder mehr aktiven Wasserstoffatomen (-NH2, -NH, -CONH), die miteinander kombiniert werden, um durch das Hinzufügen einer Polymerisationsreaktion eine Stereostruktur (dreidimensionale Netzstruktur) zu bilden. Es muss bemerkt werden, dass das Polyamin eine Härtungsgeschwindigkeit hat, die sich abhängig von der Mischmenge, den Arten des Polyamins und den Arten des Epoxidharzes ändert.
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Das Füllmaterial S enthält aus Angst, dass das Epoxidharz nicht härten könnte, ein nicht brennbares Mittel. Als das nicht brennbare Mittel wird vorzugsweise eine Substanz auf Phosphorbasis oder eine Substanz auf Halogenbasis hergestellt. Vorzugsweise kann das nicht brennbare Mittel gegenüber dem Epoxidharz und dem pulverförmigen Metall 0,5 - 1,0 Gewichts-% haben.
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Die Substanzen auf Halogenbasis, die eine toxische Verbindung enthalten, werden durch Substanzen auf Brombasis (z.B. Pentabromphenylether), Fluorbasis und Chlorbasis repräsentiert. Die Substanzen auf Phosphorbasis (anorganische nicht brennbare Substanzen), die eine nicht toxische Verbindung enthalten, werden vorzugsweise durch Antimontrioxid, Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid repräsentiert.
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Dichtungsstruktur unter Verwendung von Füllmaterial
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Was eine Dichtungsstruktur, die zum Kühlen des Metallformpresswerkzeugs 80 verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur anbetrifft, wird die Dichtungsstruktur insbesondere auf einen Metallpressform-Kühlungsmechanismus 10 für das Metallformpresswerkzeug 80 verwendet.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, dient das Metallformpresswerkzeug 80 als ein Vorrichtungskörper, was ein zu kühlendes Objekt bedeutet. Das Metallformpresswerkzeug 80 hat eine Hohlraumoberfläche 81B und das Kühlloch 82 (Einsetzloch), das auf einer zu der Hohlraumoberfläche 81B entgegengesetzten Seite 81A bereitgestellt ist, um das Metallformpresswerkzeug 80 zu kühlen.
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Auf einer Oberseite des Kühllochs 82 ist ein aufnehmender Gewindeabschnitt 83 bereitgestellt. Eine Axialbohrung 82A ist nachfolgend an den aufnehmenden Gewindeabschnitt 83 bereitgestellt, um das Kühlloch 82 als ein Ganzes zu bilden. Das Kühlloch 82 hat einen Innendurchmesser, der identisch zu einem Innendurchmesser der Axialbohrung 82A ist. An dem Boden der Axialbohrung 82A (Kühlloch 82) ist ein halbkugelförmiger Endabschnitt 82B ausgebildet.
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Anstatt, dass das Kühlloch 82 einen Bohrungsdurchmesser hat, der identisch zu dem Außendurchmesser des Ausbuchswerkzeugs 12 ist, hat das Kühlloch 82 einen Bohrungsdurchmesser, der dem Außendurchmesser des Ausbuchswerkzeugs 12 entspricht. Das Kühlloch 82 hat einen Bohrungsdurchmesser, der ein wenig größer als der Außendurchmesser des Ausbuchswerkzeugs 12 ist, so dass das Ausbuchswerkzeug 12 in das Kühlloch 82 eingesetzt werden kann. Das Kühlloch 82 hat eine in einer konkaven und konvexen Weise gewellte Innenoberfläche als Werkzeugmarkierungen, die durch den Bohrbetrieb verursacht wird.
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Durch Einsetzen des Ausbuchswerkzeugs 12 in das Kühlloch 82 wird, wie in 1 und 4 gezeigt, ein Spielraum 14 zwischen einer Innenoberfläche des Kühllochs 82 und einer Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs 12 ausgebildet.
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Kühlmechanismus für Metallformpresswerkzeug
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Wie in 1 gezeigt, hat der Metallform-Kühlmechanismus 10 das Ausbuchswerkzeug 12 und eine Stellmutter 22, wobei die Letztere das Ausbuchswerkzeug 12 richtig in der Position innerhalb des Kühllochs 82 anordnet. Ein Kopplungsrohr 24 ist mit dem Ausbuchswerkzeug 12 verbunden. Das Ausbuchswerkzeug 12 bildet zusammen mit dem Kopplungsrohr 24 teilweise einen Wasserverbindungsdurchgang (äquivalent zu einem Kühlkreis), der kontinuierlich fließt und das Kühlkältemittel ableitet.
