一种铸造用控温顶针及其控温方法

1.本技术涉及模具技术领域，尤其是涉及一种铸造用控温顶针。


背景技术：

2.铸造是将液体金属浇注至与零件形状相适配的铸造模具的型腔内，待其冷却凝固后获得零件或毛坯的方法，广泛的应用于金属制造业。
3.在采用重力、低压、高压、挤压等铸造模具进行浇注时，铸造模具如果在冷状态下直接接触高温液态金属，容易造成铸造模具表面急剧升温而产生交变热应力，进而铸造模具会过早的老化。同时液态金属遇到冷的铸造模具容易造成过快的冷凝，从而形成浇注成形不足的缺陷；铸造过程中，铸件厚大部位的模具局部需要快速冷却，以防止出现缩孔缩松等缺陷。
4.现有技术中为了解决上述问题，一般在模具的内部增加加热装置或开设加热回路，但这都会降低铸造模具的强度和使用寿命；实际设计中模具空间有限，单独的设置加热和冷却装置往往无法实现。所以现在需要一种在保证铸造模具强度以及寿命的情况下对铸造模具进行加热和冷却的装置或方法。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种铸造用控温顶针，通过顶针来实现对铸造模具的温度控制，从而有效的降低对铸造模具的强度以及寿命的影响。
6.为达到上述的目的，本技术采用的技术方案为：一种铸造用控温顶针，包括多个安装于铸造模具的顶针本体，所述顶针本体用于将铸造模具内成型的工件顶出；所述顶针本体内部设置有空腔，所述空腔的端口连接有温控管道，所述温控管道内流通有耐高温介质，通过所述温控管道与铸造模具外部的循环泵以及温度调节装置之间的相连通以形成控温回路，所述控温回路适于实时的对所述顶针本体进行温度调节，进而得以对铸造模具进行温度调节。
7.优选的，多个所述顶针本体间隔均匀的排列成多排，以使得所述顶针本体顶出工件时受力均匀，同时对铸造模具的温度调节均匀。
8.优选的，多个所述顶针本体以圆周的形式进行排列，以使得所述顶针本体顶出工件时受力均匀，同时对铸造模具的温度调节均匀。
9.优选的，所述温度调节装置包括加热器和冷却器，所述加热器用于对所述温控管道内的耐高温介质进行加热，所述冷却器用于对所述温控管道内的耐高温介质进行冷却；进而得以实现对所述控温回路的温度进行调节。
10.优选的，所述顶针本体的外部还安装有温控系统，所述温控系统包括多个温度传感器、处理模块和控制模块，所述温度传感器相互独立的对应安装于所述空腔的侧壁，所述温度传感器用于检测铸造模具的温度，所述处理模块分别与所述温度传感器以及所述控制模块进行电连接，所述控制模块还与所述加热器以及所述冷却器电连接，所述处理模块适
于根据所述温度传感器的检测信号向所述控制模块发出控制信号，进而得以通过控制所述加热器以及所述冷却器来实现所述控温回路的温度调节。
11.优选的，所述控制模块还与所述循环泵电连接，所述处理模块还适于根据所述温度传感器的检测信号向所述控制模块发出控制信号，进而通过控制所述循环泵的流量或流速来对所述控温回路进行温度调节。
12.一种温控顶针的控温方法，包括如下控温步骤：
13.s100：通过温度传感器分别检测铸造模具内位于各顶针本体附近区域的温度t1、t2、
……
、tn，其中，n表示顶针本体的数量，并将检测到的温度信号传输至控制模块；
14.s200：处理模块根据接收到的温度信号与设定的工作温度t0进行对比，若只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都低于工作温度t0时，处理模块向控制模块发出控制信号，以使得控制模块控制加热器对低于工作温度t0的控温回路进行加热；若只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都高于工作温度t0时，处理模块向控制模块发出控制信号，以使得控制模块控制冷却器对高于工作温度t0的控温回路进行降温；若存在多个相邻的区域温度都低于或高于工作温度t0时，进行下一步骤；
15.s300：处理模块将多个相邻区域的温度按照从高至低进行排列；当多个相邻区域的温度都低于工作温度t0时，控制模块控制加热器对低于工作温度t0的控温回路进行加热，并且加热的功率根据前述的排列从低至高，以实现梯度加热，从而可以降低加热器的能量消耗；当多个相邻区域的温度都高于工作温度t0时，控制模块控制冷却器对高于工作温度t0的控温回路进行冷却，并且冷却的功率根据前述的排列从高至低，以实现梯度冷却，同样也可以降低加热器的能量消耗。
16.优选的，温控顶针的控温方法还包括如下步骤：
17.s210：当只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都高于工作温度t0时，处理模块向控制模块发出控制信号，以使得控制模块控制循环泵降低对高于工作温度t0的控温回路的流量或流速；而当存在多个相邻的区域温度都高于工作温度t0时，进行下一步骤；
