ES2573534T3 - Aparato para el moldeo de polvo con matriz y procedimiento de moldeo para obtener un producto moldeado a partir de polvo - Google Patents
Aparato para el moldeo de polvo con matriz y procedimiento de moldeo para obtener un producto moldeado a partir de polvo Download PDFInfo
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Abstract
Aparato de moldeo de polvos en matriz para moldeo de polvo, que comprende: una matriz (2) con un orificio pasante (1) para formar un lado de un producto compactado (A), estando definido verticalmente el orificio pasante (1) por una superficie superior (2A) de la matriz (2); un punzón inferior (3) a ajustar en el orificio pasante (1) desde abajo; un punzón superior (4) a ajustar en el orificio pasante (1) desde arriba; y unos medios de aplicación de lubricante para aplicar un lubricante (L) al orificio pasante (1), permitiendo dichos medios de aplicación de lubricante que se aplique el lubricante (L) al orificio pasante (1) antes de llenar desde arriba el orificio pasante (1) con un polvo (M) en crudo basado en Fe o basado en Cu, estando el punzón inferior (3) ajustado en el interior del mismo, de tal manera que se permite que el punzón superior (4) se ajuste en el orificio pasante (1) después de llenar el orificio pasante (1) con el polvo (M) en crudo para formar el producto compactado (A), caracterizado porque el lubricante (L) es un líquido de dispersión o una solución producida dispersando o disolviendo lubricante en agua, y porque el orificio pasante (1) es sometido a un tratamiento superficial de manera que tiene una capa de tratamiento superficial (11) que tiene propiedades hidrófilas y está formada por cualquiera de los medios seleccionado del grupo que consiste en un recubrimiento de óxido, fluoruro, nitruro, cloruro, sulfuro, bromuro, ioduro, carburo o hidróxido; someter un recubrimiento de óxido de titanio o de óxido de zinc a una reacción fotocatalítica mediante irradiación de luz; crear hidróxido mediante álcali o tratamiento hidrotérmico; o mediante bombardeo iónico con iones de potasio o iones de sodio; y utilizar el cambio en la tensión superficial de la solución para formar poros finos en la superficie; de tal manera que el ángulo (X) de contacto de la capa (11) de tratamiento superficial con respecto al lubricante (L) es menor que el ángulo (Y) de contacto de la propia matriz (2) con respecto al lubricante (L).
Description
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DESCRIPCION
Aparato para el moldeo de polvo con matriz y procedimiento de moldeo para obtener un producto moldeado a partir de polvo
Sector tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere a un aparato de moldeo de polvos en matriz y a un procedimiento de moldeo para obtener un producto de polvo moldeado.
Descripcion de la tecnica relacionada
Un producto compactado en crudo, que se utiliza para la fabricacion de productos sinterizados, se forma prensando en un molde polvos en crudo tales como polvos basados en Fe, polvos basados en Cu o similares, y formando a continuacion un producto sinterizado mediante un proceso de sinterizacion. En el proceso de moldeo, el producto compactado experimenta un proceso de moldeo por compresion, utilizando un molde. Sin embargo, en el momento del moldeo por compresion, se genera una friccion entre el producto compactado y el molde. Por esta razon, cuando se mezclan polvos en crudo, se anade un lubricante de acido graso insoluble en agua, tal como estearato de zinc, estearato de calcio, estearato de litio, etc., de manera que imparte lubricacion.
Sin embargo, el procedimiento de aplicacion de un lubricante a polvos en crudo tiene limitaciones en la mejora de la densidad de un producto compactado. Por consiguiente, para obtener un producto compactado de alta densidad, se ha propuesto un procedimiento para formar un producto compactado que pueda compensar la ausencia de lubricacion aplicando a un molde el mismo lubricante que el anadido a los polvos en crudo, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de lubricante anadido a los polvos en crudo.
Este procedimiento convencional de moldeo se da a conocer, por ejemplo, en la publicacion de la patente japonesa registrada numero 3309970 (ver los parrafos 0012 y 0013) que corresponden al documento EP 1170075. Este procedimiento comprende las etapas de: aplicar mediante una pistola de pulverizacion agua dispersada en un lubricante alto en acidos grasos a una superficie interior de un molde calentado, para recubrir la superficie interior con la misma; y moldear por compresion polvos de metal llenando el molde con los polvos de metal y comprimiendolos a una presion tal que el lubricante alto en acidos grasos se une quimicamente a los polvos de metal de manera que producen una pelicula de jabon metalico, en que el molde se calienta y la superficie interior del mismo se recubre con un lubricante alto en acidos grasos tal como estearato de litio; los polvos de metal calientes llenan este molde y son sometidos a moldeo por compresion, a una presion tal que el lubricante alto en acidos grasos se une quimicamente a los polvos metalicos de manera que se produce la pelicula de jabon metalico, por lo que la pelicula de jabon metalico se produce sobre la superficie interior del molde para reducir, de ese modo, la friccion entre el producto compactado de los polvos metalicos y el molde, permitiendo de este modo la reduccion de la fuerza para expulsar el producto compactado.
Dado que, el hecho de que se utilice para el molde el mismo lubricante que el anadido a los polvos en crudo tiene como resultado la utilizacion del lubricante insoluble en agua, el lubricante aplicado al metal se aplicara en un estado de polvo solido. Por esta razon, son conocidos asimismo otros procedimientos de aplicacion de lubricante, tales como la aplicacion electrostatica de polvos lubricantes o la aplicacion en seco de lubricante dispersado en agua mediante detergente y a continuacion secado.
Segun la tecnica convencional mencionada anteriormente, en la que un liquido de dispersion de lubricante obtenido dispersando el mismo en agua se aplica a un molde, el liquido de dispersion es repelido de la superficie del molde debido a la tension superficial en el momento de esta aplicacion, de tal manera que existe el problema de que el liquido de dispersion no se fije uniformemente a la parte de moldeo de polvos del molde, es decir, a la superficie del orificio pasante del mismo y, por lo tanto, resulta imposible formar una capa lubricante sobre toda la superficie de la parte de moldeo (es decir, del orificio pasante). Este problema se hace particularmente destacable en el caso de llevar a cabo una formacion en caliente a una temperatura elevada de 150 grados Celsius o superior, habiendo impedido por lo tanto un mayor incremento de la densidad en el pasado.