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Struktur für das Ausbuchswerkzeug
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Wie in 1 bis 4 gezeigt, hat das Ausbuchswerkzeug 12 eine äußere Form, die der des Kühllochs 82 entspricht. Nach dem vollständigen Einsetzen des Ausbuchswerkzeugs 12 in das Kühlloch 82 bildet das Ausbuchswerkzeug 12 einen zylindrischen Aufbau mit einem Bodenabschnitt (Bodenendabschnitt), dessen Axiallinie, wie bei Punkt-Strichlinien in 2 gezeigt, entlang einer Axiallinie P des Kühllochs 82 ausgerichtet ist. Das Ausbuchswerkzeug 12 hat einen geraden Abschnitt 12A und einen Abschnitt 12B mit offenem Ende, wobei der Letztere, wie in 2 und 3 gezeigt, auf einem oberen Ende des Ausbuchswerkzeugs 12 ausgebildet ist.
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Wie in 2 gezeigt, hat das Ausbuchswerkzeug 12 ein Bodenende mit einem halbkugelförmigen Endabschnitt 12C, der, wie in 4 gezeigt, dem halbkugelförmigen Endabschnitt 82B des Kühllochs 82 entspricht. Das Ausbuchswerkzeug 12 hat, wie in 2 gezeigt, eine Längenabmessung L1, die etwas größer als eine Gesamtlänge des Kühllochs 82A und des halbkugelförmigen Endabschnitts 82B ist.
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Wie in 3 gezeigt, hat das Ausbuchswerkzeug 12 einen Flanschabschnitt 18, der abnehmbar auf dem Abschnitt 12B mit offenem Ende montiert ist. In diesem Fall ist der Flanschabschnitt 18 des Ausbuchswerkzeugs 12 mittels eines Absperrelements (z.B. Gewindemanschette, aber nicht gezeigt) auf den Abschnitt 12B mit offenem Ende montiert. Der Flanschabschnitt 18 kann mittels eines Schweißverfahrens (z.B. Lötverfahren) fest mit dem Ausbuchswerkzeug 12 verbunden werden.
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Wie ebenfalls in 3 gezeigt, hat der Flanschabschnitt 18 einen Einsetzabschnitt 19 und einen Umfangsabschnitt, um den ein aufzunehmender Gewindeabschnitt 20 bereitgestellt ist, so dass sein Durchmesser größer als Einsetzabschnitt 19 ist. Der Flanschabschnitt 18 lässt seinen aufzunehmenden Gewindeabschnitt 20 mit dem aufnehmenden Gewindeabschnitt 83 des Kühllochs 82 eingreifen. Der Einsetzabschnitt 19 ist in der Durchmesserabmessung etwas kleiner, so dass der Flanschabschnitt 18 an dem Ausbuchswerkzeug 12 montiert werden kann.
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Der Flanschabschnitt 18 hat ein sechseckiges Schraubenschlüsselloch, auf das ein Imbusschlüssel (auch als Sechskantschlüssel bekannt, aber nicht gezeigt) angewendet wird. Das Schraubenschlüsselloch 18A liegt bündig mit dem aufzunehmenden Gewindeabschnitt 20. Unter dem Schraubenschlüsselloch 18A hat der Flanschabschnitt 18 einen aufnehmenden Gewindeabschnitt 18B, der in Verbindung mit dem Schraubenschlüsselloch 18A stehen soll. Der aufnehmende Gewindeabschnitt 18B ist geeignet, mit einem aufzunehmenden Gewindeabschnitt 34A einzugreifen, der, wie in 1 gezeigt, auf einer Außenoberfläche des Kopplungsrohrs 24 bereitgestellt ist.
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Das Ausbuchswerkzeug 12 wird mit Hilfe des Pressverfahrens integral durch ein Stahlmetallblech hoher Spannung, zum Beispiel ein Weichstahlmetall ausgebildet. Es wird bemerkt, dass das Ausbuchswerkzeug 12 anstelle des Pressverfahrens mit Hilfe eines Bohrverfahrens oder Gesenkformverfahrens ausgebildet werden kann.
