ES2271325T3 - Sistema de alimentacion de metal fundido por presion continua y procedimiento para formar articulos metalicos continuos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para formar un artículo metálico continuo de longitud indefinida, que comprende las etapas de: proporcionar una pluralidad de inyectores de metal fundido (100, 200), cada uno en comunicación con metal fundido (134, 234) a partir de la fuente de alimentación de metal fundido (132, 232) y con una o una pluralidad de matrices de salida (306, 404), teniendo cada uno de los inyectores (100, 200) un alojamiento de inyector (102, 202) y un pistón (104, 204), pudiendo el pistón ser utilizado de manera recíproca dentro del alojamiento (102, 202) a través de una carrera de retorno en la que el metal fundido es recibido dentro del alojamiento (102, 202) y una carrera de desplazamiento en la que el metal fundido (134, 234) es proporcionado a la o las matrices (306, 404) de salida, la o las matrices de salida (306, 404) cada una configurada para formar artículos (402) metálicos continuos de longitud indefinida; que accionan en serie los inyectores (100, 200) para desplazar los pistones(104, 204) respectivos a través de sus carreras de retorno o de desplazamiento para proporcionar una presión y un caudal sustancialmente constantes a la o las matrices de salida (306, 404) ; enfriar el metal fundido (134, 234) en la o las matrices de salida (306, 404) para formar metal en estado semisólido (422); solidificar el metal (422) en estado semisólido en la o las matrices de salida (306, 404) para formar metal solidificado (424) que tiene una estructura en estado de colada; y descargar el metal solidificado a través de una abertura (412) de matriz de salida para formar el artículo metálico (402) de longitud indefinida.
Description
Sistema de alimentación de metal fundido por
presión continua y procedimiento para formar artículos metálicos
continuos.
La presente invención se refiere a un sistema de
alimentación de metal fundido, y más particularmente, a un sistema
de alimentación de metal fundido por presión continua y un
procedimiento para formar artículos metálicos continuos de longitud
indefini-
da.
da.
El procedimiento de trabajo del metal conocido
como extrusión implica prensar material metálico (lingote o
trochos) a través de una abertura de matriz que tiene una
configuración predeterminada para formar una forma que tiene una
mayor longitud y una sección transversal sustancialmente constante.
Por ejemplo, en la extrusión de aleaciones de aluminio, el material
de aluminio es precalentado a la temperatura de extrusión apropiada.
El material de aluminio se coloca entonces dentro de un cilindro
calentado. El cilindro utilizado en el procedimiento de extrusión
tiene una abertura de matriz en uno de entre la forma deseada y un
pistón o gato recíproco que tiene aproximadamente las mismas
dimensiones de sección transversal que el orificio del cilindro.
Este pistón o gato se desplaza contra el material de aluminio para
comprimir el material de aluminio. La abertura en la matriz es la
trayectoria de menos resistencia para el material de aluminio a
presión. El material de aluminio se deforma y fluye a través de la
abertura de matriz para producir un producto extruido que tiene la
misma forma de sección transversal que la abertura de matriz.
Con referencia a la figura 1, el procedimiento
de extrusión descrito anteriormente está identificado por el número
de referencia 10, y consiste típicamente en diversas operaciones
discretas y discontinuas que incluyen: fundir 20, hacer una colada
30, homogeneizar 40, opcionalmente cortar 50, recalentar 60 y
finalmente extruir 70. El material de aluminio es colado a una
temperatura elevada y enfriado típicamente a temperatura ambiente.
Debido a que el material de aluminio es colado, hay una cierta
cantidad de no-homogeneidad en la estructura y el
material de aluminio es calentado para homogeneizar el metal
fundido. Después de la etapa de homogeneización, el material de
aluminio es enfriado a temperatura ambiente. Después del
enfriamiento, el material de aluminio homogeneizado es recalentado
en un horno a una temperatura elevada denominada la temperatura de
precalentamiento. Los expertos en la técnica apreciarán que la
temperatura de precalentamiento es generalmente la misma para cada
trocho que ha de ser extruido en una serie de trochos y está basado
en la experiencia. Después de que el material de aluminio ha
alcanzado la temperatura de precalentamiento, está listo para ser
colocado en una prensa de extrusión y ser extruido.
Todas las etapas anteriores se refieren a las
prácticas que son bien conocidas por los expertos en la técnica de
la fundición y la extrusión. Cada una de las anteriores etapas se
refiere al control metalúrgico del metal a extruir. Estas etapas
conllevan mucho tiempo, con costes energéticos que hacen que cada
vez el material metálico sea recalentado a partir de la temperatura
ambiente. También hay costes de recuperación en curso asociados a
la necesidad de recortar el material metálico, costes de mano de
obra asociados al inventario del procedimiento, y costes de capital
y operativos para el equipo de extrusión.
Se han hecho intentos en la técnica anterior de
diseñar un aparato de extrusión que opere con metal fundido. La
patente de los Estados Unidos Nº 3.328.994 de Lindemann describe un
ejemplo de este tipo. La patente de Lindemann describe un aparato
para extruir metal a través de una boquilla de extrusión para
formar una varilla sólida. El aparato incluye un recipiente para
contener una alimentación de metal fundido y una matriz de
extrusión (es decir, una boquilla de extrusión) situada en la salida
del recipiente. Un conducto conduce desde una abertura inferior del
recipiente hasta la boquilla de extrusión. Una cámara calentada está
situada en el conducto que conduce desde la abertura inferior del
recipiente hasta la boquilla de extrusión y se usa para calentar el
metal fundido que pasa a la boquilla de extrusión. Una cámara de
enfriamiento envuelve la boquilla de extrusión para enfriar y
solidificar el metal fundido cuan pasa a través de la misma. El
recipiente es presurizado para forzar el metal fundido contenido en
el recipiente a pasar través del conducto de salida la cámara
calentada y finalmente la boquilla de extrusión.
La patente de los Estados Unidos Nº 4.075.881 de
Kreidlet describe un procedimiento y un dispositivo para hacer
varillas, tubos y artículos perfilados directamente a partir de
metal fundido por extrusión usando una matriz y una herramienta
de formación. El metal fundido se carga dentro de un compartimiento
de recepción del dispositivo en lotes sucesivos que se enfrían
para de este modo transformarlos en un estado termoplástico. Los
lotes sucesivos están constituidos capa a capa parta formar una
barra u otro artículo similar.
Las patentes de los Estados Unidos números
4.774.997 y 4.718.476, ambas de Elbe, describen un aparato y un
procedimiento para la colada de extrusión continua de metal fundido.
En el aparato descrito por la patente de Elbe, el metal fundido
está contenido en un recipiente de presión que puede ser presurizado
con aire o un gas inerte tal como el argón. Cuando el recipiente de
presión está presurizado, el metal fundido contenido en su interior
es forzado a pasar a través de un conjunto de matriz de extrusión.
El conjunto de matriz de extrusión incluye un molde que está en
comunicación fluida con una matriz de dimensionamiento corriente
abajo. Unas boquillas de pulverización están posicionadas para
pulverizar agua en el exterior del molde para enfriar y solidificar
el metal fundido que pasa a través del mismo. El metal enfriado y
solidificado es entonces forzado a pasar a través de la matriz de
dimensionamiento. Al salir de la matriz de dimensionamiento, el
metal extruido en forma de una banda de metal pasa entre un par de
rodillos extractores y a continuación se enfría antes de ser
envuelto sobre un bobinador.
El documento JP 63 199 016 A de Ishi Kawajima
Harima Heavy Industries Co- Ltd se refiere a un aparato de extrusión
continua para fabricar un producto continuamente formado. Describe
un inyector que comprende un alojamiento y un pistón de uso
recíproco, recibiendo el inyector el metal fundido de una fuente de
metal y suministrándolo a un procedimiento corriente abajo.
También describe una matriz de salida en la cual el metal fundido
se solidifica para producir un artículo metálico continuo de
longitud indefinida.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de alimentación de metal fundido que se
puede usar para alimentar metal fundido a procedimientos de
formación o trabajo de metal corriente abajo a presiones y caudales
de trabajo sustancialmente constantes. Otro objeto de la presente
invención es proporcionar un sistema de alimentación de metal
fundido y un procedimiento apto para formar artículos metálicos
continuos de longitudes indefinidas.
Los anteriores objetos son generalmente llevados
a cabo por un procedimiento según la reivindicación 1 y un aparato
según la reivindicación 19.
El procedimiento puede incluir el paso de
trabajar el metal solidificado en las matrices de salida para
generar una estructura de labrada en el metal solidificado entes de
la etapa de descargar el metal solidificado a través de las
aberturas de matriz. La etapa de trabajar el metal solidificado en
las matrices de salida se puede llevar a cabo en una cámara
divergente-convergente situada corriente arriba de
la abertura de matriz de cada una de las matrices de salida.
Las matrices de salida puede incluir cada una un
conducto de matriz de salida que comunica con la abertura de matriz
para transportar el metal a la abertura de matriz. La abertura de
matriz puede definir un área de sección transversal inferior al
conductor de matriz. La etapa de trabajar el metal solidificado
puede ser realizada descargando el metal solidificado a través de
la abertura de matriz de sección transversal más pequeña de cada
una de las matrices de salida. Al menos una de las matrices de
salida tiene un conducto de matriz que define un área de sección
transversal inferior a la abertura de matriz correspondiente. La
etapa de trabajar el metal solidificado en al menos una matriz de
salida de este tipo se puede realizar descargando el metal
solidificado a partir del conducto de matriz de sección transversal
más pequeña dentro de la abertura de matriz de mayor sección
transversal.
El procedimiento puede incluir la etapa de
descargar el metal solidificado de al menos uno de los artículos
metálicos a través una segunda matriz de salida que define una
abertura de matriz. La segunda matriz de salida puede estar situada
corriente abajo de la primera matriz de salida. La segunda abertura
de matriz puede definir un área de sección transversal inferior a
la primera abertura de matriz. El procedimiento puede incluir
entonces la etapa de trabajar, además, el metal solidificado de al
menos un artículo metálico de este tipo para formar la estructura
labrada descargando el metal solidificado a través de la segunda
abertura de matriz.
El procedimiento la etapa de trabajar el metal
solidificado formando al menos uno de los artículos metálicos para
general una estructura labrada en al menos un artículo metálico de
este tipo, produciéndose la etapa de trabajo corriente abajo de las
matrices de salida. La etapa de trabajo puede ser realizada por una
pluralidad de rodillos en contacto con al menos un artículo
metálico de este tipo. Al menos un artículo metálico de este tipo
puede ser una placa continua o un lingote continuo.
La abertura de matriz de la menos una de las
matrices de salida tienen una sección transversal asimétrica
respecto de al menos un eje que pasa a través de la misma para
formar un artículo metálico que tiene una sección transversal
simétrica. Además, la abertura de matriz de al menos una de las
matrices de salida puede estar configurada para formar un artículo
metálico de sección transversal de forma circular. Además, la
abertura de matriz de al menos una de las matrices de salida puede
estar configurada para formar un artículo metálico de sección
transversal de forma poligonal. La abertura de matriz de al menos
una de las matrices de salida puede estar configurada para formar
un artículo metálico de sección transversal de forma anular. Además,
la abertura de matriz de al menos una de las matrices de salida
puede estar configurada para formar un artículo metálico que tiene
una sección transversal asimétrica.
La abertura de matriz de al menos una de las
matrices de salida puede tener una sección transversal simétrica
respecto de al menos un eje que para a través de la misma para
formar un artículo metálico que tiene una sección transversal
simétrica, y la abertura de matriz de la menos una de las matrices
de salida puede tener una sección transversal asimétrica para
formar un artículo metálico que tiene una sección transversal
asimétrica.
Una pluralidad de rodillos pueden estar
asociados a cada una de las matrices de salida y en contacto con los
artículos metálicos formados corriente abajo de las respectivas
aberturas de matriz. El procedimiento puede entonces incluir,
además, la etapa de proporcionar una contrapresión a la pluralidad
de inyectores à través del contacto de fricción entre los rodillos
y los artículos metálicos. Al menos una de las aberturas de matriz
está preferiblemente configurada para formar una placa continua. El
procedimiento puede también incluir la etapa de trabajar además,
el metal solidificado que forma la placa continua con los rodillos
para generar la estructura labrada.
Las matrices de salida pueden cada una incluir
un conducto de matriz de salida que comunica con la abertura de
matriz para transportar el metal a la abertura de matriz. Al menos
una de las matrices de salida puede tener un conducto de matriz que
define un área de sección transversal inferior a la abertura de
matriz correspondiente de manera que el procedimiento puede incluir
la etapa de trabajar el metal solidificado para generar la
estructura labrada descargando el metal solidificado del conducto
de matriz de sección transversal más pequeña dentro de la abertura
de matriz de mayor sección transversal de al menos una matriz de
salida de este tipo. La abertura de matriz de mayor sección
transversal puede estar configurada para formar un lingote continuo.
Una pluralidad de rodillos pueden estar en contacto con el lingote
corriente abajo de al menos una matriz de salida de este tipo, de
manera que el procedimiento puede incluir, además, la etapa de
proporcionar contrapresión a la pluralidad de inyectores a través
del contacto de fricción entre los rodillos y el lingote. El
procedimiento puede incluir, además, la etapa de trabajar, además,
el metal solidificado que forma el lingote con los rodillos para
generar la estructura labrada.
Los artículos metálicos formados por el
procedimiento anteriormente descrito pueden adoptar cualquiera de
las siguientes formas, sin embargo, el presente procedimiento no se
limita a las siguientes formadas listadas; una varilla maciza que
tiene una sección transversal de forma poligonal o circular; un tubo
de sección transversal en forma poligonal o circular, una placa que
tiene una sección transversal de forma poligonal; y un lingote que
tiene una sección transversal de forma poligonal o circular.
