用于将低熔点合金或金属注入到弹性体聚合物模具中的设备、所使用的弹性体聚合物模具、以及用于操作组件的方法技术

本发明专利技术描述了一种用于将金属材料注入到聚合物基模具中的新工艺、所述工艺所需的模具、以及实施该工艺并使用该模具的设备，使得具有更大或更小柔性程度的模具用于在其上加压注入金属，通过其配置适合于系统的其余部分和材料的加压注入的新的聚合物基模具，可以控制和协调压力、流速、模具关闭和材料状况的参数。

Equipment for injecting low melting point alloys or metals into elastomeric polymer dies, elastomeric polymer dies used, and methods for operating components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将低熔点合金或金属注入到弹性体聚合物模具中的设备、所使用的弹性体聚合物模具、以及用于操作组件的方法更具体地说，本专利技术涉及用于将具有低熔点的金属材料或合金注入到弹性体类型的聚合物基模具中以制造零件的新设备和工艺。
技术介绍
用于在非柔性模具上注入材料以实现零件制造的工艺是众所周知的，因此属于现有技术。这些工艺基于在规定压力下注入材料，以将所述材料转移到非柔性的、通常是金属的模具中，其中它们在模具内凝固、形成零件，需要打开模具以取出它们并继续制造。所述模具的使用防止了它们的简单脱模，必须具有脱模系统以帮助其实施。零件形式的变化意味着新金属模具的制备或其修改。每个所述模具的制备需要由成本相当的材料来制造，还需要相当长的时间段来供应所述模具、延迟每个零件的发行，更不用说在制造新模具中的关于成本和时间浪费的错误的后果。除了其他后果之外，所有这些缺点导致不可能以降低的成本产生小系列零件。此外，还众所周知且属于现有技术的是用于在柔性模具中离心模制的工艺，在模具的产生中实现更高的速度并降低成本，但是在它们的应用中存在很大的缺陷，因为它们不能产生具有严格尺寸容差的零件，也不能产生在比离心作用更高的注入压力下可能产生的质量或表面处理。此外，所述离心法导致在每个铸件中所制造零件的变形，产生相对于离心模具的旋转轴线，与零件的位置的半径成比例的变形，这些变形极难校正和控制。最后，与将金属注入到金属模具中相关的工艺控制，诸如待注入金属的温度或调节注入压力的可能性是已知，尽管这些参数与关于模具的关闭或真空的其他参数无关，这些其他参数在最初输入参数后，在整个工艺的实施过程中保持不变。因此，要理解，通过金属模制在制造中干预的已知工艺和装备存在各种缺点，无论是由于供应次数还是由于制备每个新零件待采用的新模具的高成本，同时使用用于铸件的柔性模具在尺寸和表面处理方面零件都缺乏质量，同样地，缺乏对金属注入的阻力和稳定性，所有这些都是通过使用具有不受控制的基本操作参数或静态控制的、不协调的参数的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是产生用于金属零件注入的新模制设备，通过使用为所述金属注入制备的聚合物模具，能够降低成本和模具的发行时间，使得能够制造具有一定复杂性、具有尺寸控制和表面处理质量控制的零件，借助于能够协调动态调节作用参数的工艺和装备，以进行到具有一定程度的柔性的模具中的所述注入。产生合适的、能够在金属加压注入中使用的聚合物模具也是本专利技术的目的。为了实现这一点，所提倡的本专利技术体现在用于进行具有低熔点的金属材料或合金到聚合物类型的固定模制系统中的加压注入的方法和设备，该聚合物类型是弹性体类型，优选高温硫化(HTV)有机或无机弹性体，或借助于液体硅橡胶(LSR)，因此根据所用于的具体应用，较多或较少地赋予其所产生的柔性性能，模具硬度在20ShoreA和95ShoreA之间。