保形冷却插入件制造技术

提供了一种用于模具的冷却插入件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保形冷却插入件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本
PCT
国际专利申请要求于
2021
年4月1日提交的名称为“Conformal Cooling Insert(
保形冷却插入件
)”的美国临时专利申请
No.63/169,618
的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引整体并入本文
。
[0003]专利技术背景


[0004]本专利技术总体上涉及用于模具的冷却插入件
、
比如用于在高压模具铸造组件中使用的插入件，并且涉及制造冷却插入件的方法
。

技术介绍

[0005]高压模具铸造
(HPDC)
通常用于制造用于在车辆中使用的由金属形成的零件
、
例如由铝或铝合金形成的零件
。HPDC
过程包括：将一对模具半部闭合以形成密封腔；在高压力下将熔融金属注入到密封腔中；以及在压力下将金属保持在密封腔中，直到熔融金属固化为止
。
一旦模具中的金属固化，上模具半部和下模具半部打开，并且经固化的金属零件被释放
。
然后模具被准备用于下一个铸造周期
。
[0006]HPDC
过程的最长步骤是固化步骤或停留时间
、
特别是熔融金属在模具中固化所需的时间
。
目前，许多模具包括具有沿着熔融金属的行进路径或沿着模具腔的冷却通道的金属插入件
。
在铸造过程期间，水或另一冷却流体流动通过冷却通道以冷却金属
。
具有复杂冷却通道的插入件已经通过增材制造形成
。
然而，增材加工过程是昂贵且耗时的，并且因此需要更有效地制造冷却插入件
。
还需要改进的冷却插入件设计以更有效地去除热并且因此避免热点并减少固化时间
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个方面提供了一种用于模具的冷却插入件以及一种制造用于模具的冷却插入件的更有效的方法
。
冷却插入件由钢材料形成，该钢材料包括基于钢材料的总重量的量为
4.75
重量百分比
(wt.
％
)
‑
5.50
重量百分比
(wt.
％
)
的铬
(Cr)、
量为
1.10wt.
％
‑
1.75wt.
％的钼
(Mo)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的硅
(Si)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的钒
(V)、
量为
0.32wt.
％
‑
0.45wt.
％的碳
(C)、
量为
0.20wt.
％
‑
0.50wt.
％的锰
(Mn)、
量高至
0.03wt.
％的磷
、
量高至
0.03wt.
％的硫
、
以及量高至
0.2wt.
％的可能的杂质
。
钢材料包括至少一个冷却通道；并且钢材料具有
380HV10
至
480HV10
的硬度和
900MPa
至
1300MPa
的屈服强度
。
[0008]本专利技术的另一方面提供了一种用于对由铝或铝合金形成的零件进行高压模具铸造
(HPDC)
的设备
。
该设备包括模具，该模具包括表面，该表面呈现用于容纳熔融铝或铝合金的腔
。
冷却插入件沿着呈现腔的表面设置
。
[0009]本专利技术的又一方面提供了一种对零件进行高压模具铸造的方法，该方法包括下述
步骤：将冷却插入件沿着铸造组件的表面设置，该表面和冷却插入件呈现用于容纳熔融金属的腔；以及在将熔融金属设置在腔中的同时，通过冷却插入件的至少一个冷却通道来输送冷却流体
。
[0010]本专利技术的另一方面提供了一种制造用于在高压模具铸造组件中使用的冷却插入件的方法
。
该方法包括对钢材料进行熔模铸造，以形成具有至少一个冷却通道的冷却插入件，其中，钢材料包括基于钢材料的总重量的量为
4.75
重量百分比
(wt.
％
)
‑
5.50
重量百分比
(wt.
％
)
的铬
(Cr)、
量为
1.10wt.
％
‑
1.75wt.
％的钼
(Mo)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的硅
(Si)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的钒