En el aparato, el conducto de matriz de la menos
una de las matrices de salida define una
divergente-convergente situada corriente arriba de
la abertura de matriz correspondiente. El conducto de matriz de la
menos una de las matrices de salida puede incluir un mandril
posicionado en su interior para formar un artículo metálico de
sección transversal de forma anular. Una pluralidad de rodillos
pueden estar asociados a cada una de las matrices de salida y
estar posicionados para entrar en contacto con los artículos
metálicos formados corriente abajo de las respectivas aberturas de
matriz para enganchar con fricción los artículos de metal y aplicar
contrapresión al metal fundido en el colector.
Al menos uno de los conductos de matriz de las
matrices de salida puede definir un área de sección transversal
superior al área de sección transversal definida por la abertura de
matriz correspondiente. Al menos uno de los conductos de matriz
puede definir un área de sección transversal inferior al área de
sección transversal definida por la abertura de matriz
correspondiente.
El conducto de matriz de al menos una de las
matrices de salida define un área de sección transversal superior
al área de sección transversal definida por la abertura de matriz
correspondiente. Una segunda matriz de salida puede estar situada
corriente abajo de al menos una matriz de salida de este tipo. La
segunda matriz de salida puede definir una abertura de matriz que
tiene un área de sección transversal inferior a la correspondiente
abertura de matriz corriente arriba. La segunda matriz de salida
puede estar fijada fijamente a la matriz de salida corriente
arriba.
El alojamiento de matriz de cada una de las
matrices de salida puede estar fijado fijamente al colector de
salida. Además, el alojamiento de matriz de cada una de las salidas
puede estar formado solidariamente al colector de salida.
La abertura de matriz de al menos una de las
matrices de salida puede estar configurada para formar un artículo
metálico de sección transversal de forma circular. Además, la
abertura de matriz de al menos una de las matrices de salida puede
estar configurada para formar un artículo de sección transversal de
forma poligonal. Además, la abertura de matriz de la menos una de
las matrices de salida puede estar configurada para formar un
artículo metálico de sección transversal de forma anular. La
abertura de matriz de al menos una de las matrices de salida puede
tener una sección transversal asimétrica para formar un artículo
metálico que tiene una sección transversal asimétrica. Además, la
abertura de matriz de al menos una de las matrices de salida puede
tener una sección transversal simétrica respecto de al menos un
eje que pasa a través de la misma para formar un artículo metálico
que tiene una sección transversal asimétrica.
La abertura de matriz de la menos una de las
matrices de salida puede estar configurada para formar una placa
continua o un lingote continuo. El lingote continuo puede tener una
sección transversal de forma poligonal o de forma circular. La
placa continua puede también tener una sección transversal de forma
poligonal.
El aparato puede, además, incluir una única
matriz de salida que tiene un alojamiento de matriz que define una
abertura de matriz y un conducto de matriz en comunicación fluida
con el colector. El alojamiento de matriz puede, además, definir
una cámara refrigerante que rodea al menos parcialmente el conducto
de matriz. La abertura de matriz está preferiblemente configurada
para formar la forma de sección transversal del artículo metálico
continuo.
Otros detalles y ventajas de la presente
invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción
detallada junto con los dibujos, en los cuales las partes iguales
están designadas con números de referencia idénticos.
La figura 1 es una vista esquemática de un
procedimiento de extrusión de la técnica anterior;
La figura 2 es una vista en sección transversal
de un sistema de alimentación de metal fundido que incluye una
fuente de alimentación de metal fundido, una pluralidad de
inyectores de metal fundido, y un colector de salida según una
primera realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista en sección transversal
de uno de los inyectores del sistema de alimentación de metal
fundido de la figura 2, que muestra el inyector al principio de una
carrera de desplazamiento.
La figura 4 es una vista de sección transversal
del inyector de la figura 3 que muestras el inyector al principio
de una carrera de retorno;
La figura 5 es un gráfico de la posición del
pistón a lo largo del tiempo para un ciclo de inyección del inyector
de las figuras 3 y 4;
La figura 6 es una disposición alternativa de
alimentación de gas y ventilación para el inyector de las figuras 3
y 4;
La figura 7 es un gráfico de la posición del
pistón a lo largo del tiempo para los múltiples inyectores del
sistema de alimentación de metal fundido de la figura 2;
La figura 8 es una vista en sección transversal
del sistema de alimentación de metal fundido que también incluye
una fuente de alimentación de metal fundido, una pluralidad de
inyectores de metal fundido, y un colector de salida según una
segunda realización de la presente invención;
La figura 9, es una vista en sección transversal
del colector de salida usado en los sistemas de alimentación de
metal fundido de las figuras 2 y 8 que muestra el colector de salida
que suministra metal fundido a un procedimiento ejemplar corriente
abajo;
La figura 10 es una vista en sección transversal
en planta de un aparato para formar una pluralidad de artículos
metálicos continuos de longitud indefinida según la presente
invención, que incorpora el colector de las figuras 8 y 9;
La figura 11a es una vista en sección
transversal de una matriz de salida para formar un artículo
metálico de sección transversal maciza;
La figura 11b es una vista en sección
transversal del artículo metálico de sección transversal maciza
formado por la matriz de salida de la figura 11a;
La figura 12a es una vista en sección
transversal de una matriz de salida para formar un artículo metálico
de sección transversal anular;
La figura 12b es una vista en sección
transversal del artículo metálico de sección transversal anular
formado por la matriz de salida de la figura 12a;
La figura 13 es una vista en sección transversal
de una tercera realización de las matrices de salida mostradas en
la figura10;
La figura 14 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de las líneas 14-14 en la figura
13;
La figura 15 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de las líneas 15-15 en la figura
13;
La figura 16 es una vista frontal de la matriz
de salida de la figura 13;
La figura 17 es una vista en sección transversal
de una matriz de salida para su uso con el aparato de la figura 10
que tiene una segunda matriz de salida fijada al mismo para reducir,
además, el área de sección transversal del artículo metálico;
La figura 18 es una vista en sección transversal
de una matriz de salida configurada para formar una placa metálica
continua según la presente invención;
La figura 19 es una vista en sección transversal
de una matriz de salida configurada para formar un lingote metálico
continuo según la presente invención;
La figura 20 es una vista en perspectiva de la
placa metálica formada por la matriz de salida de la figura 18;
La figura 21a es una vista en perspectiva del
lingote metálico formado por la matriz de salida de la figura 19 y
que tiene una sección transversal de forma poligonal.
La figura 21b es una vista en perspectiva del
lingote metálico formado por la matriz de salida de la figura 19 y
que tiene una sección transversal de forma circular;
La figura 22 es una vista esquemática en sección
transversal de una abertura de matriz de salida configurada para
formar una viga metálica continua de doble T de longitud
indefinida;
La figura 23 es una vista esquemática en sección
transversal de una abertura de matriz de salida configurada para
formar una varilla perfilada continua de longitud indefinida;
La figura 24 es una vista esquemática en sección
transversal de una abertura de matriz de salida para formar un
artículo metálico continuo de forma circular que define una abertura
central de forma cuadrada; y
La figura 25 es una vista esquemática en sección
transversal de una abertura de matriz de salida configurada para
formar un artículo metálico de forma cuadrada que define una
abertura central de forma cuadrada.
La presente invención está dirigida a un sistema
de alimentación de metal fundido que incorpora al menos dos (es
decir, una pluralidad de) inyectores de metal fundido. El sistema de
alimentación de metal fundido se puede usar para suministrar metal
fundido a un aparato o procedimiento de trabajo de metal o de
formado de metal corriente abajo, en particular, el sistema de
alimentación de metal fundido se usa para proporcionar metal
fundido a caudales y presiones sustancialmente constantes a
procedimientos de trabajo o formado de metal corriente abajo como
la extrusión, el forjado y el laminado. Otros procedimientos
equivalente corriente abajo están dentro del alcance de la presente
invención.
Con referencia a las figuras
2-4, un sistema de alimentación de metal fundido 90
según la presente invención incluye una pluralidad de inyectores
100 de metal fundido identificados por separado con las
designaciones "a", "b" y "c" por motivos de
claridad. Los tres inyectores 100a, 100b y 100c mostrados en la
figura 2 son una ilustración ejemplar de la presente invención y el
mínimo número de inyectores 100 requeridos para el sistema 90 de
alimentación de metal fundido es de dos como se ha indicado
anteriormente. Los inyectores 100a, 100b y 100c son idénticos y sus
partes de componentes están descritas a continuación en términos de
un único inyector "100" por razones de claridad.
El inyector 100 incluye un alojamiento 102 que
es usado para contener metal fundido antes de la inyección a un
aparato o procedimiento corriente abajo. Un pistón 104 se extiende
descendentemente dentro del alojamiento 102 y se puede utilizar de
manera recíproca dentro del alojamiento 102. El alojamiento 102 y el
pistón 104 son de forma preferiblemente cilíndrica. El pistón 104
incluye un vástago 106 de pistón y una cabeza 108 de pistón
conectada al vástago 106 de pistón. El vástago 106 de pistón tiene
un primer extremo 110 y un segundo extremo 112. La cabeza de pistón
108 está conectada al primer extremo 110 del vástago 106 de pistón.
El segundo extremo 112 de l vástago 106 de pistón está acoplado a
un accionador o gato hidráulico 114 para accionar el pistón 104
con su movimiento recíproco. El segundo extremo 1223 del vástago 106
de pistón está acoplado al accionador 114 hidráulico por un
acoplamiento de autoalineado 116. La cabeza 108 de pistón permanece
preferiblemente situada totalmente dentro del alojamiento 102 a lo
largo de todo el movimiento recíproco del pistón 104. La cabeza 108
de pistón se puede formar con el vástago de pistón 106 o por
separado del mismo.
El primer extremo 110 del vástago 106 de pistón
está conectado a la cabeza 108 de pistón por una barrera 118 de
aislamiento térmico, que puede estar hecha de zirconio o una materia
similar. Una junta 120 de presión anular está posicionada alrededor
del vástago 106 de pistón e incluye una porción 121 que se extiende
dentro del alojamiento 102. La junta 120 de presión anular
proporciona una junta sustancialmente estanca entre el vástago 106
de pistón y el alojamiento 102.
Debido a las altas temperaturas del metal
fundido con la cual se usa el inyector 100, el inyector 100 se
enfría preferiblemente con un medio de enfriamiento 100, tal como
agua. Por ejemplo, el vástago 106 de pistón está en comunicación
fluida con una fuente de agua de enfriamiento (no mostrada) a través
de un conducto de entrada 124 y un conducto de salida 126 los
cuales pasan agua de enfriamiento por el interior del vástago 106 de
pistón. Igualmente, la junta de presión anular 120 se puede enfriar
por una camisa 128 de agua de enfriamiento que se extiende
alrededor del alojamiento 102 y está situada sustancialmente
coincidente con la junta 120 de presión. Los inyectores 100a, 100b,
100c pueden estar comúnmente conectados a una única fuente de agua
de enfriamiento.
Los inyectores 100a, 100b, 100c, según la
presente invención, son preferiblemente apropiados para su uso con
metales fundidos que tienen un punto de fusión bajo tal como
aluminio, magnesio, cobre, bronce, aleaciones que incluyen los
metales anteriores y otros metales similares. La presente invención
considera, además, que los inyectores 100a, 100b, 100c se pueden
usar con metales que contienen hierro así como solos o en
combinación con los metales anteriormente mencionados. Por
consiguiente, el alojamiento 102, el vástago 106 de pistón y la
cabeza 108 de pistón para cada uno de los inyectores 100a, 100b,
100c están hechos aleaciones metálicas resistentes a altas
temperaturas que son apropiadas para su uso con aluminio fundido y
aleaciones de aluminio fundido, y los otros metales y aleaciones
metálicas identificadas anteriormente. La cabeza 108 de pistón puede
también estar hecha de material refractario o grafito. El
alojamiento 102 tiene un revestimiento 130 sobre su superficie
interior. El revestimiento 130 puede estar hecho de material
refractario, grafito u otros materiales apropiados para su uso con
aluminio fundido, aleaciones de aluminio fundido o cualquiera de los
otros metales o aleaciones metálicas identificadas
anteriormente.
El pistón 104 se puede desplazar generalmente
por una carrera de retorno en la cual el metal fundido es recibido
dentro del alojamiento 102 y una carrera de desplazamiento para
desplazar el metal fundido desde el alojamiento. La figura 3
muestra el pistón 104 en un punto justo antes de que empiece una
carrera de desplazamiento (o al final de una carrera de retorno)
para desplazar metal fundido desde el alojamiento 102. La figura 4,
inversamente, muestra el pistón 104 al final de una carrera de
desplazamiento (o al principio de una carrera de retorno).
El sistema 90 de alimentación de metal fundido
incluye, además, una fuente 132 de alimentación de metal fundido
para mantener una alimentación estable de metal 134 fundido hacia el
alojamiento 102 de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c. La
fuente 132 de alimentación de metal fundido puede contener
cualquiera de los metales o aleaciones metálicas anteriormente
mencionadas.
El inyector 100 incluye, además, una primera
válvula 136. El inyector 100 está en comunicación fluida con la
fuente 132 de alimentación de metal fundido a través de la primera
válvula 136. En particular, el alojamiento 102 del inyector 100
está en comunicación fluida con la fuente 132 de alimentación de
metal fundido a través de la primera válvula 136, que es
preferiblemente una válvula de control para prevenir el reflujo de
metal fundido 134 hacia la fuente 132 de alimentación de metal
fundido durante la carrera de desplazamiento del pistón 104. De
este modo, la primera válvula 136 de control permite la entrada de
metal fundido 134 al alojamiento 102 durante la carrera de retorno
del pistón 104.
