一种液态成型金属型模具强化冷却系统的制作方法

本发明涉及模具冷却技术领域，尤其涉及一种液态成型金属型模具强化冷却系统。

背景技术：

在液态成型加工领域，一般是将材料加热至熔融状态或液态，再注入金属型模具当中，逐渐冷却至材料固化，开模后即可获得所需要的零件。在液态成型加工过程中的前半段，即将材料升温至熔点以上保持材料为熔融状态或液态时，通常温度较高，特别是金属材料，熔点高达上千摄氏度，需要的时间较长，能耗较高。如纯铜熔点为1083℃，在纯铜的液态加工时，在保持纯铜为液态的同时，需要保证液态金属在填充金属模具过程中与金属模具接触降温后仍保持良好的流动性，以便完全填充满型腔。因此，工业生产中需要保持比材料熔点更高温度，方能满足液态材料填充金属型模具中的要求。上述提到的纯铜材料在工业生产中通常需要保持1100℃温度以上方能进行充填模具型腔。然而，更高温度的液态或熔融状态材料在充填型腔后导致冷却时间更长，生产效率降低。

为提高生产效率，金属型模具通常采用冷却水道的方式进行冷却。通过在模具型腔附近设置冷却水道，冷却水道中循环的水不断将金属模具中的热量传递到水中并传递到模具外部，模具自身温度降低，将吸收更高温度的液态或熔融状态的材料中的热量，从而实现冷却工件，达到加速模具型腔内材料固化的作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能使液态或熔融状态材料快速固化、缩短模具保压时间或冷却时间的金属型模具强化冷却系统。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种液态成型金属型模具强化冷却系统，包括：模具本体，设置在模具本体上的模具型腔，以及设置在模具型腔周围的冷却水道；其特征在于，在冷却水道内设有扰流装置，所述扰流装置为带若干片状切口的金属薄板，所述片状切口从金属薄板的上侧、下侧倾斜突出，冷却水道的水流逆着片状切口流动。

作为上述方案的进一步说明，所述金属薄板位于冷却水道的正中位置。

作为上述方案的进一步说明，所述金属薄板为不锈钢板或铜板或铜合金板等耐腐蚀材料。

作为上述方案的进一步说明，所述片状切口冲压成型或线切割成型。

作为上述方案的进一步说明，所述片状切口在金属薄板上排成至少一排，同一排上的相邻两片状切口分别朝金属薄板上侧和金属薄板下侧倾斜突出。

作为上述方案的进一步说明，所述片状切口在金属薄板上排成两排，两排片状切口的数量相等且一一配对，成对的两个片状切口一个朝向金属薄板上侧、另一个朝向金属薄板下侧。

作为上述方案的进一步说明，所述冷却水道包括：进水管、出水管和将进水管、出水管连通的连接管，在进水管、出水管、连接管的至少一个内设有扰流装置。

作为上述方案的进一步说明，所述进水管、出水管、连接管都为直管，连接管将进水管、出水管的端部连通，进水管、出水管、连接管共同组成一个回路结构。

作为上述方案的进一步说明，在连接管的一端设有可拆卸的止水塞。

作为上述方案的进一步说明，在进水管、出水管上设有模具水咀。

本发明的有益效果是：

一、所采用的扰流结构简单、成本低廉，在不改变原始模具基本结构的前提下，提高了冷却循环水的利用率，提升了液态成型金属型模具冷却系统的工作效率，缩短了液态成型零件的开模时间，进而缩短产品制造周期，间接地降低了零件的制造成本。本发明在塑料成型模具以及成型温度较高的压力铸造金属型模具具有更佳明显的冷却效果。

二、由于扰流装置为带若干片状切口的金属薄板，组成冷却水道的进水管、出水管、连接管都为直管，只需在进水管、出水管、连接管内设置与金属薄板相配合的滑槽即可十分方便地将扰流装置安装到冷却水道内。

三、通过在连接管的端部设置可拆卸的止水塞，方便用户将扰流装置(金属薄板)装进连接管内，提高整个冷却系统的冷却效果。

附图说明

图1所示为本发明提供的液态成型金属型模具结构示意图。

图2所示为扰流装置结构示意图。

图3所示为冷却水道剖视图。

图4所示为无扰流结构的液态成型金属型模具结构示意图。

附图标记说明：

1：模具本体，2：模具型腔，3：冷却水道，4：扰流装置。

3-1：进水管，3-2：出水管，3-3：连接管，3-4：止水塞，3-5：模具水咀。

4-1：片状切口，4-2：金属薄板。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，一种液态成型金属型模具强化冷却系统，包括：模具本体1，设置在模具本体1上的模具型腔2，以及设置在模具型腔2周围的冷却水道3；其特征在于，在冷却水道3内设有扰流装置4，所述扰流装置4为带若干片状切口4-1的金属薄板4-2，所述片状切口4-1从金属薄板4-2的上侧、下侧倾斜突出，冷却水道3的水流逆着片状切口4-1流动。

