快速加熱和冷卻的模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模具，包括第一部分(101)，其中所述第一部分包括：骨架(111)，所述骨架上設(shè)有成型區(qū)(112)，用于在所述成型區(qū)和骨架之間形成機(jī)械接觸面(115)；在所述接觸面和所述成型區(qū)(112)之間的腔室(131)內(nèi)沿縱向方向延伸的第一電感器(132)；以及在所述成型區(qū)和骨架之間的接觸面延伸的冷卻裝置(140)。
【專利說明】快速加熱和冷卻的模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速加熱和冷卻的模具。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于模具 的感應(yīng)加熱和快速冷卻的裝置，所述模具用于液狀或漿狀的塑料或金屬的噴射成型。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明的 申請人:在EP1894442中公開了一種設(shè)有感應(yīng)加熱裝置和冷卻裝置的模 具，該冷卻裝置通過熱轉(zhuǎn)移流體的循環(huán)實(shí)施冷卻。現(xiàn)有技術(shù)中的裝置包括由固定件和移動 件兩部分組成的模具。每個部分均能夠設(shè)置感應(yīng)加熱回路和冷卻回路。每個部分都包括骨 架，骨架上設(shè)有構(gòu)成成型表面的部件，由成型表面形成此模具所制造的工件的最終形狀。模 具每個部分的成型表面均是加熱和冷卻面，該表面與用于與制造工件的材料接觸。電感器 安裝在在所述成型表面下面延伸的腔室內(nèi)。通常說來，通過在模具的成型區(qū)和骨架之間的 接觸面上的成型區(qū)下面開槽形成該些腔室。冷卻回路由在骨架上鉆穿出的導(dǎo)管構(gòu)成，所述 導(dǎo)管進(jìn)一步遠(yuǎn)離成型表面。所述冷卻回路對骨架和成型表面進(jìn)行冷卻，在常見的實(shí)施例中， 冷卻回路由對感應(yīng)加熱相對不敏感的材料制成。最后，每部分的骨架用機(jī)械方式連接到支 架上。
[0003] 該種結(jié)構(gòu)提供了滿意的結(jié)果，但當(dāng)模具體積大或成型表面形狀復(fù)雜時，很難實(shí)施。 在此等情況下，加熱和冷卻時導(dǎo)致的溫度梯度會造成模具整個形狀變形；其次，成型區(qū)和骨 架之間會出現(xiàn)較小規(guī)模的不均勻變形，不均勻變形會造成該兩個部件接觸不良，由于不均 勻變形，所述兩個部件之間還會形成隔熱層，對冷卻質(zhì)量造成不利影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，因此，涉及一種模具，所述模具包括第一 部分，其中所述第一部分包括骨架，所述骨架設(shè)有成型區(qū)，在所述成型區(qū)和骨架之間形成機(jī) 械接觸面，W及包括在所述接觸面和所述成型區(qū)之間的腔室內(nèi)沿縱向方向延伸的電感器， W及在所述成型區(qū)和骨架之間的接觸面延伸的冷卻裝置。該樣，加熱和冷卻裝置能夠盡可 能地靠近接觸面設(shè)置，W便不均勻變形不會影響加熱和冷卻裝置與成型區(qū)之間的熱傳導(dǎo)。 電感器輕易地集成在淺槽內(nèi)，在成型區(qū)與骨架組裝在一起后形成腔室，從而能夠降低此等 模具的加工成本。
[0005] 本發(fā)明能夠在下述實(shí)施例中優(yōu)選地實(shí)施，所有實(shí)施例可W單獨(dú)或在任何技術(shù)上可 操作的組合中考慮。
[0006] 優(yōu)選地，在一個實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明所述的模具在所述骨架和成型區(qū)之間的接 觸面上包括片材，由導(dǎo)熱材料制成，并能彌補(bǔ)所述成型區(qū)和所述骨架之間形狀的差異。
[0007] 在一個實(shí)施例中，所述片材由石墨制成。
[000引在另一個實(shí)施例中，所述片材由媒（Ni)制成。
[0009] 在另一個實(shí)施例中，所述片材由銅（化）制成。
[0010] 優(yōu)選地，所述片材通過銅焊焊接在成型區(qū)上。
[0011] 在與前述實(shí)施例兼容的第二個實(shí)施例中，電感器封裝在能夠承受溫度至少25(TC 的密封套筒內(nèi)，W及在所述冷卻裝置內(nèi)有在所述電感器周圍腔室流動的導(dǎo)熱流體。