El inyector 100 incluye, además, un puerto 138
de admisión/inyección. La primera válvula 136 de control está
preferiblemente situada en el puerto de admisión/inyección (de aquí
en adelante "puerto 138") que está conectado al extremo
inferior del alojamiento 102. El puerto 138 puede estar conectado
fijamente al extremo inferior del alojamiento 102 por cualquier
medio habitual en la técnica, o formado solidariamente al
alojamiento.
El sistema 90 de alimentación de metal fundido
incluye, además, un colector 140 de entrada para suministrar metal
fundido 134 a un aparato o procedimiento corriente abajo. Los
inyectores 100a, 100b, 100c están cada uno en comunicación fluida
con el colector 140 de salida. En particular, el puerto 138 de cada
uno de los inyectores 100a, 100b, 100c se usa como la entrada o la
admisión dentro de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c, y
se usa además, para distribuir (es decir, inyectar) el metal fundido
134 desplazado desde el alojamiento 102 de cada uno de los
inyectores 100a, 100b, 100c al colector 140 de salida.
El inyector 100 incluye, además, una segunda
válvula 142 de control, que está preferiblemente situada en el
puerto 138. La segunda válvula 142 de control es similar a la
primera válvula 136 de control pero ahora está configurada para
proporcionar un conducto de salida para el metal fundido 134
recibido dentro del alojamiento 102 del inyector 100 a desplazar
desde el alojamiento 102 y dentro del colector 140 de salida y el
último procedimiento corriente abajo.
El sistema 90 de alimentación de metal fundido
incluye, además, una fuente 144 de alimentación de gas presurizado
en comunicación fluida con cada uno de los inyectores 100a, 100b,
100c. La fuente 144 de alimentación de gas puede ser una fuente de
gas inerte, tal como helio, nitrógeno o argón, una fuente de aire
comprimido, o dióxido de carbono. En particular, el alojamiento 102
de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c está en comunicación
fluida con la fuente 144 de alimentación de gas a través de las
válvulas de control de gas respectivas 146a, 146b, 146c.
La fuente 144 de alimentación de gas es
preferiblemente una fuente común que está conectada al alojamiento
102 de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c. La fuente de
alimentación de gas 144 está prevista parta presurizar un espacio
que está formado entre la cabeza 108 de pistón y el metal fundido
134 que fluye dentro del alojamiento 102 durante la carrera de
retorno del pistón 104 de cada uno de los inyectores 100a, 100b,
100c, como se indica más en detalle más adelante. El espacio entre
la cabeza 108 de pistón y el metal fundido 134 se forma durante el
movimiento recíproco del pistón 104 dentro del alojamiento 102, y
está identificado en la figura 3 con el número de referencia 148
para el inyector 100 ejemplar mostrado en la figura 3.
Con el fin de que el gas de la fuente 144 de
alimentación de gas fluya hacia el espacio 148 formado entre la
cabeza 108 de pistón y el metal fundido 134, la cabeza 108 de pistón
tiene un diámetro exterior ligeramente inferior al diámetro
interior del alojamiento 102. Por consiguiente, hay muy poco sin
revestir entre la cabeza 108 de pistón y el alojamiento durante el
funcionamiento de los inyectores 100a, 100b, 100c. Las válvulas
146a, 146b, 146c de control están configuradas para presurizar el
espacio 148 formado entre la cabeza 108 de pistón y el metal
fundido 134 así como ventilar el espacio 148 a presión atmosférica
al final de cada carrera de desplazamiento del pistón 104. Por
ejemplo, las válvulas 146a, 146b, 146c tienen cada una un cuerpo de
válvula singular con dos puertos separadamente controlados, uno para
"ventilar" el espacio 148 y el segundo para "presurizar"
el espacio 148 como se ha mencionado en la presente descripción. Los
puertos separados de ventilación y presurización pueden ser
accionados por un único dispositivo multiposición, que es controlado
a distancia. Alternativamente, las válvulas 146a, 146b, 146c de
control de gas puede ser sustituidas en cada caso por dos válvulas
separadamente controladas, tales como una válvula de ventilación y
una válvula de alimentación de gas, como se menciona en la presente
descripción en conexión con la figura 6. Cada una de las
configuraciones es preferida.
El sistema 90 de alimentación de metal fundido
incluye, además transductores 149a, 149b, 149c conectados al
alojamiento 102 de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c y se
usan para vigilar la presión en el espacio 149 durante el
funcionamiento de los inyectores 100a, 100b, 100c.
El inyector 100 incluye, opcionalmente, además,
una barrera 150 flotante de aislamiento térmico situada en el
espacio 148 para separar la cabeza 108 de pistón del contacto
directo con el metal fundido 134 recibido en el alojamiento 102
durante el movimiento recíproco del pistón 104. La barrera aislante
150 flota dentro del alojamiento 102 durante el funcionamiento del
inyector 100, pero generalmente permanece en contacto con el metal
fundido 134 recibido dentro del alojamiento 102. La barrera aislante
150 puede estar hecha, por ejemplo, de grafito o un material
equivalente apropiado para su uso con aluminio fundido o aleaciones
de aluminio.
El sistema 90 de alimentación de metal fundido
incluye, además, una unidad de control 160, tal como un ordenador
programable (PC) o un controlador lógico programable (PLC) para
controlar individualmente los inyectores 100a, 100b, 100c. La
unidad de control 160 está prevista para controlar el funcionamiento
de los inyectores 100a, 100b, 100c, y en particular, para controlar
el movimiento del pistón 104 de cada uno de los inyectores 100a,
100b, 100c, así como el funcionamiento de las válvulas (146a, 146b,
146c, si se da el caso en una forma de válvula única o de múltiples
válvulas. Por consiguiente, los ciclos de inyección individual de
los inyectores 100a, 100b, 100c pueden ser controlados dentro del
sistema 90 de alimentación de metal fundido, tal como se menciona a
continuación en la descripción.
La unidad 160 de control "central" está
conectada al accionador 114 hidráulico de cada uno de los inyectores
100a, 100b, 100c y a las válvulas 146a, 146b, 146c de control de
gas para controlar la secuenciación y el funcionamiento del
accionador 114 hidráulico de cada uno de los inyectores 100a, 100b,
100c y el funcionamiento de las válvulas 146a, 146b, 146c. Los
transductores 149a, 149b, 149c de presión conectados al alojamiento
102 de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c se usan para
proporcionar señales de entrada a la unidad de control 160. En
general, la unidad 160 de control se utiliza para activa el
accionador hidráulico 114 que controla el movimiento del pistón 104
de cada uno de los inyectores 100a, 100b, 100c y el funcionamiento
de las respectivas válvulas 146a, 146b, 1436c de control de gas
para los inyectores 100a, 100b, 100c, de tal manera que el pistón
104 de al menos uno de los inyectores 100a, 100b, 100c está siempre
moviéndose a través de su carrera de desplazamiento para
suministrar continuamente metal fundido 134 al colector de salida
140 a un caudal y una presión sustancialmente constantes. Los
pistones 104 de los inyectores 100a, 100b, 100c restantes pueden
estar en un modo de recuperación en el cual los pistones 104 se
mueven a través de sus carreras de retorno, o terminan sus carreras
de desplazamiento. De este modo, según lo anterior, al menos uno
de los inyectores 100a, 100b, 100c está siempre en
"funcionamiento" proporcionando metal fundido 134 al colector
de salida 140 mientras que los pistones 104 del resto de los
inyectores 100a, 100b, 100c están recuperándose y moviéndose a
través de sus carreras de retorno (o terminando sus careras de
desplazamiento).
Con referencia a las figuras
3-5, el funcionamiento de uno de los inyectores
100a, 100b, 100c incorporados en el sistema 190 de alimentación de
metal fundido de la figura 2 será explicado ahora. En particular, el
funcionamiento de uno de los inyectores 100 a través de un ciclo de
inyección completo (es decir, carrera de retorno y carrera de
desplazamiento) será explicado ahora. La figura 3 muestra el
inyector 2100 en un punto justo antes de que el pistón 104 empiece
una carrera de desplazamiento (es decir, corriente abajo) en el
alojamiento 102, que acaba de terminar su carrera de retorno. El
espacio 148 entre la cabeza 108 de pistón y el metal fundido 134
está sustancialmente lleno de gas de la fuente de alimentación de
gas 144, que se suministró a través de la válvula 146 de control de
gas. La válvula 146 de control de gas se puede utilizar para
suministrar gas de la fuente 144 de alimentación de gas al espacio
148 (es decir, presurizar), ventilar el espacio 148 a presión
atmosférica, y cerrar el espacio 148 lleno de gas cuando sea
necesario durante el movimiento recíproco del pistón 104 en el
alojamiento 102.
Como se ha expuesto anteriormente, en la figura
3 el pistón 104 ha completado su carrera de retorno dentro del
alojamiento 1022 y está listo para empezar una carrera de
desplazamiento. La válvula 146 de control de gas está en una
posición cerrada, que previene que el gas dentro del espacio 149
lleno de gas sea descargado a presión atmosférica. La ubicación de
pistón 104 dentro del alojamiento 102 en la figura 3 está
representada por el punto D e la figura 5. La unidad 169 de
control envía una señal al accionador 114 hidráulico para empezar a
mover el pistón 104 hacia abajo a través de su carrera de
desplazamiento. A medida que el pistón 104 se mueve hacia abajo en
el alojamiento, el gas del espacio 148 lleno de gas se comprime
in situ entre la cabeza 108 de pistón y el metal fundido
134 recibido en el alojamiento 102, reduciendo sustancialmente su
volumen e incrementando la presión en el espacio 148 lleno de gas.
El transductor 149 de presión vigila la presión en el espacio 148
lleno de gas y proporciona esta información en forma de entrada de
valor de procedimiento a la unidad 160 de control.
Cuando la presión en el espacio 148 lleno de gas
alcanza un nivel "crítico", el metal fundido 134 en el
alojamiento 102 empieza a fluir dentro del puerto 138 y fuera del
alojamiento 102 a través de la segunda válvula 142 de control. El
nivel de presión crítica será dependiente del procedimiento
corriente abajo al cual el metal fundido 134 está siendo
suministrado a través del colector 140 de salida (mostrado en la
figura 2). Por ejemplo, el colector de salida 140 puede estar
conectado a un procedimiento de extrusión de metal o un
procedimiento de laminado de metales. Estos procedimientos
proporcionarán diferentes cantidades de retorno o
"contrapresión" al inyector 100. El inyector 100 debe vencer
esta contrapresión antes de que el metal fundido 134 empiece a
salirse del alojamiento 102. La cantidad de contrapresión
experimentada en el inyector 100 también variará, por ejemplo de un
procedimiento de extrusión corriente abajo a otro. De este modo, la
presión crítica a la cual el metal fundido 134 empezará a fluir
desde el alojamiento 102 depende del procedimiento y su
determinación puede ser hallada por los expertos en la técnica. La
presión en el espacio 148 lleno de gas está continuamente vigilada
por el transductor 149 de presión que se usa para identificar la
presión crítica a la cual el metal fundido 134 empieza a fluir
desde el alojamiento 102. El transductor 149 de presión
proporcionará su información en forma de señal de entrada (es
decir, entrada de valor de procedimiento) a la unidad de
control.
En aproximadamente este punto e el movimiento de
desplazamiento del pistón 104 (es decir, cuando el metal fundido
1345 empieza a fluir a partir del alojamiento 102. La unidad 160 de
control, basada en la señal de entrada recibida del transductor
149 de presión, regula el movimiento hacia abajo del accionado
hidráulico 114, que controla el movimiento hacia abajo (es decir,
la velocidad) del pistón 104, y finalmente, el caudal al cual el
metal fundido 134 se desplaza desde el alojamiento 102 a través del
puerto 138 y hacia el colector 140 de salida. Por ejemplo, la
unidad 160 de control puede acelerar o ralentizar el movimiento
hacia abajo del accionador 114 hidráulico dependiendo del caudal
del metal fundido deseado en el colector 140 de salida y el último
procedimiento corriente abajo. De este modo el control del
accionador hidráulico 114 proporciona la capacidad de controlar el
caudal de metal fundido hacia el colector 140 de salida. La barrera
150 aislante y el espacio 148 lleno de gas comprimido separan el
extremo de la cabeza 108 de pistón del contacto directo con el
metal fundido 134 a lo largo de toda la carrera de desplazamiento
del pistón 104. En particular, el metal fundido 134 se desplaza
desde el alojamiento 102 por delante de la barrera aislante flotante
150, el espacio 148 lleno de gas comprimido, y la cabeza 108 de
pistón. Eventualmente, el pistón 104 alcanza el final de la carrera
hacia abajo o carrera de desplazamiento, que está representada por
el punto E en la figura 5. Al final de la carrera de desplazamiento
del pistón 104, el espacio 148 lleno de gas comprimido se comprime
estancamente y puede generar presiones extremadamente altas del
orden de superior a 1378.948965 bares.
Después de que el pistón 104 alcance el final de
la carrera de desplazamiento (punto E en la figura 5), el pistón
104 se mueve opcionalmente hacia arriba en el alojamiento 102 a
través de una pequeña carrera de "reestablecimiento" o carrera
de retorno. Para mover el pistón 104 a través de la carrera de
restablecimiento, la unidad 160 de control acciona el accionador
114 hidráulico para desplazar el pistón 104 hacia arriba en el
alojamiento 102. El pistón 104 se mueve hacia arriba durante una
corta distancia de "restablecimiento" en el alojamiento 102
hacia una posición representada por el punto A en la figura 5. La
carrera corta de restablecimiento o de retorno opcional del pistón
104 se muestra como una línea interrumpida en la figura 5.
