BRPI0907960B1 - molde para fundir metal, modelo, alojamento refratário para uso com o molde e métodos para preparar um molde e para formar uma peça fundida de metal - Google Patents

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“MOLDE PARA FUNDIR METAL, MODELO, ALOJAMENTO REFRATÁRIO PARA USO COM O MOLDE E MÉTODOS PARA PREPARAR UM MOLDE E PARA FORMAR UMA PEÇA FUNDIDA DE METAL” A presente invenção diz respeito a um molde para fundir metal e a um método para fundir metal empregando um molde como este. O uso de filtros em fundição de metal é bem conhecido. Um filtro é basicamente empregado para impedir que inclusões não metálicas no metal em fusão penetrem na peça fundida. A presença de inclusões tem um efeito deletério no acabamento superficial, propriedades mecânicas e características de usinagem da peça fundida e pode levar a sucatamento de peças fundidas. Filtros, em particular filtros de espuma cerâmicos, também reduzem a turbulência da corrente de metal e permitem melhorias nos sistemas de escoamento e comportas e subsequentemente no rendimento de peças fundidas.

Para pequenas peças fundidas, metal pode normalmente ser alimentado com sucesso à peça fundida usando uma corrente de metal e um filtro. Dificuldades podem surgir para peças fundidas maiores, uma vez que um filtro convencional não terá a capacidade necessária para alimentar uma peça fundida grande, isto é, ele ficará entupido, assim reduzindo ou interrompendo o fluxo de metal e resultando em uma peça fundida incompleta. Consequentemente, é necessário ou usar um filtro muito grande ou usar múltiplas correntes de metal filtradas que levam à peça fundida. Problemas podem surgir ainda por causa da baixa capacidade de filtração, resultando em entupimentos do filtro e longos tempos de vazamento. O aumento nas temperaturas de vazamento de metal pode superar parcialmente este problema, entretanto, isto pode levar a outros problemas que tomam a filtração de metal tecnicamente e/ou economicamente não atrativa. Uma solução para este problema é um carrossel de filtro tal como o descrito em DE 42 29 417 C2. 0 carrossel de filtro compreende um alojamento cerâmico para inúmeros filtros arranjados em um anel. 0 metal em fusão escoa através dos filtros de fora do anel para uma saída no centro do teto do alojamento. O carrossel permite que um maior volume de metal seja filtrado, mas é usado somente para grandes peças fundidas, parcialmente por causa da alta capacidade térmica do alojamento cerâmico e sistemas de canal de entrada.

Uma câmara de turbilhonamento, também conhecida como comporta de turbilhonamento ou coletor centrípeto, é um dispositivo para remover escória e outras impurezas de um banho (metal em fusão). O dispositivo usa a diferença de densidade entre o banho e os materiais indesejados que são suspensos ou que flutuam no banho. O dispositivo faz com que o banho gire, jogando assim o metal pesado para fora e as impurezas mais leves para dentro, onde elas coagulam e flutuam. RU2213641 descreve um coletor de escória modificado em um molde de fundição na forma de uma saliência de cavidade que tem um inserto (que pode compreender um filtro) para uma base e um receptáculo de metal abaixo do inserto. O inserto tem uma projeção em forma de anel paralela às paredes da saliência da cavidade, de maneira tal que, quando o inserto primeiramente entra na saliência da cavidade, ele escoa para cima e se concentra na parte superior da saliência da cavidade, enquanto o banho escoa para baixo através do inserto até o receptáculo metálico, e então para o molde de fundição. E um objetivo de um aspecto da presente invenção prover um método para fundir metal em fusão que reduz escória e outras impurezas na peça fundida por meio de uma câmara de turbilhonamento.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um molde para fundir metal, o dito molde tendo nele uma cavidade, a dita cavidade tendo uma porção de fundição e contígua com ela um sistema de canal de entrada a montante da porção de fundição, o dito sistema de canal de entrada compreendendo uma porção de entrada a montante, uma porção de saída a jusante e uma câmara de turbilhonamento disposta entre as porções de entrada e de saída, em que um filtro é provido em uma interface da dita câmara e da dita porção de saída, em que o filtro fica arranjado paralelo ao eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da dita câmara de turbilhonamento, e um eixo longitudinal da porção de entrada atravessa o filtro.

Na forma aqui usada, "a montante" e "a jusante" dizem respeito no geral à direção de escoamento de metal para o molde durante a fundição.

Na forma aqui usada, uma câmara de turbilhonamento é uma câmara que transfere movimento rotacional para o metal em fusão que passa através dela (em relação ao movimento geral do metal através do sistema de canal de entrada).

Em algumas modalidades, a câmara de turbilhonamento tem uma ou mais superfícies curvas que ajudam na rotação do metal na câmara de turbilhonamento. Uma superfície periférica da câmara de turbilhonamento pode ter uma seção transversal circular. O filtro pode ficar localizado na dita superfície periférica. A porção de saída no geral será horizontal dentro do molde, ao passo que a orientação da porção de entrada não é particularmente limitada. Em uma série conveniente de modalidades, a porção de entrada é substancialmente vertical, ao passo que, em uma série alternativa de modalidades, a porção de entrada é substancialmente horizontal. Particularmente, no caso de uma porção de entrada horizontal, versados na técnica percebem que o sistema de canal de entrada normalmente incluirá um canal de corrida descendente para receber o metal em fusão a montante da porção de entrada.

Nessas modalidades onde tanto a porção de entrada quanto a de saída são horizontais, elas podem vantajosamente ficar dispostas parcial ou completamente em um plano horizontal comum. O eixo longitudinal da porção de entrada passa através do filtro. Entende-se que, nessas modalidades em que a porção de entrada é orientada verticalmente, pelo menos parte do metal que escoa para a câmara de turbilhonamento colidirá diretamente no filtro.

Em uma certa modalidade, o ângulo definido entre o eixo longitudinal da porção de entrada e o plano da superfície a montante do filtro, vista a partir da câmara de turbilhonamento, é >90 0 e < 180 °. O mesmo ângulo pode ser >1000 e/ou <170 °, ou mesmo >120 0 e/ou < 150 °.

Em uma modalidade específica, a câmara de turbilhonamento compreende um poço coletor, o poço coletor sendo na região mais inferior da câmara de turbilhonamento, e o filtro fica localizado entre a porção de entrada e o poço coletor. O poço coletor é usado para coletar vazamento de metal, por exemplo, se metal gotejar na câmara de turbilhonamento antes da fundição, tal como um vazamento de uma panela de vazamento por baixo posicionada sobre o molde antes do vazamento do metal no molde. O vazamento pode ser coletado no poço coletor, em vez de solidificar na parte principal da câmara de turbilhonamento.