18.s310：处理模块将多个相邻区域的温度按照从高至低进行排列，控制模块控制循环泵降低对高于工作温度t0的控温回路的流量或流速，并且降低的程度根据前述的排列从高至低，以实现梯度控制。
19.与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
20.(1)相比较传统的顶针本体只有顶出功能，本技术采用在顶针本体的内部安装温控管道以实现对铸造模具的加热，可以将顶针本体的功能多样化，同时还不会对铸造模具本身的强度以及寿命产生影响。
21.(2)本技术还可以通过温度传感器检测铸造模具内各顶针本体附加区域的温度，从而根据检测的温度信号来对各区域的温度进行调节，以保证模组本体内部各区域的温度始终满足浇注需求，以提高铸造模具的工件良品率。
附图说明
22.图1为本发明的安装结构示意图。
23.图2为本发明其中一个实施例的分布示意图。
24.图3为本发明另一个实施例的分布示意图。
25.图4为本发明的内部结构示意图。
26.图5为本发明的工作流程示意图。
27.图中：铸造模具100、顶针本体2、空腔200、温控管道3、输入管道31、输出管道32、温控系统4、温度传感器41、处理模块42、控制模块43、循环泵5、冷却器6、加热器7。
具体实施方式
28.下面，结合具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
29.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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，不能理解为限制本技术的具体保护范围。
30.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
31.本技术的其中一个方面，如图1至图5所示，提供了一种铸造用控温顶针，包括多个安装于铸造模具100的顶针本体2，顶针本体2安装于铸造模具100的底部，以使得在铸造模具100完成工件的成型后，通过驱动装置带动顶针本体2的上移来将铸造模具100内成型的工件顶出。同时顶针本体2内部还设置有空腔200，空腔200的端口位于顶针本体2的下端并连通有温控管道3，通过温控管道3可以向空腔200内流通耐高温介质，铸造模具100的外部安装有温度调节装置以及循环泵5，温控管道3、温度调节装置以及循环泵5之间相互连通以形成串联的控温回路，从而通过控温回路可以实时的对顶针本体2进行温度调节，进而实现对铸造模具100的型腔温度进行调节。
32.可以理解的是，现有的顶针本体2的作用仅仅是脱模，在使用时不会受到较大的力，所以在顶针本体2的内部设置空腔200不会影响到顶针本体2的脱模功能，通过还能够通过空腔200内安装的温控管道3进行铸造模具100的温度控制，从而使得顶针本体2的功能多样化。
33.本实施例中，为了保证铸造模具100的受热稳定，往往需要采用将多个顶针本体2进行均布，以使得通过各顶针本体2所处的位置将铸造模具100分成区域，各顶针本体2通过对该区域的温度调节来实现铸造模具100的整体温度调节。
34.本实施例中，如图2和图3所示，多个顶针本体2可以分为多组，每组的顶针本体2间隔均匀分布，同时各组之间也间隔均匀的分布，以使得多个顶针本体2被整齐的排列成多排，从而在顶针本体2进行工件的脱模时受力均匀，同时也能够使铸造模具100的受热均匀。多个顶针本体2还可以以圆周的形式进行排列，同样也能够使得顶针本体2进行工件脱模时受力均匀，以及铸造模具100的受热均匀。
35.可以理解的是，顶针本体2的具体数量以及排列方式可以根据实际需要进行设置，例如图2所示，顶针本体2的数量为八个，可以将其分为三组，其中一组包括两个顶针本体2，另外两组都包括三个顶针本体2，每组的顶针本体2间隔均匀分布，同时将包括两个顶针本体2的一组设置于包括三个顶针本体2的两组之间，以使得各顶针本体2所对应的铸造模具
100受热区域面积近似；该排列方式比较适合于矩形的铸造模具100。例如图3所示，顶针本体2的数量为七个，其中一个顶针本体2位于铸造模具100的中部，其余各顶针本体2围绕位于中部的顶针本体2进行圆周均匀排列，以使得各顶针本体2所对应的铸造模具100受热区域面积近似；该排列方式比较适合于圆形的铸造模具100。本领域的技术人员应当知道，顶针本体2的排列方式包括但不限于上述的两组方式。
36.本实施例中，如图4和图5所示，空腔200呈u型，以使得空腔200于顶针本体2的下端形成两个端口。同时温控管道3具体包括输入管道31和输出管道32，输入管道31和输出管道32的其中一端分别与空腔200的两个端口进行连通，输入管道31和输出管道32的另一端分别与循环泵5的输入以及输出端进行连通，温度调节装置与输入管道31进行连通，从通过输入管道31和输出管道32可以将温度调节装置、循环泵5以及顶针本体2的空腔200进行串联以形成控温回路。通过循环泵5可以将经过温度调节装置的耐高温介质沿控温回路进行循环流动，以调节顶针本体2的温度，进而得以对铸造模具100进行温度调节。