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Struktur für die Stellmutter
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Eine Stellmutter 22 wird bereitgestellt, um mit dem aufnehmenden Gewindeabschnitt 83 des Kühllochs 82 einzugreifen, um zu verhindern, dass der aufzunehmende Gewindeabschnitt 20 unabsichtlich gelockert wird. Die Stellmutter 22 hat ein sechseckiges Schraubenschlüsselloch 22a, das ähnlich dem Schraubenschlüsselloch 18A des Flanschabschnitts 18 ausgebildet ist.
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Aus diesem Grund ist es möglich, gleichzeitig, die Stellmutter 22 und das Ausbuchswerkzeug 12 zu befestigen, indem der sechseckige Schraubenschlüssel gleichzeitig in die Schraubenschlüssellöcher 18A, 22A gesteckt wird.
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Struktur für Kopplungsrohr
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Wie in 1 gezeigt, dient das Kopplungsrohr 24 als ein Wasserverbindungsmittel und hat einen Zuführungsverbinder 28, der fortlaufend das Kühlkältemittel (z.B. Wasser) an das Ausbuchswerkzeug 12 zuführt. Mit dem Zuführungsverbinder 28 ist ein Zuführungsrohr 30 verbunden.
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Ein Ableitungsverbinder 32 dient dazu, das wärmegetauschte Ableitwasser in Richtung eines (nicht gezeigten) Auslassbeckens zu leiten. Mit dem Ableitverbinder 32 ist eine Wasserableitrohr 34 verbunden. Mit dem Zuführungsverbinder 28 ist ein (nicht gezeigtes) Wasserverbindungsrohr verbunden, das von einer Wasserquelle (z.B. Wasserhahn einer Wasserversorgungsanlage) kommt. Das Kopplungsrohr 24 verlängert das Zuführungsrohr 30, wie in 1 gezeigt, in eine Nähe eines halbkugelförmigen unteren Endabschnitts 12C des Ausbuchswerkzeugs 12.
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In die Schraubenschlüssellöcher 18A, 22A wird ein säulenförmiges Halterohr 26 eingesetzt, um, wie in 1 gezeigt, aufrecht gehalten zu werden. Das Wasserableitrohr 34 befindet sich unter dem Halterohr 26, wobei sein Durchmesser weiter verringert ist als das Halterohr 26.
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In einer Außenoberfläche des Wasserableitrohrs 34 ist ein aufzunehmender Gewindeabschnitt 34A ausgebildet. Das Halterohr 26 ist zu einem kreisförmigen Zylinder ausgebildet, so dass das Halterohr 26 in die Schraubschlüssellöcher 18A, 22A eingesetzt wird und dadurch verlängert wird.
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Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur
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Was das Verfahren zur Herstellung der Dichtungsstruktur zum Kühlen des Metallformpresswerkzeugs (konkret das Verfahren zur Montage der Dichtungsstruktur) anbetrifft, wird in diesem Verfahren ein Füllschritt bereitgestellt, um das Füllmaterial in das Kühlloch 82 zuzuführen (siehe 2). Ein Einsetzschritt wird bereitgestellt, um das Ausbuchswerkzeug 12 in das Kühlloch 82 bereitzustellen (siehe 3). Ein Druckschritt wird ferner bereitgestellt, um das Ausbuchswerkzeug 12 durch das Füllmaterial S nach dem Einsetzen des Ausbuchswerkzeugs 12 in das Kühlloch 82 in den genau eingepassten Eingriff mit einer Innenwand (d.h. Innenoberfläche) des Kühllochs 82 zu bringen (siehe 4). Danach wird das Kopplungsrohr 24 an dem Ausbuchswerkzeug 12 befestigt.
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Füll schritt
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In dem Füllschritt wird eine vorbestimmt berechnete Menge (z.B. 3 - 5 Gramm) des Füllmaterials S an das Kühlloch 82 zugeführt. Die berechnete Menge des Füllmaterials S ist derart, dass das Füllmaterial S nahe an ein oberstes Ende des aufnehmenden Gewindeabschnitts 83 reicht, wenn das Ausbuchswerkzeug 12 in das Kühlloch 82 gedrückt wird.
