具有高性能冷却系统的模制工具技术方案

技术编号:27946169 阅读:26 留言:0更新日期:2021-04-02 14:29
一种用于模制工具(10)或模制机的冷却系统(12),其包括高性能冷却剂(14),具有沿着每个回路流动的不同冷却剂(14、114)的多个冷却回路(36、136),和/或独立冷却回路(36)。该高性能冷却剂(14)可以包括各种形式的金属成分,该各种形式包括液相金属形式。诸如体积热容(C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高性能冷却系统的模制工具
本专利技术涉及模制工具,且更明确地说,涉及在模制工艺期间固化熔融模制材料的冷却系统和方法。
技术介绍
作为一种制造工艺,模制涉及:用熔融材料填充模腔,并且随后固化该材料,使得该材料在从模具移除之前呈现模腔的形状。冷却模腔中的熔融材料所需的时间可能是该制造工艺中的瓶颈,因为它通常大于打开、关闭或填充模具所需的时间。在一些模制工艺中,例如金属压铸,熔融材料可以处于足以使水基冷却剂蒸发的温度。非水性冷却剂很少,并且通常需要牺牲一些使水基冷却剂具有吸引力的特性。
技术实现思路
根据各种实施例,一种模制工具包括冷却系统,在所述冷却系统中,冷却剂沿着在所述模制工具的主体内形成的流体通道流动。该冷却剂包含液相金属。在各种实施例中,模制工具包括独立冷却回路,所述独立冷却回路包含泵、流体通道和冷却剂。该冷却回路与该模制工具的主体集成,使得:当该模制工具安装在模制机中时以及当该模制工具从该模制机中卸下时,该冷却回路仍是该模制工具的一部分。在各种实施例中,液相金属包括包含多种不同的金属元素的共晶合金。在各种实施例中,液相金属包含镓。在各种实施例中,模制工具包括第一工具部分和第二工具部分以及流道,所述流道在模制工具安装于模制机中时使模腔与模制材料源互连。当模制工具处于闭合状态时,第一工具部分和第二工具部分至少部分地限定模腔。该流体通道是在该模制工具的主体内形成的多个流体通道中的一个,并且是所述流体通道中最接近流道的流体通道。在各种实施例中,流体通道是冷却回路的一部分,冷却剂沿着该冷却回路的该部分流动通过热提取区和散热区域。当在散热区域中从冷却剂提取热量的同时,冷却剂从在热提取区中的模制工具的模腔中的模制材料提取热量。该散热区域形成在该模制工具的主体内。根据各种实施例,模制工具包括独立冷却回路,该独立冷却回路包括泵、流体通道和冷却剂。该冷却回路与该模制工具的主体集成,使得当该模制工具被安装在模制机中并且当该模制工具被从该模制机中卸下时,该冷却回路仍是该模制工具的一部分。在各种实施例中,模制工具包括与独立冷却回路不同的附加冷却回路。该附加冷却回路包含与该独立冷却回路的冷却剂不同的冷却剂。在各种实施例中,独立冷却回路的冷却剂包括共晶合金,该共晶合金包含多种不同的金属元素。在各种实施例中,独立冷却回路的冷却剂包括镓。在各种实施例中,模制工具包括第一工具部分和第二工具部分以及流道,所述流道在模制工具安装于模制机中时使模腔与模制材料源互连。当模制工具处于闭合状态时,第一工具部分和第二工具部分至少部分地限定模腔。该流体通道是该独立冷却回路的多个流体通道中的一个,并且是所述流体通道中最接近该流道的流体通道。在各种实施例中,冷却剂沿着独立冷却回路流动通过热提取区和散热区域。当在散热区域中从冷却剂提取热量的同时,冷却剂从在热提取区中的模制工具的模腔中的模制材料提取热量。该散热区域形成在该模制工具的主体内。根据各种实施例,一种模制工具包括冷却系统,所述冷却系统包括第一冷却回路和与所述第一冷却回路不同的第二冷却回路。每个冷却回路包含不同的冷却剂,并且所述冷却剂中的至少一种具有1.0W/m-K或更大的热导率。在各种实施例中,冷却回路中的至少一个是独立冷却回路,该独立冷却回路包含泵、流体通道和液相金属冷却剂。该独立冷却回路与该模制工具的主体集成,并且,当该模制工具被安装在模制机中时以及当该模制工具被从该模制机中卸下时,该独立冷却回路仍是该模制工具的一部分。在各种实施例中,不同冷却剂中的至少一种包括共晶合金,该共晶合金包括多种不同的金属元素。在各种实施例中,不同冷却剂中的至少一种包括镓。在各种实施例中,模制工具包括第一工具部分和第二工具部分以及流道,所述流道在模制工具安装于模制机中时使模腔与模制材料源互连。当模制工具处于闭合状态时,第一工具部分和第二工具部分至少部分地限定模腔。最接近流道的冷却回路所包含的冷却剂具有不同冷却剂的最高热导率。在各种实施例中,第一冷却剂沿着第一冷却回路流动并且第二冷却剂沿着第二冷却回路流动。所述第一冷却剂在所述第一冷却回路的第一部分处从所述模制工具的模腔中的模制材料提取热量,并且所述第二冷却剂在所述模制工具的主体内形成的所述第一冷却回路的第二部分处从所述第一冷却剂提取热量。根据各种实施例,模制机被配置为用于安装和移除模制工具。该模制机包括独立冷却回路,该独立冷却回路包括泵、流体通道和高性能冷却剂。该冷却回路与该模制机集成,使得:当该模制工具从该模制机移除时,该冷却回路仍是该模制机的一部分。在各种实施例中,流体通道沿着注射系统套筒定位,熔融的模制材料在模制工具安装于模制机中时从所述注射系统套筒注射入模制工具的腔中。可以设想,以上特征中的任一个可以与以上特征中的任何其它一个或更多个或与以下描述或附图中示出的特征中的任一个组合,但特征不兼容的情况除外。附图说明图1是配备有冷却系统的模制工具的示意性横截面图,所述冷却系统具有含有冷却剂的冷却回路,所述冷却剂包含金属;图2是图1的模制工具的示意性横截面图,所述模制工具配备有具有第一冷却回路和第二冷却回路的冷却系统,每一个冷却回路含有不同的冷却剂;图3是图1和图2的模制工具的示意性横截面图,所述模制工具配备有具有独立冷却回路的冷却系统;并且图4是图1至图3的模制工具的示意性横截面图,所述模制工具配备有具有第一冷却回路和第二冷却回路的冷却系统,每一个冷却回路含有不同的冷却剂,并且其中一个冷却回路是独立的。具体实施方式参考图1,模制工具10可以配备有高性能冷却系统12,其中冷却剂14沿着形成于模制工具的主体18内的一个或更多个流体通道16流动。冷却剂14可以是高性能冷却剂,意味着它具有优于传统冷却剂的一个或更多个特性。例如,冷却剂14可以具有相对高的热导率、比热容、体积热容或沸点和/或相对低的粘度。在下面进一步讨论的各种实施例中,冷却剂14包含金属以增强其作为冷却剂的性能。图1的模制工具10是压铸工具,并且示出为处于闭合状态,其中第一模具部分20和第二模具部分22在水平方向上彼此压靠以在其间限定模腔24。通过包括柱塞28和套筒30的注射系统26将熔融的模制材料引入到腔24中。首先将熔融的材料从外部来源传送到套筒30,然后柱塞28迫使材料沿着流道32并通过浇口34进入腔24。该浇口34是在腔24的边缘或其他边界处,该边缘或其他边界限定了模制零件的形状。流道32是封闭的模制工具10的在注射套筒30与浇口34之间延伸的中空部分。流道32为熔融材料提供从注射系统到模腔24的流动路径以及确保腔被填充的缓冲体积。在此示例中,在模腔24作为参考框架的情况下,套筒30或注射系统26可以被认为是熔融材料的来源。在腔24中的熔融的材料已固化之后,模具部分20、22移动远离彼此,并且模制零件可以从工具10移除。在此示例中,第一模具部分20是工具的移动半模或空腔半模(movi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模制工具(10),其包含冷却系统(12),冷却剂(14)沿着在所述模制工具(10)的主体(18)内形成的流体通道(16)在所述冷却系统(12)中流动,其中,所述冷却剂(14)包含液相金属。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180824 US 62/722,4961.一种模制工具(10),其包含冷却系统(12),冷却剂(14)沿着在所述模制工具(10)的主体(18)内形成的流体通道(16)在所述冷却系统(12)中流动,其中,所述冷却剂(14)包含液相金属。