Moviéndose hacia arriba una corta distancia de restablecimiento
dentro del alojamiento 102, se incrementa el volumen del espacio 148
lleno de aire comprimido, con lo cual se reduce la presión de gas
en el espacio 148 lleno de gas. Como se ha indicado anteriormente,
el inyector 100 puede generar presiones elevadas en el espacio 148
lleno de gas del orden de superiores a 1378.94 bares. Por
consiguiente, la pequeña carrera de restablecimiento de pistón 104
en el alojamiento 102 puede ser utilizada como una característica
de seguridad para recuperar parcialmente la presión en el espacio
148 lleno de gas antes de ventilar el espacio 148 lleno de gas a
presión atmosférica a través de la válvula 146 de control de gas.
Esta característica protege el alojamiento 102, la junta de presión
anular 120 y la válvula 146 de control de gas de dañarse cuando el
espacio 148 lleno de gas es ventilado. Además, como lo apreciarán
los expertos en la técnica, el volumen de gas comprimido en el
espacio 148 lleno de gas es relativamente pequeño, de manera que
aunque se generen presiones relativamente altas en el espacio 148
lleno de gas, la cantidad de energía almacenada presente en el
espacio 148 lleno de gas comprimido es baja.
En el punto A, la válvula 146 de control de gas
es accionada por la unidad 160 de control en una posición abierta o
de ventilación para permitir que el gas en el espacio 140 lleno de
gas se ventile a presión atmosférica, o en un sistema de reciclado
de gas (no mostrado). Como se muestra en la figura 5, el pistón 104
sólo se retrae un una corta carrera de restablecimiento en el
alojamiento 1102 antes de que la válvula 146 de control de gas sea
accionada (por la unidad 160 de control a través del accionador 114
hidráulico) para moverse hacia debajo para alcanzar de nuevo la
posición de carrera de desplazamiento anterior dentro del
alojamiento 102, que se identifica por el punto B en la figura 5.
Si la carrera de restablecimiento no es seguida, el espacio 148
lleno de gas es ventilado a presión atmosférica (o el sistema de
reciclado de gas) en el punto E y el pistón 104 puede empezar la
carrera de retorno dentro del alojamiento 102, que también empezará
en el punto B en la figura 5.
En el punto B, la válvula 146 de control es
accionada por la unidad 146 de control desde la posición de
ventilación hacia una posición cerrada y el pistón 104 empieza la
carrera de retorno o carrera ascendente en el alojamiento 102. El
pistón 104 es movido lo largo de la carrera de retorno por el
accionador 114 hidráulico, que está señalado por la unidad 160 de
control para empezar a mover el pistón 104 hacia arriba en el
alojamiento 102. Durante la carrera de retorno del pistón 104, el
metal fundido 134 de la fuente 132 de alimentación de metal
fundido fluye dentro del alojamiento. En particular, a medida que el
pistón 104 empieza a moverse por la carrera de retorno, la cabeza
108 de pistón empieza a formar el espacio 148 que está ahora
sustancialmente a presión subatmosférica (es decir, vacío). Esto
hace que el metal fundido 134 de la fuente 132 de alimentación de
metal fundido entre en el alojamiento 102 a través de la primera
válvula de control 136. A medida que el pistón 104 sigue moviéndose
hacia arriba en el alojamiento 102, el metal fundido 134 sigue
fluyendo dentro del alojamiento 102. En un cierto punto durante la
carrera de retorno del pistón 104, que está representado por el
punto C en la figura 5, el alojamiento 102 está preferiblemente
totalmente relleno de metal fundido 134. El punto C también puede
ser un punto preseleccionado donde es recibida una cantidad de
presión del metal fundido 134 dentro del alojamiento. Sin embargo,
se prefiere que el punto C corresponda al punto en el que durante
la carrera de retorno del pistón 104, el alojamiento 102 está
sustancialmente lleno de metal fundido 134. En el punto C, la
válvula de control de gas 146 es utilizada por la unidad 160 de
control en una posición que coloca el alojamiento 102 en
comunicación fluida con la fuente 144 de alimentación de gas, que
presuriza el espacio "vacío" 148 con gas, tal como argón o
nitrógeno, formando un nuevo espacio lleno de gas (es decir, un
"espacio de gas") 148. El pistón 1404 sigue moviéndose hacia
arriba en el alojamiento 102 a medida que el espacio lleno de gas
148 se presuriza.
En el punto D (es decir, el final de la carrera
de retorno del pistón 104) mientras que la válvula 146 de control
de gas es utilizada por la unidad 160 de control en una posición
cerrada, lo cual previene, además, cargar con gas el espacio lleno
de gas 148 formado entre la cabeza 108 de pistón y el metal fundido
134, así como previene la descarga de gas a presión atmosférica. LA
unidad 160 de control señala, además, el accionador hidráulico 114
para que detenga el movimiento del pistón 104 hacia arriba en el
alojamiento 102. Como se ha expuesto, el final de la carrera de
retorno del pistón 104 está representada por el punto D en la figura
5, y puede coincidir con la posición total de carrera de retorno
del pistón 104 (es decir, el máximo movimiento hacia arriba posible
del pistón 104) dentro del alojamiento 102, pero no necesariamente.
Cuando el pistón 104 alcanza el final de la carrera de retorno (es
decir, la posición del pistón 104 mostrada en la figura 3), el
pistón 104 puede moverse hacia abajo a lo largo de otra carrera de
desplazamiento y el ciclo de inyección ilustrado en la figura 5
empieza de nuevo.
Como lo apreciarán los expertos en la técnica,
la válvula 146 de control de gas utilizada en el ciclo de inyección
descrita anteriormente requerirá una actuación secuencial y separada
apropiada de las funciones de alimentación de gas (es decir,
presurización) y de ventilación (es decir puertos) de la válvula 146
de control del inyector 100. La realización de la presente
invención, en la cual las funciones de alimentación de gas (es
decir presurización) y de ventilación son realizadas por dos
válvulas individuales también requeriría activación secuencia de
las válvulas. La realización del sistema 90 de alimentación fundida
en la cual la válvula 146 de control de gas es sustituida por dos
válvulas separadas en el inyector 100 se muestra en la figura 6. En
la figura 6, las funciones de alimentación de gas y de ventilación
son llevadas a cabo por dos válvulas 62, 164 individuales que
funcionan, respectivamente como válvulas de alimentación de gas y
de ventilación.
Con el funcionamiento de uno de los inyectores
100a, 100b, 100c a través de un ciclo completo de inyección ahora
descrito, el funcionamiento del sistema 90 de alimentación de metal
fundido se describirá ahora con referencia a las figuras
2-5 y 8. El sistema 90 de alimentación de metal
fundido está generalmente configurado para hacer funcionar
secuencialmente o en serie los inyectores 100a, 100b, 100c de manera
que uno de los inyectores 100a, 100b, 100c es puesto en marcha para
alimentar metal fundido 134 al colector 140 de salida 140. En
particular, el sistema 90 de alimentación de metal fundido está
configurado para hacer funcionar los inyectores 100a, 100b, 100c de
tal manera que el pistón 104 de al menos uno de los inyectores 100a,
100b, 100c se mueve a lo largo de una carrera de desplazamiento
mientras que los pistones 104 de los restantes inyectores 100a,
100b, 100c se recuperan y se mueven a través de sus carreras de
retorno o terminan sus carreras de desplazamiento.
Como se muestra en la figura 7, los inyectores
100a, 100b, 100c siguen secuencialmente cada uno el mismo movimiento
descrito anteriormente en conexión con la figura 5, pero empiezan
sus ciclos de inyección en momentos diferentes (es decir,
escalonados'') de manera que la media aritmética de sus carreras de
distribución de cómo resultado un caudal y una presión de metal
fundido constantes proporcionados al colector 140 de salida y el
último procedimiento corriente abajo. La media aritmética de los
ciclos de inyección de los inyectores 100a, 100b, 100c está
representada por la línea discontinua K en la figura 7. La unidad
160 de control descrita anteriormente se usa para secuenciar el
funcionamiento de los inyectores 100a, 100b, 100c y las válvulas
146a, 146b, 146c de control de gas para automatizar el
procedimiento descrito mas adelante.
En la figura 7, el primer inyector 100a empieza
su movimiento descendente en el punto D_{a}, el cual corresponde
a un tiempo igual a cero (es decir, t=0). El pistón 104 del primer
inyector 100a permite su carrera de desplazamiento de la manera
descrita en conexión con la figura 5. Durante la carrera de
desplazamiento del pistón 104 del primer inyector 100a, el inyector
100a alimenta metal fundido 134 al colector de salida 140 a través
de su orificio 138. A medida que el pistón 104 del primer inyector
100a se acerca al extremo de su carrera de desplazamiento en el
punto N_{a}, el pistón 104 del segundo inyector 100b empieza su
carrera de desplazamiento en el punto Db. El pistón 104 del segundo
inyector 100b sigue su carrera de desplazamiento de la manera
descrita en conexión con la figura 5 y adquiere la el suministro
del metal fundido 134 al colector 140 de salida. Como se puede ver
en la figura 7, las carreras de desplazamiento de los pistones 104
de l primer y del segundo inyector 100a, 10bb se solapan durante un
corto periodo de tiempo hasta que el pistón 104 del primer inyector
100a alcanza el final de su carrera de desplazamiento representada
por el punto E_{a}.
Después de que el pistón 104 del primer inyector
100a alcance el punto E_{a} (es decir, el final de la carrera de
desplazamiento), el primer inyector 100a se puede secuencia a
través de la carrera de restablecimiento corta y el procedimiento
de ventilación mencionado anteriormente en conexión con la figura 5.
el pistón 104 retorna entonces al final de la carrera de
desplazamiento en el punto B_{a} antes de empezar su carrera de
retorno. Alternativamente, el primer inyector 100a puede ser
secuenciado para ventilar el espacio 148 lleno de gas en el punto
E_{a} y su pistón 104 puede empezar una carrera de retorno en el
punto B_{a} de la manera descrita anteriormente en conexión con
la figura 5.
A medida que el pistón 104 del primer inyector
100a se mueve a través de su carrera de retorno, el pistón 104 del
segundo inyector 100 se mueve cerca del final de su carrera de
desplazamiento en el punto N_{b}. Sustancialmente de manera
simultánea al segundo inyector 100b que alcanza el punto N_{b}, el
pistón 104 del tercer inyector 100c empieza a moverse a través de
su carrera de desplazamiento en el punto D_{c}. El primer
inyector 100a continua simultáneamente su movimiento ascendente y se
rellena preferiblemente por completo con el metal fundido 134 en el
punto Ca. El pistón 104 del tercer inyector 100c sigue su carrera
de desplazamiento de la manera descrita anteriormente en conexión
con la figura 5, y el tercer inyector 100c asume más
sustancialmente el suministro del metal fundido 134 al colector de
salida 140 desde el primer y el segundo inyector 100a, 100b. Sin
embargo, como se puede ver en la figura 7 las carreras de
desplazamiento de los pistones 104 del segundo y del tercer
inyector 100b, 100c se solapan parcialmente durante un corto
periodo de tiempo hasta que el pistón 104 del segundo inyector 100b
alcanza el final de su carrera de desplazamiento en el punto
E_{b}.
Después de que el pistón 104 del segundo
inyector 100b alcance el punto E_{b} (es decir el final de la
carrera de desplazamiento), el segundo inyector 100b se puede
secuenciar a través de la carrera corta de restablecimiento y el
procedimiento de ventilación mencionado anteriormente en conexión
con la figura 5. el pistón 104 vuelve entonces al final de la
carrera de desplazamiento en el punto B_{b} antes de empezar su
carrera de retorno. Alternativamente, el segundo inyector 100b
puede secuenciarse para ventilar el espacio 148 lleno de gas en el
punto E_{b} y su pistón 104 puede empezar una carrera de retorno
en el punto B_{b} de la manera descrita anteriormente en
conexión con la figura 5. En aproximadamente el punto A_{b} del
pistón 104 del segundo inyector 100b, el primer inyector 100a está
sustancialmente totalmente recuperado y listo para otra carrera de
desplazamiento. De este modo, el primer inyector 100 está
equilibrado para asumir el suministro del metal fundido 134 al
colector de salida 140 cuando el tercer inyector 100c alcanza el
final de su carrera de desplazamiento.
El primer inyector 100a se mantiene en el unto
D_{a} durante un periodo muerto S_{a} hasta que el pistón 104
del tercer inyector 100c se acerque al final de su carrera de
desplazamiento en el punto N_{c}. El pistón 104 del segundo
inyector 100b se mueve simultáneamente por su carrera de retorno y
el segundo inyector 100b se recupera. Después del periodo muerto
S_{a}, el pistón 104 del primer inyector 100a empieza otra
carrera de desplazamiento para proporcionar un flujo constante de
metal fundido al colector 140 de salida. Eventualmente, el pistón
104 del tercer inyector 100c alcanza el final de su carrera de
desplazamiento en el punto E_{c}.
Después de que el pistón 140 del tercer inyector
100c alcance el punto E_{c} (es decir, el final de la carrera de
desplazamiento), el tercer inyector 100c se puede secuencia a
través de la carrera corta de restablecimiento y el procedimiento
de ventilación mencionados anteriormente en conexión con la figura
5. El pistón 104 vuelve entonces al final de la carrera de
desplazamiento en el punto B_{c} antes de empezar su carrera de
retorno. Alternativamente, el tercer inyector 100c puede ser
secuenciado para ventilar el espacio lleno de gas 148 en el punto
E_{c}, y su pistón 104 puede empezar una carrera de retorno en el
punto B_{c} de la manera descrita anteriormente en conexión con
la figura 5. En el punto A_{c} el segundo inyector 100b está
sustancialmente totalmente recuperado y equilibrado para asumir el
suministro del metal fundido 134 al colector de salida 140. Sin
embargo el segundo inyector 100b se mantiene durante un periodo
muerto S_{b} hasta que el pistón 104 del tercer inyector 100c
empieza su carrera de retorno. Durante el periodo muerto S_{b}, el
primer inyector 100a suministra el metal fundido 134 al colector
140 de salida. El tercer inyector 100c es mantenido durante un
periodo muerto S_{c} similar cuando el pistón 104 del primer
inyector 100a se acerca de nuevo al final de su carrera de
desplazamiento (punto N_{a}).