注入具有低熔点的金属材料或具有低熔点的合金，在本说明书中下文称为“金属”，以及使用弹性体类型的聚合物模具，在本说明书中下文称为“聚合物模具”，这两个概念的结合应用必须产生具有下述特征和阶段的创新方法，这在同样的创新装备中进行，使得能够进行完全控制的和自动化的工艺，所述自动化应该是必需的，以在任何待制造的物品中实现理想的、可重复的质量，这种金属到聚合物模具中的创新注入不能与金属到金属模具中的注入相比，因为阶段控制和关闭模具参数控制、金属的注入、真空的产生等必须以协调的方式在注入期间动态地配置并且在注入工艺的整个持续时间内受到控制。用于将金属注入到聚合物模具中的设备具有在适当条件下的待注入金属的转移和注入装置，其中所述条件基于金属供应装置中材料的理想温度条件，其应该是所述金属的熔点温度或高于此温度，以使得可以将所述金属输送到压力系统以进行所述材料的注入和正确搅拌。这些温度条件将取决于注入中待使用的金属和注入的编程持续时间，如果需要将装备中的金属温度维持较长时间直至其到达模具，因为在进行较慢注入时，存在将所述金属的温度维持在略高于熔点的选择，以防止其提前凝固。用于转移和注入金属的装置由金属供应装置供应，优选地将所述转移和注入工具部分地或全部地插入到上述金属供应装置中，即坩埚或金属熔化炉中，在用于注入的所述理想条件下，从所述容器或对应的装备收集金属，将所述金属运输到压力系统，以便在聚合物模具上进行金属注入。关于其中容纳熔融金属的装置，这些装置特征在于加热系统，所述加热系统具有用于所述系统的温度控制，并且这些装置具有用于搅拌、过滤的不同系统，或者这些或实现用于最佳注入的所需金属条件的其他元件的组合，因为待注入材料可以具有不同的特性。使用具有低于660℃的低熔点的金属，诸如含铅、锡、锌、铝或镁的合金，但是在该装备/工艺中也可以使用不同类型的金属。举例来说，下表示出了可以用于本工艺的金属和合金与温度条件之间的对应，将所述材料决定保持在所述温度条件以便将其转移到为注入而准备的压力系统。必须记住，该参数是基本的，以使材料在注入工艺期间可以处于正确的温度并且防止由于必要的注入次数而过早凝固。待注入的产品坩埚中的温度范围Zamak5(ZnAl4Cu1)400℃–480℃PewterP60Sn60Sb4Pb36280℃–330℃对供应装置中金属的所述温度的控制通过调整来进行，所述调整使其能够在正/负5-10摄氏度的范围内维持，目的是防止所进行的连续注入工艺中的差异。由于在进行各种注入工艺之后，具有较低的金属液位，因此金属注入设备可以优选地具有用于监测转移和注入装置中金属液位的自动系统，使得容纳熔融金属的装置内液位的下降不会影响注入系统的动作。该自动系统可以负责向系统中添加金属，以使在其中始终存在相同的最佳液位，或者该自动系统可以是使注入设备位移或调整压力系统的位移以追求最佳液位的系统，以受控的方式改变注入系统的位移/位置。金属转移和注入装置包括用于经由所述金属的转移和注入装置位移的装置，以及包括压力系统，通过使用所述转移装置将熔融金属输送到所述压力系统；所述压力系统负责在聚合物基模具上注入金属。一般，这些转移和注入装置可以包括被加热的鹅颈管与压力系统，所述被加热的鹅颈管浸没在具有待注入材料的坩埚或熔炉内，所述压力系统在模具上进行注入。通常，所述转移和注入装置的特征是具有用于注入室的转移和填充装置，该转移和填充装置通常为虹吸管类型，在模具的上游，其填充有来自熔炉或坩埚的待注入金属，并且其中压力系统用于其在模具入口的注入。要理解，可以使用其它用于填充推动室的方法，条件是它们将金属维持在为金属类型建立的注入条件下。压力系统基于元件组件，该元件组件将待注入材料在特定压力下推进到模具中，该特定压力不是大气压，可通过调节和控制装置手动或自动配置。通常，所述压力系统通过机械装置(气动活塞、液压系统、螺旋式或类似的线性致动器等)作用在布置在推动室中的金属上而操作，所述压力系统由调节和控制装置控制，可以在注入时调整材料的压力、行程、阶段和流速的参数。