一種制造薄壁的金屬元件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造壓鑄的薄壁金屬元件的方法以及適用于所述方法的模具中的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]壓鑄的金屬部件當(dāng)前被普遍使用。這些壓鑄的金屬部件用于對輕重量、功能和精度有高要求的許多不同的領(lǐng)域。通過鑄錠鑄造獲得的元件在鑄造后需要被全面處理以實現(xiàn)所期望的精度。由于無法加壓，這類元件還需要形成適當(dāng)厚度的制件才能保證完全注滿模具的型腔。后者會增加成品工件的重量，這是不期望的。旨在具有特定容量的元件的內(nèi)部容積也會減小。例如鋁的注模可以應(yīng)用所謂的流變鑄造，所述流變鑄造提供了更高的一致性并且降低了在模制的制件中形成孔的風(fēng)險。在670至720°C的溫度范圍內(nèi)進行鋁的注模。使用高壓以尤其在采用流變鑄造時來生產(chǎn)薄壁部件。這意味著，由于熔體粘度低并且易于蠕動進入分模面，因此對模具中的密封面的要求很高。因此傳統(tǒng)上認為設(shè)計具有塌縮型芯的注模元件是不可行的，因為這會大大縮短模具的預(yù)期壽命。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中一種已知方法是采用獨立型芯來提供側(cè)凹部。這些獨立型芯在進行模制前組裝到模具內(nèi)并在模制后從模制的部件上撬出或敲出。該已知的方法存在諸多問題。
[0004]第一，模制的部件會收緊到獨立型芯上從而脫模角必須相當(dāng)大，通常大于5°。這當(dāng)然會限制形成側(cè)凹部的方法的實際應(yīng)用。
[0005]第二，由于模具須在每次模制前進行組裝，因此將增長周期時間。
[0006]第三，由于所有的操作尤其是將獨立型芯從鑄件上敲出時，獨立型芯會損壞。這將影響模具的密封從而限制模具本身的使用壽命。
[0007]第四，模具溫度對模制元件的質(zhì)量至關(guān)重要，并且沒有能夠在進行模制周期之前以及模制過程中對獨立型芯進行調(diào)質(zhì)的方法。
[0008]第五，因為獨立型芯的敏感邊緣上無法避免的凹痕，因此采用獨立型芯還將加大對模制后處理的需求，因為所述凹痕會在模具中形成密封面，這會導(dǎo)致所謂的毛刺和飛邊。
[0009]第六，將獨立型芯從模制的部件移除的撬敲操作不僅會增加損壞獨立型芯的風(fēng)險，而且還會增加損壞模制的部件本身的風(fēng)險。由于會出現(xiàn)與例如金屬疲勞相關(guān)的那些裂縫相似的細小開裂或裂紋，這就需要對具有重要功能的模制的部件(例如特定的關(guān)鍵的車輛構(gòu)件)進行大量測試。
[0010]第七，在模制過程中獨立型芯需要固定在它們合適的位置中，這就要求在模具的相對側(cè)設(shè)置一個或更多個支承銷。這些支承銷會在模制的部件內(nèi)留下孔并且這些孔在模制后在多數(shù)情況下都需要被塞住。
[0011]第八，由于增加了操作、延長了周期時間、模具的預(yù)期壽命縮短、廢品量增加、模制的部件的平均質(zhì)量降低、增加了測試以保證質(zhì)量從而最終對每個模制的部件的工作投入量增加，因此以上列舉的所有問題將不可避免地顯著增加模制品的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明相應(yīng)地涉及一種生產(chǎn)具有側(cè)凹部的薄壁的金屬元件的方法。模具裝備有第一半模和第二半模。本發(fā)明的特征在于第一半模裝備有型芯和活動型芯，所述活動型芯使所述側(cè)凹部成形，其中，
[0013]a)用能夠凝固的熔融金屬填充處于閉合位置的模具，其后
[0014]b)通過抽取第二半模將所述模具打開，此時，
[0015]c)活動型芯與至少一個頂出銷一起被推出由此將金屬元件從模具頂出，于是，
[0016]d)將金屬元件從活動型芯取走。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，鋁的熔融金屬在上述步驟a)中被注入模具的型腔。熔融金屬的溫度處于670°C至720°C的范圍內(nèi)同時壓力則處于700巴至1000巴的范圍內(nèi)。
