ES2215928T3 - Llanta de rueda fundida. - Google Patents
Llanta de rueda fundida.Info
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Abstract
Llanta de rueda fundida (1) con un cuerpo de metal ligero (2), que rodea al menos parcialmente una pieza moldeada (, 8¿, 8¿), que forma un núcleo fundido y que presenta un peso específico medio menor que el del metal ligero utilizado para la fundición, caracterizada porque la pieza moldeada (8, 8¿, 8¿) está constituida por un cuerpo prensado de un material de silicato poroso.
Description
Llanta de rueda fundida.
La invención se refiere a una llanta de rueda
fundida con un cuerpo de metal ligero, que comprende al menos
parcialmente una pieza fundida, que forma un núcleo fundido y que
presenta un peso específico medio menor que el peso del metal ligero
utilizado para la fundición.
Para reducir, por una parte, el peso propio de
llantas de ruedas fundidas y para garantizar, por otra parte,
además, una resistencia alta de la llanta de la rueda, se han
realizado ensayos desde hace mucho tiempo para prever núcleos huecos
o bien perdidos con peso propio específico lo más reducido posible
en las llantas de las ruedas.
Se conoce por el documento DE 206 973 A una
llanta de rueda de aluminio, en el que diferentes partes de la rueda
están constituidas por un metal hueco, con capacidad de resistencia,
como por ejemplo acero o similar, que forman núcleos huecos y que
están rodeados por una fundición de aleación de aluminio ligero.
Igualmente se ha propuesto (ver, por ejemplo, el
documento DE 41 38 558 A) fabricar llantas con radios huecos, que
son generados con la ayuda de núcleos de arena en el útil de
coquilla, siendo retirados los núcleos de arena fuera de la llanta
después de la fabricación.
Además, se conoce por el documento US 3 253 862 A
una llanta de rueda fundida, para cuya fabricación se funde aluminio
alrededor de un núcleo perdido que está constituido por lana
metálica.
En el documento WO 99/39923 A se describe,
además, una llanta de rueda fundida, en la que para la reducción del
peso propio de la llanta de rueda fundida está previsto un núcleo
fundido, que presenta un peso específico más reducido que el del
metal ligero utilizado para la fundición y a tal fin es una pieza de
núcleo que está constituida por espuma de aluminio. En la
fabricación de llantas de ruedas fundidas de este tipo se plantean
problemas, puesto que el núcleo no se puede precalentar a la
temperatura de fundición y se caliente durante el vertido de la
fundición alrededor del mismo con metal ligero, con lo que se
expande el gas presente en la espuma de aluminio y de esta manera se
pueden producir inclusiones de gas que reducen la resistencia en el
cuerpo de la llanta de metal ligero. No es posible un calentamiento
de la pieza del núcleo a la temperatura del metal ligero líquido
-como sería deseable-, puesto que la pieza del núcleo de espuma de
aluminio perdería su estabilidad de forma.
El cometido de la invención es ahora crear una
llanta de rueda fundida con un peso propio ligero, en la que no se
plantean los problemas técnicos de fabricación relacionados con la
pérdida de la estabilidad de forma o del gas de expansión de la
pieza moldeada y, por lo tanto, crear una llanta de rueda fundida
fácil de fabricar, que presenta una alta resistencia.
La llanta de rueda fundida del tipo indicado al
principio se caracteriza porque la pieza fundida está constituida
por un cuerpo prensado de un material de silicato poroso.
Con la ayuda de una pieza moldeada de un material
de silicato poroso se preve un núcleo fundido en la llanta de rueda
fundida, que presenta una alta resistencia a la temperatura, con lo
que ésta se puede precalentar durante el proceso de fundición al
menos esencialmente a la temperatura de fundición y se mantiene
estable en su forma durante el calentamiento previo; de acuerdo con
ello, después del calentamiento previo no se produce ninguna
expansión de gas durante la fundición alrededor del mismo con el
metal ligero utilizado para la fundición. Por otra parte, en virtud
de la estructura del material de silicato se impide una penetración
del metal ligero fundido en los orificios del material poroso.
Para poder garantizar de una manera fiable que
durante la fundición alrededor de la pieza moldeada, el aire
incluido en ésta no sea sometido a ninguna expansión, con lo que se
produciría inclusiones de gas que reducen la resistencia en el
cuerpo de metal ligero y, por lo tanto, una gran cantidad de
material de desecho durante la fabricación, es ventajoso que el
material de silicato presente una resistencia a la temperatura hasta
una temperatura que es más alta que el punto de fusión del metal
ligero utilizado para la fundición. De esta manera, se puede
precalentar la pieza moldeada sin problemas a la temperatura
conveniente para la fundición alrededor de la misma, manteniendo su
estabilidad de forma necesaria para la manipulación; sin embargo, se
impide un calentamiento adicional de la pieza moldeada durante la
fundición y evidentemente también una expansión, producida con el
calentamiento, del gas incluido en la pieza moldeada porosa.