En resumen, el procedimiento descrito
anteriormente es continuo y controlado por la unidad de control 160,
como se ha mencionado anteriormente. Los inyectores 100a, 100b,
100c son respectivamente accionados por la unidad 160 de control
para desplazarlos secuencialmente y en serie a través de sus ciclos
de inyección de tal manera que uno de los inyectores 100a, 100b,
100c suministra metal fundido 134 al colector de salida 140. De
este modo, al menos uno de los pistones 104 de los inyectores 100a,
100b, 100c se mueve a lo largo de su carrera de desplazamiento,
mientras que los restantes pistones 104 de los inyectores 100a,
100b, 100c se mueven por sus carreras de retorno o terminan sus
carreras de desplazamiento.
La figura 8 muestra una segunda realización del
sistema de alimentación de metal de la presente invención y está
designado por el número de referencia 190. El sistema 190 de
alimentación de metal fundido mostrado en la figura 8 es similar al
sistema 90 de alimentación de metal fundido anteriormente
mencionado, con el sistema 190 de alimentación de metal fundido
ahora configurado para funcionar con un medio líquido en lugar de
un medio gaseoso. El sistema 190 de alimentación de metal fundido
incluye una pluralidad de inyectores 200 de metal fundido, que
están identificados por separado con las designaciones "a",
"b", y "c" por motivos de claridad. Los tres inyectores
200a, 200b y 200c son similares a los inyectores 100a, 100b, 100c
mencionados anteriormente, pero ahora están específicamente
adaptados para funcionar con una fuente de líquido viscoso y un
medio de presurización. Los inyectores 200a, 200b y 200c y sus
partes de componentes están descritas a continuación en términos de
un único inyector "200".
El inyector 200 incluye un alojamiento de
inyector 202 y un pistón posicionado para extenderse hacia abajo
dentro del alojamiento 202 y funciona de manera recíproca dentro del
alojamiento 202. El pistón 204 incluye un vástago 206 de pistón y
una cabeza 208. La cabeza de pistón 208 puede estar formada
separadamente de y fijada al vástago 206 de pistón por medios
habituales en la técnica, o formada solidariamente al vástago 206
de pistón. El vástago de pistón 206 incluye un primer extremo 210 y
un segundo extremo 212. La cabeza 208 de pistón está conectada al
primer extremo 210 del vástago 206 de pistón. El segundo extremo 212
del vástago 206 de pistón está acoplado a un accionador o gato
hidráulico 214 para accionar el pistón 204 con su movimiento
recíproco dentro del alojamiento 202. El vástago 206 de pistón está
conectado al accionador 214 hidráulico por un acoplamiento 216 de
autolianeado. El inyector 200 es también preferiblemente apropiado
para su uso con aluminio fundido y aleaciones de aluminio, y los
otros metales anteriormente mencionados en conexión con el inyector
100. Por consiguiente, el alojamiento 202, el vástago 206 de pistón
y la cabeza 208 de pistón puede estar hechos de cualquiera de los
materiales mencionados anteriormente en conexión con el alojamiento
102, el vástago 106 de pistón y la cabeza 108 de pistón del inyector
100. La cabeza 208 de pistón puede también estar hecha de material
refractario o grafito.
Como se ha establecido anteriormente, el
inyector 200 difiere del inyector 100 descrito anteriormente en
conexión con las figuras 3-5 en que el inyector
200 está específicamente adaptado para usar un medio líquido como
fuente de líquido viscoso y medio de presurización. Para este fin,
el sistema 190 de alimentación de metal fundido incluye, además,
una cámara 224 de líquido posicionada en la parte superior de y en
comunicación fluida con el alojamiento 202 de cada uno de los
inyectores 200a, 200b, 200c. La cámara 224 de líquido esta llena de
un medio 226 líquido. El medio 226 líquido es preferiblemente un
líquido altamente viscoso, tal como sal fundida. Un líquido viscoso
apropiado para el medio líquido es óxido de boro.
Como con el inyector 100 descrito anteriormente,
el pistón 204 del inyector 200 está configurado para funcionar de
manera recíproca dentro del alojamiento 202 u moverse por una
carrera de retorno en la cual es el metal fundido es recibido
dentro del alojamiento 202, y una carrera de desplazamiento para
desplazar el metal recibido en el alojamiento 202 desde el
alojamiento 202 hasta un procedimiento corriente abajo. Sin embargo,
el pistón 204 está configurado, además, para retirarse hacia arriba
dentro de la cámara 224 de líquido. Un revestimiento 230 está
previsto sobre la superficie interior del alojamiento 202 del
inyector 200, y puede estar hecho de cualquiera de los materiales
anteriormente mencionados en conexión con el revestimiento 130.
El sistema 190 de alimentación de metal fundido
incluye, además una fuente 232 de alimentación de metal fundido. La
fuente 232 de alimentación de metal fundido está prevista para
mantener una alimentación estable de metal fundido 234 al
alojamiento 202 de cada uno de los inyectores 200a, 200b, 200c. La
fuente 232 de alimentación de metal fundido puede contener
cualquiera de los metales o aleaciones metálicas mencionadas
anteriormente en conexión con el sistema 90 de alimentación de
metal fundido.
El inyector 200 incluye, además, una primera
válvula 236. El inyector 200 está en comunicación fluida con la
fuente 232 de alimentación de metal fundido a través de la primera
válvula 236. En particular, el alojamiento 202 del inyector 200
está en comunicación fluida con la fuente 232 de alimentación de
metal fundido a través de la primera válvula 236, que es
preferiblemente una válvula de control para prevenir el reflujo de
metal fundido 234 hacia la fuente 232 de alimentación de metal
fundido durante la carrera de desplazamiento del pistón 204. De
este modo, la primera válvula 236 de control permite la entrada de
metal fundido 234 al alojamiento 202 durante la carrera de retorno
del pistón 204.
El inyector 200 incluye, además, un puerto 238
de admisión/inyección. La primera válvula 236 de control está
preferiblemente situada en el puerto de admisión/inyección (de aquí
en adelante "puerto 238") que está conectado al extremo
inferior del alojamiento 202. El puerto 238 puede estar conectado
fijamente al extremo inferior del alojamiento 202 por cualquier
medio habitual en la técnica, o formado solidariamente al
alojamiento 202.
El sistema 190 de alimentación de metal fundido
incluye, además, un colector 240 de entrada para suministrar metal
fundido 234 a un procedimiento corriente abajo. Los inyectores
200a, 200b, 200c están cada uno en comunicación fluida con el
colector 240 de salida. En particular, el puerto 238 de cada uno de
los inyectores 200a, 200b, 200c se usa como la entrada o la
admisión dentro de cada uno de los inyectores 200a, 200b, 200c, y se
usa, además, para distribuir (es decir, inyectar) el metal fundido
234 desplazado desde el alojamiento 202 de cada uno de los
inyectores 200a, 200b, 200c al colector 240 de salida.
El inyector 200 incluye, además, una segunda
válvula 242 de control, que está preferiblemente situada en el
puerto 238. La segunda válvula 242 de control es similar a la
primera válvula 236 de control pero ahora está configurada para
proporcionar un conducto de salida para el metal fundido 234
recibido dentro del alojamiento 202 del inyector 200 a desplazar
desde el alojamiento 202 y dentro del colector 240 de salida.
La cabeza 208 de pistón del inyector 200 puede
ser de forma cilíndrica y estar recibida en un alojamiento 202 de
forma cilíndrica. La cabeza 208 de pistón define, además, una
cavidad 208 que se extiende circunferencialmente. La cavidad 248
está situada de tal manera que el pistón 204 está retraído hacia
arriba dentro de la cámara 224 de líquido durante su carrera de
retorno, el medio líquido 226 de la cámara 224 de líquida llena la
cavidad 248. La cavidad 248 permanece llena del medio líquido 226 a
lo largo de todas carreras de retorno y desplazamiento del pistón
204. Sin embargo, cada carrera de retorno del pistón 204 hacia
arriba dentro de la cámara 224 de líquido, una alimentación
"fresca" del medio líquido 226 llena la cavidad 248. Con el fin
de que el medio líquido 226 de la cámara 224 de líquido permanezca
dentro de la cavidad 248, la cabeza de pistón 208 tiene un diámetro
exterior ligeramente inferior al diámetro interior del alojamiento
202. Por consiguiente, hay muy poco sin revestir entre la cabeza
208 de pistón y el alojamiento durante el funcionamiento de los
inyectores 200, y el medio 226 líquido ligeramente viscoso
previene que el metal fundido4 recibido dentro del alojamiento 202
fluya hacia arriba dentro de la cámara 224 de líquido.
La porción de extremo de la cabeza 208 de pistón
que define la cavidad 248 puede ser dispensada enteramente, de tal
manera que durante las carreras de retorno y desplazamiento del
pistón 204, una capa o columna del medio líquido 226 está presente
entre la cabeza 208 de pistón y el metal fundido 234 recibido dentro
del alojamiento 202 y se usa para forzar el metal fundido 234 desde
el alojamiento 202 delante del pistón 204 del inyector 200- esto es
análogo al "espacio lleno de gas" del inyector 100 mencionado
anteriormente.
Debido al gran volumen del medio líquido 226
contenido en la cámara 224 de líquido, el inyector 200 generalmente
no requiere enfriamiento interno como era el caso del inyector 100
mencionado anteriormente. Además, debido a que el inyector 200
funciona con medio liquido, la disposición estanqueidad al gas (es
decir, junta de presión anular 120) encontrada en el inyector 100
no es requerida. De este modo, la camisa de agua de enfriamiento
128 mencionada anteriormente en conexión con el inyector 100 tampoco
es requerida. Como se ha establecido anteriormente, un líquido
apropiado para la cámara de líquido 224 es una sal fundida, tal como
óxido de boro, particularmente cuando el metal fundido 234
contenido en la fuente 232 de alimentación de metal fundido es una
aleación basada en aluminio. El medio líquido 226 contenido en la
cámara 224 de líquido puede ser cualquier líquido que sea
químicamente inerte o resistivo (es decir, sustancialmente no
reactivo) al metal 234 fundido contenido en la fuente 232 de
alimentación de metal fundido.
El sistema 190 de alimentación de metal fundido
mostrado en la figura 8 funciona de una manera análoga al sistema
90 de alimentación de metal fundido mencionado anteriormente con
variaciones menores. Por ejemplo, debido a que los inyectores 200a,
200b, 200c funcionan con un medio líquido en lugar de un medio
gaseoso, las válvulas de control de gas 146a, 146b, 146c no son
requerida y los inyectores 200a, 200b, 200c no se mueven en
secuencia a lo largo de la carrera de "restablecimiento" y el
procedimiento de ventilación mencionado en conexión con la figura
5. Por el contrario, la cámara de líquido 224 proporciona una
alimentación estable del medio líquido 224 a los inyectores 200a,
200b, 200c que actúan presurizando los inyectores 200a, 200b, 200c.
El medio líquido 224 puede también proporcionar algunos beneficios a
los inyectores 200a, 200b, 200c.
El funcionamiento del sistema 190 de
alimentación de metal fundido será ahora explicado con referencia
continuada a la figura 8. Todo el procedimiento descrito a
continuación está controlado por una unidad 260 de control
(PC/PCL), que controla el funcionamiento y el movimiento del
accionador hidráulico 214 conectado al pistón 204 de cada uno de
los inyectores 200a, 200b, 200c, y de este modo, el movimiento de
los pistones 204 respectivos. Como era el caso del sistema 90 de
alimentación de metal fundido mencionado anteriormente, la unidad
160 de control acciona secuencialmente o en serie los inyectores
200a, 200b, 200c para proporcionar continuamente flujo de metal
fundido al colector de salida 240 a presiones operativas
sustancialmente constantes. Tal actuación secuencial o en serie se
lleva a cabo por el control apropiado del accionador hidráulico 214
conectado al pistón 204 de cada uno de los inyectores 200a, 200b,
200c, como será apreciado por los expertos en la técnica.
En la figura 8, el pistón 204 del primer
inyector 200a es mostrado al final de su carera de desplazamiento,
acabando de terminar de inyectar metal fundido 234 dentro de
colector de salida 240. El pistón 204 del segundo inyector 200b se
mueve lo largo de su carrera de desplazamiento y ha asumido la
alimentación del metal fundido 234 al colector de salida 240. El
tercer inyector 200c ha completado su carrera de retorno y está
totalmente "cargado" de una nueva alimentación del metal
fundido 234. El pistón 204 del tercer inyector 200c se retira
preferiblemente parcialmente hacia arriba dentro de la cámara de
líquido 224 durante su carrera de retorno (como se muestra en la
figura 8) de manera que la cavidad 248 formada en la cabeza 208 de
pistón está en comunicación fluida con el medio líquido 226 en l
cámara de líquido 224. El medio líquido 226 llena la cavidad 248
con una alimentación "fresca" del medio líquido 226.
Alternativamente, el pistón 204 puede ser retirado totalmente hacia
arriba dentro de la cámara de líquido 224 de manera que una capa o
columna del medio líquido 226 separa el extremo del pistón 204 del
contacto con el metal fundido 234 recibido dentro del alojamiento
202. Esta situación es análoga al "espacio lleno de gas" de los
inyectores 100a, 100b, 100c, como se ha establecido anteriormente.
Los pistones 204 de los restantes inyectores 200a, 200b seguirán
movimientos similares durante sus careras de retorno.