Qualquer filtro convencional para filtrar metal em fusão pode ser empregado no molde. Em uma modalidade particular, o filtro é um filtro de espuma ou um filtro celular. Filtros de espuma adequados incluem filtros de espuma cerâmicos, tais como aqueles descritos em EP 0412673B1 e referências nele, ou filtros de zircônia tais como aqueles descritos por W. H. Sutton, J. C. Palmer, J. R. Morris: "Development of Ceramic Foam Material for Filtering High Temperature Alloys", AFS TRansactions, p339 (1985) e filtros ligados de carbono tais como aqueles descritos em W002/18075.

Quando colocado no molde, o filtro terá uma superfície a montante voltada para a câmara de turbilhonamento e uma superfície a jusante voltada para a saída. As bordas do filtro podem ser mantidas no molde, diminuindo assim a área superficial do filtro disponível para filtrar o metal em fusão. A área exposta da superfície a montante do filtro é disponível para filtrar metal em fusão e é referida como a área superficial "útil" do filtro. A área superficial útil do filtro, ou de cada filtro, (medida em cm2) pode ser menor ou igual a 15%, 12%, 9% ou 6% do volume da câmara de turbilhonamento (medido em cm3). A área superficial útil do filtro ou de cada filtro (em cm) pode ser maior ou igual a 2% do volume da câmara de turbilhonamento (em cm).

Em uma outra série de modalidades, a câmara de turbilhonamento tem um par de paredes laterais mutuamente retas e paralelas, de forma que a rotação do metal se dê no geral em tomo de um eixo, que é ortogonal às paredes laterais mutuamente paralelas. A distância entre as paredes laterais pode ser maior que 60%, maior que 70%, maior que 80% ou maior que 90% da largura do filtro, medida em um plano correspondente (isto é, um plano ortogonal às paredes laterais). Similarmente, a distância entre as paredes laterais pode ser menor que 150%, menor que 135%, menor que 120% ou menor que 110% da largura do filtro, medida em um plano correspondente. A câmara de turbilhonamento pode compreender mais que uma porção de saída junto com um filtro associado localizado em uma interface da câmara de turbilhonamento e da porção de saída. Em uma certa modalidade, os filtros são localizados de maneira tal que um eixo longitudinal da porção de entrada passe através de apenas um filtro. Em uma modalidade particular, a câmara de turbilhonamento compreende 2 porções de saída e 2 filtros, cada filtro sendo localizado em uma interface da câmara de turbilhonamento e de uma poção de saída. O molde pode compreende uma pluralidade de câmara de turbilhonamento (e porções de entrada e saída associadas), por exemplo, duas ou três câmaras de turbilhonamento. O molde pode compreender uma pluralidade de porções de fundição (e sistemas de canal de entrada associados), por exemplo, duas ou três porções de fundição (cavidades). O molde pode compreender uma câmara de turbilhonamento por porção (cavidade) de fundição). Altemativamente, uma câmara de turbilhonamento podería ser associada com mais que uma porção (cavidade) de fundição ou uma ou mais porção (cavidade) de fundição) poderíam ser associadas com mais de uma câmara de turbilhonamento. A invenção também baseia-se em um método para a preparação do molde do primeiro aspecto compreendendo: prover um modelo com uma superfície periférica que é complementar à forma da cavidade do molde; envolver o modelo com um material de molde adequado; consolidar o dito material do molde; e remover o modelo do molde.

Embora um único modelo unitário possa ser usado para definir a cavidade do molde, a prática de fundição normalmente seria prover uma pluralidade de componentes que se unem e juntos coletivamente definem o modelo. O molde pode ser feito em duas partes (as metades do molde superior e inferior de um molde dividido horizontalmente normalmente sendo referido como caixa de moldar superior e caixa de moldar inferior, respectivamente), em cujo caso o modelo também será constituído por pelo menos dois componentes (pelo menos um componente sendo associado com cada metade do molde), o material de moldagem sendo aplicado e consolidado em cada metade do molde separadamente e cada componente do modelo sendo removido das respectivas metades do molde antes de as metades do molde serem agrupadas para formar o molde. O modelo ou os componentes do modelo podem ser feitos de madeira e metal, e podem ser reutilizáveis. 0 modelo pode ser feito de um material de sacrifício que volatiliza mediante contato com o metal em fusão, em cujo caso a remoção do modelo do molde ocorre durante a fundição. Materiais de sacrifício adequados incluem material termoplástico expandido tal como poliestireno ou um copolímero de estireno e éster do ácido metacrílico.

Certamente, é também possível combinar as duas tecnologias citadas. Por exemplo, em um sistema de molde de duas partes, alguns dos componentes que definem o modelo podem ser feitos de um material de sacrifício e outros usando materiais removíveis e reutilizáveis. Por exemplo, a porção de fundição podería ser definida por componentes de modelo de não sacrifício e pelo menos parte do sistema de canal de entrada, por exemplo, a câmara de turbilhonamento, por componentes de sacrifício. O filtro pode ser pré-formado no modelo antes da preparação do molde, ou pode ser inserido durante a preparação do molde. Tipicamente, o filtro será pré-formado no modelo se o modelo (ou pelo menos a região do modelo em tomo do filtro) for fabricado de um material de sacrifício. No caso de um sistema de molde de duas partes, o filtro normalmente será inserido em uma das metades do molde imediatamente antes de as metades serem unidas. Um modelo de material termoplástico expandido que incorpora um filtro está descrito em EP00294970.

Tipicamente, o material do molde seria areia de molde contendo um ligante. A areia do molde é vazada sobre o modelo, compactada e consolidada pela ação do ligante. Práticas de moldagem são bem conhecidas e estão descritas, por exemplo, nos capítulos 12 e 13 do Foseco Ferrous Foundryman's Handbook (ISBN 075064284 X). A areia de moldagem é tipicamente areia de sílica, embora outras areias mais caras sejam usadas para aplicações especiais para conferir propriedades específicas a uma parte ou todo o molde e peça fundida. A areia pode ser nova, pode ser areia usada reciclada, ou pode ser uma combinação de ambas. Um processo típico conhecido como o processo sem cozimento ou de consolidação a frio é misturar a areia com uma resina líquida ou ligante de silicato junto com um catalisador apropriado, normalmente em uma misturadora contínua. A areia misturada é então compactada em tomo do modelo por uma combinação de vibração e recalque e então descansada naturalmente, em cujo tempo o catalisador começa reagir com o ligante, resultando em um endurecimento da mistura de areia. Quando o molde tiver atingido uma resistência endurecível, ele é removido do modelo e continua endurecer até que a reação química termine. Um revestimento refratário pode então ser aplicado para reduzir a interação física e química entre o molde de areia e a peça fundida metálica, e assim melhora a superfície da peça fundida acabada. O revestimento pode ser aplicado por escova, aspersão ou sobrevazamento e deixado secar antes de os filtros e qualquer sistema de alimentação ser colocados nos moldes e as duas metades montadas prontas para fundição.

