TW201701967A

TW201701967A - 用以製造鑄模芯部之芯部盒件

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Publication number: TW201701967A
Application number: TW105111509A
Authority: TW
Inventors: 京特普洛德; 馬克斯格瑞森鮑爾; 冠特蒙德爾; 印果普瑞斯
Original assignee: 尼瑪克有限公司
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-01-16
Also published as: CN107548326B; PL3285941T3; US20180141109A1; DE102015106126A1; EP3285941B8; CN107548326A; HUE053087T2; EP3285941B1; US10710149B2; TWI611850B; EP3285941A1; WO2016170409A8; WO2016170409A1

Abstract

本發明有關一種用以由一藉供應熱來硬化的模塑材料製成鑄造芯件的芯盒，包含至少二芯盒部，其會一起提供要被製成的鑄造芯件之形狀，及一加熱裝置用以加熱該等芯盒部，其中該加熱裝置包含至少一油管線，其係與該等芯盒部的至少一者呈熱接觸，且係連接於一供油器其會以一加溫的油饋給該油管線用以加熱該等芯盒部。為能以減少的複雜性和最大的設計自由來製造此一可用油加熱的芯盒，本發明將該等芯盒部的至少一者分成一廓板可提供要被製成的鑄造芯件之形狀，及一加熱板耦接於該廓板，該加熱板扁平延伸於該廓板上方且其中係被提供該油管線。

Description

用以製造鑄模芯部之芯部盒件

發明領域

本發明係有關一種用以由一供應熱會硬化的模塑材料來製成鑄造芯件的芯盒，包含至少二芯盒部，其會一起提供要被製成的鑄造芯件之形狀，及一加熱裝置用以加熱該等芯盒部，其中該加熱裝置包含至少一油管線，其係與至少一個該等芯盒部呈熱接觸，且係連接於一供油器，它會以一加溫的油饋給油管線用以加熱該芯盒部。

發明背景

於此所述的該種芯盒係使用於芯件射料機，藉由它們鑄造芯件會被製造以製成鑄造零件。有關於此，該等芯盒會以其芯盒部件封閉一模穴，該模穴的邊界表面會模塑要被製成的鑄造芯件之輪廓。各別的模塑材料會在壓力下被射入該芯盒的模穴中，而造成一緊密的芯件。

一依據本發明之芯盒特別適合用來處理的模塑料料，係由一模塑砂與一無機黏合劑以及選擇性添加物等混合組成。

若為例如在DE 196 32 293 A1專利中所述使用所謂無機熱盒芯砂黏合劑系統來製成鑄造芯件的情況下，該等芯件會在該芯盒的模穴中藉由水分的移除而硬化。於此，該模塑材料質量會在該芯盒中被供應熱，而逸出的水分會經由被模製於該芯盒部中之概呈隙狀的開孔，在技術用語中亦稱為”開隙噴嘴”者來移除。

此製程能藉以熱空氣來氣蒸射入該模穴中的模塑材料質量而被加速，該熱空氣係經由注入開孔被吹入該芯盒的模穴中，且係經由該等隙狀開孔被排出。

若在實務中使用芯件射料機，則熱的供應會經由該等芯盒部來進行，其通常係由一足夠剛硬且導熱良好的工具鋼來製成，例如具有1.2343材料號碼的鋼。孔會被引入該等芯盒部中用以供應熱，一充分的熱油會被導經它們。

此種以各別筆直延伸的油管線穿入各別的芯盒部中之開孔方式不僅在製造方面較複雜，而且，由於該油管線的個別部段一定必須筆直延伸的事實，亦會限制該各別的芯盒部中所需的通風槽隙之設計和排列的可能性。

發明概要

有見於此，目的係要提供一種可用油加熱的芯盒，其能被以較低的複雜性來製造，且因此會確保在設計方面有最大的自由。

為能達到此目的，本發明推薦一種芯盒具有請求項1中所示的特徴。

本發明的有利構造係示於依附請求項中，且本發明的統括概念會被詳細說明於後。

依據在引言中所述的先前技術，一依據本發明之用以由一模塑材料，其係由一模塑砂與一黏合劑以及選擇性添加物等混合組成，來製成鑄造芯件的芯盒，亦包含至少二芯盒部，它們會一起提供要被製成的鑄造芯件之形狀，及一加熱裝置用以加熱該等芯件鑄造部。於此，該加熱裝置包含至少一油管線，其係與該等芯件鑄造部的至少一者呈熱接觸，且係連接於一供油器，它會以一加溫的油饋給該油管線用以加熱該芯盒部。

