[发明专利]一种模具智能随形冷却流道及其制造方法

说明书

本发明属于模具冷却流道领域，并公开了一种模具智能随形冷却流道及其制造方法。该智能随形冷却流道是在随形冷却流道的内壁上设置记忆合金涂覆层，该涂覆层感应冷却流道内的温度，并根据该温度进行形状变化，从而使得冷却流道内冷却液的流量、流速和流动状态改变。本发明还公开了智能随形冷却流道的制造方法。通过本发明，实现冷却流道内部形状的智能变化，实现精准高效的冷却，提高冷却效率，模具整体冷却效果均匀、迅速。

技术领域

本发明属于模具冷却流道领域，更具体地，涉及一种模具智能随形冷却流道及其制造方法。

背景技术

模具是现代工业生产之母，是现代制造业的基础工艺装备，大多数工业产品的零部件都依靠模具技术来生产。其中，模具的冷却系统对模具的寿命、产品的生产效率和质量都起着至关重要的作用。随形冷却系统与传统直孔冷却流道相比，由于其轴线的设计基于模具型腔的形状变化，因此更贴合模具型腔表面，可以提高冷却系统的冷却效率和质量。增材制造(3D打印)技术的出现使随形冷却流道的制造与使用更为普及。但这种冷却方法仍然存在以下问题：首先，随形冷却流道一般根据Moldflow等模流分析软件的模拟结果，经由三维建模软件进行设计，再通过增材制造的方法加工出来，流程繁杂，因此存在成形的随形流道与实际需求不符的风险；其次，对于由增材制造工艺成形的极其复杂的随形冷却流道，尤其在经过去应力热处理之后，孔道内的残留粉末清理困难且耗时较长，在一定程度上增加了模具的交货周期；最后，由于每种注塑材料的物性参数如黏度和熔点等不一样，某个模具冷却流道的设计可能只符合某种材料的注塑成形，简单来说，即一套具有随形冷却结构的模具可能只能够注塑某一种材料，降低了模具的普适性，增加了模具的使用成本。

记忆合金一直以来都是功能合金材料领域的研究热点。记忆合金主要有两大功能：形状记忆功能和超弹性。所谓形状记忆效应是指材料在低温下变形，加热到临界温度时形状发生逆变的现象。记忆合金之所以具有形变恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生热弹性马氏体相变。目前，国内外没有关于将记忆合金应用与随形冷却流道的应用，现有的随形冷却流道冷却慢，不能针对局部过热的地方特别处理，使得模具中有些地方局部过热，热量分布不均匀，影响模具成形产品质量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模具智能随形冷却流道及其制造方法，通过在随形冷却流道的内壁上设置记忆合金涂覆层，通过记忆合金层根据流道中温度进行形状变化，其目的在于改变流道内部的形状，由此解决模具局部过热的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种模具智能随形冷却流道，其特征在于，该智能随形冷却流道是在随形冷却流道的内壁上设置记忆合金涂覆层，该涂覆层感应冷却流道内的温度，并根据该温度进行形状变化，从而使得冷却流道内冷却液的流量、流速和流动状态改变。

进一步优选地，所述记忆合金涂覆层的厚度优选采用0.5mm～1mm。

进一步优选地，所述智能随形冷却流道适用于材料为H11、H13、S136、AISI 420或18Ni300的模具，且该智能随形冷却流道采用的材料与该流道所在的模具所采用的材料相同。进一步优选地，所述记忆合金涂覆层选用的材料为Ni-Ti基或Cu基形状记忆合金，优选为Cu基记忆合金。

进一步优选地，所述智能随形冷却流道采用激光选区熔化的増材制造方法制造。

进一步优选地，所述激光选区熔化的増材制造中，智能随形冷却流道所采用的材料和记忆合金涂覆层所采用的材料均具有球形或类球形的结构，粒径范围为20μm～50μm，且含氧量均低于1000ppm。

进一步优选地，所述激光选区熔化的増材制造中，激光器选用光纤激光器，波长为1070±10nm，最大功率1000W，光斑直径0.1mm～0.15mm。

进一步优选地，所述激光选区熔化的増材制造在惰性气体中进行，避免増材制造的原材料氧化。