Altemativamente, o molde pode ser produzido por areia ligada com argila (normalmente referida como areia verde), que consiste em uma mistura de argila tal como bentonita de sódio ou cálcio, água e outros aditivos, tais como pó de carvão e ligante de cereal. A mistura de areia é colocada em tomo do modelo e compactada sob pressão tipicamente pela aplicação de uma força pneumática ou hidráulica em um prato de compressão por cima da areia. Pressão é liberada e o molde é estripado da chapa modelo. O molde pode então ser usado para fundição, com ou sem a aplicação de um revestimento refratário. A invenção também consiste em o(s) componente(s) modelo(s) para formar a câmara de turbilhonamento e aquelas partes das porções de entrada e saída contíguas com ele(s) do molde do primeiro aspecto, a superfície periférica dos componentes do modelo sendo complementares à forma da câmara de turbilhonamento, o filtro e aquelas partes da entrada e as porções de saída contíguas com elas.

De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um método para formar uma peça fundida metálica, compreendendo: formar um molde com uma cavidade nele, a dita cavidade tendo uma porção de fundição e contígua com ela um sistema de canal de entrada a montante da porção de fundição, o dito sistema de canal de entrada compreendendo uma porção de entrada a montante, uma porção de saída a jusante e uma câmara de turbilhonamento disposta entre as porções de entrada e saída, em que um filtro é provido em uma interface da câmara de turbilhonamento e da porção de saída, e o filtro fica arranjado paralelo ao eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento e um eixo longitudinal da porção de entrada passa através do filtro, vazar metal em fusão na cavidade de maneira tal que ele escoe através da porção de entrada e para a câmara de turbilhonamento; induzir movimento rotacional no metal em fusão na câmara de turbilhonamento, de forma a fazer assim com que inclusões no metal se acumulem na câmara de turbilhonamento; passar o metal em fusão através do filtro para a porção de saída do sistema de canal de entrada e então para a porção de fundição da cavidade do molde; deixar que o filme de poliéster se solidifique; e separar a peça fundida do molde.

Por motivos práticos, o método é particularmente adequado para peças fundidas de mais de 25 kg, mais de 100 kg, mais de 250 kg ou mais de 500 kg, e menos de 3000 kg ou menos de 1500 kg ou menos de 750 kg.

Em algumas modalidades, o metal usado para a peça fundida será um metal ferro, por exemplo, aço.

Uma vez separada do molde, a peça fundida pode precisar de acabamento usando várias técnicas bem conhecidas. A invenção também consiste em um alojamento refratário para uso no molde do primeiro aspecto, o alojamento compreendendo uma câmara de turbilhonamento disposta entre uma porção de entrada e uma porção de saída e sendo adaptado para receber um filtro, em que as porções de entrada e de saída ficam dispostas no mesmo plano e perpendiculares ao eixo em tomo do qual o metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento.

Em uma modalidade, a porção de saída fica localizada na superfície periférica da câmara de turbilhonamento.

Em uma modalidade, o alojamento compreende adicionalmente um filtro, em que o filtro é provido em uma interface da câmara de turbilhonamento e da porção de saída e de maneira tal que o filtro fique arranjado paralelo a um eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento e de maneira tal que um eixo longitudinal da porção de entrada passe através do filtro. O alojamento pode ser suprido com um estojo junto com um filtro. Desta maneira, o filtro pode ficar localizado no alojamento na instalação de fundição, antes da preparação do molde ou antes da fundição. Altemativamente, o alojamento pode ser suprido com um filtro já localizado dentro do alojamento, como descrito. O alojamento é adaptado de maneira tal que o filtro fique localizado corretamente dentro do alojamento. O alojamento pode ter um recesso, canais ou fendas para localizar o filtro dentro do alojamento. O filtro pode ser localizado por meio de um encaixe por atrito e/ou orelhas poderíam ser empregadas para prender o filtro no lugar.

Entende-se que o método de fundição pode utilizar um molde com qualquer dos recursos descritos com relação ao molde do primeiro aspecto.

Modalidades da invenção serão agora descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 mostra um molde para fundir metal de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 2A é uma seção transversal de parte do sistema de canal de entrada de um molde de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 2B é um diagrama esquemático do fluxo de metal através do sistema de canal de entrada mostrado na figura 2A durante a fundição. A figura 3 é uma vista em perspectiva de um modelo de acordo com uma modalidade da invenção, correspondente à parte do sistema de canal de entrada da figura 2A. A figura 4A é uma seção transversal de parte do sistema de canal de entrada de um molde de acordo com uma outra modalidade da invenção. A figura 4B é um diagrama esquemático do fluxo de metal através do sistema de canal de entrada mostrado na figura 4A durante a fundição. A figura 5 é uma vista em perspectiva de um modelo de acordo com uma modalidade da invenção, correspondente à parte do sistema de canal de entrada da figura 4A. A figura 6 é uma seção transversal de parte de um sistema de canal de entrada de um molde de acordo com uma outra modalidade da invenção. A figura 7A é uma seção transversal de parte de um sistema de canal de entrada de um molde de acordo com uma outra modalidade da invenção. A figura 7B é uma vista plana de parte do sistema de canal de entrada do molde mostrado na figura 7A.

As figuras 8A e 8B são seções transversais de impressões de filtro convencional empregados nos exemplos comparativos. A figura 9 é uma vista plana de um molde usado para produzir uma peça fundida de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 10 é uma seção transversal de parte de um sistema de canal de entrada de um molde de acordo com uma outra modalidade da invenção. A figura 11 é uma vista em perspectiva de uma câmara de turbilhonamento para uso em um molde de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 12 é um diagrama esquemático de parte de uma peça fundida formada usando um molde de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 1 mostra uma seção transversal de um molde de areia ligado 1 para fundição de metal. O molde 1 compreende uma parte da caixa de moldar inferior la e uma parte da caixa de- moldar superior lb que sem encontram ao longo de uma linha divisória 3. A cavidade do molde compreende uma cavidade (porção) de fundição 12 e um sistema de canal de entrada 4. Metal em fusão escoa através do sistema de canal de entrada 4 (a montante) até atingir a cavidade de fundição 12 (a jusante). O sistema de canal de entrada 4 compreende um canal de entrada descendente vertical 6 que tem uma seção de vazamento afunilada 5 na sua extremidade superior. A extremidade inferior do canal de entrada descendente 6 forma a entrada de uma câmara de turbilhonamento 7. A câmara de turbilhonamento 7 tem uma saída 10 que leva primeiramente à área do canal de vazamento 11 e então à cavidade de fundição 12. Conseqüentemente, a câmara de turbilhonamento 7 é contígua com a cavidade de fundição 12. Um filtro 8 fica localizado na interface da câmara de turbilhonamento 7 e da saída 10, na superfície periférica da câmara de turbilhonamento 7. O metal em fusão entra na cavidade por meio do canal de entrada descendente 6, escoa na câmara de turbilhonamento 7, sai através do filtro 8 para a saída 10 e então continua escoar a jusante através da área de canal de entrada 11 até a porção de fundição 12. A cavidade do molde mostrada na figura 1 contém componentes opcionais na forma de cabeças de alimentação 13, uma colocada próxima da área de canal de entrada 11 e uma outra localizada na cavidade de fundição 12. As cabeças de alimentação 13 provêm um reservatório de metal líquido durante o enchimento da cavidade de fundição 12 e por um período durante a subsequente solidificação e contração da peça fundida mediante resfriamento. As cabeças de alimentação 13 são envoltas por camisas de alimentação (alimentadores) 14 que são artigos refratários isolantes ou exotérmicos de baixa densidade que estendem o período de tempo que o metal encerrado permanece líquido. As camisas de alimentação 14 são colocadas no molde 1 antes da montagem.