注入工艺可以被分成不同阶段，根据用户的意愿或要求，可以在不同阶段执行调整，因为供应系统的有利使用，所述供应系统的位移位置及其位移流速可配置，无论是通过调整由气动或液压供给系统施加的压力，还是通过调整线性致动器系统的流速，对于注入工艺所分成的每个期间/阶段，可以调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，所述方法为采用注入压力控制装置并配备有真空装置的类型，其特征在于，所述方法至少包括以下阶段：‑根据需要生产的物品选择待采用的模具；识别所述模具并且将所述模具插入到注入装备中；‑一旦所述模具在所述注入装备中，所述模具被放置在支撑和关闭装置中，其中所述模具在设定压力下被定位并锁定；并且所述设定压力是投影面积压力加上取决于所述模具硬度和校正系数的压力；‑所述注入装备的转移和注入装置在理想条件下从所述熔炉/坩埚收集所述金属，这些所述理想条件是所述金属的熔点温度或更高，使得所述金属被输送到压力系统以进行注入以及所述材料的正确搅拌，使得一旦填充阶段开始，所述压力系统可以在所述压力系统的室中具有对应的金属，从而在其上施加压力并进行注入阶段；‑在注入工艺本身开始之前，和/或在金属注入本身期间，由所述真空装置在所述模具上进行真空，以便从通道和用于形成物品的空间抽出空气，所述真空装置经由为此目的设置的孔密封联接到所述模具，其中该真空系统由调节和控制系统控制；‑接下来，在压力和流速下，在聚合物基模具上进行所述金属注入，所述压力和流速使得能够在所述模具中模制所述物品；所述物品的入口处的所述金属的所述流速被配置在0.05m/s和10m/s之间，因此所述压力系统的压力调节将在0.1bar和50bar之间，并且所述注入阶段被分成各种子阶段，其中到所述模具中的注入流速根据是开始注入、填充还是压实而调整，可以将所述注入阶段分成更多阶段，所有这些阶段都与调节和控制装置相协调；‑对于每种类型的零件和注入材料，所应用的金属的所述注入和凝固时间被调整；在其结束时，继续进行所述模具支撑和关闭装置的打开，以手动或自动取出，以及插入新的空模具用于下一个金属注入工艺；其中，所述工艺特征在于用于控制和调整包括在装备中的系统的操作参数的装置，在每个注入方法之前根据所述模具、待注入材料和待获得物品进行静态调整，以及在所述注入工艺期间根据当前阶段进行动态调整，在每个阶段使模具关闭力与注入流速同步，并使模具关闭力随注入流速变化，以及启动或停用真空产生装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.06 ES P2016311631.用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，所述方法为采用注入压力控制装置并配备有真空装置的类型，其特征在于，所述方法至少包括以下阶段：-根据需要生产的物品选择待采用的模具；识别所述模具并且将所述模具插入到注入装备中；-一旦所述模具在所述注入装备中，所述模具被放置在支撑和关闭装置中，其中所述模具在设定压力下被定位并锁定；并且所述设定压力是投影面积压力加上取决于所述模具硬度和校正系数的压力；-所述注入装备的转移和注入装置在理想条件下从所述熔炉/坩埚收集所述金属，这些所述理想条件是所述金属的熔点温度或更高，使得所述金属被输送到压力系统以进行注入以及所述材料的正确搅拌，使得一旦填充阶段开始，所述压力系统可以在所述压力系统的室中具有对应的金属，从而在其上施加压力并进行注入阶段；-在注入工艺本身开始之前，和/或在金属注入本身期间，由所述真空装置在所述模具上进行真空，以便从通道和用于形成物品的空间抽出空气，所述真空装置经由为此目的设置的孔密封联接到所述模具，其中该真空系统由调节和控制系统控制；-接下来，在压力和流速下，在聚合物基模具上进行所述金属注入，所述压力和流速使得能够在所述模具中模制所述物品；所述物品的入口处的所述金属的所述流速被配置在0.05m/s和10m/s之间，因此所述压力系统的压力调节将在0.1bar和50bar之间，并且所述注入阶段被分成各种子阶段，其中到所述模具中的注入流速根据是开始注入、填充还是压实而调整，可以将所述注入阶段分成更多阶段，所有这些阶段都与调节和控制装置相协调；-对于每种类型的零件和注入材料，所应用的金属的所述注入和凝固时间被调整；在其结束时，继续进行所述模具支撑和关闭装置的打开，以手动或自动取出，以及插入新的空模具用于下一个金属注入工艺；其中，所述工艺特征在于用于控制和调整包括在装备中的系统的操作参数的装置，在每个注入方法之前根据所述模具、待注入材料和待获得物品进行静态调整，以及在所述注入工艺期间根据当前阶段进行动态调整，在每个阶段使模具关闭力与注入流速同步，并使模具关闭力随注入流速变化，以及启动或停用真空产生装置。