[发明专利]壳型铸造金属合金的方法和装置

说明书

使用铸模在腔体中壳型铸造金属的方法，包括：a.模具（210，220），模具包括支承模制表面（211，221）单元（311）使模制表面限定模腔；b.模具中电感器（341，441）在该单元（311）管道（340）中延伸放置；c.发电机，用于向电感器（341，441）提供高频电流以加热管道（340）壁；d.电感器（341，41）位于模制表面距离d处使热穿过单元（311）使模制表面温度均匀分布。该方法包括：i.填充步骤（110），在电感器（341）中流通电流预热腔体至预热温度T1（105）；ii.凝固步骤；iii.铸模打开（120）和弹出（130）步骤；v.模制表面喷涂步骤（140）；vi.关闭铸模加热（150）腔体至预热温度T1（105）；其特征在于在步骤iii）之后和步骤v）之前包括：iv.通过感应加热腔体模制表面并在步骤v）期间继续加热。

本发明涉及一种在压力下壳型铸造金属合金的方法和装置，英语中通常称为“压铸（die casting）”。本发明更具体地涉及但不限于基于镁或铝的轻合金的液相铸造或触变铸造领域。触变铸造就是在压力下以半固态铸造金属，半固态即处于在液相和固相共存的铸造温度下。

金属合金的压力壳型铸造使得可以直接在铸造中获得成品部件并且被用于例如支架或壳体的大批量生产，特别是智能手机、平板电脑、相机，以及承受高压力的部件，特别是在汽车行业，如燃油喷射架或液压分配器，这些例子并非限制性的。通常，通过此方法生产的部件具有复杂的形状，结合了厚度变化很大和厚度很薄的区域。这些部件必须遵守外观和精度的严格限制来实现，同时保持与大规模生产兼容的生产率。根据此方法，使构成所生产部件的材料达到合适的温度，然后在压力下将该材料注入耐铸造温度和包含两个或更多个金属壳的铸模的腔体中。将铸模预热至低于注入材料温度的温度，使得所述材料与铸模的壁接触时冷却。该部件在铸模中冷却至脱模温度，脱模温度即铸模打开和固化的部件从模具中排出温度的。在制造一个新部件之前，铸模打开，向构成所述铸腔体体的表面喷涂脱模剂，通常是含水产品，确保所铸造的部件不附着或粘合于铸模的壁。然后关闭铸模并再次开始循环。作为一个实施例，金属在550°C至650°C的温度下注入，具体取决于材料的差异和铸造类型：液相或触变铸造，同时铸模预热至300°C的温度。图1，相对与现有技术图1A，一个对应于上述方法的热循环实例，示出了一个铸模腔体的表面温度（102）随时间（101）的变化，此变化通过在限定铸模腔体的其中一个表面上安装的温度传感器得到，或通过在所述表面的红外热成像装置得到，所述铸模由DIN 1.2343（AISI H11，EN X38CrMoV5-1）类型的工具钢组成，用于模制一块精细的镁合金，压印的投影面积为200 x 300mm²。根据该现有技术，借助于在铸模中为此目的而安装的导管中的油循环来预热铸模。在铸造的填充（110）步骤期间，将金属注入铸模中。将所述铸模预热至标称的预热温度（105），通常为铸造温度的1/3至1/2并以℃为单位，使得所述金属与铸模的壁接触时固化。在脱模的铸模打开（120）步骤期间，铸模被打开，并在工件弹出（130）步骤期间从铸模中取出工件。在所述步骤中，腔体的温度保持接近预热温度。在喷涂步骤（140）期间，将脱模剂喷涂到腔体的表面。然后关闭铸模并在加热步骤（150）期间使用温度控制装置使铸模达到标称的预热温度（105），继续加热步骤直到重新启动循环。喷涂步骤（140）显着降低了腔体表面的温度，使得在保证目标生产率的同时，通过用于加热铸模的常规装置，特别是通过油循环，不能达到适和的标称预热温度（105）。

实际上，在通过油循环进行加热的情况下，从油传递到铸模的热能是铸模和油之间的温度差的函数，因此铸模的温度和油的温度越接近，这种热传递的效率就越低。由于油以等于或略高于标称预热温度的温度循环，因此再次达到该温度的时间受到油和铸模之间热交换的限制，实现此热交换的时间长度与目标生产率不兼容。