Percebe-se que existem muitas variações no desenho do sistema de canal de entrada 4 dependendo do tamanho, forma e metal da peça fundida que está sendo produzida. Por exemplo, a porção de saída a jusante 10 pode levar diretamente na cavidade de fundição 12, em vez de através de uma área de canal de entrada. A figura 2A mostra uma seção transversal de parte de um molde de areia 20 compreendendo parte de um sistema de canal de entrada. O sistema de canal de entrada compreende uma câmara de turbilhonamento 24 que é aproximadamente cilíndrica, com uma superfície periférica curva (seção transversal circular, mostrada na figura 2A) 26 conectando duas paredes laterais planas mutuamente paralelas (não visíveis na figura 2A). Entende-se que as paredes laterais e superfícies do sistema de canal de entrada são constituídas pelas superfícies internas do molde 20. A câmara de turbilhonamento 24 tem uma entrada 28 e uma saída 30, ambas as quais estendem-se a partir da superfície periférica 26 da câmara de turbilhonamento 24. A entrada 28 estende-se para fora da câmara de turbilhonamento 24 até o resto da parte a montante do sistema de canal de entrada. A saída 30 estende-se para fora da câmara de turbilhonamento 24 até o resto da parte a jusante do sistema de canal de entrada. O molde 20 está mostrado na orientação apropriada para fundição e, como pode-se ver, a entrada 28 é substancialmente vertical e a saída 30 substancialmente horizontal. Um filtro 32 fica localizado na superfície periférica da câmara de turbilhonamento 24, na interface da câmara de turbilhonamento 24 e da saída 30. O filtro 32 tem uma superfície a montante 34 voltada para a câmara de turbilhonamento 24 e uma superfície a jusante 36 voltada para a saída 30. A entrada 28 tem um eixo longitudinal A, que passa através da superfície a montante 34 do filtro 32. Um ângulo α definido entre o eixo longitudinal A e o plano da superfície ar de sangria do motor 34 do filtro 32 é 150 °. A câmara de turbilhonamento tem um diâmetro de 9,6 cm e uma espessura de aproximadamente 4,8 cm e, Λ conseqüentemente, um volume de aproximadamente 347,3 cm . O filtro 32 Λ tem uma área superficial exposta (útil) de aproximadamente 23,04 cm (4,8 cm x 4,8 cm). Portanto, a área superficial útil do filtro é 6,6% do volume da câmara de turbilhonamento. A espessura da câmara de turbilhonamento 24 e o tamanho do filtro 32 e da saída 30 são projetados de maneira tal que o fluxo e velocidade do metal que chega não sejam significativamente reduzidos durante sua permanência na câmara de turbilhonamento 24.

Nesta modalidade, a entrada 28 e as paredes laterais planas da câmara de turbilhonamento 24 são substancialmente verticais. Em uma modalidade alternativa, a câmara de turbilhonamento podería ser orientada de forma que a entrada 28 e as paredes laterais planas ficassem substancialmente horizontais. A figura 2B demonstra o fluxo de metal em fusão através do molde de areia 20 durante a fundição. Como indicado pelas setas, o metal em fusão entra na câmara de turbilhonamento 24 através da entrada 28, escoa através da superfície a montante 34 do filtro 32, em tomo da superfície periférica 26 e então escoa através do filtro 32 para a saída 30. Dentro da câmara de turbilhonamento 24, a rotação do metal é no geral em tomo de um eixo B, que é ortogonal às paredes laterais planas mutuamente paralelas e paralela ao plano do filtro 32. A rotação do metal favorece o acúmulo de impurezas na câmara de turbilhonamento 24, em vez de serem carregadas junto do m fluxo de metal através do filtro. O metal com menos impurezas nele não entupirá o filtro tão rapidamente e melhorará o fluxo de metal a jusante da porção de fundição (não mostrada). Certamente, o tempo de permanência de qualquer alíquota particular de metal irá variar. Parte do metal pode passar imediatamente através do filtro e parte do metal pode circular múltiplas vezes na câmara de turbilhonamento. A figura 3 é uma vista em perspectiva de um modelo 40 que é usado para preparar a câmara de turbilhonamento 24, a entrada 28 e a saída 30 mostradas na figura 2. Nesta modalidade, o modelo 40 não compreende um filtro. O filtro pode ser colocado no molde imediatamente antes da fundição. O modelo é basicamente um disco cilíndrico 42 com uma primeira perna 44 estendendo-se no geral verticalmente e tangencialmente a partir da superfície periférica do disco 42 e adjacente a ela uma segunda perna 46 estendendo-se no geral horizontal e tangencialmente a partir da superfície periférica do disco 42. Uma porção de forma geral cúbica 48 fica disposta entre a superfície periférica do disco 42 e a segunda pema 46 e, adjacente a ela, define a região para colocação do filtro durante utilização (o alojamento do filtro). O modelo 40 é dividido em dois componentes (40a, 40b) ao longo de um plano horizontal A que divide o disco 42 abaixo de seu centro e que é coincidente com a superfície superior da segunda pema 46. O componente superior 40a pode ser usado na formação da parte da caixa de moldar superior do molde e o componente inferior 40b pode ser usado na formação da parte da caixa de moldar inferior do molde. As partes da caixa de moldar superior e da caixa de moldar inferior podem então ser unidas para formar o molde 20 e definir a cavidade mostrada na figura 2. A figura 4A mostra uma seção transversal de um molde de areia 50 compreendendo parte de um sistema de canal de entrada. O sistema de canal de entrada compreende uma câmara de turbilhonamento 54 que tem uma superfície periférica 56 conectando duas paredes laterais planas mutuamente paralelas (não visíveis na figura 4A). Entende-se que as paredes laterais e as superfícies do sistema de canal de entrada são constituídas pelas superfícies internas do molde 50. A câmara de turbilhonamento 54 tem uma entrada 58 e uma saída 60, ambas as quais estendem-se da superfície periférica 56 da câmara de turbilhonamento 54. A entrada 58 estende-se para fora da câmara de turbilhonamento 54 até o resto da parte a montante do sistema de canal de entrada. A saída 60 estende-se para fora da câmara de turbilhonamento 54 até o resto da parte a jusante do sistema de canal de entrada. O molde 50 está mostrado na orientação apropriada para fundição e, como pode-se ver, a entrada 58 é substancialmente vertical e a saída 60 substancialmente horizontal.

