[发明专利]发泡铁/镍合金的模具工具

说明书

本发明涉及发泡铁/镍合金，并且特别地但是不排它地，涉及该合金在模具工具和其它结构中的使用。

常规地，模具工具特别是那些在模制可固化树脂合成材料中使用的模具工具，由手形或者机械加工的图案生成为所需的几何体。通常应用脱模剂并且工具外壳被固化在其上。然后固化的工具外壳从图案和被用于支撑外壳的支持结构上脱离。以此方式生成的模具工具遭受一些显著的缺点。例如，即使通过使用复杂的计算机建模并且在其固化时使用工具外壳中所用材料的热膨胀和化学收缩的预测，但是仍然存在关于工具外壳能够被模制得如何准确的限制。目前存在一种不断增加尺寸和精确度的合成模具工具的趋势并且该常规的制造方法通常证明是令人不满意的。

还存在一种对适用于材料自化沉积其上的模具工具的增长的需求，例如通过纤维缠绕和机器化卷带布置。这些程序一般需要模具工具具有显著的结构刚度。这因此在模具工具是例如在卷带布置期间需要旋转的心轴型时是趋向于特别的。

对增加的精确度和结构刚度的这两个主要的要求已经促进替代模具工具的发展，在替代模具工具中，碳泡沫或者陶瓷泡沫被用作工具的主要结构。通常，泡沫结构是有形状的并且应用于工具外壳，精确地定轮廓并完成以提供模具表面。与上述具有额外的支持结构的壳型模具工具相比，这些模具工具可以提供更精确的模具表面和显著增加的结构刚度。

然而，以这种方式使用这种泡沫材料具有显著的缺陷。碳泡沫和陶瓷泡沫材料都易碎并且本来容易受到来自工具外壳的破裂和剥离的伤害。对弥补这一点的努力需要重要的构思和工程来生产模具工具，因此增加了这些模具工具的花费。关于碳泡沫，存在关于燃烧性和湿气吸收的问题。而且，碳和陶瓷均是绝缘材料并且因此由这些材料制成的工具可能花费很长时间来加热和冷却，这可能在某些应用中出现问题。

还存在需要或者得益于在受到提高温度时不呈现或者呈现相当小显著膨胀的许多结构。这些结构通常由稠密的、重的材料制成。

按照本发明，提供一种模具工具，包括工具表面以及主体，材料可以位于工具表面上以用于模制，工具表面位于主体上，主体包括发泡铁/镍合金。

发泡铁/镍合金可以具有在-3和+10ppm/℃之间的热膨胀系数。铁/镍合金可以具有在0和5ppm/℃之间的热膨胀系数。

铁/镍合金可以包括殷钢，例如FeNi36或者64FeNi，其包含大约64％的铁和36％的镍。一般出现少量的碳，通常大约为0.2％。可选地或者另外，铁/镍合金可以包括FeNi42(NILO合金42)或者因瓦合金(Inovco)(Fe-33Ni-4.5Co)中的一种或者多种。

优选地，铁/镍合金包括按重量计在30％和50％之间的镍。

铁/镍合金泡沫的密度可以是在150和800kg/m³之间，并且优选地在150和400kg/m³之间。发泡铁/镍合金可以具有开孔结构(open-cellstructure)。

主体可以包括如果不是模具工具的全部体积则是模具工具的大部分体积。

主体可以包括发泡铁/镍合金的单个单元，其可以被成型成支撑工具表面。可选地，主体可以包括发泡铁/镍合金的多个单元或者模块，它们中的一些或者全部可以被成型成支撑工具表面。单元可以被牢固地保持在一起，例如通过包括焊接、钎焊、软焊、烧结的金属连接技术和/或通过利用结合剂(bonding agent)例如粘合剂、浆糊和胶粘膜结合。

工具表面层可以限定工具表面的一部分或者全部。工具表面层可以是金属的并且可以包括一种或多种铁/镍合金，其可以是包含在主体中的相同的铁/镍合金。

工具表面层可以包括固化树脂材料，并且可以包括固化纤维增强树脂合成材料，例如纤维增强环氧基树脂、纤维增强BMI树脂及类似材料。

工具表面层可以被直接地固定到主体，例如用一个或多个机械固定件、结合装置例如粘合剂、树脂、聚合物、弹性体和/或通过将工具表面层直接应用或者沉积到主体。

工具表面层可以是在主体的至少一部分上的外壳(skin)的形式。

工具表面层可以包括至少部分地限定上述工具表面的机械加工或者以其他方式精确地定轮廓的表面。

主体可以包括在其上固定有工具表面层的表面中的一些或者所有表面上的密封件。密封件可以包括树脂、聚合物、弹性体中的一种或多种并且可以按照层的形式。