依據本發明，至少一個該等芯件鑄造部現係分成一可提供要被製成的鑄造芯件之形狀的廓板，及一加熱板其中該油管線會被提供，而該加熱板會扁平地延伸於該廓板上且係耦接於該廓板。

依據本發明，藉著將該芯盒部分成一廓板與一加熱板，則乃可能相對於其之使用目的來分別最佳地構製和設計該廓板與該加熱板。不像傳統之以油加熱的芯盒，其中該熱油係被導經模製於該各別芯盒部中的油孔，一種不受限制的設計自由，特別是相關於該廓板上之開隙噴嘴的定位，在一依據本發明之芯盒的情況下將會被提供。若為一依據本發明的芯盒，其乃可能毫無問題地來定位任何數目的開隙噴嘴，而得確保水分會由該等鑄造芯件快速移除，及與此相關聯之一加速的固化製程。此外，該廓板能被容易地卸裝以供修理磨損，接受檢修，例如，藉由機製加工或焊接及重裝。因此，在焊接情況下，對導油管線造成損害或引燃殘留之油的危險，將不會存在。

故本發明能使用簡單的手段來促成油液加熱的實際使用於一芯盒的加温。不像另類的加熱裝置，例如電加熱，於此，以一加熱的油來加熱一依據本發明的芯盒之輪廓界定板，特徴係為增加的製程安全性，因有減少的故障風險和較長的使用壽命。同時，依據本發明的芯盒藉著分開廓板和加熱板可容易清理。特別是，超音波浴可適用於此目的，其乃例如在電操作加熱之情況下是不可能的，因有水滲透的危險。

基本上可以想知將所提供在該加熱板中的油管線當作一分開預製的管線埋入一適當的載體材料中。該加熱板嗣會首要作為該廓部上的油管線之一固定物和保護件。自然地該油管線於此構態中會被最佳地排列，而使該油管線與該廓板之間呈直接熱接觸。

亦可想知將該油管線模製於一加熱板中，其係由一能被容易處理的材料所構成，但具有足夠的溫度耐抗性。所有現今容許管線和空穴能被形成於一材料板中的方法皆可適用於此。適當的三維列印製法或類似者可例如被用於此，其容許甚至較複雜的管線迴路能在結束該列印製程之後被精確地提供在一密實的板體中。

在一依據本發明的芯盒之情況下，該等廓板自然地由一高導熱材料製成，特別是上述之該種適合此等目的之一確認的工具鋼。因此，當該加熱板亦由一優良導熱材料製成時，其熱傳導的效率和該廓板上之熱的分佈將會產生。但是，因為該加熱板並不曝露於高機械性或極端的或可交換的熱負載，因此較便宜的材料即已足夠，譬如一低合金鋼或一輕金屬材料，特別是一鋁材料。尤其是使用輕金屬材料會對依據本發明的芯盒之重量有一可嘉的效果。

若油管線係被模製於該加熱板的材料中，且若模塑時，特別是機製方法傳統上會被用於該模塑，則由一製造觀點而言，若該油管線係被以一會平行於相關的廓板延伸之槽道的方式來模製於該加熱板的一面中，乃被證明是較有利的。以一溝槽的方式來被模製於該所述板面中的油槽道，當該加熱板被卸裝時是開放可進入的，故不僅能被容易地模製於該材料中，且亦能被容易地清理。

若該油槽道係被模製於該加熱板之與該廓板相關連的一面中，則當該芯盒完全地安裝時，該廓板會在該開放面上覆蓋該油槽道。因此，假使加熱板與廓板之間的接面有適當的密封，則該熱油和該廓板之間可為直接接觸。

然而，亦可想知在該加熱板與該廓板之間設置一分開的密封板，俾能輕易地確保一牢靠密封。當該油管線被模製於該加熱板之朝向遠離該廓板的一面時，此一密封板亦可被方便地使用。