Por otra parte, en caso de que el liquido de dispersion obtenido dispersando lubricante en agua se aplique a un molde mediante pulverizacion, el liquido de dispersion esta expuesto a ser fijado no solo en la parte de moldeo sino asimismo en la superficie superior del molde o de la matriz. Dado que la superficie superior de la matriz es una superficie en la que se permite el deslizamiento de una masa de material suministrado que se denomina normalmente "alimentador" o similar, ha existido la preocupacion de que el polvo en crudo tiende a apelmazarse facilmente debido a que el liquido de dispersion se fija en la superficie superior del molde.
Asimismo, en el parrafo 0006 de la publicacion de la patente japonesa no examinada numero 2002-129201 se da a conocer una aparato de moldeo de polvos en matriz que comprende una matriz que incluye un orificio interior para definir el contorno de un producto compactado y esta fabricada de un material duro, estando la matriz ajustada en el orificio interior de un soporte de la matriz que tiene un orificio interior, en que el orificio interior de la matriz tiene una
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forma de cono invertido en la direccion en la que se extrae el producto compactado, mientras que la superficie de la matriz esta formada con una sola o bien con multiples capas de recubrimiento que se componen, por lo menos, en una capa de TiC, TiN, Al203, TiCN, HfN, CrN, W2C y DLC, y en que el soporte de la matriz se compone del material cuya temperatura de revenido utilizada normalmente es mayor que la del proceso de recubrimiento mencionado anteriormente.
Segun la matriz convencional cuya superficie esta formada con una sola o bien con multiples capas de recubrimiento que se componen, por lo menos, de una capa de TiC, TiN, A^03, TiCN, HfN, CrN, W2C y DLC, el liquido de dispersion no se fijaria uniformemente a la superficie del orificio pasante del mismo, aunque se conseguiria una mejora de la resistencia de la matriz a la abrasion y de reduccion de friccion en la superficie de la matriz.
El documento JP2004 298892 da a conocer un procedimiento y un aparato para moldeo de polvos que incluye una serie de unidades de pulverizacion y partes de almacenamiento de soluciones en crudo diferentes entre si para formar una solucion combinada conectada a cada una de las unidades de pulverizacion, estando dispuestas las direcciones de pulverizacion de las toberas de manera que se cruzan entre si. Dos clases de soluciones en crudo se pulverizan hacia la unidad de moldeo, se hacen colisionar y se mezclan entre si en el aire, y la solucion se adhiere a la unidad de moldeo. La solucion, que normalmente forma grumos si se mezclan entre si las soluciones en crudo, no forma grumos cuando se pulveriza, y se puede impedir el taponamiento de las toberas.
El documento JP2004 322156 da a conocer un medio de electrificacion dispuesto en la parte de pulverizacion de un dispositivo de moldeo de polvos en matriz. Un medio de electrificacion de polaridad inversa esta dotado de una placa electrica para electrificar con polaridad inversa un medio de electrificacion para la solucion y esta dispuesto en el orificio pasante. Un medio de electrificacion de polaridad directa esta dotado de una placa de electrodos para electrificar con la misma polaridad que el dispositivo de electrificacion para la solucion y esta dispuesto en la parte superior de la matriz. La solucion se adhiere a la placa de electrodos electrificando y pulverizando la solucion y asimismo electrificando la placa de electrodo con polaridad inversa con la polaridad de electrificacion de la solucion. En la situacion en que la parte superior esta electrificada con la misma polaridad que la polaridad de la solucion, se reduce la adherencia de las gotas de la solucion a la parte superior de la matriz. Se forma uniformemente una capa cristalizada adhiriendo uniformemente la solucion a la superficie de la parte de moldeo en la que se carga el polvo de material.
El documento EP 1563986 da a conocer un procedimiento para formar un producto compactado a partir de polvos, en el que la parte de formacion en el cuerpo del molde se llena con un polvo en crudo y se disponen unos punzones superior e inferior en la parte de formacion, para formar el producto compactado. Antes de llenar la parte de formacion con el polvo en crudo, se aplica una solucion con un lubricante que esta disuelto uniformemente en un disolvente a la parte periferica de la parte de formacion, y a continuacion la solucion se evapora, formando de ese modo una capa cristalizada en la misma. Por lo tanto, se logra la reduccion de la fuerza de expulsion del producto compactado, mejorandose al mismo tiempo la densidad del producto compactado.
El documento JPH09272901 da a conocer un procedimiento para moldeo de polvos, mediante el que se puede obtener un producto compactado en crudo de alta densidad. Se utiliza una matriz de moldeo que tiene una superficie del molde que separa la cavidad del molde, y polvo para moldeo que no contiene lubricante, y se lleva a cabo una operacion de calentamiento en la que se calienta tanto la matriz de moldeo como el polvo para moldeo a una temperatura de 150 a 400 oC y, ademas, se lleva a cabo la operacion de aplicar el lubricante sobre la superficie del molde de la matriz de moldeo. El polvo calentado para moldeo se carga en la cavidad de moldeo -17- calentada. El polvo para moldeo es moldeado por compresion mediante un punzon superior del molde para obtener el compuesto en crudo.
Por consiguiente, un objetivo de la presente invencion es dar a conocer un aparato de moldeo de polvos en una matriz para formar un producto compactado, que permite la fabricacion estable de un producto compactado de alta densidad mediante la formacion de una capa de lubricante sobre toda la superficie de la parte de moldeo.
Otro objetivo de la presente invencion es dar a conocer un procedimiento de moldeo de polvos que permite la fabricacion estable de un producto compactado de alta densidad mediante la formacion de una capa lubricante sobre toda la superficie de la parte de moldeo.
Otro objetivo de la presente invencion es dar a conocer un aparato de moldeo de polvos en una matriz que permite la fabricacion estable de un producto compactado de alta densidad mediante la formacion de una capa lubricante sobre toda la superficie de la parte de moldeo, en el que se elimina el efecto negativo del lubricante sobre la superficie de la matriz.