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Das Füllmaterial S ist bei der Normaltemperatur flüssig, was es möglich macht, das Füllmaterial S bei dem Füllarbeitsgang mit Leichtigkeit zu handhaben. Nämlich kann der Füllschritt mit einem vereinfachten Verfahren erledigt werden, um das Füllmaterial S in das Kühlloch 82 fließen zu lassen.
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Einsetzschritt
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Bei dem Einsetzschritt wird das Ausbuchswerkzeug 12 in das Kühlloch 82, wie bei der gestrichelten Linie in 2 gezeigt, eingesetzt. Zu dieser Zeit wird, wie in 3 gezeigt, der Spielraum als ein Dichtungsraum (mit etwa 0,1 mm - 0,5 mm Breite) zwischen der Innenoberfläche des Kühllochs 82 und der Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs 12 eingerichtet. Das Füllmaterial S bewegt sich aufwärts, während es Luftporen hoch treibt. Vor oder nach dem Einsetzen des Ausbuchswerkzeugs 12 wird der Flanschabschnitt 18 auf dem Ausbuchswerkzeug 12 montiert.
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Unter Verwendung des sechseckigen Schraubenschlüssels oder etwas Ähnlichem wird der aufzunehmende Gewindeabschnitt 20 an dem aufnehmenden Gewindeabschnitt 83 befestigt. Die Stellmutter 22 wird weiter an dem Ausbuchswerkzeug 12 festgezogen, bis die obere Oberfläche der Stellmutter 22 bündig mit der Hohlraumoberfläche 81B des Metallformpresswerkzeugs 80 wird.
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In dieser Situation wird der Restraum (Abstand L2) zwischen einem untersten Ende des halbkugelförmigen Endabschnitts 12C des Ausbuchswerkzeugs 12 und einem untersten Ende des halbkugelförmigen Endabschnitts 82B des Kühllochs 82 eingerichtet.
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Zu der Zeit des Einrichtens des Restraums drückt das Füllmaterial S die Luftporen in die Nähe des aufnehmenden Gewindeabschnitts 83 des Kühllochs 82. Da die mit dem Füllmaterial S vermischten pulverförmigen Metalle die Korngröße von 4 µm - 50 µm haben, die kleiner als der Spielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 ist, ist es möglich, dass das pulverförmige Metall durch den Spielraum fließt.
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Druckschritt
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In dem Druckschritt (genauer Einpasseingriffschritt) wird das Ausbuchswerkzeug 12 um die vorgegebene Größe (entsprechend dem Abstand L2) tiefer in das Kühlloch 82 gedrückt. Die Stellmutter 22 bewegt sich um die Größe des Abstands L2 tiefer als die Hohlraumoberfläche 81B, um das Ausbuchswerkzeug 12 vollständig an dem Metallformpresswerkzeug 80 zu befestigen.
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Bei der Umgebungstemperatur (etwa 15°C - 40°C) wird das Epoxidharz in dem Füllmaterial S gehärtet, wenn es etwa 2 - 24 Stunden lang erhärtet wird. Wenngleich es möglich ist, das Epoxidharz bei weniger als 15°C zu härten, wenn mehr Zeit verbraucht wird, wird bevorzugt, das Epoxidharz so weit wie möglich bei einer Umgebungstemperatur (etwa 15°C - 40°C) zu halten. Nach dem Härten des Epoxidharzes wird das Füllmaterial S in dem Dichtungsspielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 verfestigt.
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Die Struktur ist derart, dass es unnötig ist, den Spielraum (z.B. 0,1 mm - 0,5 mm) als z.B. 0,01 mm - 0,09 mm zu bestimmen, was genauer als der frühere Spielraum ist. Nämlich ist das Füllmaterial S flüssig, so dass das Füllmaterial S den Spielraum gemäß der Form des Spielraums füllt. Dies lässt eine Freiheit in den Genauigkeitsfehlern gegenüber dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 zu, wodurch es einfach gemacht wird, die Produkte auf einem hohen Montagewirkungsrad zu halten und zu steuern.
