ES2262995T3 - Pieza de fundicion de metal ligero con material de refuerzo integrado. - Google Patents
Pieza de fundicion de metal ligero con material de refuerzo integrado.Info
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Abstract
Pieza de fundición de metal ligero con un cuerpo (1) base, una parte (2) lateral que presenta una flexión (2¿) con respecto al cuerpo (1) base que está diseñada para la carga en la dirección de apertura de la flexión (2¿) y con un material (5) de refuerzo, integrado en la pieza de fundición, formado por fibras o cerámica esponjosa, que presenta una longitud sustancialmente mayor que el grosor y está atravesada por el metal ligero de la pieza de fundición, caracterizada porque el material (5) de refuerzo está dispuesto de tal manera que con la carga de la flexión (2¿), en la que la flexión (2¿) tiende a un ángulo mayor, sólo se somete a compresión.
Description
Pieza de fundición de metal ligero con material
de refuerzo integrado.
La invención se refiere a una pieza de fundición
de metal ligero con un cuerpo base, una parte lateral que presenta
una flexión con respecto al cuerpo base que está diseñada para la
carga en la dirección de apertura de la flexión, y con un material
de refuerzo, integrado en la pieza de fundición, formado por fibras
o cerámica esponjosa que presenta una longitud sustancialmente mayor
que el grosor y está atravesada por el metal ligero de la pieza de
fundición.
En muchos campos de aplicación, tales como por
ejemplo la industria automovilística, de construcción aeronáutica,
etcétera se intenta sustituir las piezas de fundición de hierro por
piezas de fundición de metal ligero, especialmente piezas de
fundición de aluminio para ahorrar peso.
En el caso de una sustitución posible de piezas
de fundición de hierro por piezas de fundición de metal ligero debe
tenerse en cuenta que las piezas de fundición de metal ligero
presentan normalmente una resistencia menor y una durabilidad menor
con respecto a las cargas de deformación.
Por el documento JP 61-088956 se
conoce el hecho de reforzar una pieza de fundición de metal ligero
al verter un ángulo de hierro formado de manera correspondiente en
la pieza de fundición. Dado que el material del ángulo de hierro del
metal ligero de la pieza de fundición no puede atravesarse, se
prevén en el ángulo de hierro orificios pasantes, a través de los
que puede fluir el metal ligero durante el vertido. Mediante el
ángulo de hierro vertido aumenta el peso de la pieza de
fundición.
El documento US 4.381.336 da a conocer una pieza
de fundición sometida a flexión, en la que se vierte un elemento de
soporte. A este respecto, el material de fundición puede entrar en
la superficie del elemento de soporte. No se prevé una entrada del
material del elemento de soporte. Así, el elemento de soporte
flexionado se vierte en la pieza de trabajo, de forma que se
encuentre en caso de carga en la fase neutra de la pieza de
fundición, es decir que no se someta ni a tracción ni a
compresión.
El documento US 5.433.300 da a conocer una pinza
de freno, en la que se vierten piezas de soporte de cerámica. Las
piezas de soporte de cerámica son piezas tridimensionales, adaptadas
a la forma de la pinza de freno, que de este modo no presentan una
longitud sustancialmente mayor que el grosor. De este modo, las
pinzas de freno fabricadas con éstas son necesariamente muy
voluminosas.
El documento WO 95/12469 da a conocer una pinza
de freno del tipo mencionado al principio, en la que como elemento
de refuerzo se vierte una pieza de acero o cerámica acodada. Esta
pieza de refuerzo se encuentra cerca de la superficie interna de la
parte lateral que presenta la flexión con respecto al cuerpo base,
de forma que la pieza de refuerzo durante la carga de flexión se
somete a tracción.
Además se conoce la introducción de fibras de
cerámica en piezas de fundición de aluminio durante el proceso de
fundición, para aprovechar la elevada durabilidad de las fibras de
cerámica para la pieza de fundición que va a fabricarse. Sin
embargo, la elevada estabilidad de las fibras se refiere
exclusivamente a una carga por tracción de las fibras, dado que las
fibras no son resistentes frente a la compresión en dirección
longitudinal.
Se ha demostrado, que las piezas de fundición de
metal ligero del tipo mencionado al principio, tal como podrían
utilizarse por ejemplo como pinzas de freno de frenos de discos, no
se refuerzan mediante fibras introducidas de la manera habitual,
sino que, en efecto, se debilitan. La razón para ello no está
completamente clara. Sin embargo, puede ser que la separación de los
materiales de la pieza de fundición producida por las fibras
conduzca a picos de carga, que destruyan el compuesto de materiales.
Así, las piezas de fundición reforzadas de la manera correspondiente
presentan una resistencia considerablemente reducida.
La presente invención se basa en el objetivo de
mejorar las piezas de fundición de metal ligero del tipo mencionado
al principio con respecto a su resistencia y/o vida útil.
Partiendo de este planteamiento del problema una
pieza de fundición de metal ligero del tipo mencionado al principio
se caracteriza según la invención, porque el material de refuerzo se
dispone de tal forma, que con carga de la flexión, en la que la
flexión (2') tiende a un ángulo mayor, sólo se somete a
compresión.
