BRPI0707647A2 - mÉtodo para montar um molde para moldar uma parte de um molde de uma fusço de metal - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA MONTAR UM MOLDE PARA MOLDAR UMA PARTE DE UM MOLDE DE UMA FUSçO DE METAL. A presente invenção refere-se a um método para montar um molde composto de partes de molde para moldar um bloco cilíndrico de um motor de combustão interna de uma fusão de metal, em que pelo menos uma coquilha 14 - 17, que forma pelo menos uma seção de parte das superfícies internas de um espaço cilíndrico do bloco cilíndrico, é posicionada e retida em uma parede 11 de uma das partes de molde 1. Com o método de acordo com a invenção, é possível de uma forma simples e ainda confiável para moldes ser montado com coquilhas fornecidas na cavidade de molde. Isto é, obtido pelo fato de que a coquilha 14 - 17 é presa na sua posição pelo menos por uma duração específica por meio de forças magnéticas, que são exercidas por um magneto 12 que é disposto no lado da parede 11 da parte de molde 1 faceando para longe da coquilha 14 - 17.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA MONTAR UM MOLDE PARA MOLDAR UMA PARTE DE UM MOL-DE DE UMA FUSÃO DE METAL".

A presente invenção refere-se a um método para montar ummolde composto de partes de molde para moldar um bloco cilíndrico de ummotor de combustão interna de uma fusão de metal, em que pelo menosuma coquilha, que forma pelo menos uma seção de parte das superfíciesinternas de um espaço cilíndrico do bloco cilíndrico, é posicionada e retidaem uma parede de uma das partes do molde.

Tais métodos e dispositivos são usados em uma grande escalatécnica, por exemplo, na indústria de veículo a motor, de modo a fabricar osblocos de cilindro de motores de combustão interna em grandes números.Nessa situação, existe uma exigência particular, especialmente na área debarris cilíndricos, para um grão fino, uma microestrutura metalúrgica a serconstruída que irá garantir uma alta capacidade de suporte de carga. Comoum exemplo de outro local no qual um grão particularmente fino, rapidamen-te solidificado e uma microestrutura fundida dura são exigidos, é a área deum bloco cilíndrico em que os suportes para os eixos de manivela são formados.

De modo a obter rápida modificação na microestrutura de mol-dagem, em particular na moldagem de fusões de metal leve, encaixes demetal são introduzidos no molde, referido como "coquilhas", que consistemem um material altamente condutivo a quente e como tal representam umcoletor de calor, por meio do que volumes comparativamente grandes decalor são puxados dentro de um período curto de tempo da fusão que entraem contato com os encaixes de metal. Dessa maneira, durante a moldagemdos blocos cilíndricos feitos de material de alumínio fundido, as coquilhassão dispostas de tal forma, por exemplo, que elas formam os barris cilíndri-cos no bloco que está sendo moldado. O material de moldagem que entraem contato com as coquilhas dispostas dessa forma então resfria muito maisrapidamente do que a presente fusão no molde que está adicionalmentelonge das coquilhas, com o resultado que a solidificação desejada, caracteri-zado por uma microestrutura de grão fino, ocorre na área dos barris.

Um exemplo de como encaixes de metal são introduzidos emmoldes como coquilhas, é fornecido na DE 195 33 529 C2. Nessa publica-ção de patente, é descrito um método para moldar um bloco de motor feitode alumínio, em que o bloco do motor é fundido em molde de areia e suascavidades cilíndricas são formadas por coquilhas inseridas no molde de a-reia, essas coquilhas consistindo em um material de bronze, em que o mate-rial de bronze tem um coeficiente de expansão térmica de mais de aba 18 χ10"6 K"1, ajustado para adequar o coeficiente de expansão térmica da fusãode alumínio sendo moldada em cada caso. Mesmo que esse método possi-bilite que a microestrutura desejada seja especificamente criada no compo-nente de molde acabado, apesar da adaptação do comportamento das co-quilhas quando estão sendo aquecidas ao coeficiente do comportamento deexpansão térmica da fusão do alumínio, ele provou na prática uma dificulda-de, em certas situações de aplicação, para as coquilhas serem removidas damoldagem completa depois da solidificação do material de moldagem.