CARACTERISTICAS DE LA INVENCION
Para conseguir los objetivos anteriores, un primer aspecto de la presente invencion propone un aparato de moldeo de polvos en matriz para moldear polvos, que comprende: una matriz con un orificio pasante para formar un lado de un producto compactado, estando el orificio pasante definido verticalmente en la superficie superior de la matriz; un
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punzon inferior a ajustar en el orificio pasante desde abajo; un punzon superior a ajustar en el orificio pasante desde arriba; y un medio de aplicacion de lubricante para aplicar un lubricante al orificio pasante, permitiendo dicho medio de aplicacion de lubricante que se aplique el lubricante al orificio pasante antes de llenar desde arriba un polvo en crudo basado en Fe o basado en Cu en el orificio pasante, estando ajustado el punzon inferior en el mismo, de tal manera que se permite que el punzon superior se ajuste en el orificio pasante despues de llenar dicho orificio pasante con el polvo en crudo para formar un producto compactado, y en el que el lubricante es un liquido de dispersion o bien una solucion producida dispersando o disolviendo lubricante en agua, y en el que el orificio pasante es sometido a un tratamiento superficial de manera que tenga una capa de tratamiento superficial que tenga propiedades hidrofobas y que este formada por un medio seleccionado del grupo que consiste en: un recubrimiento de oxido, fluoruro, nitruro, cloruro, sulfuro, bromuro, ioduro, carburo o hidroxido; sometiendo un recubrimiento de oxido de titanio o de oxido de zinc a una reaccion fotocatalitica mediante irradiacion de luz; creando hidroxido mediante alcali o un tratamiento hidrotermico; o mediante bombardeo ionico con iones de potasio o iones de sodio; y utilizando el cambio en la tension superficial de la solucion para formar poros diminutos en la superficie, de tal modo que el angulo de contacto con la capa de tratamiento superficial en relacion con el lubricante sea menor que el angulo de contacto de la propia matriz en relacion con el lubricante.
Segun la estructura definida en el primer aspecto, es posible que el orificio pasante tenga un menor angulo de contacto con el lubricante fijado al orificio pasante, de tal manera que se mejora la accion humectante del lubricante con respecto al orificio pasante, permitiendo de ese modo que el lubricante se extienda completamente sobre el orificio pasante. Por consiguiente, se puede conseguir un rendimiento mejorado de la lubricacion en el momento del moldeo del polvo.
La formacion de una capa de lubricante se asegura evaporando el contenido de humedad en el lubricante fijado al orificio pasante.
Un segundo aspecto de la presente invencion propone que la capa de tratamiento superficial se forme mediante el recubrimiento de cualquier compuesto seleccionado del grupo que se define en la reivindicacion dependiente 2.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un diagrama de bloques esquematico que muestra un primer proceso, segun una primera realizacion de la presente invencion;
la figura 1A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -P- de una matriz, segun la primera realizacion.
la figura 2 es un diagrama esquematico que muestra un segundo proceso, segun la primera realizacion de la presente invencion;
la figura 2A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -Q- de una matriz, segun la primera realizacion.
la figura 3 es un diagrama esquematico que muestra un tercer proceso, segun la primera realizacion de la presente invencion;
la figura 4 es un diagrama esquematico que muestra un cuarto proceso, segun la primera realizacion de la presente invencion;
la figura 5 es un diagrama esquematico que muestra un primer proceso, segun un ejemplo no reivindicado, para informacion de antecedentes;
la figura 5A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -R- de la matriz, segun la figura 5;
la figura 6 es un diagrama esquematico que muestra un segundo proceso, segun un ejemplo no reivindicado, para informacion de antecedentes;
la figura 6A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -S- de la matriz, segun la figura 6;
La figura 7 es un diagrama de bloques esquematico que muestra un primer proceso, segun otra realizacion de la presente invencion;
la figura 7A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -T- de la matriz, segun la figura 7;
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la figura 8 es un diagrama esquematico que muestra un segundo proceso, segun otra realizacion de la presente invencion;
la figura 8A es una vista, en seccion transversal, parcialmente a mayor escala, que muestra una parte -U- de la matriz de la figura 8.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA REALIZACION PREFERENTE
A continuacion se explicara una primera realizacion de la presente invencion, haciendo referencia a las figuras 1 a 4. En la figura 1 A, que muestra un primer proceso, el numeral -1 - indica un orificio pasante formado verticalmente en la superficie superior de una matriz -2- que sirve de molde para formar los lados de un producto compactado -A- como una masa moldeada de polvo, descrita posteriormente. Un punzon inferior -3- esta ajustado en el orificio pasante -1- desde debajo del mismo y un punzon superior -4- esta ajustado asimismo en el orificio pasante -1- desde arriba del mismo. Un alimentador -5-, que proporciona un polvo -M- en crudo, esta dispuesto de manera deslizante sobre la superficie superior de la matriz -2-. Encima del orificio pasante esta dispuesto un elemento -6- de pulverizacion que sirve como medio de aplicacion de una solucion para pulverizar la solucion -L- de tal manera que fija la misma a una parte de moldeo -1 A- del molde. El elemento -6- de pulverizacion esta dispuesto de manera que esta frente al orificio pasante -1-, y esta conectado a un deposito de la solucion -L- (no mostrado) a traves de una valvula de apertura y cierre automatico (no mostrada). Alternativamente, la solucion -L- se puede sustituir por un liquido de dispersion producido dispersando en agua el lubricante dado a conocer en la publicacion de patente japonesa registrada numero 3309970 mencionada anteriormente. Un calentador -7- y un detector de temperatura -8- estan dispuestos en torno a la periferia de la parte de moldeo -1A- para formar el producto compactado -A-, estando definida la parte de moldeo mediante el orificio pasante -1- y el punzon inferior -3- acoplado al mismo. El calentador -7- y el detector de temperatura -8- estan conectados a un dispositivo -9- de control de la temperatura que sirve como un medio de control de la temperatura, el cual mantiene la temperatura en el orificio pasante -1 - por encima de la temperatura de evaporacion de la solucion -L-, y por debajo de la temperatura de fusion del lubricante.