[0012] 在第H個實(shí)施例中，所述冷卻裝置內(nèi)有在電感器周圍腔室流動的電介質(zhì)流體。優(yōu) 選地，電介質(zhì)流體為電絕緣油。
[0013] 在第四個實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括裝滿流體的腔室，腔室內(nèi)的流體在溫度效 應(yīng)下具有相變性，其相變潛熱足W在預(yù)定溫度條件下吸收成型區(qū)的熱量。
[0014] 在第五個實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括向所述電感器周圍腔室中注入氣體的裝 置。
[0015] 優(yōu)選地，相對于所述縱向方向而言，從橫向方向上注入氣體。因此，在氣流中形成 有助于熱交換的瑞流。瑞流大小取決于氣體注入壓力W及注入導(dǎo)管與腔室縱向方向之間的 角度。
[0016] 在最后一個實(shí)施例中，優(yōu)選地，相對于所述縱向方向而言，根據(jù)本發(fā)明所述模具的 冷卻裝置在腔室長度方向上包括數(shù)個氣體注入點(diǎn)。
[0017] 優(yōu)選地，所述氣體為空氣，W 8化ars W上的壓力注入。利用空氣作為冷卻流體有 助于簡化裝置實(shí)施過程，特別是密封問題。
[0018] 在一個具體實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明所述模具包括第二電感器，相對于接觸面而言， 所述第二電感器在距離所述第一電感器較遠(yuǎn)的一側(cè)，通過單獨(dú)的發(fā)動機(jī)提供電流。
[0019] 在一個優(yōu)選實(shí)施例中，骨架和成型區(qū)由鐵（Fe)媒（Ni)合金不變鋼制成，鐵媒合金 的居里溫度接近被成型材料的變態(tài)溫度。因此，當(dāng)構(gòu)成骨架和成型區(qū)的材料是鐵磁材料時， 對感應(yīng)加熱敏感，而且膨脹系數(shù)低。在對材料進(jìn)行加熱的過程中，當(dāng)溫度非常接近居里溫度 時，它變得對感應(yīng)加熱相對敏感。因此，該種結(jié)構(gòu)能夠控制骨架和成型區(qū)之間的不均勻膨 脹，還能夠控制骨架和控制骨架相對于沖壓機(jī)上所述骨架的機(jī)械支架之間的不均勻膨脹。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 參照附圖1-6,下面通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，在任何情況下，優(yōu)選實(shí)施 例對本發(fā)明的保護(hù)范圍都不構(gòu)成限制。
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明所述模具的一般性實(shí)施例的橫向截面圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明所述模具的實(shí)施例的一部分的橫向截面圖，其中，該模具在成 型區(qū)和骨架之間包括片材；
[0023] 圖3是根據(jù)本發(fā)明所述模具的實(shí)施例的第一部分的橫向截面圖，其中，所述冷卻 裝置包括腔室，腔室內(nèi)裝滿在給定溫度下通過吸入變相潛熱而改變相態(tài)的材料；
[0024] 圖4是根據(jù)本發(fā)明所述模具的實(shí)施例的一部分的橫向截面圖，其中，通過導(dǎo)熱流 體在安裝有電感器的腔室內(nèi)流動實(shí)現(xiàn)冷卻；
[0025] 圖5是根據(jù)本發(fā)明所述模具的實(shí)施例的一部分的橫向截面圖，其中，該模具包括 冷卻的裝置，所述冷卻裝置通過在壓力作用將氣體沿橫向方向注入安裝有電感器的腔室內(nèi) 實(shí)現(xiàn)冷卻；在S-S截面中，注入器的方向?yàn)榭v向；和