Devido ao seu efeito direto na retenção de conformação da mol-dagem individual, no entanto, o posicionamento dos encaixes de metal devena prática ser sempre exato, mesmo mediante as condições rústicas de umausina de fundição. Isto provou muitas vezes ser um procedimento elaboradose o molde, como uma embalagem de núcleo, for composto de diversas par-tes de molde e encaixes de metal. O termo "embalagens de núcleo" é dadoa moldes para moldagem que são compostos de diversos núcleos de mol-dagem. Os moldes de moldagem podem ser facilmente montados de emba-lagens de núcleo, com o que mesmo cavidades de molde complexas e emfiligrana e, por conseguinte, moldagens podem ser formadas.

Um problema adicional na conexão com o uso de encaixes demetal é derivado se, como no exemplo dado em DE 195 33 529 C2, o moldefor o que é referido como um "molde perdido" que é composto de partes fa-bricadas de um material de molde e deve ser destruído depois da solidifica-ção da fusão de modo a liberar a moldagem acabada do molde. De modo aser capaz de posicionar os encaixes de metal usados para resfriar em taismoldes de uma maneira confiável e mantê-los na posição, é necessário queeles sejam grampeados aos moldes, com o material de molde circundando-os, com o resultado de que depois da solidificação das fusões eles somentepossam ser liberados da moldagem com dificuldade.

De modo a tornar a liberação dos encaixes de metal mais fácil,tem sido comum até agora fornecer os encaixes de metal com a coberturade pó cerâmico, com a intenção de reduzir o risco de avaria aos encaixes demetal quando eles são removidos da moldagem acabada. Bem como o es-forço adicional e a despesa envolvidos com a aplicação da cobertura, essearranjo tem a desvantagem de que a transferência de calor entre o metal demoldagem e o encaixe é danificada, e, por conseguinte, também o efeito deesfriamento.

Além da técnica referida até agora, objetivada diretamente aoconjunto de moldes de partes de molde e núcleos, um método e dispositivoou partes de molde para moldes feitos de um composto de núcleoou composto de molde, que possibilitem a uma coquilha ser retida no moldeindividual ou caixa de núcleo de tal forma que ele permaneça com seguran-ça na posição pretendida para isso, no núcleo individual ou parte de molde,a ser produzida em cada caso. Para esse propósito, a coquilha individual éinicialmente posicionada no molde vazio ou caixa de núcleo, em que nessaposição ele está em contato, em cada caso, com uma parede externa domolde ou caixa de núcleo. Por meio de um eletromagneto, que está localiza-do em um corte formado no lado de fora na parede relacionada da caixa demolde e exerce esse efeito através da seção de parede presente entre ele ea coquilha, a coquilha é daí por diante mantida nessa posição. Uma vez queo preenchimento do composto de núcleo ou composto de molde foi comple-tado, o circuito de excitação por corrente do eletromagneto é interrompido,com o resultado de que a parte de molde individual ou núcleo pode ser re-movida da caixa com a coquilha incorporada nele.

A invenção é baseada no objetivo de fornecer um método do tiporeferido no preâmbulo, por meio do que, de uma maneira simples e, contudoconfiável, os moldes podem ser montados para moldar blocos cilíndricoscom encaixes de metal fornecidos na cavidade do molde.

Esse objetivo é solucionado de acordo com a invenção atravésdo método descrito na reivindicação 1. Modalidades vantajosas do métodode acordo com a invenção são descritas nas reivindicações com referênciade volta à reivindicação 1.

O método de acordo com a invenção é adequado em particularpara moldar fusões de metal leve, em particular fusão com base em alumí-nio.

De acordo com a invenção, a coquilha individual, que pode tam-bém ser designada daqui por diante como um "encaixe de metal", é presa deuma maneira simples através de forças magnéticas, que são exercidas porpelo menos um magneto disposto de uma maneira adequada, na posição nomolde fornecida com respeito à sua montagem. A única precondição paraisso é que as coquilhas sejam, elas mesmas, magneticamente sensíveis.Dessa maneira, como o material para a coquilha, uma consideração podeser dada em particular aos materiais ferromagnéticos, tais como ferro e suasligas. Em particular, as coquilhas usadas de acordo com a invenção podemser fabricadas de materiais econômicos resistentes ao desgaste tal comoferro.

