例如射芯工具或永久模的铸造工具和相应的铸造方法与流程

本发明涉及一种具有上部工具部和下部工具部的铸造工具，上部工具部和下部工具部在相对的两侧分别具有至少一个形成为壳体雕刻件的雕刻件，并且上部工具部和下部工具部形成模腔(mouldcavity)。这种铸造工具在de1208505a1中是已知的。

背景技术：

这种铸造工具能够例如用作射芯工具(coreshootingtool)，以用于由沙子、盐或其他模制材料(mouldingmaterial)生产铸芯。这些工具也可以是永久铸模方法中的永久模、用于压铸的工具以及用于注塑成型(plasticinjectionmoulding)的模具，以用于例如生产玻璃纤维毡增强热塑性塑料(gmt：glassmatreinforcedthermoplastic)、挤出片状模塑料(smc：sheetmouldingcompound)或长纤维注射(lfi：longfibreinjection)。例如，所谓的射芯机用于射芯，其通常具有两部分的实心型芯盒(solidcorebox)。该型芯盒限定了表示要生产的型芯的外部形状的模腔。为了进行射芯，在限定的工作温度下，以例如2至6巴的喷射压力将混合有粘结剂的模具基材射入射芯机中的型芯盒中。在型芯硬化之后，可以将型芯插入铸模中。在铸造之后，通过铸造结构中的开口去除组成型芯的模制材料，从而破坏型芯。

在永久铸模方法中，将熔体通过上部插入件倒入永久模中，并且永久模的空腔仅由于重力而被填充。为了避免体积不足(所谓的缩孔)，铸件的某些部分是隔热的以延迟凝固，或者通过冷却销而被冷却以加速凝固。

de102011111583a1进一步描述了用于对工件进行成形的控温工具，由此，该工具的成形轮廓被设计为在背向由开孔的多孔材料制成的模腔的一侧具有导热结构的壳体，温度控制介质流过该导热结构。由此，在对工件进行成形时，将实现工具的回火性的改善。在de102014223922a1中描述了另一种具有壳体设计的控温工具。

现有技术中已知的控温壳体工具的缺点在于，它们不适合于响应工具的工艺波动，例如，在为了产生可再现的模制结果，特别是诸如具有均匀材料性能的型芯等模制件的模制过程期间(例如在射芯过程期间)，由喷射的材料引起的压力或温度波动。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是以能够提供可再现的工艺结果并且允许对模制体(mouldedbody)或型芯的性能(特别是材料密度)进行单独调整的方式进一步开发上述类型的铸造工具和相应的铸造方法。

该问题是通过具有权利要求1的特征的铸造工具而被解决的。权利要求13涉及相应的铸造方法。

因此，提供了：壳体雕刻件在背向模腔的外侧包括至少一个物理传感器，所述物理传感器被构造成对容纳在模腔中的材料的物理量进行测量。例如，所述物理量可以是温度和/或特定材料密度。虽然传感器不可以与容纳在模腔中的材料直接接触，但是传感器可以通过壳体雕刻件来测量物理量。例如，为了在通过壳体雕刻件的壁进行温度测量时保持较短的测量延迟，从机械的角度来看，可以将壁的厚度减小到必要的最低限度。例如，壳体雕刻件可以至少在传感器的测量场的区域内具有0.5mm至15mm的壁厚，优选地0.5mm至10mm的壁厚，特别优选地0.5mm至3mm的壁厚。如果壳体如此薄，则能够在没有延迟的情况下从壳体的温度推断出喷射材料的温度，以便监控正确的填模。

例如，附接到雕刻件外侧的温度传感器能够检测模制材料流入射芯工具中。冷的模制材料可以快速地冷却预热的薄壳工具，从而产生易于测量的传感器信号。同样地，由于壳体的壁厚小，附接到雕刻件外侧的超声传感器能够用于通过壳体测量填充的空腔的密度。例如，能够检测模制材料是否在雕刻件的空腔中。

通常，铸造工具不限于任何特定的实施例，并且例如，可以是射芯工具或永久模。

通过使用与壳体雕刻件直接热连接的温度传感器以及也与壳体雕刻件热连接的加热元件，可以通过根据需要现场调节加热元件的加热功率来对喷射期间的温度波动做出反应。这尤其可以通过如下事实成为可能：雕刻件被设计为壳体雕刻件，并因此具有低的热容量，使得能够快速地检测温度波动，并且还能够在没有延迟的情况下将加热功率传递到模腔。