Una superficie -10- del orificio pasante -1- esta formada con una capa -11- de tratamiento superficial mediante un tratamiento para impartir propiedades hidrofilas a la superficie -10- para mejorar la accion humectante de la solucion -L- con respecto a la superficie -10-, o disponiendo un material hidrofilo en la misma. El angulo -X- de contacto de la capa -11- de tratamiento superficial con respecto a la solucion -L- es menor que el angulo -Y- de contacto de la superficie -10-, que esta fabricada del material de la propia matriz -2-, o de la superficie superior -2A- donde el material esta al descubierto, con respecto a la solucion -L- (es decir, X < Y), permitiendo de este modo que se mejore dicha accion humectante. Se debe observar, en este caso, que estos angulos de contacto -X-, -Y- no estan medidos en unas condiciones tales como las mostradas en la figura 1, donde se muestran solo esquematicamente en aras de la explicacion, sino que estan medidos en iguales condiciones, tal como manteniendo horizontalmente la superficie -10- y la superficie superior -2A-.
Especificamente, la capa -11- de tratamiento superficial esta formada mediante: la pulverizacion termica, PVD, CVD o granallado de oxido, fluoruro, nitruro, cloruro, sulfuro, bromuro, ioduro, carburo, hidroxido, etc., que tienen enlaces quimicos tales como los mostrados en la tabla 1; someter el recubrimiento de titanio, oxidos de zinc o similares a reaccion fotocatalitica irradiandolos con luz; crear hidroxido mediante alcali o tratamiento hidrotermico; el tratamiento superficial mediante bombardeo ionico con iones de potasio o iones de sodio; y utilizar el cambio en la tension superficial de la solucion -L- mediante la formacion de poros diminutos en la superficie mediante recubrimiento con pulverizacion o matriz pulvimetalurgica, de manera que la capa de tratamiento superficial obtenida de este modo permite reducir el angulo de contacto de la solucion con respecto a la superficie -10- del orificio pasante -1-, mejorando de ese modo la accion humectante de la solucion en la misma. Alternativamente, la superficie -10- del orificio pasante -1- puede sufrir la eliminacion de organismos grasos a traves de un procesamiento con acido o a la llama, pulido electrolitico, etc., de manera que se pueda reducir el angulo de contacto -X-. Si ello no provoca problemas en la resistencia, la matriz se puede fabricar preferentemente de los materiales hidrofilos mostrados en las tablas 1 y 2. Alternativamente, los metales tales como hierro o metal duro pueden tener dispersadas en los mismos las sustancias mostradas en la tabla 1, para mejorar la resistencia y la dureza. La aleacion con metales facilmente oxidables tales como Ti, V, Si y Al, etc., a utilizar como el material de la matriz es asimismo efectiva para mejorar las propiedades hidrofilas. En el caso de recubrimiento, el recubrimiento de hierro o metal duro junto con los materiales hidrofilos es deseable dado que dicho recubrimiento puede satisfacer tanto la larga duracion como las propiedades hidrofilas de la matriz.
Tabla 1
Ejemplos de sustancias hidrofilas
- Elementos de enlace hidrofilo o sustancias hidrofilas
- Ionicidad aproximada del enlace Razon principal de la propiedad hidrofila
- Cs-F, Fr-F
- 93%
- K-F, Rb-F
- 92%
- Na-F, Ba-F, Ra-F
- 91%
- Li-F, Ca-F, Sr-F
- 89%
- Ac-F, lantanido-F
- 88%
- Mg-F, Y-F, Cs-O, Fr-O
- 86%
- Se-F, Hf-F, Th-F, K-O, Rb-O
- 84%
- Zr-F, Pa-F, U-F, Na-O, Ba-O, Ra-O
- 82%
- Be-F, Al-F, Ti-F, Ta-F, Mn-F, Li-O, Ca-O, Sr-O
- 79%
- Nb-F, V-F, Cr-F, Zn-F, Ga-F, Ac-O, lantanido-O
- 76%
- W-F, Cd-F, In-F, Mg-O, Y-O, Cs-O, Fr-O, Cs-N, Fr-N, Cs-Cl, Fr-Cl
- 73% debido a la gran ionicidad
- Mo-F, Fe-F, Tl-F, Si-F, Ge-F, Sn-F, Se-O, Hf-O, Th-O, K-N, Rb-N, K-Cl, Rb-Cl
- 70% (polaridad) de los enlaces
- Re-F, Tc-F, Co-F, Ni-F, Cu-F, Ag-F, Hg-F, Pb-F, Sb-F, Bi-F, Zr-O, Pa-O, U-O, Na-N, Ba-N, Ra-N, Na-Cl, Ba-Cl, Ra-Cl, Cs-Br, Fr-Br
- 67%
- B-F, As-F, Po-F, Be-O, Al-O, Ti-O, Ta-O, Mn-O, Li-N, Ca-N, Sr-N, Li-Cl, Ca-Cl, Sr-Cl, K-Br, Rb-Br
- 63%
- P-F, Te-F, Nb-O, V-O, Cr-O, Zn-O, Ga-O, Ac-N, lantanido-N, Ac- Cl, lantanido-Cl, Na-Br, Ba-Br, Ra-Br
- 59%
- Ru-F, Os-F, Rh-F, Ir-F, Pd-F, Pt-F, At-F, W-O, Cd-O, In-O, Mg-N, Y-N, Cs-N, Fr-N, Mg-Cl, Y-Cl, Cs-Cl, Fr-Cl, Li-Br, Ca-Br, Sr-Br, Cs- C, Fr-C, Cs-S, Fr-S, Cs-I, Fr-I
- 55%
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Tabla 2
Ejemplos de sustancias hidrofilas
- Elementos de enlace hidrofilo o sustancias hidrofilas
- Ionicidad aproximada Razon principal de la
- del enlace propiedad hidrofila
- Mo-O, Fe-O, Tl-O, Si-O, Ge-O, Sn-O, Se-N, Hf-N, Th-N, Se-Cl, Hf-Cl, Th-Cl, Ac-Br, lantanido-Br, K-C, Rb-C, K- S, Rb-S, K-I, Rb-I
- 51%
- Au-F, Se-F, Re-O, Tc-O, Co-O, Ni-O, Cu-O, Ag-O, Hg- O, Pb-O, Sb-O, Bi-O, Zr-N, Pa-N, U-N, Zr-Cl, Pa-CI, U- CI, Mg-Br, Y-Br, Na-C, Ba-C, Ra-C, Na-S, Ba-S, Ra-S, Na-I, Ba-I, Ra-I
- 47%