Com o método de acordo com a invenção, o corpo de magnetoque exerce as forças de retenção na coquilha individual durante o procedi-mento de montagem é disposto de tal maneira que ele não interfere com amoldagem da fusão de metal ou outros procedimentos de montagem. Isto éobtido de acordo com a invenção em que o magneto é disposto atrás da pa-rede em que o encaixe de metal está posicionado de tal maneira que suasforças magnéticas penetram através da parede e prendem o encaixe semum contato direto entre o encaixe e o magneto.

No material de operação de acordo com a invenção não é maisnecessário embutir as coquilhas em uma parte de molde de modo a prendê-las. De fato, as coquilhas podem ser manuseadas separadamente das par-tes de molde de modo que quando da montagem do molde elas podem sermanuseadas como uma parte do molde. Isso leva a uma simplificação distin-ta de todo o processo de produção.

Uma vez que as coquilhas no método de acordo com a invençãonão tenham que ser firmemente embutidas em uma parte de molde ou naparte de moldagem definitiva ainda, quando removendo um molde produzidode acordo com a invenção também não mais existe o problema de avariacausado pelas coquilhas ou pela parte de moldagem quando desmontando.Por conseguinte, as coquilhas não têm que ser revestidas e a quantidade depreparação pode ser reduzida. Em vez disso, as coquilhas de acordo com ainvenção presas por forças magnéticas podem ser facilmente removidas daparte de molde e das partes de molde depois de moldagem. Essa vantagemé evidente, particularmente quando na moldagem dos blocos cilíndricos demotores de combustão interna, na linguagem técnica também referidos co-mo "blocos de motor", em que as coquilhas representam as superfícies decontato dos cilindros.

Embutir as coquilhas, requeridas de acordo com a técnica ante-rior, tão cedo quanto durante a produção das partes de molde através docircundamento delas com material de molde em um molde, não é requeridocom o método de acordo com a invenção. Devido ao fato de que as coqui-lhas são manuseadas separadamente quando o molde está montado e sãopresas na sua posição por forças magnéticas exercidas por um dispositivode retenção individual, é possível, no caso do uso de moldes montados departes de molde formadas de material de molde, para dispensar com a ne-cessidade de revestir as coquilhas com um acabamento, conforme é reque-rido com o procedimento convencional de modo a garantir uma separaçãoótima da coquilha individual da parte de moldagem produzida em cada caso.

Uma vantagem adicional da invenção está no fato de que elapode ser facilmente integrada nos sistemas já existentes.

O método de acordo com a invenção, por conseguinte, tornapossível a fabricação de componentes de moldagem de uma maneira maissimples e mais econômica do que com a técnica anterior. A invenção é parti-cularmente bem adequada para moldar fusões de metal leve, em particularem fusões de alumínio.

As partes de molde das quais um molde é composto de acordocom a invenção são preferivelmente fabricadas de um material de molde queé misturado de um material básico de molde e um aglutinante. Como materi-ais básicos nessa situação, pode ser dada consideração, por exemplo, aareias que contêm quartzo ou que não contêm quartzo, enquanto como aglu-tinantes o uso pode ser feito tanto de aglutinantes inorgânicos quanto deaglutinantes orgânicos. A invenção prova ser particularmente vantajosa se omolde for formado de uma maneira conhecida como uma embalagem denúcleo.

O posicionamento e a retenção de uma coquilha no molde po-dem ser realizados com o método de acordo com a invenção independente-mente de qualquer preparação específica do local particular em que a partede metal é para ser disposta. Dessa maneira, o posicionamento da parte demetal pode, em cada caso, ser realizado em um momento que é determina-do somente pela seqüência operacional ótima, em cada caso, na montagemdo molde individual. O único fator decisivo nessa situação é que o magnetorequerido para a retenção pode ser disposto de tal forma na área da coqui-lha que é para ser retido de modo que as forças exercidas por ela irão confi-avelmente fixar a coquilha.

