[发明专利]具有集成的激冷的模具本体

说明书

用于在模具中使用的模具本体包括模具空腔、激冷空腔、填充通道和设置在激冷空腔内的激冷材料，所述激冷材料具有比模具本体的热导率高的热导率。激冷空腔被形成为与模具空腔相邻并通过激冷壁与模具空腔间隔开。填充通道与激冷空腔和模具本体的外部表面连通。

技术领域

本公开内容一般涉及模具，并且更具体地涉及具有集成的激冷的模具本体。

背景技术

铸造厂使用诸如砂模、熔模等模具来生产具有各种尺寸、形状和复杂性的金属和其他材料铸件。一些铸件，诸如用于阀体的铸件，具有需要保持高水平的质量的非常独特的形状。为了更好地控制铸造过程并保持高水平的质量，可以在模具中使用激冷以更快地冷却熔融金属，这通常是为了最小化或消除所有类型的金属铸件中的收缩缺陷。典型的激冷是一块金属或其它可接受的材料，其在模具空腔的边缘处结合到模具本体中，并且在需要加速冷却铸件的区域中形成模具空腔的一部分。在制造模具本体时，激冷被结合到模具本体中。

然而，试图将典型的激冷结合到使用3D打印(诸如3D砂型打印)所创建的模具本体中时出现了各种问题。在3D砂型打印中，整个模具或特定模具本体的三维设计被制作并分成多个层。然后铺设可以与合适的活化剂混合的一层薄薄的沙子(如硅砂)，代表设计的第一层。粘合剂被应用到需要的区域以形成用于该特定层的固体结构。代表设计的第二层的沙子的第二薄层然后被铺设在第一层之上，并且粘合剂被应用到所需的区域以形成用于该特定层的固体结构。这继续一层一层地形成完成的模具或模具本体设计。

使用这种3D砂型打印过程，由于放置激冷会阻碍在3D砂型打印过程中使用的机器，因此不能再在典型的激冷周围生产模具本体。因此，不必在激冷周围生产模具本体，必须在模具本体外部产生激冷以接近净成形，必须在磨具本体中形成空腔以容纳激冷，并且必须在现有的3D砂型模具本体中放入激冷。然而，出现了各种问题，例如维持激冷的尺寸公差以及在激冷所需的模具本体中形成的空腔，以使其适当地配合在3D砂型打印模具本体中，并且使激冷适当地与铸件的期望表面对准。此外，难以将激冷放置并固定在空腔内，使得在铸造过程中激冷不会移动或脱落。

发明内容

根据本发明的一个示例性方面，一种用于在模具中使用的模具本体包括模具空腔、激冷(chill)空腔、填充通道以及激冷材料，所述激冷材料设置在所述激冷空腔内并具有比模具本体的热导率高的热导率。所述激冷空腔形成为与所述模具空腔邻近并且通过冷壁与所述模具空腔间隔开。所述填充通道与所述激冷空腔以及所述模具本体的外部表面连通。

进一步根据本发明的前述示例性方面中的任何一个或多个，所述模具本体还可以以任何组合方式包括以下优选形式中的任何一个或多个。

在一个优选的形式中，所述模具本体是砂模本体和3D打印砂模本体中的一种。

在另一优选形式中，所述激冷材料是金属珠、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷珠或橄榄石砂中的一种。

在另一个优选的形式中，所述模具本体包括第二激冷空腔、第二填充通道和第二激冷材料。所述第二激冷空腔形成为与模具空腔相邻，与所述激冷空腔间隔开，并且通过第二激冷壁与所述模具空腔间隔开。所述第二填充通道与所述第二激冷空腔和所述模具本体的外部表面连通。所述第二激冷材料设置在所述第二激冷空腔内并且具有比所述模具本体的热导率高的导热率。

在另一优选形式中，所述第二激冷材料是金属珠、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷珠或橄榄石砂中的一种。

在另一个优选的形式中，所述第二激冷材料不同于所述激冷材料。

在另一优选形式中，所述模具本体包括泄放通道，所述泄放通道具有与所述激冷空腔连通的第一端和与所述模具的外部表面连通的第二端，以将激冷空腔泄放到大气。