- B-O, As-O, Po-O, Be-N, Al-N, Ti-N, Ta-N, Mn-N, Be-Cl, Al-Cl, Ti-Cl, Ta-Cl, Mn-Cl, Se-Br, Hf-Br, Th-Br, Li-C, Ca- C, Sr-C, Li-S, Ca-S, Sr-S, Li-I, Ca-I, Sr I
- 43% debido a la gran ionicidad
- P-O, Te-O, Nb-N, V-N, Cr-N, Zn-N, Ga-N, Nb-Cl, V-Cl, Cr-Cl, Zn-Cl:Ga-Cl, Zr-Br, Pa-Br, U-Br, Ac-C, lantanido- C, Ac-S, lantanido-S, Ac-I, lantanido-I
- 39% (polaridad) de los enlaces
- Ru-O, Os-O, Rh-O, Ir-O, Pd-O, Pt-O, At-O, W-N, Cd-N, In-N, W-Cl, Cd-Cl, In -Cl, Be-Br, Al-Br, Ti-Br, Ta-Br, Mn- Br, Mg-C, Y-C, Cs-C, Fr-C, Mg-S, Y-S, Cs-S, Fr-S, Mg- I, Y-I, Cs-I, Fr-I
- 35%
- Mo-N, Fe-N, Tl-N, Si-N, Ge-N, Sn-N, Mo-Cl, Fe-Cl, Tl- Cl, Si-Cl, Ge-Cl, Sn-Cl, Nb-Br, V-Br, Cr-Br, Zn-Br, Ga- Br, Se-C, Hf-C, Th-C, Se-S, Hf-S, Tb-S, Se-I, Hf-I Th-I
- 30%
- Sustancias generales que incluyen un grupo hidroxilo
- debido a la inclusion del grupo hidroxilo
- Oxidos en general
- debido a que la superficie cambia para incluir hidroxilo
- Sustancias solubles en agua, en general
- debido a ser solubles en agua
- Algunos oxidos especificos (por ejemplo, oxido de titanio, oxido de zinc)
- debido a la foto-excitacion
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En el primer proceso, debido a que el calor del calentador -7- esta controlado previamente por el sistema de control -9- de la temperatura, la temperatura de la superficie -10- del orificio pasante -1- se mantiene por encima de la temperatura de evaporacion de la solucion -L-, y por debajo de la temperatura de fusion del lubricante. A continuacion, la valvula de apertura y cierre automatico se abre para aplicar la solucion -L- del lubricante mediante pulverizacion desde el elemento de pulverizacion -6- a la parte de moldeo -1A- de la matriz -2- calentada por el calentador -7-, estando el punzon inferior -3- encajado en el orificio pasante -1- para definir la parte de moldeo -1A-. En este momento, se permite que el angulo -X- de contacto de la solucion -L-, que seria el angulo -Y- de contacto sin la capa -11- de tratamiento superficial, sea menor que el angulo -X- debido a la capa -11- de tratamiento superficial, lo que permite impedir que la solucion -L- sea repelida, por lo que se aplica a toda la superficie del orificio pasante -1- y lo humedece. Como resultado, la solucion -L- se evapora y se seca, y de este modo se permite que crezcan cristales en toda la capa -11- de tratamiento superficial del orificio pasante -1-, de modo que se forma uniformemente una capa cristalizada -B- que sirve como capa de lubricacion del lubricante.
A continuacion, tal como se muestra en un segundo proceso mostrado en la figura 2, el alimentador -5- se desplaza hacia adelante de manera que cae polvo -M- en crudo en la parte de moldeo -1A- para llenarla. Posteriormente, tal como se muestra en un tercer proceso mostrado en la figura 3, la matriz -2- se desplaza hacia abajo, mientras el punzon superior -4- se introduce en la parte de moldeo -1A- del orificio pasante -1- desde arriba del mismo, de tal modo que el polvo -M- en crudo se comprime de manera que queda intercalado entre el punzon superior -4- y el punzon inferior -3-. En esta etapa, un extremo inferior del punzon inferior -3- esta retenido firmemente en posicion. En este tercer proceso, el polvo -M- de material se comprime al ser presionado contra la capa cristalizada -B- formada por el lubricante, siendo impartida al mismo una propiedad de lubricacion mediante la capa -B-.
El producto compactado -A- moldeado por compresion de este modo, se hace extraible cuando la matriz -2- se desplaza mas hacia abajo hasta que la superficie superior de la matriz -2- llega a estar esencialmente a la misma altura que la superficie superior del punzon inferior -3-, tal como se ilustra en un cuarto proceso mostrado en la figura 4. Cuando este se extrae, se permite que el producto compactado -A- contacte con la capa cristalizada -B- formada por el lubricante en estado lubricado. Despues de extraer el producto compactado -A- de este modo, se repite el primer proceso y por lo tanto se aplica de nuevo la solucion -L- a la parte de moldeo -1A- para formar la capa cristalizada -B-, y a continuacion se llena con el polvo -M- en crudo la parte de moldeo -1A-.
Tal como resulta evidente a partir de lo anterior, la superficie -10- del orificio pasante -1- esta formada con la capa -11- de tratamiento superficial, de manera que tiene el mismo angulo -X- de contacto con la solucion -L- que el angulo -Y- de contacto de la matriz -2- con la solucion -L-, segun la realizacion anterior. Por lo tanto, cuando se aplica la solucion -L-, se mejora la accion humectante de la solucion -L- con respecto al orificio pasante -1- de manera que la solucion -L- se puede extender sobre la capa -11- de tratamiento superficial, eventualmente sobre toda la superficie del orificio pasante -1 -. Por consiguiente, toda la superficie del mismo puede estar formada con la capa cristalizada -B- llevando a cabo la evaporacion del agua. Como resultado, se pueden obtener productos compactados -A- de alta densidad.