De modo a garantir um efeito particularmente confiável do mag-neto fornecido para reter o encaixe magnético, uma abertura pode ser for-mada na parte do molde na parede em que a coquilha está posicionada, emque o magneto é introduzido. Com esse arranjo da parede da parte de moldeindividual, o magneto usado para reter a coquilha pode ser movido em pro-ximidade imediata da coquilha de modo a facilitar o processo de montagem.Em particular, quando moldando blocos de motor cujos barris são represen-tados por coquilhas, pode ser vantajoso para esta razão se a parte de moldefor desenhada em uma conformação de mandril com uma abertura de orifí-cio cego, no qual o magneto é introduzido. Com essa formação da parte demolde referido, uma pluralidade de coquilhas pode ser disposta próximo umada outra na superfície externa da parte de molde, de modo que elas formemem comum a conformação interna do cilindro individual e sejam presas jun-tamente por um magneto disposto na abertura de orifício cego central.

Uma outra variante da invenção de importância para aplicaçãoprática é caracterizada em que a coquilha é presa nessa posição por meiodo magneto até uma parte de molde ser disposta a qual então prende a co-quilha na sua posição, através de ajuste positivo e/ou não positivo. Com es-sa modalidade da invenção, a coquilha é presa na sua posição por partes demolde montadas depois do seu posicionamento sem forças magnéticas sen-do requeridas para isso. Uma vantagem adicional desse método é que a po-sição da coquilha no molde pode ser exatamente definida pelas outras par-tes do molde que entram em contato com ela tanto no ajuste positivoe/quanto no ajuste não positivo. A retenção da coquilha de acordo com ainvenção por forças magnéticas, por conseguinte, serve nessa modalidadeda invenção, uma vez que necessário, serve para ligar uma situação, indefi-nida com respeito à retenção da coquilha no molde, até a coquilha individualestar presa na sua posição por uma parte de molde adicional, sem a neces-sidade de quaisquer forças de retenção adicionais serem exercidas por umdispositivo de retenção separado.

Em princípio, todos os magnetos são adequados para a aplica-ção das forças magnéticas usadas para a retenção da coquilha de acordocom a invenção que pode produzir um campo magnético suficientementeforte. Por conseguinte, por exemplo, para uma modalidade particularmentesimples, econômica e prática da invenção, magnetos permanentes podemser fornecidos de modo a aplicar as forças de retenção da maneira de acor-do com a invenção nas coquilhas individuais.

No entanto, se forças particularmente potentes estão para seremaplicadas, e ao mesmo tempo um controle particularmente preciso das for-ças de retenção magnética obtido, então um eletromagneto é particularmen-te bem adequado. Os eletromagnetos não somente possibilitam um ajusteexato da resistência do campo magnético gerado por eles em cada caso,mas é também possível com eles, de uma maneira simples, comutar a forçaelétrica em ligar e desligar, para determinar precisamente o período de tem-po dentro do qual as forças magnéticas são aplicadas na coquilha individualda maneira de acordo com a invenção. Para este propósito, uma considera-ção pode ser dada, por exemplo, a eletromagnetos fabricados com base embobinas. O campo magnético de tais eletromagnetos pode ser controladoproporcionalmente para a resistência da corrente conduzida através das bo-binas.

Como já mencionado, a invenção é particularmente bem apro-priada para a fabricação de um bloco de cilindro de um motor de combustãointerna feito de uma fusão de metal leve, tal como uma fusão de alumínio oude magnésio, em que pelo menos uma seção de parte das superfícies inter-nas do espaço de cilindro individual do bloco de cilindro pode ser formadapor uma ou mais coquilhas.

A invenção é particularmente bem apropriada para aplicação emum dispositivo completamente automático para montagem de um molde emque dispositivos tais como robôs são fornecidos para a manipulação das par-tes de molde. Com a aplicação da invenção esses dispositivos podem tam-bém posicionar a coquilha sem problema de qualquer modo, uma vez que aretenção desse encaixe de metal em sua posição particular é assegurada, enenhuma ligação integral da coquilha para uma das partes de molde é re-querida.