Um filtro 62 fica localizado na superfície periférica da câmara de turbilhonamento 54, na interface da câmara de turbilhonamento 54 e da saída 60. O filtro 62 tem uma superfície a montante 64 voltada para a câmara de turbilhonamento 54 e uma superfície a jusante 66 voltada para a saída 60. A superfície periférica 56 da câmara de turbilhonamento 54 oposta ao filtro 62 é no geral plana com quinas superior e inferior arredondadas. A superfície periférica 56 da câmara de turbilhonamento 54 adjacente ao filtro 62 estende-se para baixo de forma a definir uma pequena câmara que define um poço coletor 68. O poço coletor 68 fica abaixo do nível do filtro 62 e provê um reservatório para vazamento de metal. Por exemplo, se metal respingar na câmara de turbilhonamento 54 antes da fundição, ele é coletado no poço coletor 68, em vez de solidificar dentro da parte principal da câmara de turbilhonamento 54, tal como na superfície a montante 64 do filtro 62. A entrada 58 tem um eixo longitudinal A, que passa através da superfície a montante 64 do filtro 62. Um ângulo α definido entre o eixo longitudinal A e o plano da superfície a montante 64 do filtro 62 é 150 °. A câmara de turbilhonamento 54 tem um volume de λ aproximadamente 252,6 cm . A superfície a montante 64 do filtro 62 tem uma área superficial (útil) exposta de aproximadamente 23,04 cm (4,8 x 4,8 cm). Portanto, a área superficial útil do filtro é 9,1% do volume da câmara de turbilhonamento. A espessura da câmara de turbilhonamento 54 e o tamanho do filtro 62 e da saída 60 são projetados de maneira tal que o fluxo e velocidade do metal que chega não seja significativamente reduzido durante sua permanência na câmara de turbilhonamento 54.

Nesta modalidade, a entrada 58 e as paredes laterais planas da câmara de turbilhonamento 54 são substancialmente verticais. Em uma modalidade alternativa, a câmara de turbilhonamento podería ser orientada de forma que a entrada 58 e as paredes laterais planas ficassem substancialmente horizontais. A figura 4B demonstra o fluxo de metal em fusão através do molde de areia 50 durante a fundição. Como indicado pelas setas, o metal em fusão entra na câmara de turbilhonamento 54 através da entrada 58, escoa através da superfície a montante 64 do filtro 62, em tomo da superfície periférica 56 assistido pelas quinas arredondadas e então escoa através do filtro 62 para a saída 60. O fluxo é no geral em tomo do eixo B, que é ortogonal às paredes laterais planas mutuamente paralelas, e paralelo ao plano do filtro 62. A rotação do metal faz com que as impurezas se acumulem na câmara de turbilhonamento 54, em vez de serem carregadas junto com o fluxo de metal a jusante. O metal (com menos impurezas nele) então escoará através do filtro a jusante da porção de fundição (não mostrada). Certamente, o tempo de permanência de qualquer alíquota particular de metal irá variar.