Asimismo, antes de llenar la parte de moldeo -1A- con el polvo -M- en crudo, se aplica a la parte de moldeo -1A- la solucion -L- con un lubricante disuelto en un disolvente formando una fase uniforme, y a continuacion la solucion -L- se evapora para formar de ese modo la capa cristalizada -B- sobre la parte de moldeo -1A-. Por lo tanto, la capa fina cristalizada -B- para la lubricacion se forma sobre la superficie periferica de la parte de moldeo -1A-, permitiendo de este modo la reduccion de la fuerza necesaria para extraer el producto compactado -A- desde la parte de moldeo -1A- mejorando asimismo la densidad del mismo.
Sigue una descripcion de una segunda y una tercera realizaciones haciendo referencia a las figuras 5 y 6, 7 y 8, respectivamente, en las que los mismos simbolos de referencia que los de la primera realizacion se indicaran mediante los mismos simbolos, y se omite su descripcion detallada repetida. La segunda realizacion no se reivindica, pero es util para la comprension de antecedentes.
Segun la segunda realizacion, la superficie superior -2A- de la matriz -2- esta formada con una capa -21- de tratamiento superficial mediante un tratamiento para impartir un caracter hidrofobo a la superficie -2A- para mejorar su capacidad de repelencia a los liquidos (es decir, reduciendo la accion humectante de la solucion -L-) con respecto a la superficie -2A-, o disponiendo sobre la misma un material hidrofobo. El angulo -Y'- de contacto de la capa -21- de tratamiento superficial con respecto a la solucion -L- es mayor que el angulo -X'- de contacto de la superficie fabricada del material de la propia matriz -2-, o de la superficie -10- del orificio pasante -1-, con respecto a la solucion -L- (es decir, Y' > X'), permitiendo por lo tanto que se reduzca dicha accion humectante. La capa -21- de tratamiento superficial puede estar formada a partir de una resina basada en silicona o basada en fluor, tal como las que incluyen enlaces Si-H, enlaces C-H, etc., o de sustancias no polares, tal como las mostradas en la siguiente tabla 3.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Tabla 3
Ejemplos de sustancias hidrofobas
- Elementos con enlaces hidrofobos o sustancias hidrofobas
- Ionicidad aproximada del enlace Razon principal para el caracter hidrofobo
- Re-H, Tc-H, Co-H, Ni-H, Cu-H, Ag-H, Hg-H
- 1% debido a la reducida ionicidad (polaridad) de los enlaces
- Mo-H, Fe-H, Tl-H, Si-H
- 3%
- H-C, P-C, Te-C, H-S, P-S, Te-S, H-I, P-I, Te-I, W-H, Cd- H, In-H
- 4%
- B-C, As-C, Po-C, B-S, As-S, Po-S, B-I, As-I, Po-I, Nb-H, V-H, Cr-H, Zn-H, Ga -H,
- 7%
- Re-C, Tc-C, Co-C, Ni-C, Cu-C, Ag-C, Hg-C, Pb-C, Sb- C, Bi-C, Re-S, Tc-S, Co-S, Ni-S, Cu-S, Ag-S, Hg-S, PbS, Sb-S, Bi-S, Re-I, Tc-I, Co-I, Ni-I, Cu-I, Ag-I, Hg-I, Pb- I, Sb-I, Bi-I, Be-H, Al-H, Ti-H, Ta-H, Mn-H,
- 9%
- Mo-C, Fe-C, Tl-C, Si-C, Ge-C, Sn-C, Mo-S, Fe-S, Tl-S, Si-S, Ge-S, Sn-S, Mo-I, Fe-I, TI-I, Si-I, Ge-I, Sn-I, Zr-H, Pa-H, U-H
- 11%
- Sustancias no polares en general
- debido a ser no polar
Segun la segunda realizacion, por lo tanto, la valvula de apertura y cierre automatico se abre, de manera que la solucion -L- del lubricante se pulveriza desde el elemento -6- de pulverizacion y se aplica a la parte de moldeo -1A- de la matriz -2- que esta precalentada mediante el calentador -7-. En este momento, es probable que parte de la solucion -L- se fije a la superficie superior -2A- de la matriz -2-. Sin embargo, el angulo mencionado anteriormente -Y'- de contacto de la solucion -L- con la superficie superior -2A- sobre la que esta dispuesta la capa -21- de tratamiento superficial, resulta mayor que el angulo -X'- de contacto directo de la misma con la matriz -2-, por lo que permite que se repela la solucion -L-, impidiendo por lo tanto que la solucion -L- se recoja sobre la superficie -2A-.
Tal como resulta evidente a partir de lo anterior, dado que la capa superior -2A- de la matriz -2- esta formada con la capa -21- de tratamiento superficial de manera que tiene un angulo -Y'- de contacto con la solucion -L- mayor que el angulo -X'- de contacto de la matriz -2- con la solucion -L-, se pueden mejorar por lo tanto las propiedades hidrofobas en la superficie superior -2A-, haciendo menos probable que la solucion -L- se acumule o se recoja sobre la superficie superior -2A- (la capa -21- de tratamiento superficial), impidiendo por lo tanto que la solucion -L- se recoja sobre la superficie superior -2A- (capa -21- de tratamiento superficial) lo que, a su vez, hace menos probable que el polvo -M- en crudo contenido en el alimentador -5- contacte con la solucion -L-, permitiendo por lo tanto impedir que el polvo -M- en crudo se apelmace.
