用于加工塑性材料的模具中的模具销制造技术

本发明专利技术涉及一种用于加工塑性材料的模具特别是注塑模中的模具销，如成型模具销、芯销、顶出销等，包括至少一个界定型腔的成型模具件，如模板或者模具嵌件，该模具件包括至少一个导向孔，用于容纳一可相对于导向孔移动的杆形的模具销（２１）如顶出销或者芯销等。本发明专利技术的目的在于提供一种模具，其中散热得到改进，而不会对使用寿命产生不利影响。该模具销具有一个钢制外壳区（４４），它至少在一个轴向分区域上设有轴向孔（２８），在所述轴向孔内设置一由高导热性材料制成的销子芯（３１），其中，外壳区（４４）和销子芯（３１）的材料在销子芯（３１）的外壳面（３４）和销子外壳（４４）的内壳面（３７）之间形成持久和无间隙连接的情况下相互交错地嵌接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的模具销，如成型模具销、芯销、顶出销等等，用于在加工塑性材料的模具特别是注塑模上使用。
技术介绍
在开头所述类型的模具方面存在的问题是，由液态熔液释放到模具内的热量从模具中排出并实现模制件均匀的冷却。设置在模具内的冷却通道在特殊的应用情况下并非始终足够。因此例如模制件很难得到均匀冷却。特别是随着如盲孔沉积物或者旋接圆顶这种材料堆积常常出现导致制品报废的应力和裂纹。从文献中无据可查的现有技术中已知，加工具有例如由铍化铜这种高导热性材料组成的顶出销的模具，以便可以以这种方式更好地从型腔向外排出热量。这种铍化铜顶出销由DreiS-Werk公司公开应用。但铍化铜顶出销只能以很差的切削加工性进行加工。此外它易受例如在阻燃塑料中使用的腐蚀性熔液侵蚀。此外铍化铜顶出销的缺点是，由于耐磨强度不够而使用寿命相当短。为避免这些缺点，本专利探索者进行了广泛的试验。其中，一个设有一个轴向孔的钢制顶出销设有一个收缩的铜芯。试验表明，在铜芯和钢外壳之间在径向上作用的固定连接在整个轴向长度上至少部分是不可能的，从而不存在均匀的结合。因为模具销通常作为标准件进入市场，也就是首先缩短到规定长度，然后还必须由模具制造商配合各自的使用情况再次缩短，所以在缩短的平面上可以看出不均匀性。这种不均匀性不仅使导热性降低和芯与外壳之间的连接不充分，而且它们在收缩的铜芯与钢外壳之间的接触面上还表现出部分的不均匀性，特别是在制成的注塑制品中形成不允许的凹陷部位。从DE 196 32 507 A1中已知，在一个套管的轴向孔内引导顶出销。这种结构只能起到易于更换磨损件的作用，却不能从模具中排出热量。从WO 94/26496已知，在一个脱模套管的轴向孔内引导顶出销。这种结构的目的是，借助于脱模套管的锥形收缩的孔达到降低顶出销的磨损。采用这种公开的结构达不到更好地排出热量。从DE 44 39 984 C1已知，在至少部分由复合材料组成的内部成型表面的区域内制成金属铸件、塑料铸件和玻璃铸件的永久铸模。其中，表面层具有一种低导热性、但高温度突变和高耐磨性的材料。然而，这种由极不同的热膨胀系数的材料组成的复合材料只是很难制造。它们的缺点在于尺寸稳定性和使用寿命。最后从DE 694 03 513 T2已知一种注塑喷嘴，其鱼雷形管(Torpedo)由外部钢套制成，而且后者设有铜填料，而在此方面却没有提到钢和铜之间的结合。
技术实现思路
从开头提到的公开的应用出发，本专利技术的目的在于，提供一种模具销，其中，改善导热性、使用寿命及其强度特性。本专利技术通过权利要求1的特征，特别是通过其特征部分的特征达到该目的，即模具销具有一个钢制外壳区，它至少在一个轴向分区域上设有一个轴向孔，在所述轴向孔内设置由高导热性材料制成的销子芯，其中，外壳区和销子芯的材料在销子芯的外壳面和销子外壳的内壳面之间形成持久和无间隙连接的情况下相互交错地嵌接。本专利技术的原理因此主要在于，模具销例如顶出销或者芯销在整个轴向长度或者其中一部分上具有由高导热性材料制成的芯，环绕该芯设置一个由耐磨的、可良好切削的和对温度突变敏感的材料例如钢制成的外壳。其中，芯的材料和外壳的材料相互交错地嵌接，也就是说，这些材料可以通过粘附力、机械啮合或者也可以借助于金属结合持久和无间隙地相互连接。本专利技术的优点在于，由于由高导热性材料制成的芯，热量明显更好地特别是从如盲孔或者旋接圆顶这种材料堆积部和模制件的其他问题区域导出。由耐磨和对温度突变敏感的材料例如钢制成的外壳区域保证模具销高的使用寿命。此外，加工也比现有技术简单，因为钢具有良好的可切削性。利用依据本专利技术的模具销明显缩短了成型过程的循环时间。通过销子芯的材料和销子外壳的材料在模具销的整个轴向长度上紧密和无间隙地相互连接，这种空间上的连接结构仅由于其非常良好的强度特性就非常适合作为成型模具销也就是芯销和顶出销的标准件。