Puesto que durante la fabricación de llantas de
ruedas fundidas se emplea predominantemente aluminio, que se funde
esencialmente a una temperatura de 700ºC, es conveniente que el
material de silicato presente una resistencia a la temperatura hasta
al menos 1000ºC. De esta manera, la pieza moldeada, manteniendo su
forma necesaria para la fabricación de la llanta de rueda fundida,
se puede precalentar a una temperatura que está por encima de la
temperatura de fundición del metal ligero. Como consecuencia de
ello, el aire incluido en el material de silicato poroso durante la
fundición no se expandirá posteriormente, con lo que se impiden las
inclusiones de aire en el cuerpo de metal ligero.
Para la fabricación de una pieza moldeada de
coste favorable, fácil de fabricar desde el punto de vista de la
técnica de fabricación y que forma un núcleo fundido, es ventajoso
que el material de silicato esté constituido por silicatos de Al, de
Mg o bien de Fe. En particular, se utiliza un material para la pieza
moldeada, que cumple todos los requerimientos con relación a la
resistencia a la temperatura, la supresión de la infiltración del
metal ligero y la eficiencia de costes, cuando el material de
silicato está constituido por silicato de aluminio - hierro -
magnesio ligado silicáticamente.
Para conseguir un peso propio de la llanta
reducido con núcleos fundidos de espuma de metal, es ventajoso que
la densidad específica del material mineral/cerámico sea menor que
0,7 g/cm^{3}, con preferencia esencialmente 0,4 g/cm^{3}.
Con preferencia, se utiliza un material a base de
vermiculita, de un silicato de Al, Fe, Mg del grupo de los minerales
de mica, que se calienta rápidamente a través de la expulsión del
agua de cristalización, siendo separadas unas de otras las capas de
plaquitas individuales de la estructura del cristal y dilatándose
los cristales planos, originalmente sólidos, para formar partículas
largas de forma vermicular. El material del tipo de granulado
obtenido de esta manera es mezclado entonces con un aglutinante del
tipo de vidrio soluble, es prensado para formar un cuerpo prensado y
es secado, después de lo cual se puede emplear como pieza moldeada
para la fundición de metal ligero alrededor de la misma, para la
fabricación de la llanta de rueda fundida.
Por lo demás, la previsión de una pieza moldeada
de silicato poroso de este tipo tiene la ventaja de que, en virtud
de la estructura del material de silicato, se impide una
infiltración desde sí misma y no solo la formación de un
revestimiento exterior cerrado resistente a la fundición sobre la
pieza moldeada porosa metálica impide la infiltración. Esto conduce
a una simplificación esencial de la conducción del proceso durante
la fabricación de llantas de ruedas fundidas con un cuerpo de metal
ligero y núcleo ligero fundido.
A continuación se explica todavía en detalle la
invención con la ayuda de ejemplos de realización especialmente
preferidos, ilustrados en el dibujo, a los que no debe limitarse,
sin embargo, la invención. En particular:
La figura 1 muestra un fragmento en forma de
sector de una llanta de rueda fundida.
La figura 2 muestra una sección radial a través
de esta llanta de rueda fundida según la línea II-II
en la figura 1, en la zona de un radio de la llanta de rueda
fundida.
La figura 3 muestra, en cambio, una sección
desplazada en ángulo, de acuerdo con la línea
III-III en la figura 1 para la ilustración de la
sección transversal de la llanta de rueda fundida en la zona de una
escotadura entre los radios de la llanta de rueda fundida; y
La figura 4 muestra una sección transversal en la
zona de un radio de esta llanta de rueda fundida, según la línea
IV-IV en la figura 1.
La llanta de rueda fundida 1 ilustrada en el
dibujo, considerada actualmente como preferida (designada a
continuación de forma abreviada como llanta) está constituida por un
cuerpo de llanta 2 configurado como cuerpo compuesto, que presenta
una zona de cubo 3, una zona de nervaduras 4 y una zona de punta 5
con un lecho de la llanta 6. En la zona del cubo 3 están previstos
de manera habitual taladros para pernos 7 para la unión por tornillo
de la llanta 1 con el neumático colocado encima, no mostrado en
detalle.