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Gemäß der Dichtungsstruktur wird das Füllmaterial S derart bereitgestellt, dass das Ausbuchswerkzeug 12 das Füllmaterial hochdrückt (d.h. Entlüftung), um den Spielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 aufzufüllen, wodurch verhindert wird, dass die Luftporen in dem Füllmaterial S auftreten, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen zu verbessern.
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Wenn die pulverförmigen Metalle mit dem gehärteten oder verschmorten Epoxidharz vermischt werden, ist es möglich, den ringförmigen Spielraum zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 vollständig zu verstopfen.
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Dies macht es möglich, das Ausbuchswerkzeug 12 von der Innenoberfläche des Kühllochs 82 zu trennen. Dies bedeutet, das Ausbuchswerkzeug 12 mittels des pulverförmigen Metalls, das mit dem gehärteten oder verschmorten Epoxidharz vermischt ist, in Berührung mit der Innenoberfläche des Kühllochs 82 zu bringen. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass das Kühlkältemittel aus dem Kühlloch 82 ausläuft, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen verbessert wird, um die Temperatur des Metallformpresswerkzeugs 80 ohne Weiteres einzustellen.
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Wärmebehandlungsschritt
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Nach dem Ende des Druckschritts wird ein Wärmebehandlungsschritt bereitgestellt, um das Metallformpresswerkzeug 80 zu heizen, um das gehärtete Epoxidharz zu verschmoren. Der Wärmebehandlungsschritt wird erledigt, wenn das Ausbuchswerkzeug 12 in dem Zustand, wie in 3 oder 4 gezeigt, ist. Die Temperatur des Metallformpresswerkzeugs 80 wird (auf etwa 500°C - 600°C) erhöht, um das Epoxidharz zu verschmoren.
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Wenn das Epoxidharz auf etwa 300°C geheizt ist, setzt es seine gasförmigen Komponenten (Sauerstoff, Wasserstoff oder ähnliches) von außerhalb seines intermolekularen Raums frei, und die Kohlenstoffkomponente wird gleichzeitig verbrannt. Berücksichtigt man, dass das Metallformpresswerkzeug 80 während des Verfahrens, in dem das Metallformpresswerkzeug 80 die Produkte gießt, geheizt wird, kann der Wärmebehandlungsschritt abhängig von der Notwendigkeit bereitgestellt werden.
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Wenngleich das Epoxidharz dazu neigt, bei 200°C zu brennen, bleibt das gehärtete Epoxidharz unverbrannt, bis es mehr als 200°C erreicht. Das Epoxidharz, das mit dem pulverförmigen Metall vermischt ist, um als das Bindemittel zu dienen, brennt, um in dem Wärmebehandlungsschritt verschmort zu werden.
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Dies erlaubt, dass das pulverförmige Metall (Kupfer- oder Zinkpulver) den Spielraum verstopft, um sich auf einem gesamten Bereich der Innenoberfläche des Kühllochs 82 und der Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs 12 abzulagern, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen ihnen verbessert wird, um die Temperatur des Metallformpresswerkzeugs 80 ohne Weiteres einzustellen.
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5 zeigt ein experimentelles Testergebnis, das in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit des Füllmaterials S erhalten wird. Der experimentelle Temperaturanstiegstest wurde mit einem (nicht gezeigten) Wärmesensor, der in dem Kühlloch 82 (halbkugelförmiger Endabschnitt 82B) und dem Ausbuchswerkzeug 12 (halbkugelförmiger Endabschnitt 12C) angeordnet war, ausgeführt. In der graphischen Darstellung in 5 ist eine Beziehung zwischen dem Temperaturanstieg und dem Zeitverlauf abgebildet. Der Wärmebehandlungsschritt stellt durch das Ausbuchswerkzeug 12 einen Wärmeübertragungsweg von dem Kühlkältemittel (Wasser) in Richtung des Wärmesensors und des Füllmaterials S bereit.