Segun la tercera realizacion, encima del orificio pasante -1 - esta dispuesto el elemento -6- de pulverizacion que sirve como un medio de aplicacion de soluciones para pulverizar la solucion -L- de manera que fija la misma a la parte de moldeo -1A-. El elemento -6- de pulverizacion esta dispuesto de manera que esta situado frente al orificio pasante -1-. La solucion -L- contiene componentes que mejoran la accion humectante de la solucion -L- con respecto a la superficie -10- del orificio pasante -1-. Los componentes de mejora de la accion humectante son aquellos que pueden hacer menor el angulo -X''- de contacto de la solucion -L- con la superficie -10-, tales como los agentes de accion superficial. Alternativamente, se puede utilizar el liquido de dispersion producido dispersando lubricante en agua en lugar de la solucion -L-. Tambien en este caso, dicho liquido de dispersion deberia contener componentes de mejora de la accion humectante.
Por lo tanto, la valvula de apertura y cierre automaticos se abre para aplicar la solucion -L- del lubricante mediante pulverizacion desde el elemento de pulverizacion -6- a la parte de moldeo -1A- de la matriz -2- calentada por el calentador -7-, estando el punzon inferior -3- ajustado en el orificio pasante -1- para definir la parte de moldeo -1A-. En este momento, se permite que el angulo -X''- de contacto de la solucion -L-, que seria mayor sin los componentes de mejora de la accion humectante, sea lo suficientemente pequeno debido a los componentes, permitiendo por lo tanto impedir la repulsion de la solucion -L-, para que de ese modo esta se aplique a toda la superficie -10- del orificio pasante -1- y la humedezca. Como resultado, la solucion -L- se evapora y se seca, y por lo tanto se permite que crezcan cristales en todo el entorno de la capa -11- de tratamiento superficial del orificio pasante -1 -, de manera que se forma uniformemente una capa cristalizada -B- del lubricante.
Tal como resulta evidente por lo anterior, dado que la solucion -L- contiene componentes que mejoran la accion humectante para reducir el angulo -X''- de contacto con la superficie -10-, la accion humectante de la solucion -L- en el orificio pasante -1 - mejora cuando se aplica la solucion -L-, permitiendo por lo tanto que la solucion -L- se extienda sobre toda la superficie -10- del orificio pasante -1 -, de manera que la solucion -L- se evapora y se seca para permitir de ese modo que la capa cristalizada -B- crezca completamente, permitiendo de ese modo que se obtengan de manera estable productos compactados de alta densidad.
5
10
15
20
25
Se explicaran a continuacion ejemplos preferentes y ejemplos comparativos haciendo referencia a la tabla 4. En cada uno de los ejemplos preferentes y de los ejemplos comparativos mostrados en la tabla 4, se han utilizado polvos de hierro (diametro promedio de las particulas: 90,,m) como el polvo en crudo, y se llenaron 7 g de la mezcla de polvo en crudo en un molde formando una columna cilindrica con un area de compresion de 1 cm2, y a continuacion se formaron los productos compactados a una presion de formacion de 8 t/cm2. En los ejemplos preferentes, se aplico una solucion al 1 % de fosfato de hidrogeno dipotasico como lubricante soluble en agua a la parte de moldeo de la matriz recubierta con material hidrofilo y se calento a 250oC, a continuacion se evaporo y se seco para formar la capa cristalizada, y despues se lleno con polvos en crudo en esta parte de moldeo. En el ejemplo comparativo 1, despues de aplicar el lubricante a la parte de moldeo de una matriz normal calentada a 250oC, este se seco y se lleno a continuacion esta parte de moldeo con el polvo en crudo. En el ejemplo comparativo 2, despues de aplicar el lubricante a la parte de moldeo de la matriz normal calentada a 150oC, este se seco y se lleno a continuacion la parte de moldeo con el polvo en crudo. El ejemplo comparativo 3 es un caso en el que se calento una matriz normal a 150oC y se lleno a continuacion la parte de moldeo con el polvo en crudo sin aplicacion de lubricante. En otro ejemplo, si utilizo SKH-51, que se emplea habitualmente para acero de herramientas, para la parte de moldeo de dicha matriz normal.
Tabla 4
- 1° ej. 2° ej. 3° ej. 4° ej. 5° ej. 6° ej. 1° ej. c. 2° ej. c. 3° ej. c.
- Elemento de enlace hidrofilo
- Al-O Ti-O Al-O Ti-O Al-O Mg-O Al-O Si-O Al-O Ca-O ninguno ninguno ninguno
- Componentes de recubrimiento hidrofilo
- ALO3 60% TiO2 60% AbO3 TiO2 Espinela ALO3 60% SiO2 40% ALO3 60% CaO 40% ninguno ninguno ninguno
- Proceso para recubrimiento hidrofilo
- Recubrimiento por pulveri- zacion Recubrimiento por pulveri- zacion Recubrimiento por pulveri- zacion Recubrimiento por pulveri- zacion Recubrimiento por pulveri- zacion Recubrimiento por pulveri- zacion ninguno ninguno ninguno
- Lubricacion de la matriz
- Si Si Si Si Si Si St St No
- Temperatura de formacion
- 250oC 250oC 250oC 250oC 250oC 250oC 256oC 150oC 150oC
- Densidad de formacion
- 7,68g/cm3 7,67g/cm3 7,68g/cm3 7,67g/cm3 7,68g/cm3 7,67g/cm3 no moldeable 7,58g/cm3 no moldeable
ej. c.: ejemplo comparativo
Los resultados de la comparacion a partir de la tabla 4 indican que el moldeo de polvo se considero imposible si se llevaba a cabo a 250oC utilizando matrices sin el recubrimiento hidrofilo, debido a que el lubricante no se fijaba completamente a la parte de moldeo. Segun los ejemplos preferentes 1 a 6 en los que se utilizo moldeo de polvo, utilizando matrices con el recubrimiento hidrofilo, el moldeo de polvo se considero posible a una temperatura mayor de 150oC, y se encontro que se pueden obtener materiales compactados de alta densidad, mas densos que los formados a 150oC.