De una forma completamente sorprendente se ha
demostrado, que mediante la introducción de un material de refuerzo
del tipo mencionado en la pieza de fundición de metal ligero de
forma, que con carga de la flexión, en la que la flexión (2') tiende
a un ángulo mayor, sólo se somete a compresión, se consigue una
mejora considerable de la resistencia de la pieza de fundición. Esto
es sorprendente porque, por ejemplo de las fibras como material de
refuerzo para un esfuerzo de compresión no podía esperarse ningún
refuerzo de la pieza de fundición. No se ha aclarado la razón para
el aumento de la durabilidad de la pieza de fundición mediante un
inserto de refuerzo laminar, que con carga, en la que la flexión
(2') tiende a un ángulo mayor, sólo se somete a compresión.
De este modo, el inserto según la invención del
material de refuerzo no afecta a la rigidez de la pieza de
fundición, porque aparentemente durante el esfuerzo de compresión
que se produce con la carga no aparecen procesos de separación de
materiales. Es más, el inserto de refuerzo podría conducir a un
aumento de la elasticidad de la pieza de fundición, que permite que
la pieza de fundición soporte ciclos de carga claramente más
numerosos sin deterioro.
El material de refuerzo utilizado según la
invención puede estar formado preferiblemente por fibras de
cerámica, que preferiblemente se colocan en las capas
correspondientes paralelas entre sí. Sin embargo, el material de
refuerzo puede ser también según la invención una cerámica
esponjosa, que el metal ligero atraviese en el proceso de
fundición.
A continuación se pretende describir con más
detalle la invención con ayuda de un ejemplo de realización
representado en el dibujo.
El dibujo muestra un corte alto a través de una
pinza de freno, que está configurada fundamentalmente en forma de U
y que presenta un cuerpo 1 base con un lateral 2 en forma de L
sujeto al mismo. El lateral 2 en forma de L que presenta una flexión
2' está sujeto al cuerpo 1 base fundamentalmente en ángulo recto, de
forma que su extremo 3 de lateral libre se encuentra
fundamentalmente paralelo con respecto al cuerpo 1 base. El espacio
interno libre de la U formada sirve para alojar un disco de freno.
En el cuerpo 1 base reposa un émbolo 4 impelente, que puede
desplazarse en la dirección hacia el extremo 3 de lateral libre,
para ejercer una presión de frenado. Entonces, el lateral 3 libre
forma un contrasoporte frente a la presión de frenado. Por tanto, la
presión de frenado tiende a flexionar el extremo 3 de lateral
alejándolo del cuerpo 1 base, es decir a abrir la flexión
aproximadamente en ángulo recto del lateral 2 en forma de L para dar
un ángulo mayor. De este modo, en la superficie interna del lateral
2 en forma de L se produce por la apertura del ángulo una carga por
tracción.
En el ejemplo de realización representado el
lateral en forma de L presenta un inserto de un material 5 de
refuerzo, que se extiende por la flexión 2' del lateral 2 en forma
de L, pero que sin embargo se dispone en la zona externa de la
flexión 2', es decir, cerca de la superficie externa del lateral 2
en forma de L. De este modo con una apertura del lateral en forma
de L mediante la carga de frenado el material 5 de refuerzo se
somete a compresión en la disposición representada.
En el caso de que el material de refuerzo
estuviera dispuesto de la manera habitual cerca de la superficie
interna, ello conduciría a una reducción considerable de la rigidez
y durabilidad de la pinza de freno.
Por el contrario, mediante la disposición según
la invención del material 5 de refuerzo con un esfuerzo de
compresión durante la operación de frenado se consigue un aumento de
la rigidez y se da lugar a un aumento considerable de la
durabilidad y vida útil de la pinza de freno.
El material de refuerzo puede estar compuesto de
capas laminares de fibras de cerámica o de una disposición laminar
de una cerámica esponjosa, siendo en cualquier caso el grosor del
material de refuerzo sustancialmente menor que la longitud del
material 5 de refuerzo en la dirección de la flexión 2'.
Claims (3)
1. Pieza de fundición de metal ligero con un
cuerpo (1) base, una parte (2) lateral que presenta una flexión
(2') con respecto al cuerpo (1) base que está diseñada para la carga
en la dirección de apertura de la flexión (2') y con un material (5)
de refuerzo, integrado en la pieza de fundición, formado por fibras
o cerámica esponjosa, que presenta una longitud sustancialmente
mayor que el grosor y está atravesada por el metal ligero de la
pieza de fundición, caracterizada porque el material (5) de
refuerzo está dispuesto de tal manera que con la carga de la flexión
(2'), en la que la flexión (2') tiende a un ángulo mayor, sólo se
somete a compresión.
2. Pieza de fundición de metal ligero según la
reivindicación 1, caracterizada porque está formada de
aluminio.
3. Pieza de fundición de metal ligero según la
reivindicación 1, caracterizada porque está formada de
magnesio.
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