[发明专利]带有功能环的模具

说明书

本发明涉及一种用于单流连铸装置的热顶模具，该模具由一热顶构成，该热顶位于脱模剂分配器的顶部之上，并且以模具的表面而对脱模剂分配器的下侧施压，一悬垂物形成在热顶的径向的内表面上，沿铸流向下移动方向伸出脱模剂分配器，并且与模具跑合面形成一环形间隙。

在EP 0566865(VAW)中揭示了一种上述类型的热顶模具；通过脱模剂分配器，脱模剂或润滑剂可到达铸流(casting strand)的表面，也可以分别供给两种不同的脱模剂，或者以流体的脱模油和气体脱模剂或润滑剂的混合物形式进行供给。已经认识到的是，特别希望油-气混合物首先在接近模具处形成。

但是，由于在这种情况下，常会有表面质量欠佳的情况出现，所以仍然会有关于所谓的难以铸造的合金的可铸性的问题存在。而对于含有铅、锌、锡和铜的铝合金，这个问题则尤为突出。目前，用于高速切削的特种合金和机加工合金料的生产中显得越发重要。

另一个问题是对气压的精确控制，这对于脱模剂能否到达金属铸流的整体表面起着至关重要的作用。如果压力产生波动，就很容易产生表面缺陷，而如果压力过高，就会存在气体漏出熔化金属的隐患。

为了解决此问题，美国专利4,732,209(Pechiney)中建议在模具的内部使用一石墨环，该石墨环带有多孔性，这样，加压的气体可以从外面通过石墨材料的开孔进入模具的内部，并且在成形的金属铸流的表面和模具的表面作为一种脱模剂。然而，以我们的经验，这种方法还是不能解决难以铸造的合金的生产中涉及的问题。

本发明是针对需改进上述类型的热顶模具的这个问题而提出的，本发明可以使不同类型的合金，特别是难以铸造的合金，都可以生产出令人满意的表面质量。其解决方案建议如下∶

1)热顶1a和1b由一外环4保持，该外环4可释放地与模具3固定。

2)模具3的内表面围绕一功能环5，该功能环5的上侧和脱模剂分配器2形成了一功能表面。

3)脱模剂分配器2由一板件构成，该板件的径向通道设置在两侧上，通道在上侧和下侧的横截面之比为1∶3到1∶5。

根据特征1)，新型的热顶模具由若干个环构成，它们易于装配和拆卸。由此，这样就可以根据所需类型的合金，很快地更换不同的脱模剂分配器和功能环。

根据特征2)，本发明包括使用了一功能环5，该功能环带有的功能表面朝着脱模剂分配器以及模具表面。这些功能表面形成了具有确定的粗糙度的由脱模剂分配器形成的通道的壁体表面，特别希望的是，功能表面可形成用于流体支承通道横截面的一壁体表面。已发现的是，通过精确调节功能的表面的表面粗糙度和温度，可以使流体脱模剂的粘度达到规定的改变，以产生一稳定的泡沫层。

根据特征3)，脱模剂分配器中的通道横截面的比率对于控制脱模剂混合物的成分是很重要的。通过特征2)和3)的结合，可以实现发泡，当作为一种高粘性的脱模剂，尤其是在难以铸造的合金的情况中是特别有效的，它可以获得质量极高的表面。

根据权利要求5，其中建议热顶1a、1b上设置一夹紧环6，热顶1a、1b、脱模剂分配器2和模具3可由该夹紧环6来夹紧。当夹紧环6和外环4松开时，脱模剂分配器2和功能环5可以方便地进行更换。这样，可以方便地取得匹配的表面和通道横截面，从而可靠地产生泡沫。

根据权利要求6，有利的是，功能环5的确定的、致密的多孔性以及特定的密度在小范围中选择。通过附加的实验已达到了对脱模剂泡沫的稳定性的额外的改进，其中为了保持在功能表面上粘稠的连续性，可实施对功能环5的冷却。功能表面的工作方式和结构以及冷却将在下列实施例中进一步加以说明。

如上所述，较佳地，脱模剂分配器2的上侧2a可用来形成携带气体的通道，而位于其下侧2b上的则用于流体脱模剂。这些通道必须以极高的精度制造，例如可以通过激光加工或化学蚀刻的方法达到。

根据权利要求6，脱模剂分配器中的径向通道的横截面的形状对于脱模剂中的空气含量同样重要，而通道的表面积的比率对于脱模剂泡沫能均匀地分布在圆周上的成形是重要的。在这些情况下，脱模剂会形成特别细小的气室，并且它是很坚固的，从而减少了脱模剂的液体成分。

上面提到的功能环5的冷却可以根据权利要求9实现，较佳地可在模具3内设置若干个冷却通道，这些通道都进入功能环的区域中。在这主要冷却的区域中，可以达到对于脱模剂的反应最有利的温度。在邻近的第二冷却区域中，由于此处的冷却通道沿铸流的下降的方向设置，并且引入一缝式喷嘴，这样便为快速的排除热量采取了措施。此处，冷却剂的压力可降低，这样冷却剂可与铝铸流接触，并由此对其进行冷却。