2.根据权利要求1所述的用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，其特征在于，待控制的所述操作参数至少为：-所述待注入材料在供应装置中的温度和搅拌参数；即温度和搅拌；-由所述支撑和关闭装置施加在所述模具上的力；-注入压力和流速；-所述注入材料和转移装置的数量、流速、压力、温度等的控制；-模具冷却温度和凝固时间参数；-所述真空系统的压力。3.根据权利要求1所述的用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，其特征在于，所述注入阶段包括不同的子阶段，所述不同的子阶段由所述控制装置控制和调节，并且与所述模具支撑和关闭装置以及所述真空产生装置协调/同步，使施加在所述模具上的力的强度同步，存在接近阶段、注入阶段、减速阶段和压实阶段，取决于是否处于所述接近阶段，使作用在待注入金属上的所述压力系统的力的强度、位置和流速同步，其中，活塞具有缓慢加速度，以以低流速将所述金属输送到所述模具(11)入口，而在所述模具填充开始时，在所述注入阶段期间，进行大加速，金属以高流速进入所述模具，在由待生产的每个所述物品的体积确定的一段时间之后，流速将减慢，从而在填充所述物品之前降低所述流速，以使其可以是较低的流速，所述较低的流速在所述压实阶段进行最后填充；所有上述内容，与由模具关闭装置施加的压力同步，并且同样地以这样的方式与真空的产生同步：使得所述真空产生装置将在所述注入阶段开始时被启动并且将在所述压实阶段开始时结束。4.根据权利要求1所述的用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，其特征在于，在所述工艺中选择待使用的所述模具和识别所述模具通过在生产工艺中保持待使用的不同的模具的旋转系统自动地进行。5.根据权利要求1所述的用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的方法，其特征在于，在注入之前产生真空的阶段中，在达到所述模具中的设定真空压力时，所述控制系统传达这一事实。6.用于将具有低熔点的金属或合金注入到弹性体类型的聚合物模具中的设备，所述设备为实施诸如权利要求1至5中所述的方法的类型，并且包括金属供应部，无论是包含在此装备中或作为辅助装备，其特征在于所述设备用于将具有低熔点的金属或合金注入到聚合物模具中，所述聚合物模具为高温硫化的弹性体或液体硅橡胶(LSR)类型，所述设备布置有：-用于转移和注入由材料供应装置供应的、待注入的具有低熔点的所述金属或合金的装置，其中所述装置至少由用于使所述金属通过其位移的装置，以及负责在聚合物基模具上注入所述金属的压力系统构成；-模具支撑和关闭装置，其至少由模具定位/定心系统，以及具有可调压力的关闭系统形成，所述模具定位/定心系统由定心装置形成，以将所述模具定位在用于其联接的正确位置；-用于在所述模具内产生真空的系统；-高温硫化的弹性体或液体硅橡胶(LSR)类型的聚合物模具，所述聚合物模具插入到所述支撑和关闭装置中，所述支撑和关闭装置在所述模具和转移和注入装置之间配备有密封联接件；-用于所述装备的调节和控...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·纳瓦罗提科西多，
申请(专利权)人：尼瑟姆埃辛特商业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES