加工温度的分区控制制造技术

本发明专利技术公开了一种用于模制制品的加工系统，包含一个工具(100)，该工具含有一个模铸制品的加工表面(104)，加工表面具有多个加工分区(106)。加热和冷却器(102a)至少与部分加工分区(106)是相互独立的。一个控制器用于控制加热和冷却器(102a)单独加热或冷却具有相应加热和冷却器(102a)的加工分区(106)，从而在模锻过程中的任意时间内调节每个加工分区(106)上热量向制品内或外的传输。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工温度的分区控制本专利技术涉及一种热加工系统，具体地涉及一种用于提高所述加工系统中制造制品的材料特性控制的热加工系统。许多材料可使用多种模锻加工铸造。在一些产业界，例如金属铸造产业，大家都知道材料固化的速度和温度会影响制品的材料特性。这种影响通常发生在微观水平，例如终制品的非结晶或结晶度比例。当使用诸如金属等材料时，可将制品从工具或模具上取下后对其进行处理，例如通过热处理和淬火处理来控制材料特性，然而这种处理过程较长，提高了生产时间和成本。当铸造聚合体材料时，尤其是热固性树脂，可能还包含一种填充剂，当终制品从模具上取下后通常不会进行二次加工处理来控制其结构特性。一些工具可以在温度控制的环境中工作，例如一个高压处理器中，从而控制整个加工表面，这对于具有一个相对较薄且截面均一的制品来说是有效的。 当使用工具生产较厚或者尤其是厚度可变的制品时，终制品材料特性差异相关的问题将因不同厚度部位的热损失差异而加重。当使用热固性树脂时，因固化/交叉联系处理的升温性质会引起其他困难。固化热固性聚合体的温度不仅是加工温度的结果，还是局部反应速率和反应发生部位热损失能力的结果。这会造成热固性聚合物会在不同时间、以不同的速率固化，由于不同的分子结构造成不同的材料特性。由于冷却速率会随散热而变化，使得金属与热塑性塑料聚合物会在厚度不同的区域内形成不同的结晶。高压处理器可对此进行控制，通过逐渐冷却来克服制品较厚和较薄部位因冷却速度的不同产生的差异，但这会增加生产时间。此外，高压处理器能效较低，并且其设置需要比生产制品所用工具更大的空间。从某种程度上来说，尽管可以预知现有加工系统存在不同的材料特性，但它不是可控的。在许多情况下，制品的设计，尤其是由热固性聚合物铸造成的制品设计是理想化设计与实际应用设计之间的折中。特别是一种部分理想的解决方案将可以生产出一个具有不同厚度部分的单个大制品，以及若干个小制品，其中每个小制品具有更为均均匀的厚度，并将它们组装在一起，从而能够实现更好地控制制品每个部分的材料特性。现有模制技术，特别是高压处理器相关的模制技术的另一个问题是它们是不可控制的，从而造成生产制品不同的材料特性。例如，如果一种热塑塑料部件的厚度不同，如PEEK (聚醚醚酮)，更厚的部分需要有更高的结晶度来赋予其强度，而较薄的部分则需要有较低的结晶度来赋予其弹性，而现有技术不足以在单一的铸造过程中制造出这一部件。本专利技术至少部分缓解了现有加工过程的上述问题。根据本专利技术的第一个方面，提供了一个用于模制一种制品的加工系统，该系统包含一个具有用于制品成型的加工表面的工具，该表面由多个加工分区组成，至少在部分所述分区有独立的加热和冷却器；控制器用于控制加热和冷却器对具有加热和冷却器的加工分区进行加热或冷却，从而通过分别对加工分区的加热或冷却，在整个模制过程的任何特定时间调节热量从每个加工分区的制品传入和传出。通过对加工分区进行连续不断地局部加热和/或冷却，控制工具内部制品热量的传入和传出，从而能够控制t吴制过程中终制品的材料特性。在一个优选的实施例中，加工系统还包括多个传感器，以感知加工分区内制品的特性，并产生显示所述特性的信号。控制系统具有一个输入器，接收显示所述特性的信号，控制系统根据对所述信号的应答控制加热和冷却器，对所述加工分区进行加热或冷却。传感特性可以是温度、介电常数、张力、超声穿透性和硬度之一，或是任何其他适当的参数，用于表示聚合物的处理率。