Parte do metal pode passar imediatamente através do filtro e parte do metal pode circular múltiplas vezes na câmara de turbilhonamento. A figura 5 é uma vista em perspectiva de um modelo 70 que é usado para preparar a câmara de turbilhonamento 54, a entrada 58 e a saída 60 mostradas na figura 4A. Nesta modalidade, o modelo 70 não compreende um filtro. O filtro pode ser colocado no molde imediatamente antes da fundição. O modelo 70 é dividido em dois componentes, um componente superior 70a e um componente inferior 70b. O componente superior 70a pode ser usado na formação da parte da caixa de moldar superior do molde e o componente inferior 70b pode ser usado na formação da parte da caixa de moldar inferior do molde. As partes da caixa de moldar superior e caixa de moldar inferior podem então ser agrupadas para formar o molde 50 e definir a cavidade mostrada na figura 4A. A figura 6 mostra uma seção transversal de um molde de areia 80 compreendendo parte de um sistema de canal de entrada. O sistema de canal de entrada compreende duas câmaras de turbilhonamento alinhadas verticalmente 82a e 82b. Cada câmara de turbilhonamento 82a,b tem uma seção de entrada individual 83a e 83b, respectivamente, que é conectada a montante e perpendicular a um canal de entrada descendente 84. Cada câmara de turbilhonamento 82a,b tem uma seção de saída a jusante 85a e 85b, respectivamente, que estende-se a partir da câmara de turbilhonamento no mesmo plano das entradas 83a e 83b. As saídas 85a,b então levam a jusante a pelo menos uma cavidade de fundição (não mostrada), opcionalmente através de áreas de canal de entrada contíguas com a cavidade de fundição. O sistema de canal de entrada pode ser empregado para alimentar uma cavidade de fundição, em cujo caso as saídas 85a,b podem levar a diferentes partes da mesma cavidade de fundição. Altemativamente, as saídas 85a,b podem levar a duas cavidades de fundição separadas de maneira tal que duas peças fundidas individuais possam ser produzidas a partir de um único molde e único vazamento de metal. A figura 7A mostra uma seção transversal de um molde de areia 90 compreendendo uma parte de um sistema de canal de entrada. O molde 90 é similar ao molde 80 mostrado na figura 6, em que o sistema de canal de entrada compreende um canal de entrada descendente 94 que leva através de entradas individuais 93 a,b a duas câmaras de turbilhonamento 92a e 92b. Ao contrário do molde 80 mostrado na figura 6, as câmaras de turbilhonamento 92a,b são alinhadas em uma posição horizontal, em vez de uma posição vertical. Cada câmara de turbilhonamento 92a,b tem uma seção de saída a jusante 95a e 95b, respectivamente, que leva a uma ou mais cavidades de fundição (não mostradas). Um filtro 96a,b fica localizado na superfície periférica de cada câmara de turbilhonamento 92a, 92b na interface de cada câmara de turbilhonamento 92a,b e de sua respectiva saída 95a,b. A figura 7B é uma vista plana da modalidade mostrada na figura 7 A. Metal em fusão entra no molde 90 através de uma seção afunilada 97 do canal de entrada descendente 94, escoa horizontalmente ao longo das entradas 93a,b para as câmaras de turbilhonamento 92a,b onde o movimento rotacional faz com que impurezas sejam acumuladas na parte intermediária das câmaras de turbilhonamento 92a, 92b. O metal em fusão então sai das câmaras de turbilhonamento 92a,b através dos filtros 96a,b e escoa a jusante ao longo das saídas 95a,b para a cavidade de fundição. A figura 8A é uma seção transversal de parte de um molde de areia 100 que define parte de um sistema de canal de entrada convencional (também conhecido como área de impressão do filtro). O sistema de canal de entrada compreende um canal de entrada descendente 103, em cuja extremidade inferior fica posicionado longitudinalmente um filtro 104. O metal escoa para baixo no canal de entrada descendente 103, de maneira tal que o metal colide diretamente na superfície do filtro 104, passa através do filtro 104 e é coletado em um poço coletor de fundo chato 105 antes de movimentar-se horizontalmente para a área de saída 106 e então para a cavidade de fundição. A figura 8B é uma seção transversal de parte de um outro molde de areia 110 que define parte de um sistema de canal de entrada convencional (também conhecido como área de impressão do filtro). O sistema de canal de entrada compreende um canal de entrada descendente 113, cuja extremidade inferior constitui uma base do canal de entrada ou área do poço coletor 112. Um filtro 114 fica posicionado verticalmente dentro do molde 110, adjacente à área da base do canal de entrada 112. Metal escoa através do canal de entrada descendente 113, colide na base chata do poço coletor 115, escoa horizontalmente através do filtro 114 e para uma seção de saída 116 a jusante do filtro e para a cavidade de fundição. A figura 9 é uma vista plana de todo o molde de areia 50 compreendendo um sistema de canal de entrada, parte do qual foi previamente mostrada na figura 4A. Metal entra na cavidade do molde através de um canal de entrada descendente 123 e então escoa para dentro e em tomo da câmara de turbilhonamento orientada verticalmente 54 antes de sair da câmara de turbilhonamento 54 através do filtro 62 para atingir a saída 60. A saída 60 então se divide em dois canais separados 126a,b, cada um dos quais leva a diferentes partes de uma cavidade de fundição 122 através de seções de canal de entrada 127a e 127b. Como na modalidade mostrada na figura 1, camisas de alimentação 128a, 128b, 128c e 128d situam-se por cima da cavidade de fundição 122 e áreas do canal de entrada 127a,b para manter um reservatório de metal em fusão durante o enchimento do molde e solidificação do conjunto de fundição. Depois do resfriamento, o sistema de canal de entrada é removido da peça fundida pelo corte nas seções 129. A figura 10 é uma seção transversal de um molde de areia 150 compreendendo parte de um sistema de canal de entrada. O sistema de canal de entrada compreende uma porção de entrada orientada verticalmente 152 que leva a uma câmara de turbilhonamento 154. A superfície periférica 156 da câmara de turbilhonamento 154 tem uma seção transversal circular, e dois filtros 158, 160 ficam localizados na superfície periférica 156. Um primeiro filtro 158 leva a uma primeira porção de saída 162 e um segundo filtro 160 leva a uma segunda porção de saída 164. Um eixo longitudinal da porção de entrada 152 passa através do primeiro filtro 158 somente. As saídas 162, 164 são ligeiramente curvas para suavizar o fluxo de metal que sai dos filtros. O fluxo de metal é demonstrado pelas setas. Pode-se ver que o primeiro e segundo filtros 158, 160 são arranjados paralelos ao eixo B em tomo do qual o metal gira durante utilização. O metal entra na câmara de turbilhonamento 154 através da porção de entrada 152, gira em tomo da câmara de turbilhonamento 154 e sai através de ambas as porções de saída 162, 164. A câmara de turbilhonamento 154 com duas porções de saída 162, 164 é vantajosa em virtude de metal poder escoar através da câmara de turbilhonamento mais rapidamente, oferecendo uma maior área superficial de filtração para um volume similar de câmara de turbilhonamento com um único filtro. A figura 11 é uma vista em perspectiva de um alojamento cerâmico (refratário) 170 para uso em um molde de acordo com a invenção. O alojamento 170 consiste em uma câmara de turbilhonamento 172, uma porção de entrada 174 e uma porção de saída 176. Um filtro de espuma refratário 178 fica localizado na superfície periférica da câmara de turbilhonamento 172, na interface da câmara de turbilhonamento 172 e da porção de saída 176. O alojamento 170 é adaptado para prender o filtro 178 no lugar; o alojamento tem um recesso especialmente modelado que garante que o filtro fique corretamente posicionado na superfície periférica da câmara de turbilhonamento 172. O alojamento ficaria localizado dentro do molde de maneira tal que metal em fusão penetre na porção de entrada 174, turbilhone em tomo da câmara de turbilhonamento 172 e escoe através do filtro 178 para a porção de saída 176 e então a jusante até a cavidade de fundição. O alojamento 170 seria colocado no molde verticalmente ou horizontalmente.

Exemplo 1 e Exemplos Comparativos IA e 1B

Foram feitas tentativas de preparar uma peça fundida de aço (cesta da primavera) com um peso vazado total de 68 kg usando um molde modelo compreendendo um filtro (Exemplo comparativo IA e 1B) e um molde de acordo com uma modalidade da invenção (exemplo 1). Um filtro de espuma ligado com carbono tal como vendido pela Foseco com o nome comercial Stelex PrO com dimensões de 50 mm x 50 mm x 20 mm e porosidade de 10 ppi foi usado em cada caso. O exemplo 1 usou o molde 50 mostrado nas figuras 4A, 4B e 9. O exemplo comparativo IA usou um molde no qual o filtro foi arranjado horizontalmente de maneira que metal escoasse diretamente de um canal de entrada descendente para a superfície do filtro, como detalhado na figura 8 A. O exemplo comparativo 1B usou um molde no qual o filtro ficou arranjado verticalmente de forma que o metal escoou através de um canal de entrada descendente e então horizontalmente através do filtro, como mostrado na figura 8B.

Exemplo Comparativo IA O exemplo comparativo IA foi bem sucedido. A uma temperatura de vazamento de 1.600 °C, o filtro entupiu durante o enchimento do molde de maneira tal que não foi possível encher completamente a cavidade de fundição com metal. A temperatura de vazamento foi aumentada para 1.640 °C mas o filtro ainda entupiu antes que o molde pudesse ser cheio. Uma certa melhoria nas propriedades metalúrgicas (redução de inclusões de óxido na peça fundida) foi observada, quando o filtro foi substituído por uma versão mais fina (50 mm x 50 mm x 15 mm), entretanto, o filtro ainda entupiu antes que o molde fosse cheio para uma alta proporção dos moldes que foram vazados.

Exemplo comparativo 1B 0 exemplo comparativo 1B não produziu uma peça fundida com sucesso. Os tempos de vazamento foram aumentados e os entupimentos de filtro novamente ocorreram para diversos dos moldes que foram vazados. Isto foi observado para temperaturas de vazamento tanto de 1.600 °C quanto de 1.640 °C.