A invenção é descrita em maiores detalhes daqui por diante combase nos desenhos que representam as modalidades. Estes mostram emforma de diagrama:

A figura 1, mostra uma primeira parte de molde em um corte aolongo da linha de corte A-A incorporada na figura 3,

A figura 2, mostra a parte de molde representada na Figura 1 emuma vista lateral, e

A figura 3, mostra a parte de molde representada nas Figuras 1e 2 em um corte ao longo da linha de corte B-B incorporada na Figura 2.

A parte de molde 1. formada como uma peça única é uma parteconstituinte de um molde não representado adicionalmente aqui para moldarum bloco cilíndrico para um motor de combustão de uma fusão que é forma-da de uma liga de moldar alumínio. Ela é fabricada de uma maneira ineren-temente conhecida de um material de molde que é misturado de uma areiade molde como o material de molde básico e um aglutinante e tem uma se-ção de base 2, que transporta uma seção de mandril 3 projetando-se paracima e essencialmente cilíndrica em conformação.

A seção de mandril 3 tem uma superfície de revestimento 4, queé subdividida por quatro arestas projetando-se radialmente 5 em quatro se-ções de parte. Na área da transição da seção de mandril 3 em uma seção debase 2 do molde 1 está uma ranhura circunferencial 6, formada na superfícieda face superior 7 da seção de base operando em torno da seção de mandril3 alinhada essencialmente em ângulos retos à superfície de revestimento 4da seção de mandril 3.

De acordo com uma variante não representada aqui, a seção demandril pode também ter uma superfície de revestimento, que é dividida porranhuras projetando-se radialmente em duas, três ou mais seções de parte.Além disso, as arestas podem ser desenhadas, em contraste com a confor-mação tendo paredes laterais paralelas representadas aqui, de maneira cô-nica em seção transversal afunilando ou alargando. De acordo com umamodalidade concebível adicional, a seção de mandril também pode ter umasuperfície de revestimento que não é subdividida por arestas adicionais.Nesse caso, a superfície de revestimento é inteiramente circundada pelacoquilha que é para ser acomodada em cada caso.

Com a modalidade representada nas Figuras, uma abertura deorifício cego 9 é adicionalmente formada na parte de molde 1, indo para forada superfície de face inferior 8 da seção de base 2, oposta à superfície deface superior 7, essa abertura de orifício cego 1 se estendendo da superfíciede face inferior 8 da seção de base 2 tanto quanto a parede do fechamentoda seção de mandril 3, formando o lado da face da seção de mandril 3. Odiâmetro da abertura de orifício cego 9 nessa situação é adaptado ao diâme-30 tro externo da seção de mandril 3 de tal forma que somente uma parede 11com uma espessura de parede baixa é apresentada entre as faces internasda abertura de orifício cego 9 e a superfície de revestimento 4, essa parede11 sendo suficiente para garantir a estabilidade da conformação requeridada seção de mandril 3.

Inserido na abertura de orifício cego 9 está um eletromagneto12, que é preso à extremidade livre de uma barra 13. A barra 13 com o ele-tromagneto 12 é parte de um dispositivo, não representado adicionalmente,para a retenção de partes de metal 14, 15, 16, 17, que são colocadas emuso como coquilhas por um dispositivo não representado aqui para posicio-namento na superfície de revestimento 4 da seção de mandril 3.

A barra 13 com o eletromagneto 12 pode ser movida de umaposição de repouso por meio de um dispositivo de ajuste igualmente nãorepresentado, em que o eletromagneto 12 está do lado de fora da aberturade orifício cego 9, na posição operacional representada na figura 1, em queo eletromagneto 12 é completamente introduzido na abertura de orifício cego

9. O suprimento do eletromagneto 12 com energia elétrica é efetuado por umdispositivo de controle, também não representado, que supre energia elétri-ca ao eletromagneto 12 quando as coquilhas 14 - 17 estão posicionadas, demodo a retê-las na sua posição.