假使一密封板被設在加熱板與廓板之間，其合宜地由一種導熱優良的材料製成。

因此，由該加熱板至該廓板之一良好的熱傳導將可藉該廓板、該加熱板或該密封板來確保，其係由一種具有至少40W/(m*K)之導熱性入的材料所製成，其中自然地至少該會同時且直接地分別與該熱油和該廓板形成接觸的板，應由此一優良導熱材料製成。針對本發明的目的，所有的鐵和輕金屬類的合金皆具有充分的導熱性。

由於其特殊的設計特徴及所能達到的優點，一依據本發明的芯盒係可特別適用於需要熱空氣來氣蒸的芯件製造方法。此即為何一依據本發明的芯盒特別能被使用於其中有無機黏合劑系統被使用的情況之芯件製造方法的原因。

1‧‧‧芯盒

2‧‧‧上芯盒部

3‧‧‧下芯盒部

4‧‧‧上芯盒部之廓板

5,6‧‧‧上芯盒部之輪廓界定模塑元件

7‧‧‧上芯盒部之密封板

8‧‧‧上芯盒部之加熱板

9‧‧‧上芯盒部之射料板

10,11‧‧‧榫眼接頭

12‧‧‧射料板之射料漏斗

13‧‧‧射料開孔

14‧‧‧插銷

15‧‧‧下芯盒部之底框

16‧‧‧下芯盒部之廓板

17,18‧‧‧下芯盒部之輪廓界定模塑元件

19‧‧‧總成開孔

20,21‧‧‧開隙噴嘴

22‧‧‧下芯盒部之密封板

23‧‧‧下芯盒部之加熱板

24‧‧‧頂出板

25‧‧‧頂出器

26‧‧‧加熱板8與廓板4相關連的一面

27‧‧‧加熱板8的油管線

28‧‧‧油管線的入流

29‧‧‧油管線的出流

30‧‧‧加熱板23的油管線

本發明會參照示出一實施例的圖式進一步說明於後。該等圖式分別示意地示出：圖1為一芯盒之縱向截面圖；圖2為一依據圖1之芯盒的廓板之頂視圖；圖3為一依據圖1之芯盒的加熱板之頂視圖；圖4為一依據圖1之芯盒的芯盒部之側視圖。

詳細說明

該芯盒1包含一上芯盒部2及一下芯盒部3。

該上芯盒部2係由以下各件所組成，一廓板4其在與該下芯盒3相關連的一面承裝著輪廓界定模塑元件5、6等，一密封板7設在該廓板4上，一加熱板8位在該密封板7上，及一射料板9被支撐於上。

該射料板9係以一習知方式藉耦接元件耦接於該廓板4，即藉由榫眼接頭10、11等並對準排列而使該射料板9之射料漏斗12正確地承置於相關連的射料開孔13等中，它們係在一垂直方向互相齊平地被模製於該廓板4、該密封板7及該加熱板8中。

為能確保正確定位地耦接於該下芯盒部3，朝向該下芯盒部3之方向的插銷14等會被固定於該廓板4的邊緣區中，當該上芯盒部2降低時，該等插銷會銜接於對應形成的凹孔中，該等凹孔係被模製於該下芯盒部3之與該上芯盒部2相關連的頂面之邊緣區中。

該下芯盒部3包含一底框15，其在與該上芯盒部2相關連的一面上承裝著該下芯盒部3之一廓板16。該廓板16會在其與該上芯盒部2相關連的自由面上承裝輪廓界定模塑元件17、18等。

在一關閉芯盒1的情況下，即在該上芯盒部2貼置於該下芯盒部3上的狀態時，該等廓板4、16會封閉一模穴，其中多數個芯件，例如用於一燃燒馬達之汽缸頭的入口通道、出口通道、水套、蓋和油室等的芯件能被同時地射料。因此，該等芯件的形狀係由該等模塑元件5、6、17、18來決定，其中為了簡明之故，只有二個用於該上芯盒部2的廓板4之模塑元件5、6被示於圖2中。被提供在該等廓板4、16上的總成開孔19等可供固定多種不同的模塑元件，而使不同的鑄造芯件排組能被以該芯盒1來製成。