Exemplo 1 Uma peça fundida bem sucedida foi feita usando o molde mostrado nas figuras 4A, B e 9 a uma temperatura de vazamento de 1.620 °C. O filtro não entupiu e a peça fundida resultante foi limpa e sem defeitos. Um resultado similar foi observado a uma temperatura de vazamento de 1.600 °C.

Exemplo 2 Uma peça fundida maior e mais pesada do que no exemplo 1 foi feita usando um molde com um sistema de canal de entrada correspondente ao mostrado na figura 4A. Aço fundido a uma temperatura de vazamento de 1.620 °C foi vazado no molde 50, através do sistema de canal de entrada na porção de fundição (não mostrada na figura 4A). O filtro de espuma ligado por carbono Stelex PrO 62 não entupiu durante vazamento e, além disso, toda a porção de fundição foi cheia sem entupimento ou redução de vazão, comparada com uma peça fundida não filtrada, produzindo uma peça fundida de 236 kg. Como anteriormente declarado, a área superficial do Λ filtro 62 é 23,04 cm . Dessa maneira, a capacidade do filtro é pelo menos 10,24 kgcm-2. A inspeção demonstrou que não houve entupimento do filtro nem desvio de metal. O teste foi então repetido usando uma segunda qualidade de filtro ligado de carbono que teve um menor teor de carbono do que no teste anterior. Esses filtros com um maior teor de material reffatário são significativamente mais pesados do que os filtros ligados de carbono Stelex PrO do mesmo tamanho e exigem maiores tempos de escorvamento. Peças fundidas foram produzidas com sucesso a uma temperatura de vazamento de 1.620 °C sem que fosse observado entupimento do filtro. A redução da temperatura de vazamento para 1.600 °C (a temperatura usada para vazar peças fundidas não filtradas) em alguns casos causa entupimentos do filtro.

Exemplo 3 Uma peça fundida tal como a descrita no exemplo foi feita / usando o sistema de canal de entrada mostrado na figura 2. Area de fraqueza foi vazado no molde 20, através do sistema de canal de entrada, na porção de fundição (não mostrada na figura 2). O filtro ligado de carbono 32 não entupiu mediante vazamento e toda a porção de fundição foi cheia sem entupimento do filtro.

Depois do resfriamento e remoção do molde, a porção do sistema de canal de entrada que compreendeu a câmara de turbilhonamento 24, o filtro 32, a entrada 28 e a saída 30 foi cortada da peça fundida. A peça de metal foi então seccionada ao meio e a estrutura interna do metal no sistema de canal de entrada foi examinada. A figura 12 é um diagrama esquemático de um sistema de canal de entrada fundido resultante do molde 20. Inclusões e resíduos 141 do filtro 32 estão parcialmente visíveis no metal. Pode-se ver também que algumas inclusões 142 se acumularam na parte superior da câmara de turbilhonamento, e não na área do filtro 140, ou na própria peça fundida. Em particular, nota-se que as inclusões foram acumuladas em uma região distante do filtro 32, aumentando assim a capacidade do filtro 32. Uma certa porosidade 143 é também vista no centro da seção de metal. A peça de metal foi examinada ao microscópio para avaliar sua microlimpidez. Duas áreas foram escolhidas, a área A sendo a porção inferior da câmara de turbilhonamento a montante do filtro, e a área B metal que passou através do filtro. Amostras foram cortadas da peça de metal, montadas e polidas na superfície até um acabamento de 1 micron. Sete áreas aleatórias foram fotografadas para cada amostra usando análise de imagem digital com ampliação de 100 x. Observou-se que metal na área A continha uma média de 0,43% de inclusões de óxido e sulfeto tipo I (distribuídas irregularmente), ao passo que a área B teve inclusões distribuídas muito mais uniformemente, com um teor médio de 0,26%. A capacidade de filtros para filtração de metal depende de uma ampla faixa de fatores, tais como composição, porosidade e tamanho de poros do filtro, tipo e qualidade do metal (limpidez), temperatura e método de vazamento, peso da peça fundida e aplicação do filtro (desenho do sistema de canal de entrada), etc. Com base em exemplos práticos em aplicações de fundição, as capacidades para um filtro de cerâmica a base de carboneto de silício típico para peças fundidas de ferro podem variar de 1 a 4 kg/cm (1-2 kg/cm para ferro dútil, até 4 kg/cm para ferros fundidos cinzentos e maleáveis). Tanto para filtros cerâmicos a base de zircônia quanto ligados de carbono, a capacidade para filtração de aço é tipicamente na faixa de 1,5 a 3 kg/cm , e da ordem de 4 kg/cm , quando usados para ferro dútil. Com o uso da invenção, observou-se que as capacidades do filtro de 5 kg/cm são facilmente conseguidas, como ilustrado pelos exemplos 2 e 3 anteriores, cada um dos quais teve uma capacidade da ordem de 10 kg/cm2, um aumento significativo comparados com filtros usados em sistema de canais de vazamento convencionais.

Sem querer ficar ligado a teoria, os inventores propõem que o molde da presente invenção melhora a filtração em virtude de o metal em fusão escoar através da superfície do filtro. Considera-se que isto tenha vantagens em pelo menos duas maneiras. Em processos de fundição usando filtração, é importante evitar solidificação do metal no filtro frio no início da fundição. Uma certa solidificação pode ser inevitável e meramente reduz a eficiência do filtro. Uma solidificação séria pode entupir o filtro completamente e impedir a fundição. O processo de aquecimento do filtro na temperatura operacional (pelo contato com metal em fusão) é conhecido como escorvamento. Solidificação significativa é normalmente evitada superaquecendo o metal que está sendo fundido (a um custo de energia). Assim, uma certa energia térmica pode se perder para o filtro (e sistema de canal de entrada), mantendo ainda o metal acima de seu ponto de fusão. Na presente invenção, o metal colide no filtro em um ângulo de forma que maior parte dele passe pelo filtro, e não através dele. Parte do calor é transferida para o filtro e, à medida que metal move-se para fora do filtro, ele é continuamente substituído por novo metal quente, de forma que o processo de escorvamento é completado com mínima solidificação. Os inventores observaram que a temperatura do banho a ser fundido pode ser reduzida, resultando em reduções apreciáveis em custos de energia.

Em segundo lugar, acredita-se que o fluxo de metal em fusão no filtro "varra" a superfície do filtro, impedindo assim o acúmulo de inclusões, tal como uma pele de óxido e areia erodida do molde (pela passagem do metal em fusão) e que uma proporção das inclusões é então mantida fora do filtro e concentrada no centro e porções superiores da câmara de turbilhonamento. A presente invenção provê maior capacidade e eficiência de filtração.

