[发明专利]铸模工具热转移管理技术

说明书

技术领域

本发明有关于铸模工具的温度管理。更特别的是，本发明有关于用流体加热及冷却的铸模工具的温度的主动电力及流动管理技术。

背景技术

特别是，由本案申请人早期公开申请案第WO 2011/048365号可得知铸模工具的流体加热技术。在此文献中，描述基于流体及与铸模工具的个别分区独立关联的加热及冷却构件，同时控制构件经设计成可控制该加热及冷却构件以个别加热或冷却这些工具分区以便在模铸制程期间的任何特定时间，调节在各个工具分区进出待模铸对象的热传递。

此类铸模工具通常可用于两种不同用途。

第一种铸模工具用途是大量连续生产，其特征在于每个工件的热循环时间短，以及在模铸前一个工件后就模铸各个新的工件。铸模工具以此方式在生产值班期间连续使用。

第二种铸模工具用途是少量间歇性生产，其特征在于每个工件的热循环时间较长，以及铸模工具在工件的铸模之间经历一段“停机时间”。这可能是由安装工件于铸模工具上及卸除的复杂性引起，例如，由于需要辅助设备。

这两种铸模工具用途对于铸模工具使用者有挑战性。

图1为用于大量连续生产的公知的铸模工具(例如公开于第WO 2013/021195号者)的温度循环。加热及冷却流动是通过线内空气加热器。当冷却时，切断加热器。用此方法快速加热及冷却每个工件。

当由加热切换到冷却时，相对于总工件循环时间，要花相当长的时间转移离开在线加热器(in-line heater)及周围零件内的余热，使得通过在线加热器的流动不再加热。

另外，当由冷却切换到加热时，相对于总工件循环时间，在线加热器及周围铸模工具结构要花相当长的时间充分升温使得由在线加热器排出的流体有所需的温度。

在这些转移阶段，在线加热器以错误的温度有效地推进流体而具有有害的影响。

图2为用于少量间歇性生产的公知的铸模工具(例如公开于第WO 2013/021195号者)的温度循环。相对于用于大量连续生产的铸模工具的温度循环，每个工件的加热及冷却时间较长。

两者的明显关键差异是在卸下处理后的第一工件与开始处理下一个工件之间有较长的“停机时间”。这显示有20至25分钟以及45至50分钟。在此“停机时间”期间，铸模工具失去余热，这在铸模工具进入下一个循环时需要较大的调升(ramp up)，需要更多热能以及加剧“停机时间”的长度。

特别与有短期循环时间及本质上利用在线加热器的铸模工具有关的另一个挑战是有关于最大流体流率。流体加热及冷却速率倾向不同是因为与用同一个铸模工具冷却所需的流体流率相比，加热铸模工具需要较低的流体流率。如第WO 2013/021195号所公开的公知的层状铸模工具，通常冷却流体流率与加热流体流率的比率为三比一(3：1)。对于小型铸模工具，实现有最佳流动特性的流体流动，(例如，紊流位准)，冷却可能有问题，在此在线加热器的加热组件部份在负责输送冷却流体的导管中起阻障作用。

此外，在线加热器在由加热转移至冷却时的余热以及在转移时需要增加流体流动的组合效果造成高温“突跳”，这对铸模工具及工件两者可能会有有害影响。

发明内容

本发明的目标是要提高铸模工具的热敏捷性以允许铸模面有较大的控制和减少用于生产部件及整体工具效率的循环时间。

根据本发明的第一方面，提供一种用于模铸对象的工具系统，该系统包括：一具有一工具表面用以形成一对象的工具，该工具表面包括多个工具分区，能引导一加热或一冷却流体流至个别工具分区的多条流体流径，加热及冷却构件；该加热构件包括一在线加热器用以加热通过一各自加热流体流径的流体，这些加热器独立与这些工具分区中的至少一些的加热流径关联，该冷却构件包括一冷却流体流径，该冷却流体流径旁通该加热流体流径的该在线加热器。

藉由提供加热及冷却流动的交替流体流径，可优化这两条不同途径的加热及冷却功能。藉由在在线加热器的区域中提供交替的流体流动途径，不需要安排冷却流体流动的路线通过该加热流体流动途径的在线加热器。有利的是，该在线加热器因此对于该冷却流体流动不会起阻障作用。此外，当在加热、冷却之间切换时，该在线加热器的无用余热不会输送至该工具表面，这在冷却流体流动路由通过在线加热器时会出现这种情形，因此在转移后不会有除热突跳(heat stripping spike)。再者，在冷却流体经由该冷却流体途径通过时，该在线加热器可设定至特定温度，使得当该工具由冷却转移到加热时，该在线加热器可立刻处在必要的温度。