2.根据权利要求1所述的模制工具,其中,所述液相金属包括共晶合金,所述共晶合金包含多种不同的金属元素。


3.根据权利要求1所述的模制工具,其中,所述液相金属包含镓。


4.根据权利要求1所述的模制工具,进一步包含:
第一工具部分和第二工具部分(20、22),所述第一工具部分和所述第二工具部分在所述模制工具(10)处于闭合状态时至少部分地限定模腔(24);和
流道(32),当所述模制工具(10)安装在模制机中时,所述流道使所述模腔(24)与模制材料源互连;
其中,所述流体通道(16)是在所述模制工具(10)的所述主体(18)内形成的多个流体通道中的一个,并且是所述流体通道中最接近所述流道(32)的流体通道。


5.根据权利要求1所述的模制工具,其中,所述流体通道(16)是冷却回路(36)的一部分,所述冷却剂(14)沿着所述冷却回路(36)的所述部分流动通过热提取区(46)和散热区域(42),当在所述散热区域(42)中从所述冷却剂(14)中提取热量的同时,所述冷却剂(14)从在所述热提取区(46)中的所述模制工具(10)的模腔(24)中的模制材料提取热量,所述散热区域(42)形成在所述模制工具(10)的主体(18)内。


6.根据权利要求1所述的模制工具,其还包括独立冷却回路(36),所述独立冷却回路(36)包含泵(38)、所述流体通道(16)和所述冷却剂(14),冷却回路(36)与所述模制工具(10)的所述主体(18)集成,使得:当所述模制工具(10)安装在模制机中时以及当所述模制工具(10)从所述模制机卸下时,所述冷却回路(36)仍是所述模制工具(10)的一部分。


7.根据权利要求6所述的模制工具,其还包含与所述独立冷却回路(36)不同的附加冷却回路(136),其中,所述附加冷却回路(136)含有与所述独立冷却回路(36)的冷却剂(14)不同的冷却剂(114)。


8.根据权利要求6所述的模制工具,其进一步包含:
第一工具部分和第二工具部分(20、22),所述第一工具部分和所述第二工具部分在所述模制工具(10)处于闭合状态时至少部分地限定模腔(24);和
流道(32),当所述模制工具(10)安装在所述模制机中时,所述流道使所述模腔(24)与模制材料源互连;
其中,所述流体通道(16)是所述独立冷却回路(36)的多个流体通道中的一个,并且是所述流体通道中最接近所述流道(32)的流体通道。


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【专利技术属性】
技术研发人员:斯蒂芬·费茨科埃里克·莱斯克
申请(专利权)人:格鲁帕铸造有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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