Além das observações feitas em experiências de fundição, o exposto é adicionalmente suportado pelo uso de software de simulação MAGMASOFT para prever o escoamento e solidificação de metal em várias modalidades da invenção. MAGMASOFT é uma ferramenta de simulação de ponta suprida pela MAGMA Giepereitechnologie GmbH que modela o enchimento do molde e solidificação de peças fundidas. Ele é tipicamente usado para fundições para prever as propriedades mecânicas de peças fundidas para permitir otimização do método de fundição (desenho do sistema de canal de entrada e alimentadores) de maneira a evitar experiências de fundição caras e demoradas. Pelo uso da versão completa do MAGMASOFT (Solver 5, malha grosseira e queda de pressão para simular o filtro), os inventores conduziram simulações para prever o fluxo (direção e velocidade) e solidificação (perfis de temperatura vs tempo) de metal nos sistemas de canal de entrada mostrados nas figuras 2, 4, 6 e 7. As simulações mostram claramente um forte escoamento de metal que escoa rapidamente na face do filtro e circula na câmara de turbilhonamento. A simulação de partículas traços no metal mostra que, se elas forem presas no vórtice do metal em turbilhão, elas provavelmente permanecerão aí por um certo tempo. O software não é capaz de modelar efeitos da filtração tal como entupimento ou aprisionamento de inclusões ou a lavagem de inclusões do filtro, entretanto, o forte escoamento de metal na superfície do filtro e efeito de turbilhonamento, junto com as observações nas experiências de fundição, detalhadas nos exemplos 1 a 3, leva à inferência de maneira tal que um escoamento podería remover partículas de bloqueio na face frontal do filtro.

Em todos os exemplos até então apresentados, o molde foi particionado horizontalmente, entretanto, deve-se entender que a invenção é igualmente aplicável a sistemas de moldagem particionados verticalmente. Em particular, peças fundidas de tamanhos pequenos a médios podem ser produzidas em máquinas de moldagem sem caixa automáticas, tal como a máquina Disamatic suprida pela Georg Fischer Disa, que utiliza um sistema de moldagem com areia verde.

REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. Molde (1; 50) para fundir metal, o dito molde tendo nele uma cavidade, a dita cavidade tendo uma porção de fundição (12) e, contígua com ela, um sistema de canal de entrada (4) a montante da porção de fundição (12), o dito sistema de canal de entrada (4) compreendendo uma porção de entrada a montante (6; 58), uma porção de saída a jusante (10; 60) e uma câmara de turbilhonamento (7; 54) disposta entre as porções de entrada e saída (6, 10; 58, 60), em que um filtro (8; 62) é provido em uma interface da câmara de turbilhonamento (7; 54) e da porção de saída (10; 60), caracterizado pelo fato de que o filtro (8; 62) fica arranjado paralelo a um eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento (7; 54) e um eixo longitudinal da porção de entrada (6; 58) passa através do filtro (8; 62).

2. Molde, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de entrada (6; 58) é substancialmente vertical.

3. Molde, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a câmara de turbilhonamento (54) compreende um poço coletor (68).

4. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ângulo definido entre o eixo longitudinal da porção de entrada (58) e o plano da superfície a montante (64) do filtro (62) visto a partir da câmara de turbilhonamento (54) é > 900 e < 180 O

5. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a área superficial útil do filtro (62) (medida em cm) é menor ou igual a 15% do volume da câmara de turbilhonamento (54) (medida em cm ).

6. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a área superficial útil do filtro (62) Λ (em cm ) é maior ou igual a 2% do volume da câmara de turbilhonamento (54) (em cm3).

7. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a câmara de turbilhonamento (54) tem um par de paredes laterais mutuamente retas e paralelas.

8. Molde, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a distância entre as paredes laterais é menor que 150% da largura do filtro medida em um plano correspondente.

9. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o filtro (8, 62) é um filtro de espuma.

10. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o filtro (8; 62) fica localizado na superfície periférica da câmara de turbilhonamento (54).

11. Molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a câmara de turbilhonamento compreende duas porções de saída e dois filtros, cada filtro sendo localizado em uma interface da câmara de turbilhonamento e de uma porção de saída.

12. Modelo (70) para formar a câmara de turbilhonamento (54) e aquelas partes das porções de entrada e saída (58, 60) contíguas com elas do molde (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície periférica do modelo (70) é complementar à forma da câmara de turbilhonamento (54), do filtro (62) e daquelas partes das porções de entrada e saída (58,60) contíguas com ela.

13. Alojamento reffatário para uso no molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o alojamento compreende uma câmara de turbilhonamento (172) disposta entre a porção de entrada (174) e a porção de saída (176), o alojamento sendo adaptado para receber um filtro, em que as porções de entrada e saída (174, 176) ficam dispostas no mesmo plano e perpendiculares ao eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento (172).

14. Alojamento, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a porção de saída (176) fica localizada na superfície periférica da câmara de turbilhonamento (172).

15. Alojamento, de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um filtro (178), em que o filtro é provido em uma interface da câmara de turbilhonamento (172) e da porção de saída (176) e de maneira tal que o filtro fique arranjado paralelo a um eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento (172) e de maneira tal que o eixo longitudinal da porção de entrada (174) passe através do filtro.

16. Método para preparar um molde (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende prover um modelo (70) com uma superfície periférica que é complementar à forma da cavidade do molde; envolver o modelo (70) com um material de molde adequado; consolidar o dito material de molde; e remover o modelo (70) do molde (50).

17. Método para formar uma peça fundida de metal, caracterizado pelo fato de que compreende; formar um molde (1; 50) com uma cavidade nele, a dita cavidade tendo uma porção de fundição (12) e contígua com ela um sistema de canal de entrada (4) a montante da porção de fundição (12), o dito sistema de canal de entrada (4) compreendendo uma porção de entrada a montante (6; 58), uma porção de saída a jusante (10; 60) e uma câmara de turbilhonamento (7; 54) disposta entre as porções de entrada e saída (6,10; 58, 60), em que um filtro (8; 62) é provido em uma interface da câmara de turbilhonamento (7; 54) e da porção de saída (10; 60) e o filtro (8; 62) fica arranjado paralelo a um eixo em tomo do qual metal gira durante utilização dentro da câmara de turbilhonamento (7; 54) e um eixo longitudinal da porção de entrada (6; 58) passa através do filtro (8; 62); vazar metal em fusão na cavidade de maneira tal que ele escoe através da porção de entrada (6; 58) e para dentro da câmara de turbilhonamento (7; 54); induzir movimento rotacional no metal em fusão na câmara de turbilhonamento (7; 54), de forma a fazer com que inclusões no metal se acumulem na câmara de turbilhonamento (7; 54); passar o metal em fusão através do filtro (8; 62) para a porção de saída (10; 60) do sistema de canal de entrada e então para a porção de fundição (12) da cavidade do molde; deixar que o metal em fusão se solidifique; e separar a peça fundida do molde (1; 50).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o filtro (8, 62) é um filtro de espuma.