Una vez que el inyector 200b termina su carrera
de desplazamiento, la unidad de control 260 acciona el accionador
hidráulico 214 fijado al pistón 204 del tercer accionador 200c para
desplazar el pistón a través de su carrera de desplazamiento de
manera que el tercer inyector 200c asuma el suministro del metal
fundido 234 al colector de salida 240. A continuación, cuando el
pistón del tercer inyector 200c termina su carrera de
desplazamiento, la unidad de control 260 acciona de nuevo el
accionador hidráulico 214 fijado al pistón 204 del primer inyector
200a para mover el pistón 204 a lo largo de su carrera de
desplazamiento para que de este modo el primer inyector 200a asuma
la alimentación del metal fundido 234 al colector de salida 240. De
este modo, la unidad de control 260 hace funcionar secuencialmente
o en serie los inyectores 200a, 200b, 200c para automatizar el
procedimiento anteriormente mencionado (es decir, ciclos de
inyección escalonados de los inyectores 200a, 200b, 200c), que
proporciona un flujo continuo de metal fundido 234 al colector 240
de salida a una presión sustancialmente constante.
Los inyectores 200a, 200b, 200c funcionan cada
uno de la misma manera durante sus ciclos de inyección (es decir
carreras de retorno y desplazamiento). Durante la carrera de retorno
del pistón 204 de cada uno de los inyectores 200a, 200b, 200c se
genera presión subatmosférica (es decir, vacío) dentro del
alojamiento 202, lo cual hace que el metal fundido 234 de la fuente
232 de alimentación de metal fundido entre en el alojamiento 202 a
través de la primera válvula 236 de control. A medida que el pistón
240 sigue moviéndose hacia arriba, el metal fundido 234 de la
fuente 232 de alimentación de metal fundido fluye por detrás de la
cabeza 208 de pistón para llenar el alojamiento 202 Sin embargo, la
naturaleza altamente viscosa del medio líquido 226 presente en la
cavidad 248 y por encima del alojamiento 202 previene que el metal
fundido 234 fluya hacia arriba dentro de la cámara 224 de líquido.
El medio líquido 226 presente en la cavidad 248 y por encima del
alojamiento 202 proporciona un efecto de "estanqueidad
viscosa" que previene el flujo hacia arriba del metal fundido 234
y permite, además, que el pistón 204 desarrolle altas presiones en
el alojamiento 202 durante la carrera de desplazamiento del pistón
204 de cada uno de los inyectores 200a, 200b, 200c. El medio 226
líquido viscoso como lo apreciarán los expertos en la técnica, está
presente alrededor de la cabeza 208 de pistón y el vástago 206 de
pistón, así como llena la cavidad 248. De este modo, el medio
líquido 226 contenido dentro del alojamiento 202 (es decir,
alrededor de la cabeza 208 de pistón y el vástago 206 de pistón)
separa el metal fundido 234 que fluye dentro del alojamiento 202 de
la cámara 224 de líquido, proporcionando un efecto de
"estanqueidad viscosa" dentro del alojamiento 202.
Durante la carrera de desplazamiento del pistón
204 de cada uno de los inyectores 200a, 200b, 200c, la primera
válvula 236 de control previene el reflujo del metal fundido 234
hacia la fuente 232 de alimentación de metal fundido de una manera
similar a la primera válvula de control 136 de los inyectores 100a,
100b, 100c. El medio líquido 226 presente en la cavidad 248,
alrededor de la cabeza 208 de pistón y el vástago 206 de pistón, y
más arriba en el alojamiento 202 el efecto de estanqueidad viscosa
entre el metal fundido 234 que se desplaza desde el alojamiento
202 y el medio líquido 226 presente en la cámara 224 de líquido.
Además, el medio 226 líquido presente en la cavidad 248, alrededor
de la cabeza 208 de pistón y el vástago 206 de pistón y más arriba
en el alojamiento 202 está comprimido durante la carrera
descendente del pistón 204 que genera altas presiones dentro del
alojamiento 202 que fuerzan el metal fundido 234 recibido dentro del
alojamiento 202 desde el alojamiento 202. Debido a que el medio
líquido 226 es sustancialmente incompresible, el inyector 200
alcanza la presión "crítica" mencionada anteriormente en
conexión con el inyector 100 muy rápidamente. A medida que el metal
fundido 234 empieza a fluir desde el alojamiento 202, el accionador
hidráulico 214 se puede usar para controlar el caudal de metal
fundido al cual el metal fundido 234 es distribuido al procedimiento
corriente abajo para cada inyector 200a, 200b, 200c respectivo.
En resumen, la unidad de control 260 acciona
secuencialmente los inyectores 200a, 200b, 200c para proporcionar
continuamente el metal fundido 234 al colector 240 de salida. Esto
se lleva acabo escalonando los movimientos de los pistones 204 de
los inyectores 200a, 200b, 200c de manera que al menos uno de los
pistones está siempre en movimiento por una carrera de
desplazamiento. Por consiguiente, el metal fundido 234 es
suministrado continuamente y a una presión operativa o de trabajo
sustancialmente constante al colector de salida 240.
Finalmente, con referencia a las figuras 8 y 9,
el sistema 200 de alimentación de metal fundido se muestra
conectado al colector 240 de salida, como se ha mencionado
anteriormente. El colector 240 de salida es mostrado, además,
suministrando metal fundido 234 a un procedimiento corriente abajo
ejemplar. El procedimiento corriente abajo ejemplar es un aparato
de extrusión continua 300. El aparato de extrusión 300 está adaptado
para formar varillas circulares macizas de sección transversal
uniforme. El aparato de extrusión300 incluye una pluralidad de
conductos 302 de extrusión, cada uno de los cuales está adaptado
para formar una única varilla circular. Los conductos 302 de
extrusión incluyen cada uno un intercambiador de calor 304 y una
matriz de salida 306. Cada uno de los intercambiadores de calor 304
está en comunicación fluida (separadamente a través de los conductos
respectivos de extrusión 302) con el colector de salida 240 para
recibir metal fundido 234 del colector de salida 240 bajo la
influencia de los inyectores 200a, 200b, 200c de metal fundido. Los
inyectores 200a, 200b, 200c proporcionan la fuerza motriz
necesaria para inyectar el metal fundido 234 dentro del colector de
salida 240 y distribuir, además, el metal fundido 234 a los
conductos 302 respectivos de extrusión bajo presión constante. Los
intercambiadores de calor 304 están previstos para enfriar y
solidificar parcialmente el metal fundido 234 que pasa a través de
los mismos a la matriz 306 de salida durante el funcionamiento del
sistema 190 de alimentación de metal fundido. La matriz 306 de
salida está dimensionada y conformada para formar la varilla maciza
de sección transversal sustancialmente uniforme. Una pluralidad de
pulverizadores de agua 308 pueden estar provistos corriente abajo
de la matriz 306 para cada uno de los conductos de extrusión 302
para solidificar totalmente las varillas formadas. El aparato 300
de extrusión descrito generalmente anteriormente es sólo un ejemplo
del tipo de aparato o procedimiento corriente abajo con el cual los
sistemas de alimentación de metal fundido 90, 190 de la presente
invención se pueden utilizar. Como se ha indicado, el sistema 90 de
alimentación de metal fundido accionado por gas también puede estar
en conexión con el aparato de extrusión 300.
Con referencia ahora a las figuras 10.25 se
muestran procedimientos específicos de formación de metal corriente
abajo que utilizan los sistemas 90, 190 de alimentación de metal
fundido. Los procedimientos de formación de metal corriente abajo
son explicados a continuación con referencia al sistema 90 de
alimentación de metal fundido de la figura 2 como el sistema que
proporciona el metal fundido al procedimiento. Sin embargo, será
evidente que el sistema 190 de alimentación de metal fundido de la
figura 8 puede también ser utilizado en esta función.
La figura 10 muestra generalmente un aparato 400
para formar una pluralidad de artículos 402 metálicos continuos de
longitud indefinida. El aparato incluye el colector 140 mencionado
anteriormente, el cual es denominado de ahora en adelante como
"colector de salida 140". El colector de salida 140 recibe
metal fundido 132 a caudal y presión sustancialmente constantes del
sistema 90 de alimentación de metal fundido de la manera
anteriormente explicada. El metal fundido 132 se mantiene bajo
presión en el colector de salida 140. El aparato 400 incluye,
además, una pluralidad de matrices de salida 404 fijadas al colector
de salida 140. Las matrices 404 de salida puede estas fijadas
firmemente al colector de salida 140 como se muestra en la figura 10
o formadas solidariamente al cuerpo del colector de salida 140. Las
matrices de salida 404 se muestran fijadas al colector de salida
140 con dispositivos de sujeción convencionales 406 (es decir,
pernos). Las matrices de salida 404 se muestran, además, en la
figura 10 como siendo de un material diferente del colector de
salida 140, pero pueden ser del mismo material que el colector de
salida 140 y formada solidariamente al mismo.
Con referencia a las figuras
10-12, las matrices de salida 404 incluyen cada una
un alojamiento 408 de matriz, el cual está fijado al colector 140
de salida de la manera anteriormente explicada. El alojamiento 408
de matriz de cada una de las matrices de salida 404 define un
conducto 410 central de matriz en comunicación fluida con el
colector de salida 140. El alojamiento 408 de matriz define una
abertura 412 de matriz para descargar los respectivos artículos
402 metálicos de las matrices 404 de salida. El conducto 410 de
matriz proporciona un conducto para el transporte de metal fundido
desde el colector 140 de salida a la abertura 412 de matriz que se
usa para conformar el artículo metálico 402 dentro de su forma de
sección transversal deseada. Las matrices 404 de salida se pueden
usar para producir el mismo tipo de artículo 402 metálico continuo
o diferentes tipos de artículos metálicos 402, como se explica más
adelante. En la figura 10, dos de las matrices 404 de salida están
configuradas para formar artículos 402 metálicos como tubos de
sección transversal de forma circular que tienen una sección
transversal anular o hueca como se muestra en 12b, y dos de las
matrices de salida 404 están configuradas para formar artículos 402
metálicos como varillas o barras macizas que también tienen una
sección transversal de forma circular como se muestra en la figura
11b.
El alojamiento 408 de matriz de cada una de las
matrices 404 define, además, una cavidad o cámara de enfriamiento
414 que, rodea, al menos parcialmente el conducto de matriz 410 para
enfriar el metal fundido 132 que fluye a través del conducto de
matriz 410 hasta la abertura 412 de matriz. La cavidad o cámara 414
de enfriamiento también puede adoptar la forma de conductos de
enfriamiento como se muestra en las figuras 18 y 19 explicadas más
adelante. La cámara 414 de enfriamiento está prevista para enfriar y
solidificar el metal fundido 132 en el conducto 410 de matriz de
tal manera que el metal fundido 132 se solidifica totalmente antes
de alcanzar la abertura 412 de matriz.
Una pluralidad de rodillos 416 están
opcionalmente asociados a cada una de las matrices de salida 404.
Los rodillos 416 están posicionados para entrar en contacto con los
artículos 402 metálicos formados corriente abajo de las aberturas
412 respectivas de matiz y más particularmente, enganchar con
fricción los artículos 402 metálicos para proporcionar
contrapresión al metal fundido 132 en el colector 140 de salida. Los
rodillos 416 sirven también como mecanismo de frenado usados para
ralentizar la descarga de los artículos 402 metálicos a partir de
las matrices 404 de salida. Debido a las altas presiones generadas
por el sistema 90 de alimentación de metal fundido y presentes en
el colector 140 de salida, un sistema de frenado es beneficioso para
ralentizar la descarga de los artículos 402 metálicos a partir de
las matrices 404 de salida. Esto garantiza que los artículos 402
metálicos están totalmente solidificados y enfriados antes de salir
de las matrices 404 de salida. Una pluralidad de pulverizadores de
enfriamiento 418 pueden estar situados corriente abajo de las
matrices de salida 404 para enfriar, además, los artículos 402
metálicos que se descargan de las matrices 404 de salida.
Como se ha mencionado anteriormente, la figura
10 muestra el aparato 400 con dos matrices 404 de salida
configuradas para formar artículos 402 metálicos de sección
transversal anular que tienen una forma circular (es decir tubos),
y con dos de las matrices 404 de salida configuradas para formar
artículos 402 metálicos de sección transversal maciza que tienen
una forma circular (es decir, varillas). De este modo, el aparato
400 puede formar simultáneamente diferentes tipos de artículos 402
metálicos. La configuración particular en la figura 10 en la cual
el aparato 400 incluye cuatro matrices 404 de salida, dos para
producir artículos 402 metálicos de sección transversal anular y
dos para producir artículos 402 metálicos de sección transversal
maciza, es meramente ejemplar para explicar el aparato 400 y la
presente invención no se limita a esta disposición particular. Las
cuatro matrices 404 de la figura 10 pueden usarse para producir
cuatro tipos de artículos metálicos 402. Además, el uso de cuatro
matrices 404 de salida es meramente ejemplar y el aparato 400 puede
tener cualquier número de matrices 404 de salida según la presente
invención. Únicamente una matriz de salida 404 es necesaria en el
aparato 400.
La matriz 404 de salida usada para formar
varillas metálicas de sección transversal maciza será ahora
explicada con referencia a las figuras 10 y 11. La matriz 404 de
salida de las figuras 10 y 11 incluye. Además, una cámara 420 en
forma de lágrima corriente arriba de la abertura 412 de matriz. La
cámara 412 define una forma divergente-convergente
y será denominada de aquí en adelante como cámara 420
divergente-convergente. La cámara
divergente-convergente 420 se usa para enfriar el
metal solidificado de trabajo en el conducto 410 e matriz, que se
solidifica cuando el metal fundido 132 pasa por el área del
conducto 410 de matriz que linda con la cámara 414 de
enfriamiento, antes de descargar el metal solidificado a través de
la abertura 412 de matriz. En particular, el metal fundido 132
fluye desde el colector 140 de salida y dentro de la matriz 404 de
salida a través del conducto 410 de matriz. La presión
proporcionada por el sistema 90 de alimentación de metal fundido
hace que el metal fundido 132 fluya dentro de la matriz 404 de
salida. El metal fundido 132 permanece en este estado fundido
hasta que el metal fundido 132 pasa a través del área del conducto
410 de matriz que linda generalmente con la cámara de enfriamiento
414. El metal fundido 132 se convierte en semisolidificado en esta
área, y preferiblemente, se solidifica completamente antes de
alcanzar la cámara divergente-convergente 420. El
área de metal semisolidificado y de metal totalmente solidificado
están designadas por separado con los números de referencia 422 y
423 a continuación.