El cuerpo de la llanta 2 es fundido de una manera
convencional a partir de metal ligero; por ejemplo, en la presente
llanta se trata de una llanta fundida de aluminio o de magnesio.
Esencialmente, como en las llantas de metal ligero convencionales,
en la presente llanta 1, el metal ligero está fundido en forma de
perfiles "huecos" cerrados del tipo de los perfiles de caja,
con lo que se pueden conseguir valores de resistencia altos. Para
mantener en este caso la fabricación de la manera más sencilla
posible, se rellenan los espacios "huecos" en estos perfiles de
caja o, en general, en los perfiles cerrados de la llanta 1, por
medio de piezas moldeadas de peso ligero, que se prefabrican de
material de silicato poroso en forma de cuerpos prensados y luego se
introducen en el útil de fundir (no se representa) durante la
fundición de las llantas 1.
Con la ayuda de estas piezas moldeada se
simplifica en una medida esencial el proceso de fabricación frente a
las piezas moldeadas de metal o bien de espuma metálica, puesto que
presentan una resistencia a la temperatura, que excede la
temperatura de fundición de metales ligeros usuales, como aluminio y
aleaciones de aluminio y magnesio. De esta manera, se puede
precalentar la pieza moldeada antes de la fundición, manteniendo su
forma, a una temperatura que excede la temperatura de fundición.
Esto tiene una gran ventaja, puesto que el aire incluido en la pieza
moldeada de masa específica reducida no es sometida durante la
fundición a ninguna expansión, que pudiera provocar inclusiones de
gas reductoras de la resistencia en el cuerpo de metal ligero que
rodea las piezas moldeadas.
En el presente ejemplo de realización está
prevista una pieza moldeada 8 de una sola pieza, a saber, un cuerpo
prensado, de material de silicato poroso, que está cerrado en forma
de círculo en la zona de la punta en 8', y que está configurado en
la zona de las nervaduras 4, en la zona de los radios de la llanta
9, en una pieza con piezas moldeadas de radios 8'' que se distancia
radialmente hacia dentro.
Como se deduce especialmente a partir del dibujo,
especialmente la figura 3 en comparación con la figura 2, la pieza
moldeada 8, es decir, la parte exterior 8' cerrada en forma de
círculo, está configurada en su zona entre los radios 9 más pequeña
en la sección transversal, en comparación con la zona inmediatamente
radial por encima de los rayos 9, presentando también la zona de la
punta 5 correspondiente de la llanta 1 en estas secciones
circunferenciales una sección transversal más pequeña, que se
conecta, a través de zonas de transición 10 y 11, respectivamente,
en las secciones que presentan un espesor mayor en la zona de los
radios 9.
De acuerdo con la forma de la llanta -la llanta 1
mostrada con los radios 9 se considera solamente como uno de muchos
ejemplos- la pieza moldeada 8 puede presentar evidentemente también
otras configuraciones, y especialmente también es posible prever las
piezas moldeadas 8'' en la zona de los radios como piezas separadas
de la pieza moldeada 8' en forma de neumático. También es concebible
prever en la zona de las nervaduras 4, especialmente de los radios
9, varias piezas moldeadas a distancias entre sí, para que se formen
por el metal ligero entonces durante la fundición perfiles huecos de
varias cámaras. En cualquier caso, es importante que a través de la
fundición de las piezas moldeadas 9 o bien 8, 8'' de cuerpos
prensados de peso ligero se formen con el metal ligero perfiles de
caja cerrados, como se indica en 12 en la figura 4, con lo que se
pueden conseguir valores de resistencia altos, y una fabricación
esencialmente simplificada frente a las piezas moldeadas de
metal.
En este caso se preven de una manera sencilla
-sin medidas de prevención especiales para el gas dado el caso
expansivo- perfiles de caja 12 de pared fina con las piezas
moldeadas 8 o bien 8', 8'', sin que se perjudique con ello la
resistencia. Por lo demás, las piezas moldeadas de cuerpos prensados
porosos 8 o bien 8', 8'' en comparación con el metal ligero
utilizado en sí para la llanta 1 y también en comparación con las
pieza moldeadas de espuma de metal, presentan un peso específico
medio muy reducido, de manera que se consiguen ventajas de peso
adicionales.
Se ha revelado en ensayos que es especialmente
ventajoso utiliza silicato de aluminio - hierro - magnesio ligado
silicáticamente, como por ejemplo vermiculita, para la fabricación
de las piezas moldeadas 8 o bien 8', 8'', aunque con otros
materiales de silicato porosos similares comparables se puede
conseguir una fabricación simplificada correspondiente durante la
fundición en el metal ligero.