[0026] 圖6為根據(jù)本發(fā)明所述模具的實(shí)施例的一部分的橫向截面圖，其中所述模具包括 兩個相隔一段距離的且獨(dú)立的感應(yīng)回路。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 參照圖1，根據(jù)第一個實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明所述的模具包括第一部分101和第二部 分102。下面僅就第一部分101對本實(shí)施例進(jìn)行說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W將第一部分 101的所有相關(guān)布置和實(shí)施例援用于所述模具的第二部分。在此實(shí)施例中，第一部分101固 定在機(jī)械支架120上。所述模具的第一部分包括固定在所述機(jī)械支架120的骨架111，在所 述支架120的遠(yuǎn)端形成成型區(qū)112,所述成型區(qū)通過機(jī)械緊固與所述骨架111固定（圖未示 出固定處）。在骨架和成型區(qū)之間形成機(jī)械接觸面115。所述模具包括在成型區(qū)112和骨 架111之間的接觸面115上的腔室131內(nèi)延伸的電感器132 ;其中，在此實(shí)施例中，通過在 成型區(qū)內(nèi)側(cè)開槽形成所述腔室。本圖所示意的冷卻裝置140也在接觸面115上延伸。
[002引參照圖2中的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明所述的模具在接觸面115和冷卻裝置之間包括 片材215。所述片材由石墨、媒（Ni)或銅（化）制成，能夠?qū)?，還能夠補(bǔ)償接觸面115上成 型區(qū)112和骨架111之間的形狀差異，W實(shí)現(xiàn)所述骨架與所述成型區(qū)之間的均勻接觸，從而 可使兩者之間發(fā)生妥當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)。根據(jù)成型時所需的溫度來挑選片材的性質(zhì)。優(yōu)選地，所 述片材通過銅焊焊接在成型區(qū)與骨架之間的接觸面上；當(dāng)模具閉合時，用模具加熱裝置來 實(shí)施焊接，因此在輪廓適應(yīng)上是極佳的。
[0029] 參照圖3,根據(jù)另一個實(shí)施例，所述冷卻裝置包括腔室341，342,腔室內(nèi)裝滿在預(yù) 定溫度下能夠相變的材料，隨著相變帶來的是高潛熱的吸收。相變是融化或蒸發(fā)。所述材 料的一個例子為水。
[0030] 參照圖4,根據(jù)本發(fā)明所述模具的另一個實(shí)施例，每個電感器132均安裝在耐高溫 的密封套筒431內(nèi)。根據(jù)電感器的目標(biāo)溫度，所述套筒431由玻璃或娃制成；優(yōu)選地，所用 材料具有能達(dá)到密封效果W及冷卻時能夠承受熱沖擊的閉口氣孔率。當(dāng)操作過程中電感器 達(dá)到的溫度有限時，例如某些塑料制品成型，所述套筒采用熱收縮聚合物制成，例如最大工 作溫度范圍達(dá)到26(TC時，電感器采用聚四氣己帰（PTFE或Teflon? )制作。因此，所述冷 卻裝置由安裝有電感器的腔室131構(gòu)成，腔室內(nèi)有導(dǎo)熱流體流動，例如水；其中，利用密封 套筒防止所述電感器與導(dǎo)熱流體接觸。
[0031] 作為一個替代方案，導(dǎo)熱流體為電介質(zhì)流體，例如電絕緣油。此類型的產(chǎn)品在市場 上能夠買到，特別是用于冷卻變壓器的油。在該種情況下，沒必要對電感器132進(jìn)行電氣絕 緣。
[003引在圖5中，根據(jù)另一個實(shí)施例，通過向安裝有電感器132的腔室131注入氣體實(shí)現(xiàn) 冷卻。為提高冷卻效率，W大約80baH80. 105Pa)的壓力通過多根導(dǎo)管541注入氣體，多根 導(dǎo)管沿電感器132縱向布置。因此，通過與所述電感器132橫向布置的注入導(dǎo)管542,氣體 沿電感器在多點(diǎn)注入。
[0033] 從縱向截面圖的截面S-S閱讀圖5,注入導(dǎo)管542的方向被設(shè)置成使電感器腔室 內(nèi)流體的噴射方向具有與縱向方向平行的分量。因此，一旦選擇了正確的注入角，沿電感器 132的氣體瑞流可W實(shí)施有效冷卻。
[0034] 溫度的梯度變化一特別是在安裝在機(jī)械支架的骨架內(nèi)一容易造成裝置變形或不 均勻變形應(yīng)力。因此，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，骨架111和成型區(qū)112由包含64%鐵和36% 媒的鐵媒合金制成，又稱為不變鋼（INVAR);當(dāng)該材料具有鐵磁性時，在溫度低于該材料的 居里溫度的情況下，其熱膨脹系數(shù)低，因此，對感應(yīng)加熱敏感。