El metal solidificado 424 en la cámara
divergente-convergente 420 exhibe una estructura de
colada, que no es ventajosa. La forma
divergente-convergente de la cámara
divergente-convergente 420 funciona labra el
metal solidificado 424, que forma una microestructura labrada o
trabajada. La microestructura labrada mejora la fuerza del artículo
402 metálico formado, en este caso una varilla de sección
transversal maciza que tiene una forma circular. Este procedimiento
es generalmente semejante a trabajar en frío el metal para mejorar
su fuerza y otras propiedades, como es conocido en la técnica. El
metal 424 solidificado labrado es descargado bajo presión a través
de la abertura 412 de matriz para formar el artículo metálico
continuo 402. Este caso, como se ha establecido, el artículo
metálico 402 es una varilla 402 metálica de sección transversal
maciza.
Como lo apreciarán los expertos en la técnica,
el procedimiento para formar el artículo metálico 402 (es decir, la
varilla circular maciza) descrita anteriormente tiene numerosas
ventajas mecánicas. El sistema 90 de alimentación de metal fundido
suministra metal fundido 132 al aparato 400 a presión y caudal
constantes y de este modo es un sistema "estable" Por
consiguiente, no hay teóricamente ningún límite a la longitud del
artículo 402 metálico formado, Hay un mejor control de la dimensión
de la sección transversal del artículo 402 metálico porque no hay
"presión de matriz" ni "temperatura de matriz",
transitorias. También hay un mejor control de la dimensión a
través de la longitud del artículo 402 metálico (es decir, no
transitorios) Además, la relación de extrusión puede estar basada
en el rendimiento de productos y no sobre requisitos de
procedimiento. La relación de extrusión se puede reducir, lo cual
da como resultado una mayor vida útil de matriz para la abertura de
matriz 412. Además, hay menos distorsión de matriz debido a la baja
presión de matriz (es decir, alta temperatura, baja velocidad).
Como los apreciarán los expertos en la técnica,
el procedimiento para formar el artículo 1402 metálico (es decir,
varilla circular maciza) descrito anteriormente tienen numerosas
ventajas metalúrgicas para el artículo 402 metálico resultante.
Estas ventajas incluyen generalmente: (a) eliminación de licuación
de superficie y porosidad de contracción; (b) reducción de
macrosegregación; (c) eliminación de la necesidad de los pasos de
tratamiento homogeneización y recalentamiento requeridos en la
técnica anterior; (d) mayor potencial de obtención de
microestructura no cristalizadas (es decir, baja deformación Z); (e)
costura mejor soldada en estructuras tubulares (como se explica
más adelante); y (f) la eliminación de cariaciones de estructura a
través de la longitud del artículo 402 metálico a causa de la
naturaleza estable del procedimiento de formación.
A partir de un punto de vista económico, el
anterior procedimiento elimina el inventario en curso integra las
fases de fusión, precalentamiento, recalentamiento y extrusión, que
están presentes en el procedimiento de la técnica anterior
explicado anteriormente en conexión con la figura 1, en una fase.
Además, no hay metal desechado en el procedimiento descrito tal
como el generado en el procedimiento de la técnica anterior
previamente explicado. A menudo, en el proceso de extrusión de la
técnica anterior, el producto extruido debe ser recortado y/o
escalpado, lo cual no se requiere en el presente procedimiento.
Todas las ventajas anteriores se aplican a cada uno de los
artículos 402 metálicos diferentes formados en el aparato 400 que
mencionan a continuación.
Con referencia ahora a las figuras 10 y 12, el
aparato 400 se puede usar para formar artículos 402 metálicos que
tienen una sección transversal hueca o anular, tal como el tubo
hueco mostrado en la figura 12b. El aparato 400 para esta
aplicación incluye, además, un mandril 426 posicionado en el
conducto 410 de matriz. El mandril 426 se extiende preferiblemente
dentro del colector 140 de salida, como se muestra en la figura 10.
el mandril 426 se enfría preferiblemente internamente haciendo
circular un refrigerante en el interior del mandril 426. El
refrigerante puede ser suministrado al mandril 426 por un conducto
428 que se extiende dentro en el centro del mandril 426. La cámara
divergente-convergente 420 se usa de nuevo para
trabajar el metal solidificado 424 antes de forzar o descargar el
metal solidificado 424 a través de la abertura 412 de matriz, que
forma el artículo 402 metálico de sección transversal anular (es
decir tubo de forma circular). El artículo 402 metálico de sección
transversal anular resultante es "sin costuras" lo cual
significa que no se requiere soldadura para formar la estructura
circular, como es práctica común en la fabricación de conductos o
tubos. Además, debido a que el metal 132 fundido se solidifica en
forma de una estructura anular, la pared del tubo hueco resultante
puede estar hecha fina duran el proceso de solidificación sin
procesamiento posterior, lo cual podría debilitar las propiedades
del metal.
Como se utiliza en esta descripción, el término
"circular" está destinado a definir no solamente círculos
auténticos, sino también formas "redondeadas" tales como ovales
(es decir, forman que no son círculos perfectos). Las matrices de
salida 404 mencionadas anteriormente en conexión con las figuras 11
y 12 están generalmente configuradas para formar artículos 402
metálicos que tienen generalmente secciones transversales circulares
simétricas. El término "sección transversal simétrica" tal
como se usa en esta descripción está destinado a significar que una
sección transversal vertical a través del artículo 402 metálico es
simétrica respecto de al menos un eje que pasa a través de la
sección transversal. Por ejemplo, la sección transversal circular
de la figura 11b es simétrica respecto del diámetro del círculo.
Las figuras 13-16 muestran una
realización de la matriz de salida 404 usada para formar un articulo
metálica de forma poligonal 4023. Como se muestra en las figuras
14-16, el artículo metálico formado 402 tendrá una
sección transversal en forma de L. En particular, será evidente a
partir de las figuras 14-16 que la forma de L (es
decir, sección transversal en forma poligonal) no es simétrica
respecto de ningún eje que pasa a través de la misma. Por lo tanto,
el aparato 400 de la presente invención se puede usar para formar
artículos 402 metálicos de forma asimétrica, tal como las barras en
forma de L formadas por la matriz de salida 404 de las figuras
13-16.
La matriz 404 de salida de las figuras
13-16 es sustancialmente similar a las matrices 404
de salida mencionadas anteriormente, pero no incluyen una cámara
divergente-convergente 420. Alternativamente, el
conducto 410 de matriz tiene una sección transversal constante que
tiene la forma del artículo 402 metálico concebido, como lo ilustra
la vista en sección transversal de la figura 14. El metal fundido
132 pasa a través del conducto 410 de matriz de la manera
mencionada anteriormente, y se solidifica en el área que linda con
la cámara 414 de solidificación. La estructura labrada deseada para
el metal solidificado 424 se forma labrando el metal solidificado
424 en la abertura de matriz 412. En particular, como el metal 424
solidificado es forzado a partir del área de mayor sección
transversal definida por el conducto 410 de matriz dentro del área
de menor sección transversal definida por la abertura 412 de
matriz, el metal solidificado 424 se labra a partir de la
estructura labrada deseada. El conducto 410 de matriz no se limita a
tener generalmente la misma forma de sección transversal que el
artículo 402 metálico formado. El conducto 410 de matriz puede tener
una forma circular, de manera que podría potencialmente usarse
para el conducto de matriz 410 de las matrices de salida 404 de las
figuras 11 y 12. El conducto 410 de matriz para la matriz de salida
de las figuras 13-16 puede, además, incluir la
cámara divergente-convergente 420. La figura 13
ilustra que la estructura labrada deseada para el metal
solidificado 424 puede ser realizada forzando el metal solidificado
424 a través de una abertura 412 de matriz de área de sección
transversal reducida respecto del área de sección transversal
definida por el conducto 410 de matriz corriente arriba. El
conducto 410 de matriz puede tener la misma forma general de la
abertura 412 de matriz, pero la presente invención se limita a esta
configuración.
Con referencia brevemente a las figuras
22-25, son posibles otras formas de sección
transversal para los artículos 402 metálicos continuos formados por
el aparato 400 de la presente invención. Las figuras 22 y 23
muestran artículos 402 metálicos de sección transversal de forma
poligonal, simétrica que se pueden hacer según la presente
invención. La figura 22 muestra una viga de doble T de forma
poligonal hecha por una matriz de salida 404 que tiene una abertura
de matriz en forma de i 412. La figura 23 muestra una varilla de
forma poligonal maciza hecha por una matriz 404 de salida que tiene
una abertura 412 de matriz de forma hexagonal. La varilla 402
metálica de sección transversal hexagonal formada por la matriz 404
de salida de la figura 23 puede denominarse como una varilla
perfilada. La figura 24 ilustra un artículo 402 metálico anular en
el cual la abertura en el artículo metálico 402 tiene una forma
diferente del espacio total del artículo metálico 402. En la figura
24, la abertura o corona en el artículo 402 metálico es de forma
cuadrada mientras que la forma global del artículo 402 metálico es
circular. Esto se puede conseguir usando un mandril de forma
cuadrada 426 en la matriz 404 de salida de la figura 12. Además, la
figura 25 ilustra un artículo 402 metálico de sección transversal
anular que tiene una forma poligonal global (es decir, forma
cuadrada). La abertura 412 de matriz en la matriz 404 de salida de
la figura 25 es de forma cuadrada y se usa un mandril de forma
cuadrada 426 para formar la abertura o corona de forma cuadrada en
el artículo metálico 402. El artículo 402 metálico de la figura 25
puede denominarse como tubo perfilado.
Con referencia a la figura 17, la presente
invención considera que las matrices de salida adicionales o
secundarias se pueden usar para reducir, además, el área de sección
transversal de los artículos 402 metálicos y labrar, además, el
metal solidificado 424 que forma los artículos metálicos 402 para
mejorar, además, la estructura labrada deseada. La figura 17
muestra una segunda o matriz 430 de salida o corriente abajo fijada
a la primera matriz 404 de salida o corriente abajo. La segunda
matriz de salida 430 puede estar fijada a la matriz de salida 404
con dispositivos de fijación mecánicos (es decir, pernos) 423 como
se muestra, o se pueden formar solidariamente a la matriz de salida
404. La realización de la matriz de salida 404 como se muestra en la
figura 17 tiene una configuración similar a la matriz de salida 404
de la figura 13 pero también puede tener la configuración de la
matriz de salida 404 de la figura 11 (es decir, una cámara
divergente-convergente 420, etc). La segunda matriz
de salida 430 incluye un alojamiento 434 mencionado anteriormente.
El segundo conducto de matriz 436 define un área de sección
transversal más pequeña que la abertura de matriz 412 de la matriz
de salida 440 corriente arriba. La segunda abertura de matriz 438
define un área de sección transversal reducida respecto del
segundo conducto 436 de matriz. Además, en trabajo enfrío se realiza
cuando el metal solidificado 424 es forzado a través de la segunda
abertura 238 de matriz a partir del segundo conducto 436 de matriz,
mejorando además, la estructura labrada del metal solidificado 424
que forma el artículo 402 metálico e incrementando la fuerza del
artículo 402 metálico. La segunda matriz de salida 430 puede estar
situada inmediatamente adyacente a la matriz 404 de salida
corriente arriba, como se ilustra, o además corriente arriba a
partir de la matriz 404 de salida. La segunda matriz de salida 430
proporciona también un área adicional de enfriamiento para el metal
solidificado 424 para enfriarlo antes de salir del aparato 400, lo
cual mejora las propiedades del metal solidificado 424 que forma el
artículo 402 metálico.
Con referencia a las figuras 18 y 20, el aparato
400 puede estar adaptado para formar una placa metálica continua en
forma del artículo metálico 402. La matriz de salida 404 de la
figura 18 tiene un conducto de matriz 410 que generalmente ahusa
hacia arriba la abertura 412 de matriz. La abertura 412 de matriz
está generalmente formado para formar la sección transversal
rectangular del artículo 402 de placa continua mostrado en la figura
20. La cámara de enfriamiento 420 es sustituida por un par de
conductos de enfriamiento 440, 442, los cuales generalmente lindan
con la longitud del conducto de matriz 410, como se ilustra en la
figura 18. El metal fundido 132 es enfriado en el conducto de
matriz 410 para formar el metal 422 en estado semisólido. El metal
solidificado 424 se trabaja inicialmente para formar la estructura
labrada deseada forzando el metal solidificado 424 a través del
área de sección transversal más pequeña definida por la abertura 412
de matriz. Además, los rodillos 416 inmediatamente adyacentes a la
abertura 412 de matriz se usan para reducir, además, la altura H de
la placa 402 continua, que trabaja, además la placa continua 402 y
genera la estructura labrada. La placa 402 continua puede tener
cualquier altura porque el metal fundido 132 es proporcionado al
aparato 400 de manera estable. De este modo, el aparato 400 de la
presente invención puede proporcionar hojas de metal laminadas
además de las varillas o las barras mencionadas anteriormente.
Además, las operaciones de laminado convencionales pueden ser
llevada a cabo corriente abajo de los rodillos 416.
