[發明專利]帶有功能環的模具

有效

• 申請號: 02108528.5
• 申請日: 2002-03-29
• 公開（公告）號: CN1386598A
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發明（設計）人: W·施奈德;M·蘭根;S·英斯托恩
• 申請（專利權）人: 沃鋁業公司
• 主分類號: B22D11/07
• 分類號: B22D11/07
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 顧峻峰

本發明涉及一種用于單流連鑄裝置的熱頂模具，該模具由一熱頂構成，該熱頂位于脫模劑分配器的頂部之上，并且以模具的表面而對脫模劑分配器的下側施壓，一懸垂物形成在熱頂的徑向的內表面上，沿鑄流向下移動方向伸出脫模劑分配器，并且與模具跑合面形成一環形間隙。

在EP?0566865(VAW)中揭示了一種上述類型的熱頂模具；通過脫模劑分配器，脫模劑或潤滑劑可到達鑄流(casting?strand)的表面，也可以分別供給兩種不同的脫模劑，或者以流體的脫模油和氣體脫模劑或潤滑劑的混合物形式進行供給。已經認識到的是，特別希望油-氣混合物首先在接近模具處形成。

但是，由于在這種情況下，常會有表面質量欠佳的情況出現，所以仍然會有關于所謂的難以鑄造的合金的可鑄性的問題存在。而對于含有鉛、鋅、錫和銅的鋁合金，這個問題則尤為突出。目前，用于高速切削的特種合金和機加工合金料的生產中顯得越發重要。

另一個問題是對氣壓的精確控制，這對于脫模劑能否到達金屬鑄流的整體表面起著至關重要的作用。如果壓力產生波動，就很容易產生表面缺陷，而如果壓力過高，就會存在氣體漏出熔化金屬的隱患。

為了解決此問題，美國專利4,732,209(Pechiney)中建議在模具的內部使用一石墨環，該石墨環帶有多孔性，這樣，加壓的氣體可以從外面通過石墨材料的開孔進入模具的內部，并且在成形的金屬鑄流的表面和模具的表面作為一種脫模劑。然而，以我們的經驗，這種方法還是不能解決難以鑄造的合金的生產中涉及的問題。

本發明是針對需改進上述類型的熱頂模具的這個問題而提出的，本發明可以使不同類型的合金，特別是難以鑄造的合金，都可以生產出令人滿意的表面質量。其解決方案建議如下∶

1)熱頂1a和1b由一外環4保持，該外環4可釋放地與模具3固定。

2)模具3的內表面圍繞一功能環5，該功能環5的上側和脫模劑分配器2形成了一功能表面。

3)脫模劑分配器2由一板件構成，該板件的徑向通道設置在兩側上，通道在上側和下側的橫截面之比為1∶3到1∶5。

根據特征1)，新型的熱頂模具由若干個環構成，它們易于裝配和拆卸。由此，這樣就可以根據所需類型的合金，很快地更換不同的脫模劑分配器和功能環。

根據特征2)，本發明包括使用了一功能環5，該功能環帶有的功能表面朝著脫模劑分配器以及模具表面。這些功能表面形成了具有確定的粗糙度的由脫模劑分配器形成的通道的壁體表面，特別希望的是，功能表面可形成用于流體支承通道橫截面的一壁體表面。已發現的是，通過精確調節功能的表面的表面粗糙度和溫度，可以使流體脫模劑的粘度達到規定的改變，以產生一穩定的泡沫層。

根據特征3)，脫模劑分配器中的通道橫截面的比率對于控制脫模劑混合物的成分是很重要的。通過特征2)和3)的結合，可以實現發泡，當作為一種高粘性的脫模劑，尤其是在難以鑄造的合金的情況中是特別有效的，它可以獲得質量極高的表面。

根據權利要求5，其中建議熱頂1a、1b上設置一夾緊環6，熱頂1a、1b、脫模劑分配器2和模具3可由該夾緊環6來夾緊。當夾緊環6和外環4松開時，脫模劑分配器2和功能環5可以方便地進行更換。這樣，可以方便地取得匹配的表面和通道橫截面，從而可靠地產生泡沫。

根據權利要求6，有利的是，功能環5的確定的、致密的多孔性以及特定的密度在小范圍中選擇。通過附加的實驗已達到了對脫模劑泡沫的穩定性的額外的改進，其中為了保持在功能表面上粘稠的連續性，可實施對功能環5的冷卻。功能表面的工作方式和結構以及冷卻將在下列實施例中進一步加以說明。

如上所述，較佳地，脫模劑分配器2的上側2a可用來形成攜帶氣體的通道，而位于其下側2b上的則用于流體脫模劑。這些通道必須以極高的精度制造，例如可以通過激光加工或化學蝕刻的方法達到。

根據權利要求6，脫模劑分配器中的徑向通道的橫截面的形狀對于脫模劑中的空氣含量同樣重要，而通道的表面積的比率對于脫模劑泡沫能均勻地分布在圓周上的成形是重要的。在這些情況下，脫模劑會形成特別細小的氣室，并且它是很堅固的，從而減少了脫模劑的液體成分。

上面提到的功能環5的冷卻可以根據權利要求9實現，較佳地可在模具3內設置若干個冷卻通道，這些通道都進入功能環的區域中。在這主要冷卻的區域中，可以達到對于脫模劑的反應最有利的溫度。在鄰近的第二冷卻區域中，由于此處的冷卻通道沿鑄流的下降的方向設置，并且引入一縫式噴嘴，這樣便為快速的排除熱量采取了措施。此處，冷卻劑的壓力可降低，這樣冷卻劑可與鋁鑄流接觸，并由此對其進行冷卻。