[0035]最后參照圖6,在一個與前述所有實(shí)施例兼容的另一個實(shí)施例中，所述模具包括與 第一系列電感器保持距離的第二系列電感器632。第一系列132和第二系列632電感器與 兩臺不同的發(fā)電機(jī)相連。因此熱量動態(tài)地分布在兩個系列的電感器之間，從而防止所述模 具各部分的變形，變形是因熱膨脹和加熱及冷卻階段的熱梯度造成的。
【權(quán)利要求】
1. 一種模具，包括第一部分，其中所述第一部分包括：骨架（111)，所述骨架上設(shè)有成 型區(qū)（112)，在所述成型區(qū)和骨架之間形成機(jī)械接觸面（115);在所述接觸面（115)和所述 成型區(qū)（112)之間的腔室（131)內(nèi)沿縱向方向延伸的第一電感器（132);以及在所述成型 區(qū)和骨架之間的接觸面延伸的冷卻裝置（140)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，在所述骨架和成型區(qū)之間的接觸面上包括片材（215)， 其由傳熱材料制成，能彌補(bǔ)所述成型區(qū)（112)和所述骨架111之間形狀的差異。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其中所述片材（215)由石墨制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其中所述片材（215)由鎳Ni或鎳合金制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其中所述片材（215)由銅Cu制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中：所述電感器（132)封裝在能夠承受溫度至少 250°C的密封套筒（431)內(nèi)；以及在所述冷卻裝置內(nèi)有在所述電感器（132)周圍腔室（131) 流動的導(dǎo)熱流體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中所述冷卻裝置（140)內(nèi)有在電感器（132)周圍腔 室（131)流動的電介質(zhì)流體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的模具，其中所述電介質(zhì)流體為電絕緣油。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中所述冷卻裝置包括裝滿流體的腔室（341，342)，所 述流體在溫度效應(yīng)下具有相變性，其相變潛熱性足以在預(yù)定溫度條件下吸收成型區(qū)（112) 的熱量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中所述冷卻裝置包括向所述電感器（132)周圍腔室 (131)注入氣體的裝置（541，542)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的模具，其中：相對于所述縱向方向而言，利用從橫向方向上 延伸的注入器（542)注入氣體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的模具，在腔室（131)的長度方向上沿縱向方向包括數(shù)個用 于注入氣體的注入器（542)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的模具，其中所述氣體為空氣，以80bars(80. 105Pa)或更大 的壓力注入。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，包括第二電感器（632)，相對于接觸面（115)而言，所 述第二電感器在距離所述第一電感器（132)較遠(yuǎn)的一側(cè)，通過單獨(dú)的發(fā)動機(jī)提供電流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中所述骨架（111)和成型區(qū)（112)由鐵鎳合金的不 變鋼制成。
【文檔編號】B29C45/72GK104412705SQ201380032277
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】A·基沙爾德, J·費(fèi)讓布然 申請人:羅圖公司