(V)、
量为
0.32wt.
％
‑
0.45wt.
％的碳
(C)、
量为
0.20wt.
％
‑
0.50wt.
％的锰
(Mn)、
量高至
0.03wt.
％的磷
、
量高至
0.03wt.
％的硫
、
以及量高至
0.2wt.
％的可能的杂质
。
附图说明
[0011]本专利技术的其他优点将是容易领会的，因为本专利技术的其他优点通过在结合附图考虑时参照以下详细描述而变得更好理解，在附图中：
[0012]图1示出了根据示例实施方式的包括冷却插入件的高压模具铸造组件；
[0013]图
2A
是图1的冷却插入件的放大图；
[0014]图
2B
是比较的冷却插入件；
[0015]图3图示了根据另一示例实施方式的冷却插入件；
[0016]图4是图示了高压模具铸造过程的以秒计的循环时间的步骤的示例的饼状图；
[0017]图5图示了根据另一示例实施方式的沿着压力硬化工具定位的冷却插入件；以及
[0018]图
6A
图示了沿着具有常规冷却插入件的模具腔的温度分布，并且图
6B
图示了沿着具有根据本专利技术的示例实施方式的冷却插入件的模具腔的温度分布
。
具体实施方式
[0019]本专利技术的一个方面提供了一种改进的冷却插入件
10
和制造冷却插入件
10
的方法，冷却插入件
10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于模具的冷却插入件，所述冷却插入件包括：钢材料，所述钢材料包括基于所述钢材料的总重量的量为
4.75
重量百分比
(wt.
％
)
‑
5.50
重量百分比
(wt.
％
)
的铬
(Cr)、
量为
1.10wt.
％
‑
1.75wt.
％的钼
(Mo)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的硅
(Si)、
量为
0.80wt.
％
‑
1.20wt.
％的钒
(V)、
量为
0.32wt.
％
‑
0.45wt.
％的碳
(C)、
量为
0.20wt.
％
‑
0.50wt.
％的锰
(Mn)、
量高至
0.03wt.
％的磷
、
量高至
0.03wt.
％的硫
、
以及量高至
0.2wt.
％的可能的杂质；所述钢材料包括至少一个冷却通道；并且所述钢材料具有
380HV10
至
480HV10
的硬度和
900MPa
至
1300MPa
的屈服强度
。2.
根据权利要求1所述的冷却插入件，其中，所述至少一个冷却通道包括多个弯曲部
。3.
根据权利要求2所述的冷却插入件，其中，所述至少一个冷却通道包括至少十个弯曲部
。4.
根据权利要求1所述的冷却插入件，其中，所述钢材料包括基于所述钢材料的总重量的量为
5.25
重量百分比
(wt.
％
)
的铬
(Cr)、
量为
1.35wt.
％的钼
(Mo)、
量为
1.00wt.
％的硅
(Si)、
量为
1.00wt.
％的钒
(V)、
量为
0.40wt.
％的碳
(C)、
以及量为
0.40wt.
％的锰
(Mn)。5.
根据权利要求1所述的冷却插入件，其中，所述钢材料呈现表面，所述至少一个冷却通道中的一个冷却通道具有直径，并且定位成与所述表面相距等于所述冷却通道的所述直径的
1.5
倍至
1.8
倍的距离
。6.
根据权利要求1所述的冷却插入件，其中，所述钢材料呈现表面，所述至少一个冷却通道中的一个冷却通道包括多个弯曲部和多个区段，并且所述区段设置成彼此平行并且定位成与所述表面相距相同的距离
。7.
根据权利要求1所述的冷却插入件，其中，所述钢材料具有：在
20℃
时的
7.80g/cm3至
7.0g/cm3的密度；
1000MPa
至
1590MPa
的极限拉伸强度
(UTS)
；
15
％
‑
40
％的伸长率；
900MPa
至
1300MPa
的屈服强度；从
70℃
至
800℃
的
206GPa
至
190GPa
的杨氏模量；在
20℃
至
100℃
时的
10.4
×
10
‑6/K
至
12.5
×
10
‑6/K
的热膨胀；以及从
80℃
至
800℃
的
17.6W/mK
至
25.0W/mK
的导热率
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰迪，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：