以这种方式，在模制过程中通过直接反馈控制材料特性。传感器可以间接检测性能，例如通过检测温度，感知的温度代表着材料的特性，如温度决定结晶的不同速率，或者可以使用介电常数直接检测性能，其与结晶度成比例。通过控制决定这些性能的加热和/或冷却，可以模铸成已知性能的终制品，在不同的加工分区内，对这些性能的独立控制可重复模铸出在制品不同区域内所需要的不同材料特性。这种产品的一个实例是赛车中使用的鼻锥。圆锥体的侧面要求薄且非常坚硬，从而能够在最低限度的加固下控制气流，因此需要材料结构中的高结晶度。然而，圆锥体的头部要求不易碎，能够抵御小物体的击打，例如被另一辆车甩出的石头碎片击打而不被砸碎。因此，圆锥体的头部将需要更高的非结晶度，不易碎，且能承受这种碰撞。根据本专利技术的一个具体实施例，一些加工栓具有加热器，另一些加工栓具有冷却器。在一种设置中，每个加热/冷却加工分区有一个独立的直列式加热器/冷却器与之相连，加工表面下的每个加工分区中可包含一个内部通道，加热/冷却流体从中流过。该系统还包含至少一个加热和/或冷却流体的储液槽。优选地，该系统进一步包含多个流体流动通道，指引所述加热/冷却流体从所述储液槽流向各个单独的加工栓。每个流动通道具有一个直列式加热器，用于对流过的流体进行加热。加工系统可以包含一个流体回流通道，使所述加热/冷却流体从所述加工栓处流回所述储液槽中，并且可以包含多个储液槽，每个储液槽内含有保持在不同温度上的加热/冷却流体。单个的加热器/冷却器可以这种方式与每个储液槽连接，而不是与每个加热/冷却的加工栓连接，从而减少所需要的加热器/冷却器的数目。冷却的加工栓可被环境温度的气体降温，从而无需专有的设备为冷却流体降温。当环境气体用于冷却时，可不回收到储液槽，直接排到空气中。在一个优选的设置中，恒定流量的流体流过加工分区，在其中直列式加热器发挥作用，将流体从冷却流体转换为加热流体。在一个优选的设置中，加工系统包含多个结合加热和冷却器的主动加工分区，，以及多个未结合加热和冷却器的被动加工分区，被动加工分区毗连主动加工分区和/或与主动加工分区之间存在间隙。 在另一个实施例中，加工系统包含多个加热加工分区和多个冷却加工分区，该冷却加工分区位于加热加工分区之间。以这种方式，不会被直接加热/冷却的加工分区(被动加工分区)由邻近直接加热/冷却的加工分区的热量传递间接地加热/冷却。加热分区、冷却分区或被动分区具有传感器，构成控制电路的一部分。尤其是被动分区上的传感器允许紧密监测转移到这些分区内的制品上的温度，并通过与邻近的加热分区之间的热量转移进行控制。在一个优选实施例中，加工系统包括多个加工栓，嵌合构成加工表面，其中至少部分加工栓具有流体通道，使加热/冷却流体流过。加热加工栓可以具有一个内部的直列式流体加热器,用于对流过加工栓的加热流体进行加热。在一种设置中，加热/冷却流体流过的加工栓含有一个嵌入物，限定至少部分流体流动通道。嵌入物可以是可拆卸的/可更换的，嵌入物中不同的流体流动通道将会提高或降低流体流过的保留时间，和/或改变加热/冷却流体与加工表面之间的距离。以这种方式改变传入加工表面的热量。此外，可以使用同样的栓和不同的嵌入物，以改变不同的加工区域的热量传递。在一种设置中，加工系统还包含多个正常开放的控制阀，用于控制加热/冷却流 体向加工分区的流动。以这种方式，如果系统内出现故障，那么这些控制阀将无法打开，流过未加热的流体，降低加工温度。这些控制阀可以是变速的流量控制阀或双向或三向阀。上述系统可以包含一个传感器或多个传感器，用于感知所述制品材料的特性，并在开始模制过程前将所述特性的信号提供给所述控制器，控制器则根据感知的材料特性适当调整控制所述加热和冷却器。以这种方式，在启动前，或启动期间，对加工控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：本·约翰·哈尔福特，
申请(专利权)人：表面制作有限公司，
类型：发明
国别省市：