由于良好的导热性能，工具的上部和下部至少在壳体雕刻件的区域中可以由金属制成，所述金属例如是：合金钢、高合金钢或非合金钢；铝合金；铜合金，例如青铜或黄铜；或者锌合金，例如锌基压铸合金(zamak)。工具的上部和下部至少在壳体雕刻件的区域中也可以由导热塑料制成。具有填充物的工具尤其有利，该工具例如配备有石墨填充物，因此具有特别高的导热率。诸如氧化铝、氧化物陶瓷、亚硝酸盐陶瓷和碳化物等陶瓷材料也适合于生产上部和/或下部工具零件，硅酸盐陶瓷、莫来石(mullite)和氧化镁陶瓷也是如此。碳和石墨也适合作为工具材料。

所述至少一个物理传感器不限于任何特定的实施例，并且可以具有用于测量单个物理量的单个传感器或用于测量不同物理量的多个传感器。例如，物理传感器可以包括与壳体雕刻件热连接的温度传感器，其中，铸造工具可以具有：至少一个加热元件，其与壳体雕刻件热连接；以及控制单元，其被构造成根据来自温度传感器的测量信号来调节加热元件的加热功率，以便实现均匀的铸造密度。

可替代地或附加地，物理传感器能够包括与壳体雕刻件机械连接的密度传感器，以用于确定射入模腔中的材料的密度，其中，控制单元被构造成根据来自密度传感器的测量信号来调节加热元件的加热功率。

合适的密度传感器例如是具有或不具有集成超声源的超声传感器。穿透壳体雕刻件的壁进入模腔中的声音根据模腔中的材料的密度而被反射，使得超声传感器的信号能够用于评估密度。

上部或下部工具零件的板可以包括壳体雕刻件，所述板的厚度小于壳体雕刻件的与该厚度平行的深度。因此，可以提供：板在背向模腔的外侧具有凸起轮廓，该轮廓至少部分地对应于壳体雕刻件的轮廓，并且该轮廓优选地与壳体雕刻件的轮廓相反。壳体雕刻件能够通过铸造方法生产。必要时，能够对铸造的壳体雕刻件进行机加工。

用于使模腔排气的多通道模具排气系统能够在模腔的不同位置处连接到壳体雕刻件。模具排气系统可以包括一个或多个气压传感器，所述气压传感器在不同位置处测量模腔的相应的排气压力。

模具排气系统还可以包括具有多个独立可控阀的阀块，每个阀通过空气管线流体连接到其他位置中的一个位置。控制单元可以被构造成根据气压传感器的至少一个测量信号来控制至少一个阀的打开程度。

多通道模具通风系统能够连接到壳体雕刻件，以在模腔的不同位置处向模腔选择性地施加压力。模具通风系统可以包括具有多个独立可控阀的阀块，每个阀通过空气管线流体连接到其他位置中的一个位置。通过选择性地施加气压，模具通风系统能够通过在射入铸造材料并且必要时冷却铸造工具之后选择性地施加气压以将模制件(mouldedpart)从模具中推出来而被使用。例如，均匀地施加气压能够用于确保当喷射型芯时型芯不会在从模具中被推出时卡住，从而损坏型芯的几何形状。

所述至少一个加热元件能够具有安装在导热套或辐射加热器(例如，ir辐射器)中的加热线圈。ir辐射器能够被放置在通过气隙与外侧间隔开的壳体雕刻件的前面并面向壳体雕刻件。

所述至少一个加热元件能够与板的凸起轮廓热连接，例如处于导热接触，所述凸起轮廓至少部分地对应于壳体雕刻件的轮廓。通过使加热元件的几何形状适应于壳体雕刻件的轮廓或轮廓部分，能够将热量选择性地局部传递到模腔中。如果加热元件具有可控的加热功率，则也能够控制进入模腔的热流。例如，加热元件能够具有如下的几何形状：该几何形状可以在背向壳体雕刻件的外侧再现板的凸起轮廓。

铸造工具还可以具有弹射系统(ejectionsystem)，所述弹射系统被构造成使壳体雕刻件在初始几何形状与弹射几何形状之间变形，特别是使壳体雕刻件弹性变形。为此，弹射系统例如能够接合上部和/或下部工具零件的边缘区域并能够对其进行机械预加载。为了在上部和/或下部工具零件的预加载期间控制变形，可以提供：板包括第一材料的部分和第二材料的部分，优选地，板的壳体雕刻件包括第一材料的部分和第二材料的部分，这两种材料具有不同的弹性模量。

壳体雕刻件能够在面向模腔的内侧具有表面涂层，所述表面涂层可以减小壳体雕刻件与容纳在模腔中的材料之间的粘附。例如，通过涂层，可以防止型芯粘在壳体雕刻件上，从而避免在弹射期间对雕刻件施加较大的力，否则这尤其可能会损坏薄壁雕刻件。