37.可以理解的是，每个顶针本体2的内部空腔200都与温度调节装置以及循环泵5通过温控管道3形成一个控温回路，即多个顶针本体2对应多个相互独立的控温回路。
38.本实施例中，如图5所示，温度调节装置具体包括加热器7和冷却器6，加热器7用于对温控管道3内的耐高温介质进行加热，冷却器6用于对温控管道3内的耐高温介质进行降温冷却，加热器7和冷却器6通过控制阀分别与输入管道3进行连通，以使得通过控制阀分别控制加热器7以及冷却器6与输入管道的导通或关闭，进而得以实现对控温回路的温度进行调节。
39.本技术的其中一个实施例，如图5所示，顶针本体2的外部还安装有温控系4，温控系统包括多个温度传感器41、处理模块42和控制模块43，温度传感器41的数量与顶针本体2的数量相等，以使得温度传感器41相互独立的对应安装于各空腔200的侧壁。温度传感器41用于检测对应的顶针本体2所处的铸造模具100受热区域的温度。处理模块42分别与温度传感器41以及控制模块43进行电连接，处理模块42用于接收温度传感器41检测的温度信号，并根据检测的温度信号向控制模块43发出控制信号。控制模块43还与加热器7以及冷却器6进行电连接，以使得控制模块43根据控制信号来控制加热器7或冷却器6来实现对控温回路的温度调节，以保证铸造模具100的型腔温度满足使用要求。
40.本实施例中，如图5所示，控制模块43还与循环泵5进行电连接，以使得控制模块43还可以根据处理模块42的控制信号来控制循环泵5的流量或流速，进而得以对控温回路进行温度调节。
41.本技术的另一个方面，提供了一种温控顶针的控温方法，具体包括如下控温步骤：
42.s100：通过温度传感器41分别检测铸造模具100内位于各顶针本体2附近区域的温度t1、t2、
……
、tn，其中，n表示顶针本体2的数量，并将检测到的温度信号传输至控制模块43；
43.s200：处理模块42根据接收到的温度信号与设定的工作温度t0进行对比，若只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都低于工作温度t0时，处理模块42向控制模块43发出控制信号，以使得控制模块43控制加热器7对低于工作温度t0的控温回路进行加热；若只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都高于工作温度t0时，处理模块42向控制模块43发出控制信号，以使得控制模块43控制冷却器6对高于工作温度t0的控温回路进行降
温；若存在多个相邻的区域温度都低于或高于工作温度t0时，进行下一步骤；
44.s300：处理模块42将多个相邻区域的温度按照从高至低进行排列；当多个相邻区域的温度都低于工作温度t0时，控制模块43控制加热器7对低于工作温度t0的控温回路进行加热，并且加热的功率根据前述的排列从低至高，以实现梯度加热，从而可以降低加热器7的能量消耗；当多个相邻区域的温度都高于工作温度t0时，控制模块43控制冷却器6对高于工作温度t0的控温回路进行冷却，并且冷却的功率根据前述的排列从高至低，以实现梯度冷却，同样也可以降低加热器7的能量消耗。
45.可以理解的是，对应相邻区域的温度进行调节时，相邻区域的温度通过热传导可以相互影响，所以在进行升温时，可以对相邻温度区域内的最低区域提供最大的加热功率，以使得其在升温的过程中，可以对相邻区域内的温度也进行一定程度的温度提升，所以相邻区域的加热功率可以适当的降低，从而实现梯度升温，以降低能量的消耗来节约资源和成本。对于降温的过程也是同样的道理。
46.本实施例中，温控顶针的控温方法还包括如下步骤：
47.s210：当只有一个区域的温度或多个不相邻区域的温度都高于工作温度t0时，处理模块42向控制模块43发出控制信号，以使得控制模块43控制循环泵5降低对高于工作温度t0的控温回路的流量或流速；而当存在多个相邻的区域温度都高于工作温度t0时，进行下一步骤；
48.s310：处理模块42将多个相邻区域的温度按照从高至低进行排列，控制模块43控制循环泵5降低对高于工作温度t0的控温回路的流量或流速，并且降低的程度根据前述的排列从高至低，以实现梯度控制。
49.可以理解的是，升温的过程主要取决于耐高温介质的温度，所以在进行升温调节时，通过循环泵5进行流量或流速的增加对温度的提升影响不大。而对于降温过程，其不仅取决于耐高温介质的温度，还取决于耐高温介质的量，所以在降温调节时，可以通过循环泵5控制温控管道3内耐高温介质的流量或流速来实现降温调节。
50.以上描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。