A altura das coquilhas 14 - 17 é adaptada à altura da seção demandril 3. Nesse contexto, as coquilhas em cada caso têm nos seus ladosestreitos superior e inferior uma tela 18, 19, projetando-se para cima e parabaixo respectivamente, cuja tela inferior 18 engata na ranhura 6, de modoque as coquilhas 14-17 estão presas neste local em ajuste positivo. Aomesmo tempo, as coquilhas 14-17 são curvadas de tal forma que elas es-tão localizadas em nível com a seção da superfície de revestimento 4 daseção de mandril 3 alocada a elas em cada caso. Ao mesmo tempo, a largu-ra das coquilhas 14 - 17 é ajustada à largura das seções da superfície derevestimento 4 de tal forma que as seções da superfície de revestimento 4são preenchidas completamente pelas coquilhas 14-17 localizadas em ní-vel com elas.

As coquilhas 14 - 17 são moldadas como ferro fundido cinza deuma liga de ferro fundido, conhecido mediante a designação GG20 (comopor DIN 1691).Assim que as coquilhas 14-17 são posicionadas nas seções dasuperfície de revestimento 4, o eletromagneto 12 é carregado com energiaelétrica. O campo magnético que é então gerado pelo eletromagneto 12 ad-quire as coquilhas 14 - 17, e as prende na sua posição na superfície de re-vestimento 4 da seção de mandril 3.

A seguir, as outras partes, não mostradas aqui, do molde, tam-bém não mostrado, são montadas. Uma das partes do molde, não mostra-das, tem uma conformação de ranhura montada em que, depois do posicio-namento da parte de molde referida, a aresta 19 engata, formada na extre-midade superior das coquilhas 14 - 17, de modo que as coquilhas 14-17são então também presas em ajuste positivo na sua extremidade superior.Logo que este estado tenha sido atingido, o suprimento de energia para oeletromagneto 12 pode ser desligado e a barra 13 com o eletromagneto 12pode retirado da abertura de orifício cego 9.

Fundindo o bloco cilíndrico no molde, montado usando o molde1 e as coquilhas 14 - 17, as coquilhas 14-17 formam os barris de um doscilindros do bloco cilíndrico. Nesse caso, as coquilhas 14-17 formam umcoletor de calor, por meio do que é assegurado que a fusão de alumínio en-trando em contato com as coquilhas 14-17 solidifica rapidamente e formauma microestrutura de grão fino.

Listagem de Referência

1 Parte de molde

2 Seção de base

3 Seção de mandril

4 Superfície de revestimento da seção de mandril 3

5 Arestas da seção de mandril 3

6 Ranhura

7 Superfície de face superior da seção de base 2

8 Superfície de face superior da seção de base 2

9 Abertura de orifício cego

10 Parede de fechamento da seção de mandril 3

11 Parede da seção de mandril 312 Eletromagneto

13 Barra

14-17 Coquilhas

18, 19 Telas

Claims (8)

1. Método para montar um molde composto de partes demolde para fundir um bloco cilíndrico de um motor de combustão interna deuma fusão de metal, em que pelo menos uma coquilha (14 - 17), que formapelo menos uma seção de parte das superfícies internas de um espaço ci-líndrico do bloco cilíndrico, é posicionada e retida em uma parede (11) deuma das partes de molde (1),caracterizado pelo fato de quea coquilha (14 - 17) é presa na sua posição pelo menos por uma duração deretenção específica por meio de forças magnéticas, que são exercidas porum magneto (12) que é disposto no lado da parede (11) da parte do molde(1) faceando para longe da coquilha (14 - 17).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a parte do molde (1), na parede cuja coquilha (14-17) estáposicionada, tem uma abertura (9), em que o magneto (12) é introduzido.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a parte do molde (1) é formada em conformação de mandrilcom uma abertura de orifício cego (9), em que o magneto (12) é introduzido.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a coquilha (14 - 17) é presa nasua posição por meio do magneto (12) até uma parte de molde adicional es-tar disposta que então prende a coquilha (14 - 17) na sua posição por ajustepositivo e/ou não positivo.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o magneto (12) é um eletro-magneto.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 4, caracterizado pelo fato de que o magneto (12) é um magneto perma-nente.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a fusão de metal é uma fusãode metal leve.

8. Método de acordo com a Reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que a fusão de metal é uma fusão baseada em alumínio.