Claims (2)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Aparato de moldeo de polvos en matriz para moldeo de polvo, que comprende:una matriz (2) con un orificio pasante (1) para formar un lado de un producto compactado (A), estando definido verticalmente el orificio pasante (1) por una superficie superior (2A) de la matriz (2);un punzon inferior (3) a ajustar en el orificio pasante (1) desde abajo;un punzon superior (4) a ajustar en el orificio pasante (1) desde arriba; yunos medios de aplicacion de lubricante para aplicar un lubricante (L) al orificio pasante (1), permitiendo dichos medios de aplicacion de lubricante que se aplique el lubricante (L) al orificio pasante (1) antes de llenar desde arriba el orificio pasante (1) con un polvo (M) en crudo basado en Fe o basado en Cu, estando el punzon inferior (3) ajustado en el interior del mismo, de tal manera que se permite que el punzon superior (4) se ajuste en el orificio pasante (1) despues de llenar el orificio pasante (1) con el polvo (M) en crudo para formar el producto compactado (A),caracterizado porqueel lubricante (L) es un liquido de dispersion o una solucion producida dispersando o disolviendo lubricante en agua, y porque el orificio pasante (1) es sometido a un tratamiento superficial de manera que tiene una capa de tratamiento superficial (11) que tiene propiedades hidrofilas y esta formada por cualquiera de los medios seleccionado del grupo que consiste enun recubrimiento de oxido, fluoruro, nitruro, cloruro, sulfuro, bromuro, ioduro, carburo o hidroxido;someter un recubrimiento de oxido de titanio o de oxido de zinc a una reaccion fotocatalitica mediante irradiacion de luz;crear hidroxido mediante alcali o tratamiento hidrotermico; o mediante bombardeo ionico con iones de potasio o iones de sodio;y utilizar el cambio en la tension superficial de la solucion para formar poros finos en la superficie;de tal manera que el angulo (X) de contacto de la capa (11) de tratamiento superficial con respecto al lubricante (L) es menor que el angulo (Y) de contacto de la propia matriz (2) con respecto al lubricante (L).
- 2. Aparato para moldeo de polvo con matriz, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque dicha capa (11) de tratamiento superficial esta formada mediante el recubrimiento de cualquier compuesto seleccionado del grupo que consiste en:Cs-F, Fr-F,K-F, Rb-F,Na-F, Ba-F, Ra-F,Li-F, Ca-F, Sr-F,Ac-F, lantanido-F Mg-F, Y-F, Cs-O, Fr-O,Se-F, Hf-F, Th-F, K-O, Rb-O,Zr-F, Pa-F, U-F, Na-O, Ba-O, Ra-O,Be-F, Al-F, Ti-F, Ta-F, Mn-F, Li-O, Ca-O, Sr-O Nb-F, V-F, Cr-F, Zn-F, Ga-F, Ac-O, lantanido-O W-F, Cd-F, In-F, Mg-O, Y-O, Cs-N, Fr-N, Cs-Cl, Fr-Cl,Mo-F, Fe-F, Tl-F, Si-F, Ge-F, Sn-F, Se-O, Hf-O, Th-O, K-N, Rb-N, K-Cl, Rb-Cl, Re-F, Tc-F, Co-F, Ni-F, Cu-F, Ag-F, Hg-F, Pb-F, Sb-F, Bi-F, Zr-O, Pa-O, U-O, Na-N, Ba-N, Ra-N, Na-Cl, Ba-Cl, Ra-Cl, Cs-Br, Fr-Br,B-F, As-F, Po-F, Be-O, Al-O, Ti-O, Ta-O, Mn-O, Li-N, Ca-N, Sr-N, Li-Cl, Ca-Cl, Sr-Cl, K-Br, Rb-Br,P-F, Te-F, Nb-O, V-O, Cr-O, Zn-O, Ga-O, Ac-N, lantanido-N, Ac-Cl, lantanido-Cl, Na-Br, Ba-Br, Ra-Br 5Ru-F, Os-F, Rh-F, Ir-F, Pd-F, Pt-F, At-F, W-O, Cd-O, In-O, Mg-N, Y-N, Cs-N, Fr-N, Mg-Cl, Y-Cl, Cs-Cl, Fr-Cl, Li-Br, Ca-Br, Sr-Br, Cs-C, Fr-C, Cs-S, Fr-S, Cs-I, Fr-I,Mo-O, Fe-O, Tl-O, Si-O, Ge-O, Sn-O, Se-N, Hf-N, Th-N, Se-Cl, Hf-Cl, Th-Cl , Ac-Br, lantanido-Br, K-C, Rb-C, K-S, 10 Rb-S, K-I, Rb-IAu-F, Se-F, Re-O, Tc-O, Co-O, Ni-O, Cu-O, Ag-O, Hg-O, Pb-O, Sb-O, Bi-O, Zr-N, Pa-N, U-N, Zr-Cl, Pa-CI, U-CI, Mg- Br, Y-Br, Na-C, Ba-C, Ra-C, Na-S, Ba-S, Ra-S, Na-I, Ba-I, Ra-I15 B-O, As-O, Po-O, Be-N, Al-N, Ti-N, Ta-N, Mn-N, Be-Cl, Al-Cl, Ti-Cl, Ta-Cl, Mn-Cl, Se-Br, Hf-Br, Th-Br, Li-C, Ca-C, SrC, Li-S, Ca-S, Sr-S, Li-I, Ca-I, Sr IP-O, Te-O, Nb-N, V-N, Cr-N, Zn-N, Ga-N, Nb-Cl, V-Cl, Cr-Cl, Zn-Cl:Ga-Cl, Zr-Br, Pa-Br, U-Br, Ac-C, lantanido-C, AcS, lantanido-S, Ac-I, lantanido-I20Ru-O, Os-O, Rh-O, Ir-O, Pd-O, Pt-O, At-O, W-N, Cd-N, In-N, W-Cl, Cd-Cl, In-Cl, Be-Br, Al-Br, Ti-Br, Ta-Br, Mn-Br, Mg-C, Y-C, Mg-S, Y-S, Mg-I, Y-I.Mo-N, Fe-Ne-N, Tl-N, Si-N, Ge-N, Sn-N, Mo-Cl, Fe-Cl, Tl-Cl, Si-Cl, Ge-Cl, Sn-Cl, Nb-Br, V-Br, Cr-Br, Zn-Br, Ga-Br, 25 Se-C, Hf-C, Th-C, Se-S, Hf-S, Th-S, Se-I, Hf-I y Th-I.
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