不仅在标准件的加工时而且在使用时形成的径向缩短面-也在磨片(Anschliff)中-均表现出芯材料和外壳材料之间的一种无间隙的过渡。因此在该区域内-与上述试验的收缩结构大致不同-在按本专利技术的标准件中绝对不存在其他情况下在制成的塑料制品中以难以接受的形式形成的凹陷部位。本专利技术使用Dr.Betz GmbH，45478 Mülheim(DE)公司的MECOBOND方法用于制造模具销。利用这种方法可以避免在具有不同热膨胀系数的金属情况下制造复合材料时的上述问题。在这种方法中，冷却两种材料时施加一超过两种材料中至少一种材料的屈服点的压力，从而该材料-至少在微区域内-塑性变形。压力在此也可以有针对性地仅施加到两种材料之一上-例如仅施加到由铜或者铜合金组成的销子芯上。MECOBOND方法在DE 102 29 994 C1中有介绍，其中，该文献并没有建议使用该方法用于制造按本专利技术有利的专用模具销。具体地说，MECOBOND方法涉及一种具有不同热膨胀系数的至少两种材料的立体复合材料，其中，该复合材料在其制造时和/或者热处理时加热并然后冷却。在冷却期间复合材料经过一个温度间隔，在该间隔中两种材料处于固态的聚合状态下，而且在经过温度间隔期间向复合材料施加一高于至少其中一种材料的热屈服点的均匀压力，从而该材料至少在微区域内塑性变形。依据本专利技术的另一实施方式，销子芯由铜或者铜合金构成。铜的优点是高的导热性，从而热量可以最佳地并非常有针对性地从模具的热难点区域导出。以这种方式可以实现均匀冷却模制件。代替铜，销子芯也可以选择地由铜合金或者其他的高导热性材料构成。对于这样一种结构，MECOBOND方法特别规定，即铜或者铜合金与工具钢之间的复合材料通过高温-高压金属扩散过程在形成持久的金属连接的情况下制造，其中，温度设定在850℃和1200℃之间，压力设定在100×105Pa和5000×105Pa之间。依据本专利技术的另一种构成，轴向孔在至少型腔侧的端部区域上借助于钢板封闭。因为模具销是一种缩短到所要求长度的标准件，所以销子芯在轴向孔的型腔侧的开口的区域内会与腐蚀性模制材料接触。为防止这一点，轴向孔的开口借助钢板封闭。钢板例如可以借助于焊接连接来固定在模具销的钢外壳上。依据本专利技术的另一种构成，轴向孔在至少型腔侧的端部区域上借助于涂层封闭。这种涂层可以通过堆焊，例如通过激光堆焊制造。以这种方式轴向孔至少在型腔侧密封地封闭，从而熔液不会与材料芯接触。依据本专利技术的另一种构成，相邻于模具销设置冷却通道。借助于冷却通道可以对与模具销相邻的区域进行水冷，从而由模具销从模具和由熔液吸收的热量可以非常直接地释放到冷却通道并从模具中排出。依据另一种实施方式，轴向孔在模具销的整个轴向区域上延伸。以这种方式，可以在模具销的整个轴向长度上设置高导热材料制成的销子芯。依据本专利技术的另一种构成，销子芯在模具销的整个轴向区域上延伸。模具销然后在其整个长度上设有轴向孔，该轴向孔完全由销子芯填充。因此可以在模具销的整介长度区域上从模具中吸收热量并排出到其他区域，在这些区域上热能例如可以释放到冷却水或者外部空气中。依据本专利技术的另一种构成，销子芯在模具销的整个轴向分区域上延伸。与模具销是在其整个轴向区域上还是仅在一个分区域上设有孔无关，可以仅在模具销的一个分区域内设置销子芯。例如如果仅在模具销的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加工塑性材料的模具尤其是注塑模中的模具销（２１、２４、２５），如成型模具销、芯销、顶出销等，包括至少一个界定型腔（４１）的成型模具件（１２、１７），如模板或者模具嵌件，该模具件具有至少一个用于容纳杆形模具销（２１、２４、２５）的导向孔，模具销至少部分由高导热性材料如铍化铜等制成，其特征在于，模具销（２１、２４、２５）具有一个钢制外壳区（４４、５０、５１），它至少在一个轴向分区域上设有轴向孔（２８、２９、３０），在所述轴向孔内设置一由高导热性材料制成的销子芯（３１、３２、３３），其中，外壳区（４４、５０、５１）和销子芯（３１、３２、３３）的材料相互交错地嵌接，在销子芯（３１、３２、３３）的外壳面（３４）和销子外壳（４４、５０、５１）的内壳面（３７）之间形成持久和无间隙连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D波伊克特，
申请(专利权)人：哈斯库精灵兔有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]