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Wenn nur das Kühlloch 82 sowohl ohne das Ausbuchswerkzeug 12 als auch das Füllmaterial S bereitgestellt wird, wird eine maximale Wärmeleitfähigkeit erhalten, wie bei der Dreieckskennzeichnung Δ beobachtet. Wenn das handelsübliche Thermofett und das aus dem nichtrostenden Stahl hergestellte Ausbuchswerkzeug 12 verwendet werden, wird die herkömmliche Wärmeleitfähigkeit erhalten, wie bei der Quadratkennzeichnung □ beobachtet. Wenn neben dem Kühlloch 82 das Ausbuchswerkzeug 12 und das Füllmaterial S bereitgestellt werden, wird eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit erhalten, wie bei der Kreiskennzeichnung • beobachtet. Wenn man die Kennzeichnung • mit anderen Gegenstücken vergleicht, nähert sich die Wärmeleitfähigkeit dem Maximalwert näher, wenn das Füllmaterial S verwendet wird, als wenn das handelsübliche Thermofett verwendet wird.
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Mit dem Füllmaterial S, das das Ausbuchswerkzeug 12 von der Innenwand des Kühllochs 82 trennt, ist es möglich, dass das Füllmaterial verhindert, dass das Ausbuchswerkzeug 12 direkt in Kontakt mit der Innenwand des Kühllochs 82 ist. Dies macht es möglich, zu vermeiden, dass das Kühlkältemittel aus dem Ausbuchswerkzeug 12 zu dem Kühlloch 82 ausläuft, auch wenn die Presswerkzeugrisse auf dem Metallformpresswerkzeug 80 auftreten.
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Nach dem Montieren des Ausbuchswerkzeugs 12 wird in einem Wasserverbindungsschritt das Kopplungsrohr 24 an dem Ausbuchswerkzeug 12 installiert, um die Montage des Metallpresswerkzeug-Kühlmechanismus 10 für das Metallformpresswerkzeug 80 abzuschließen.
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Das Kopplungsrohr 24 wird durch Einsetzen des Zuführungsrohrs 30 in das Kühlloch 82 und Einrichten des Halterohrs 26 in die Schraubenschlüssellöcher 18A, 20A, wie in 3 gezeigt, installiert.
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Danach bringt das Kopplungsrohr 24 den aufzunehmenden Gewindeabschnitt 34A mit dem aufzunehmenden Gewindeabschnitt 18B des Ausbuchswerkzeugs 12 zusammen. Wenn der aufzunehmende Gewindeabschnitt 34A mit dem aufnehmenden Gewindeabschnitt 18B eingreift, ist es möglich, das Auslaufen von Wasser von dem Halterohr 26 zu verhindern.
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Um einen Wasserverbindungskanal abzuschließen, wird der Zuführungsverbinder 28 durch ein (nicht gezeigtes) Verbindungsrohr an dem Wasserhahn der (nicht gezeigten) Wasserversorgungsanlage befestigt, und der Ableitverbinder 32 wird durch ein (nicht gezeigtes) Verbindungsrohr zu einem Auffangbecken geleitet.
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Das Leitungswasser von der Wasserversorgungsanlage wird, wie durch Pfeile in 1 gezeigt, durch den Zuführungsverbinder 28 und das Zuführungsrohr 30 laufend an das Ausbuchswerkzeug 12 zugeführt und durch das Wasserableitrohr 34 und den Ableitverbinder 32 abgeleitet.
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Während des Verfahrens, in dem das Leitungswasser als das Kühlkältemittel an das Ausbuchswerkzeug 12 zugeführt wird, kühlt das Leitungswasser das Metallformpresswerkzeug 80 durch das Ausbuchswerkzeug 12, wenn das geschmolzene Metall an einen Hohlraum des Metallformpresswerkzeugs 80 zugeführt wird. Das Kältemittelwasser, das mit dem Metalltormpresswerkzeug 80 Wärme ausgetauscht hat, wird durch das Wasserableitrohr 34 nach außerhalb abgeleitet.
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Wenngleich das pulverförmige Metall, das mit dem verschmorten Epoxidharz vermischt ist, zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlloch 82 verbleibt, ist es möglich, das pulverförmige Metall unter Verwendung einer Drahtbürste oder etwas Ähnlichem wegzuspülen, wenn in dem Metallformpresswerkzeug 80 Gleichrichtungsspannungen auftreten.
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Dies macht es möglich, das pulverförmige Metall ohne Weiteres aus dem Spielraum zu entfernen, um die Arbeitskraft insbesondere, wenn das Ausbuchswerkzeug 12 ausgetauscht wird, im Gegensatz zu der Struktur des bisherigen Stands der Technik, in der das geschmolzene Metall zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Kühlstift für geschmolzenes Metall angeordnet wird, nutzerfreundlich zu verringern.