其中，所述冷却水道3包括：进水管3-1、出水管3-2和将进水管3-1、出水管3-2连通的连接管3-3，在进水管3-1、出水管3-2上设有模具水咀3-5，在进水管3-1、出水管3-2、连接管3-3的至少一个内设有扰流装置4。

本实施例中，优选进水管3-1、出水管3-2、连接管3-3都为直管，连接管3-3将进水管3-1、出水管3-2的端部连通，进水管3-1、出水管3-2、连接管3-3共同组成一个回路结构。在连接管3-3的一端设有可拆卸的止水塞3-4，以方便将扰流装置装进连接管3-3内。优选扰流水道由至少一个回路结构构成，各回路结构可以并联，也可以通过软管串联。

优选在在进水管、出水管、连接管内设置与金属薄板相配合的滑槽，金属薄板4-2插接在滑槽内并位于冷却水道3的中心位置。

优选片状切口4-1在金属薄板上排成两排，两排片状切口4-1的数量相等且一一配对，成对的两个片状切口4-1一个朝向金属薄板上侧、另一个朝向金属薄板下侧。同一排上相邻两片状切口4-1分别朝向金属薄板上侧和下侧。

优选金属薄板4-2为不锈钢板，优选片状切口4-1由金属薄板4-2的局部冲压而成。不锈钢板在耐腐蚀性能方面十分优越，且材料成本价格实惠。在其他实施方式中，所述金属薄板为铜板或铜合金板，所述片状切口有线切割而成。铜板或铜合金板在导热性能方面较为其他材料优越，且在400℃以下其耐腐蚀性能亦能在模具寿命周期内承担，不限于本实施例。

本实施例提供的一种液态成型金属型模具强化冷却系统，通过在冷却水道内设置扰流装置，扰流装置将冷却水道中的水，特别是冷却水道中心的温度低的水，与水道边缘的水加速混合，缩小冷却水道中水中心与边缘的温差，换言之，降低冷却水道边缘水的温度，增大了金属模具材料与水的温差，加速热量从金属模具材料到冷却水的传递，从而实现加速冷却系统的效率。

对比实验

以图4所示的无扰流装置的冷却系统作为与本实施例的对照例，进行冷却实验对比。

实验条件一：成型材料为黄铜(牌号：yzcuzn40pb，即yt40-1)；成型温度：950℃；成型零件平均壁厚：3mm；制件重量：115g；生产方式：压力铸造；模具制造采用的材料类型：金属型(与液态金属直接接触的零件材料为3cr2w8v)；模具连续工作保持温度：320℃；充模速度：30m/s；充填时间：0.05s；持压时间：2.2s。

实验结果一：采用传统的冷却系统的模具工作时冷却时间需设置为15.5s，采用本实施例提供的冷却系统的模具工作冷却时间为11.8s，即可保证该产品的正常制造生产。

实验条件二：成型材料为abs树脂；成型温度为210℃；注塑制件平均料厚为2mm，制件重量：75g；生产方式：注射成形；模具制造采用的材料类型：金属型(型芯材料为crwmn，凹模材料为t10a)；模具连续工作保持温度：62℃；注射压力86mpa：保压压力：55mpa；注射时间4.3s；保压时间：24.5s。

实验结果二：传统的冷却系统模具工作时冷却时间设置为26s，采用本实施例提供的冷却系统的模具工作冷却时间设置为19.8s，即可同样保证该产品的生产。

从以上的对比实验可以看出：采用本实施例提供的冷却系统可显著缩短开合模时间，与传统的无扰流装置的冷却系统相比，开合模时间缩短22％以上。

此外，产品生产制造的过程中采用的成型温度越高，平均料厚越大，零件结构越复杂，需要的冷却时间越长，本实施例提供的冷却系统凸显出冷却时间会越加明显。如采用金属型模具成型硅黄铜制件，成型温度不低于980℃，冷却时间更长，凸显其冷却效果，提高制造效率。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。