根据另一个方面，描述了一种包括以下步骤的铸造方法：

-提供上述类型的铸造工具，并且在喷射压力下将可流动且可固化的材料(例如，添加了粘结剂的模具基材)射入模腔中，其中，用加热元件对壳体雕刻件进行加热；以及

-测量射入模腔中的材料的物理量，例如喷射时壳体雕刻件的温度，并且根据测量的温度调节加热元件的加热功率。

在喷射时，能够测量喷射材料的密度，并且根据测量的密度，能够调节加热元件的加热功率。

在喷射时，模腔能够通过多通道模具排气系统在不同位置处排气，并且能够通过气压传感器在不同位置处测量模腔的相应的排气压力。

根据来自气压传感器的至少一个测量信号，能够控制至少一个阀的打开程度，所述至少一个阀通过空气管线流体连接到所述位置中的一个位置。能够以在各个气压传感器的位置处实现模腔的期望的排气压力的方式调节所述阀的打开程度。

在对铸造工具进行喷射和冷却之后，能够通过模具通风系统将布置并形成在模腔中的模铸件(mouldedcasting)从模腔中弹出，为此，模具通风系统通过具有多个独立可控阀的阀块向铸件施加气压，每个阀通过空气管线流体连接到模腔的另一个位置。

附图说明

下面使用图1图示本发明的更多细节。图1示出了根据本发明的铸造工具的示例性实施例的分解图，该铸造工具被设计为射芯工具。

具体实施方式

射芯工具1具有上部工具部2和下部工具部3，这两者容纳在两部分的型芯盒17中并且在相对的两侧分别具有壳体雕刻件4。对于分解图中所示的射芯工具1，上部工具部2的壳体雕刻件4和下部工具部3的壳体雕刻件4在接合状态下形成模腔5，所述模腔5形成在上部工具部2与下部工具部3之间并且表示型芯模具。图中所示的上部壳体雕刻件4具有：多个温度传感器7，其在背向模腔5的外侧6与壳体雕刻件4热接触；以及两个加热元件8，其与壳体雕刻件4热接触。控制单元9被构造成根据来自温度传感器7的测量信号来调节加热元件8的加热功率，例如，以保持恒定的工艺温度的方式或者以实现局部温度升高的方式调节，从而局部地提高喷射材料的流动性。

射芯工具还具有型芯密度传感器10，该型芯密度传感器10的测量信号也由控制单元9来评估并且用于根据需要调节加热元件8的加热功率。合适的型芯密度传感器10例如是超声传感器。

上部工具部2和下部工具部3被设计为具有壳体雕刻件4的板11。板11的厚度明显小于壳体雕刻件4的深度，这导致在背向模腔5的外侧6形成凸起轮廓12，该凸起轮廓12与限定模腔的壳体雕刻件4的轮廓相反。

射芯工具1还具有模具排气系统13，特别地，该模具排气系统13在壳体雕刻件4的区域中连接到板11。模具排气系统用来在喷射混合有粘结剂的模具基材期间以限定的方式使模腔5排气，使得能够实现模具基材均匀地填充模腔5，由此使型芯的密度尽可能地均匀。模具排气系统13具有多个气压传感器14，该气压传感器14在模腔的不同位置处测量模腔5的相应的排气压力。

模具排气系统还包括具有多个独立可控阀的阀块16。每个阀通过单独的空气管线15流体连接到模腔5的其他位置中的一个位置。为此，壳体雕刻件4能够具有与空气管线15连接的通孔。控制单元9能够被构造成根据气压传感器14的至少一个测量信号来控制至少一个阀的打开程度，例如，附带条件是在喷射期间用模具基材尽可能均匀地填充模腔5。

模具排气系统13还可以用作用于在模腔5中的不同位置处向模腔5选择性地施加气压的模具通风系统。例如，在模具基材被射入并被固化之后，即，在型芯形成在模腔5中之后，能够使用模具通风将型芯从模腔5中弹出。

由于壳体设计，能够实现高效的射芯工具，这是因为与传统工具相比射芯工具的热容量降低。相反，壳体型芯工具的较低热容量还意味着：在没有长时间的延迟并且具有相对较低的加热功率的情况下，热量能够从射芯工具的外部传递到射芯工具的空腔中。通过使用加热器，可以改变型芯的性能。借助于温度传感器和型芯密度传感器，能够在现场实现连续的质量保证。

在以上描述、附图和权利要求书中公开的本发明的特征对于单独地或以任何组合的方式实现本发明是必不可少的。

附图标记列表

1射芯工具

2上部工具部

3下部工具部

4壳体雕刻件

5模腔

6外侧

7温度传感器

8加热元件

9控制单元

10型芯密度传感器

11板

12凸起轮廓

13模具排气和/或通风系统

14气压传感器

15空气管线

16阀块

17型芯盒