傳統設計的開隙噴嘴20、21係分別排列在該上和下芯盒部2、3中，若為該上芯盒部2，則該等開隙噴嘴會由其頂面達到該廓板4之與該下芯盒部3相關連的一面，而若為該下芯盒部3，則會由其底面達到該廓板16之與該上芯盒部2相關連的一面。以此方式，出現或形成於該模穴中嗣被該等廓板4、16包圍的氣體，在一關閉芯盒1的情況下將能經由該等開隙噴嘴逸出。

該廓板16貼置在一位於該下芯盒部3之加熱板23上的密封板22上方。由廓板16、密封板22和加熱板23所形成的套組貼置在該底框15之一承座中。

一頂出板24係被設在它底下，其裝著朝向該廓板16之方向的頂出器25等。該等頂出器25銜接穿過被模製於該下廓板16中的貫孔。當被形成於該芯盒1中的鑄造芯件固化之後，假使打開芯盒1則該頂出板24會朝該廓板16的方向上升，因此該等頂出器25會由該等模塑元件17、18升高已完成的鑄造芯件。該等完成的鑄造芯件嗣可被由該芯盒1自由地移除。

雖具有該等模塑元件5、6、17、18承裝其上的廓板4、16分別係由一高值的抗磨損耐高溫工具鋼所製成，但該等加熱板8、23分別由一鋁材料所製成。或者，它們亦可由一傳統的非合金結構鋼製成，例如具有1.0050材料號碼的鋼。

在圖3中所示之該上芯盒部2的加熱板8之與該廓板4相關連的一面26中，一油管線27會被銑削成一溝槽的形狀而開放於所述之該面。於此，該油管線27會被導成多數個迴圈通過該面26，使得一方面該廓板4的所有溫度關鍵區域在該芯件射料操作時皆會被涵蓋，但另一方面有該等開隙噴嘴20、21導經的區域亦會被避開。該入流28和出流29 係連接於一未示於此的供油器，其會在迴路中以所需的溫度將加熱的油導經該油管線27。

一油管線30係被以一對應的方式模製於該加熱板23中。

該等密封板7、22亦由一高導熱材料製成，譬如一鋁材料或一適當的鋼，因此被該流動的熱油帶經該油管線27、30的熱會幾乎沒有損失地傳至各別的廓板4、16。

24kg的石英砂會在一混合器中的與2.2%的無機黏合劑和0.9%之被添加來改良流動性質的粉末添加物混合，以供在該芯盒1中製造前述的芯件。於此，該砂係首先與該粉末添加物被提供，然後當該混合器運作時該液體的黏合劑成分會被加入。

在一大約30秒的混合時間後，如此獲得的混合材料會被傳輸至一傳統構造但設有該芯盒1的芯件射料機之一貯槽中。

該等廓板4、16及模塑元件5、6、17、18等會被以該等加熱板8、23預熱至一130℃的溫度。該混合材料嗣會被以5bar的施加壓力射入該封閉芯盒1的模穴中，並保留其內達32秒。

為了加速其固化，在注射之後2秒，當熱空氣進入該工具時會被以一3.5bar的壓力及一160℃的溫度導經該芯盒1達30秒。

於該固化時間已結束後，該芯盒1會被打開且該等頂出器25會作動。該等完全固化的芯件現能被移除。

以先前所述的方式來進行的實際測試已顯示若為依據本發明的芯盒1，開隙噴嘴能被設在任何位置以最佳化通風。即使在使用油液加熱來加熱該芯盒1的情況下，本發明亦容許其廓板4、16及承裝於上的模塑元件5、6、17、18等能夠如同慣常用於所謂冷盒法的芯盒一般自由地來被構製，其中不需要加熱，但若為該情況其固化係藉一化學反應來進行，結果會彌漫一反應氣體。

由本發明所提供之成形的自由會提供在冷凝區域中設置添加的開槽噴嘴之可能性，其係由實驗及該芯盒1中所製成的芯件之水分移除的重要性來決定。藉著最佳化該等芯盒的通風，在第一次最佳化迴流之後熱空氣沖流時間可被減少，故其循環時間會減少5秒。