Con referencia a las figuras 19 y 21, el aparato
400 puede estar adaptado para formar un lingote metálico continuo
en forma del artículo 402 metálico. La matriz 404 de salida de la
figura 19 tiene un conducto de matriz 410 que está generalmente
divido en dos porciones. Una primera porción 450 del conducto de
matriz 410 tiene generalmente una sección transversal constante.
Una segunda porción 452 del conducto de matriz 410 diverge
generalmente para formar la abertura de matriz 412. La abertura de
matriz 412 está generalmente conformada para formar la forma de
sección transversal de lingote 402 mostrado en la figura 21. La
forma de sección transversal puede ser poligonal como se muestra en
la figura 21 o circular como se muestra en la figura 21b. La cámara
de enfriamiento 420 es sustituida por u par de conductos de
enfriamiento 454, 456, que generalmente lindan con la longitud de
la primera porción 450 del conducto de matriz 410, como se ilustra
en la figura 19. El metal fundido 132 es enfriado en el conducto
de matriz 410 para formar el metal en estado semisólido 422 y
finalmente el metal solidificado 424 en la primera porción 450 del
conducto de matriz 410. El metal semisólido 422 se enfría
preferiblemente por completo formando el metal solidificado 424,
cuando el metal solidificado 424 alcanza la segunda porción de
mayor sección transversal 452 del conducto de matriz 410. El metal
solidificado 424 se trabaja inicialmente para formar la estructura
labrada deseada cuando el metal solidificado 424 diverge hacia
fuera desde el área de menor sección transversal definida por la
primera porción 450 del conducto 410 de matriz en el área de mayor
sección transversal definida por la segunda porción 452 del
conducto 410 de matriz. Además, los rodillos 416 inmediatamente
adyacentes a la abertura de matriz 412 se usan para reducir,
además, el ancho W del lingote continuo 402, que trabaja, además el
lingote 402 y genera la estructura labrada deseada. El lingote 402
continuo puede tener cualquier longitud debido a que el metal
fundido 132 es proporcionado al aparato 400 de una manera estable.
De este modo, el aparato 400 de la presente invención puede
proporcionar lingotes de cualquier longitud además de la placa
continua, varillas y barras anteriormente mencionadas.
El procedimiento continuo descrito anteriormente
se puede usar para formar artículos metálicos continuos de
virtualmente cualquier longitud y cualquier forma de sección
transversal. La explicación anterior detallaba la formación de
varillas, barras, lingotes y placa de metal continuo. El
procedimiento descrito anteriormente se puede usar para formar
tanto formas de sección transversal macizas como anulares. Tales
formas anulares forman verdaderos conductos sin costura, tales como
tubos o conductos huecos. El procedimiento descrito anteriormente
también puede formar artículos metálicos que tienen secciones
transversales tanto simétricas como asimétricas. En resumen, el
procedimiento de formación metálica continua descrito anteriormente
puede (pero no limitarse a): (a) proporcionar formas de material
de relación de extrusión baja de gran volumen, (b) proporcionar
artículos metálicos sin costuras de pared delgada, de calidad
superior tal como tubos huecos y conductos; (c) proporcionar
artículos metálicos de sección transversal asimétrica; y (d)
proporcionar artículos metálicos de temple F, libre de
distorsiones, tratable sin calor que no requieren enfriamiento
rápido o envejecimiento y que no tiene distorsiones por
enfriamiento rápido y tensiones residuales muy bajas.
Claims (30)
1. Un procedimiento para formar un
artículo metálico continuo de longitud indefinida, que comprende
las etapas de:
proporcionar una pluralidad de inyectores de
metal fundido (100, 200), cada uno en comunicación con metal
fundido (134, 234) a partir de la fuente de alimentación de metal
fundido (132, 232) y con una o una pluralidad de matrices de salida
(306, 404), teniendo cada uno de los inyectores (100, 200) un
alojamiento de inyector (102, 202) y un pistón (104, 204), pudiendo
el pistón ser utilizado de manera recíproca dentro del alojamiento
(102, 202) a través de una carrera de retorno en la que el metal
fundido es recibido dentro del alojamiento (102, 202) y una carrera
de desplazamiento en la que el metal fundido (134, 234) es
proporcionado a la o las matrices (306, 404) de salida, la o las
matrices de salida (306, 404) cada una configurada para formar
artículos (402) metálicos continuos de longitud indefinida; que
accionan en serie los inyectores (100, 200) para desplazar los
pistones (104, 204) respectivos a través de sus carreras de retorno
o de desplazamiento para proporcionar una presión y un caudal
sustancialmente constantes a la o las matrices de salida (306,
404);
enfriar el metal fundido (134, 234) en la o las
matrices de salida (306, 404) para formar metal en estado
semisólido (422);
solidificar el metal (422) en estado semisólido
en la o las matrices de salida (306, 404) para formar metal
solidificado (424) que tiene una estructura en estado de colada;
y
descargar el metal solidificado a través de una
abertura (412) de matriz de salida para formar el artículo metálico
(402) de longitud indefinida.
2. El procedimiento según la
reivindicación 1, que incluye, además, la etapa de trabajar el metal
solidificado (424) para generar una estructura forjada en el metal
solidificado (424) antes de la etapa de descargar el metal
solidificado (424) a través de la abertura de matriz (412).
3. El procedimiento según la
reivindicación 2, en el que la etapa de trabajar el metal
solidificado (424) se lleva a cabo e una cámara (420)
divergente-convergente situada corriente arriba de
la abertura de matriz (412).
4. El procedimiento según la
reivindicación 2, en el cual la matriz de salida (404) incluye un
conducto (410) de matriz de salida que comunica con la abertura
(412) de matriz para transportar el metal a la abertura (412) de
matriz, definiendo la abertura (412) de matriz un área de sección
transversal inferior al conducto (410) de matriz, y en el que la
etapa de trabajar el metal solidificado (424) se lleva a cabo
descargando el metal solidificado (424) a través de la abertura
(412) de sección transversal más pequeña.
5. El procedimiento según la
reivindicación 4, que comprende, además, la etapa de descarga el
metal solidificado (424) a través de una segunda matriz (430) de
salida que define una abertura (438) de matriz, la segunda matriz
(430) de salida situada corriente abajo de la primera matriz (404)
de salida.
6. El procedimiento según la
reivindicación 5, en el que la segunda abertura (438) de matriz
define un área de sección transversal inferior a la primera
abertura (412) de matriz, y en el que el procedimiento incluye la
etapa de trabajar, además, el metal solidificado (424) para formar
la estructura labrada descargando el metal solidificado a través de
la segunda abertura (438) de matriz.
7. El procedimiento según la
reivindicación 1, en el que la abertura (412) de matriz tiene una
sección transversal simétrica respecto de al menos un eje que pasa
a través de la misma para formar un artículo (402) metálico que
tiene una sección transversal simétrica.
8. El procedimiento según la
reivindicación 1, en el que la abertura (412) de matriz está
configurada para formar un artículo (402) metálico de sección
transversal de forma circular.
9. El procedimiento según la
reivindicación 1, en el que la abertura (412) de matriz está
configurada para formar un artículo (402) metálico de sección
transversal de forma poligonal.
10. El procedimiento según la reivindicación
1 en el que la abertura (412) de matriz está configurada para
formar un artículo (402) metálico de sección transversal de forma
anular.
11. El procedimiento según la reivindicación
1 en el que la abertura (412) de matriz tiene una sección
transversal asimétrica para formar un artículo (402) metálico que
tiene una sección transversal asimétri-
ca.
ca.
12. El procedimiento según la reivindicación
1, que incluye, además, una pluralidad de rodillos (416) en
contacto con el artículo metálico formado (402) corriente abajo de
la abertura (412) de matriz, incluyendo, además, el procedimiento
la etapa de proporcionar una contrapresión a la pluralidad de
inyectores (100, 200) a través de contacto de fricción entre los
rodillos (416) y el artículo metálico (402).
13. El procedimiento según la reivindicación
12, en el que la abertura (412) de matriz está configurada para
formar una placa continua.
14. El procedimiento según la reivindicación
13, en el que el procedimiento incluye la etapa de trabajar,
además, el metal solidificado (424) que forma la placa continua con
los rodillos (416) para generar la estructura forjada.
15. El procedimiento según la reivindicación
2, en el que la matriz (404) de salida incluye un conducto (410) de
matriz de salida que comunica con la abertura (412) de matriz para
transportar el metal a la abertura (412) de matriz, definiendo el
conducto (410) de matriz un área de sección transversal inferior a
la abertura (412) de matriz, y en el que la etapa de trabajar el
metal solidificado (424) se lleva a cabo descargando el metal
solidificado (424) del conducto (410) de matriz de área de menor
sección transversal dentro de la abertura (412) de matriz de mayor
sección transversal.
16. El procedimiento según la reivindicación
15, que incluye, además, una pluralidad de rodillos (416) en
contacto con el artículo (402) metálico formado corriente abajo de
la abertura (412) de matriz, incluyendo, además el procedimiento la
etapa de proporcionar una contrapresión a la pluralidad de
inyectores (100, 200) a través del contacto de fricción entre los
rodillos (416) y el artículo metálico (402).
17. El procedimiento según la reivindicación
16, en el que la abertura (412) de matriz está configurada para
formar un lingote continuo.
18. El procedimiento según la reivindicación
17, en el que el procedimiento incluye la etapa de trabajar,
además, el metal solidificado (424) que forma el lingote continuo
con los rodillos (416) para generar la estructura forjada.
19. Un aparato para formar artículos
metálicos continuos (402) de longitud indefinida que comprende:
un colector (140, 240) de salida configurado
para comunicación fluida con una fuente de alimentación de metal
fundido; y
una o una pluralidad de matrices (306, 404) en
comunicación fluida con el colector de salida (140, 240), y cada
una configurada para formar artículos (402) metálicos continuos de
longitud indefinida, comprendiendo las matrices de salida (306,
404) cada una, además,
un alojamiento (408) de matriz fijado al
colector (140, 240) de salida, definiendo el alojamiento de matriz
una abertura (412) de matriz configurada para formar la forma de
sección transversal del artículo (402) metálico continuo que sale
de la matriz (404) de salida, definiendo el alojamiento (408) de
matriz un conducto (410) de matriz en comunicación fluida con el
colector (140, 240) de salida para transportar metal a la abertura
(412) de matriz y definiendo, además, el alojamiento (408) de matriz
una cámara refrigerante (414) que rodea al menos una porción del
conducto (410) de matriz para enfriar y solidificar el metal
fundido (134, 234) recibido a partir del colector de salida (140,
240) y que pasa a través del conducto (410) de matriz a la abertura
(412) de matriz, caracterizado porque
una pluralidad de inyectores (100, 200) de metal
fundido, cada uno en comunicación fluida con la fuente (132, 232)
de alimentación de metal fundido y con el colector (140, 240),
teniendo cada uno de los inyectores (100, 200) un alojamiento de
inyector (102, 202) y un pistón (104, 204), pudiendo utilizarse de
manera recíproca el pistón dentro del alojamiento (102, 202) a
través de una carrera de retorno en la que el metal fundido es
recibido dentro del alojamiento (102, 202) y una carrera de
desplazamiento en la que el metal fundido es proporcionado (134,
234) al colector (140, 240) y la matriz o las matices (306, 404) de
salida.
20. El aparato según la reivindicación 19,
en el que el conducto (410) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida define una cámara (420)
divergente-convergente situada corriente arriba de
la abertura (412) de matriz correspondiente.
21. El aparato según la reivindicación 19,
en el que el conducto de matriz de al menos una de las matrices
(412) de salida incluye un mandril (426) posicionado en su interior
para formar un artículo (402) metálico de sección transversal de
forma anular.
22. El aparato según la reivindicación 19,
que incluye además, una pluralidad de rodillos (416) asociados a
cada una de las matrices (404) de salida y posicionados para entrar
en contacto con los artículos (402) metálicos formados corriente
abajo de las aberturas (412) de matriz respectivas para enganchar
con fricción los artículos metálicos (402) y aplicar contrapresión
al metal fundido (132) en el colector.
23. El aparato según la reivindicación 19,
en el que al menos uno de los conductos (410) de matriz de las
matrices (404) de salida define un área de sección transversal
superior al área de sección transversal definida por la abertura
(412) de matriz correspondiente.
24. El aparato según la reivindicación 19,
en el que al menos uno de los conductos (410) de matriz de las
matrices (404) de salida define un área de sección transversal
inferior al área de sección transversal definida por la abertura
(412) de matriz.
25. El aparato según la reivindicación 19,
en el que el conducto (410) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida define un área de sección transversal
superior al área de sección transversal definida por la
correspondiente abertura (412) de matriz, y que incluye, además, una
segunda matriz (430) de salida situada corriente abajo de al menos
una matriz (412) de salida, definiendo la segunda matriz de salida
(430) una abertura (438) de matriz que tiene un área de sección
transversal inferior a la correspondiente abertura (412) de matriz
corriente arriba.
26. El aparato según la reivindicación 19,
en el que la abertura (412) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida está configurada para formar un artículo
(402) metálico de sección transversal de forma poligonal.
27. El aparato según la reivindicación 19,
en el que la abertura (412) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida está configurada para formar un artículo
(402) metálico de sección transversal de forma anular.
28. El aparato según la reivindicación 19,
en el que la abertura (412) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida tiene una sección transversal asimétrica
para formar un artículo (402) metálico que tiene una sección
transversal asimétrica.
29. El aparato según la reivindicación 19,
en el que la abertura (412) de al menos una de las matrices (404)
de salida tiene una sección transversal simétrica respecto de al
menos un eje que pasa al través de la misma para formar un artículo
(402) metálico que tiene una sección transversal simétrica.
30. El aparato según la reivindicación 19,
en el que la abertura (412) de matriz de al menos una de las
matrices (404) de salida está configurada para formar una placa
continua o un lingote continuo.
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