De esta manera, en las regiones problemáticas,
como especialmente en la zona de los radios 9 y en la zona de la
punta 5, se pueden fabricar de una manera económica secciones
transversales, que posibilitan a través de la previsión de piezas de
núcleo porosas con un peso específico reducido, con una fabricación
extraordinariamente sencilla, una cota máxima de resistencia con un
mínimo de masa de metal ligero (y, por lo tanto, con un peso
mínimo). Los materiales de silicato pueden tener, según el
porcentaje de gas, un peso específico, por ejemplo, de 0,4 a 0,5
kg/dm^{3}, pudiendo conseguirse buenos resultados en ensayos
prácticos con materiales de silicato con un peso específico de
aproximadamente 0,45 kg/dm^{3}. Para una fabricación sencilla, de
coste favorable, de las piezas moldeadas 8; 8', 8'', éstas son
generadas de una manera sencilla por medio de un procedimiento de
prensado; el material no tiene que ser sinterizado ni quemado.
Durante la fabricación se pueden prever
configuraciones comparativamente sencillas para la llanta 1, no
siendo necesarias especialmente curvaturas o similares en las zonas
problemáticas, como se han previsto en el pasado, para elevar la
resistencia de las zonas perfiladas; de acuerdo con ello, también
los útiles de fundición para las llantas 1 se pueden configurar
relativamente sencillos.
Antes de la fundición del metal ligero, por
ejemplo aluminio fundido, se introducen las piezas moldeadas 8 o
bien 8', 8'' precalentadas, previamente acabadas, en el útil de
fundición y se fijan allí con la ayuda de pasadores de centrado 13,
14 en la posición correcta. Los pasadores de centrado 13, 14 pueden
estar constituidos por material cerámico con relación a una alta
resistencia a la temperatura.
A continuación se vierte el metal ligero en el
útil de fundición, siendo realizado el vertido alrededor de las
piezas moldeadas 8, 8', 8''. Los pasadores de centrado 13, 14, dos
de los cuales se indican de forma esquemática en la figura 2,
permanecen en el metal ligero de la llanta 1, y las eventuales
partes que se proyectan sobre el lado exterior de la llanta 1 son
rectificadas fácilmente después del desmoldeo.
Las piezas moldeadas porosas 8, 8', 8'' se pueden
seleccionar, evidentemente, para que no se fundan durante el vertido
en el metal ligero. Los materiales de silicato mencionados
anteriormente, a saber, especialmente silicatos de Al, Mg o bien Fe,
son en este caso bien adecuados en el sentido de que en virtud de su
estructura cerámica, se impide una penetración posterior de metal
ligero. En cambio, en los materiales metálicos porosos, solamente a
través de un revestimiento de óxido, formado habitualmente durante
la fabricación, que presenta una temperatura de función más elevada
en comparación con el metal ligero del cuerpo de la llanta 2, se
impediría la infiltración de metal ligero en el cuerpo metálico. Si
esto no fuera así, debería aplicarse en los materiales metálicos
porosos una sobrepresión durante la fundición para impedir una
infiltración a través de metal ligero.
La presente llanta 1 es adecuada especialmente
para ruedas de automóviles y camiones y para ruedas de motor, pero
también para ruedas en la construcción de aviones.
Claims (6)
1. Llanta de rueda fundida (1) con un cuerpo de
metal ligero (2), que rodea al menos parcialmente una pieza moldeada
(8, 8', 8''), que forma un núcleo fundido y que presenta un peso
específico medio menor que el del metal ligero utilizado para la
fundición, caracterizada porque la pieza moldeada (8, 8',
8'') está constituida por un cuerpo prensado de un material de
silicato poroso.
2. Llanta de rueda fundida según la
reivindicación 1, caracterizada porque el material de
silicato del cuerpo prensado presenta una resistencia a la
temperatura hasta una temperatura, que es más alta que el punto de
fusión del metal ligero utilizado para la fundición.
3. Llanta de rueda fundida según la
reivindicación 2, caracterizada porque el material de
silicato del cuerpo de prensa presenta una resistencia a la
temperatura hasta al menos 1000ºC.
4. Llanta de rueda fundida según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el material de
silicato está constituido por silicatos de Al, Mg o Fe.
5. Llanta de rueda fundida según la
reivindicación 4, caracterizada porque el material de
silicato está constituido por silicato de aluminio - hierro -
magnesio ligado silicáticamente.
6. Llanta de rueda fundida según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la densidad
específica del material de silicato es menor que 0,7 g/cm^{3}, con
preferencia esencialmente 0,4 g/cm^{3}.
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