[0018]模具還有利地設(shè)置有至少一個頂出銷，頂出銷在步驟c)中與活動型芯一起被推出并且所述頂出銷在步驟d)之前被抽取。傳統(tǒng)地，注模的制品沿模具的打開方向被取走。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，模制的金屬元件以與模具的打開方向主要成直角地方式從活動型芯被取走。這能夠通過例如機器人來實現(xiàn)，該機械人進而將作為模具的注射系統(tǒng)的延伸部分使用。在打開的模具中的半模之間的空間有限的情況下，金屬元件可以通過曲線運動來被取走，這能夠有利地通過所述機器人來實現(xiàn)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，活動型芯布置成以便與至少一個頂出銷成α1角來移動，使得側(cè)凹部的內(nèi)部面與活動型芯的相應(yīng)的成形面之間的相對空間隨著金屬元件從模具被頂出而增加。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，模具還設(shè)置有至少一個可縮式模側(cè)，用于模制薄壁金屬元件的外側(cè)的功能部分。一個或多個可縮式模側(cè)在步驟c)之前打開。
[0021]活動型芯適當(dāng)?shù)匾钥苫顒拥姆绞礁浇拥巾敵霭?。第二頂出板進而適當(dāng)?shù)夭贾贸梢员銓崿F(xiàn)頂出銷的獨立運動。由此可以實現(xiàn)在模制的金屬元件被頂出后使頂出銷回縮，以有助于將金屬元件從模具取走。
[0022]活動型芯有利地設(shè)置有用于冷卻介質(zhì)的內(nèi)部通道。這使得模具中具有更佳的溫度分布，從而實現(xiàn)縮短周期時間、減少在金屬元件的材料中形成應(yīng)力、使模具的操作更為順暢進而延長模具本身的壽命。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，第一半模設(shè)置有布置在活動型芯的至少一側(cè)的脫模表面。所述脫模表面的脫模角α 11小于角α工，由此該側(cè)凹部能夠從活動型芯快速脫模。
[0024]該側(cè)凹部相應(yīng)地與金屬件的頂出相關(guān)聯(lián)地從活動型芯脫模。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該至少一個頂出銷中的至少一個頂出銷被用來獲得至少一個凹口。所述至少一個凹口與所述至少一個頂出銷配合進而用來引導(dǎo)頂出的方向?；顒有托镜捻敵龇较蚝烷_口方向是分開的。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從打開模具(步驟b))到開始頂出(步驟C))的時間短于10秒鐘。
[0027]在高于值Λ的溫度下適當(dāng)?shù)亻_始進行頂出(步驟C))，其中值Λ是環(huán)境溫度(23°C )與所注入的金屬的固化或凝固溫度之間的溫差的1/2大小。使側(cè)凹部從活動型芯快速脫模很有好處。所有金屬都會熱脹冷縮。亦即，當(dāng)任由冷卻過度時，金屬件會收縮而緊貼在活動型芯上。事實上其可能在活動型芯上緊貼到使得實際上無法在不破壞部件本身或者破壞模具的情況下取出金屬元件。事實上，應(yīng)力可能如此之大以至金屬元件中可能出現(xiàn)應(yīng)力斷裂。如以上所論，脫模角需要適合于上述的收縮，并且通過前述的已知的方法，所述脫模角必須設(shè)置為5°或大于5°。在以本文公開的發(fā)明進行試驗的過程中，所述側(cè)凹部以僅為1.5°的脫模角極為成功地通過了試驗。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，材料進口設(shè)置成使得熔融金屬向活動型芯(11)施加壓力以使其被壓向型芯(10a)。由此可以限制在型芯(1a)與活動型芯(11)之間的分模面內(nèi)泄漏的風(fēng)險。否則，所述泄漏會導(dǎo)致所謂的飛邊或毛刺，其需要通過多余的后續(xù)加工來消除。泄漏也會通過加大磨損來限制模具的使用壽命。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的可選實施例，流動通道被布置成以使熔融金屬向活動型芯(11)施加壓力以使其被壓向型芯(10a)，其中，在型芯(1a)與活動型芯(11)之間的分模面內(nèi)泄漏的風(fēng)險如上所述一樣得到限制。采用這個方法，上述的相同的問題也相應(yīng)地得到避免。
[0030]在使模具閉合以便進入下一個模制周期之前包括凈化步驟也是有利的。這可以例如通過噴吹處于調(diào)整的高壓下的流體以便將不期望的顆粒、碎片和毛刺從模具的敏感的功能表面上除去來實現(xiàn)。該流體可以包括氣體，例如空氣(可以具有少量的潤滑劑和/或水)。
[0031]本發(fā)明相應(yīng)地包括一種制造具有側(cè)凹部的薄壁金屬元件的模具。該模具相應(yīng)地設(shè)置有第一半模和第二半模。第一半模裝備有型芯和活動型芯，活動型芯使所述側(cè)凹部成形?；顒有托九c至少一個頂出銷一起被推出由此將金元屬件從模具頂出。與