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Der Vorrichtungskörper umfasst auch eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) eines Supercomputers, dessen Kapazität derart ist, dass er ein Stockwerk eines Gebäudes für die Unterbringung benötigt. Nämlich ist das Ausbuchswerkzeug 12 auf die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) anwendbar, die als der Vorrichtungskörper dient.
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Indessen wird das Ausbuchswerkzeug 12 auch nicht nur verwendet, um den Vorrichtungskörper zu kühlen, sondern auch, um den Vorrichtungskörper vorzuheizen. Beispielhaft kann eine gewisse Menge an heißem Wasser (z.B. 100°C) in dem Ausbuchswerkzeug 12 zirkuliert werden, nachdem die Verwendung des Metallformpresswerkzeugs 80 begonnen wurde oder nachdem das Metallformpresswerkzeug 80 ausgetauscht wurde.
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Das Metallformpresswerkzeug 80 umfasst grundsätzlich einen Kühlstift für geschmolzenes Metall (äquivalent dem Außenzylinder des bisherigen Stands der Technik), der in direkte Berührung mit dem geschmolzenen Metall kommt.
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Der Kühlstift hat einen Kühlweg und bildet einen Teil des Metallpresswerkzeugs, wenn es für das Presswerkezug-Gußverfahren verwendet wird. Das Ausbuchswerkzeug 12 kann in den Kühlweg des Kühlstifts eingesetzt werden.
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Das Metallformpresswerkzeug umfasst eine Zuführungsvorrichtung für geschmolzenes Metall, das auf einer ortsfesten Seite des Metallformpresswerkzeugs angeordnet ist, und eine Teilflussvorrichtung, die auf einer beweglichen Seite des Metallformpresswerkzeugs angeordnet ist. Nämlich kann das Ausbuchswerkzeug 12 in einen Kümdurchgang eingesetzt werden, der auf dem Metallformpresswerkzeug oder der Teilflussvorrichtung bereitgestellt ist.
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6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der ein ultradünner Metalldraht 12E mit einer vorgegebenen Steigung in einer Spiralgewindeweise um die Außenoberfläche des Ausbuchswerkzeugs 12 gewickelt ist. Wenn das Ausbuchswerkzeug 12 in das Kühlloch 82 eingesetzt wird, wirkt der Metalldraht 12E als ein Abstandshalter, um den ringförmigen Spielraum (Dichtungsraum) zwischen der Außenoberfläche des Werkzeugs 12 und der Innenoberfläche des Kühllochs 82 gleichmäßig zu halten.
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Die Struktur ist derart, dass es möglich ist, die Kühlwärme durch das Füllmaterial S gleichmäßig von dem Ausbuchswerkzeug 12 auf das Metallformpresswerkzeug 80 zu überführen. Beim Härten des Epoxidharzes wird der Metalldraht 12E integral mit dem Epoxidharz, während der Metalldraht 12E bei der Wärmebehandlung des Epoxidharzes integral mit dem verschmorten Epoxidharz wird. Dies macht es dem Metalldraht 12E möglich, zu der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Ausbuchswerkzeug 12 und dem Metallformpresswerkzeug 80 beizutragen.
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Es muss bemerkt werden, dass der Metalldraht aus Gold, Silber, Stahl, Kupfer, Aluminium oder nichtrostendem Stahl hergestellt sein kann.
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Es ist zu schätzen, dass die Stellmutter 22, wenn das Ausbuchswerkzeug 12 vollständig in dem Kühlloch 82 (in der vollständig festgezogenen Position) installiert ist, bündig mit der Hohlraumoberfläche 81B des Metallformpresswerkzeugs 80 sein kann. Der aufzunehmende Gewindeabschnitt 20 kann provisorisch an den aufnehmenden Gewindeabschnitt 83 geschweißt werden, um zu verhindern, dass der aufzunehmende Gewindeabschnitt unbeabsichtigt gelockert wird. Anstelle des Ausbuchswerkzeugs 12 können ein Stift, eine Hülse oder ein Gehäuse als das Einsetzelement verwendet werden.
