ES2597552T3 - Inserto para molde para un macho de fundición y/o un molde de fundición así como macho de fundición y/o molde de fundición con un inserto para molde - Google Patents
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Abstract
Inserto (10) de molde para un macho (100) de fundición y/o un molde de fundición para la fabricación de componentes (1) de metal fundido, que se han de dotar de espacios (5) huecos pequeños y/o estrechos por medio del inserto (10) de molde, con un cuerpo (20) base, que presenta por lo menos una zona (22) de contacto con el metal fundido y por lo menos una zona (24) de contacto con el macho (100) de fundición y/o el molde de fundición, caracterizado por que el cuerpo (20) base está hecho de un material con contenido de fibras y/o hilos y que forma un inserto de molde perdido, y por que el material con contenido de fibras y/o hilos se solidifica mecánica, térmica o químicamente.
Description
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DESCRIPCION
Inserto para molde para un macho de fundicion y/o un molde de fundicion as^ como macho de fundicion y/o molde de fundicion con un inserto para molde
La invencion se refiere a un inserto para molde para un macho de fundicion y/o un molde de fundicion segun el preambulo de la reivindicacion 1. La invencion se refiere ademas a un macho de fundicion para la fabricacion de componentes constructivos de metal fundido con un inserto para molde segun la reivindicacion 13 asf como a un molde de fundicion segun la reivindicacion 18.
Para la fabricacion de componentes constructivos de metales fundidos con perfiles situados interior o exteriormente, se utilizan habitualmente moldes permanentes o moldes precederos, dado el caso con machos situados interior o exteriormente. Los machos perdidos se elaboran de arena en cajas de macho. Dichas cajas estan provistas de los correspondientes espacios huecos del molde, en los que desembocan orificios de llenado, a traves de los cuales se rellena la arena mezclada con un agente aglutinante.
Tras el llenado de la mezcla de arena en el cajon de macho sigue la compactacion. A continuacion, se retira de la caja de macho el ahora estable de formacion macho de fundicion y - dado el caso, con otros machos de fundicion adicionales - se coloca en un molde permanente o en un molde perdido, que se rellena en el proceso de fundicion subsiguiente de un metal capaz de fluir, a saber, una aleacion ferrica o no ferrica.
Tras la consolidacion del metal fundido, se retira el componente constructivo del molde de fundicion y, dado el caso, se libera de la arena. La limpieza subsiguiente elimina cualquier residuo de trozo de molde. El producto final acabado presenta ahora la deseada conformacion.
Una conformacion semejante puede presentar, por ejemplo, una estructura con espacios huecos. Un ejemplo de ello es la camisa de agua refrigerante de un motor de combustion interna de pistones alternativos. Su bloque de cilindros (carter de ciguenal de los cilindros) tiene una o varias perforaciones para los cilindros, que estan delimitadas por las paredes de los cilindros. Para conseguir una forma constructiva lo mas compacta posible del motor, se eligen pequenas separaciones entre los cilindros de modo que se toquen las paredes de cilindros vecinos. Aunque dichas zonas designadas como puentes ya no son mas recorridas por el medio refrigerante, lo que puede dar lugar a problemas termicos. Por esa razon, tambien es necesaria la mayona de las veces una refrigeracion entre los cilindros tangentes, en especial, en la zona superior de la camara de explosion del cilindro, es decir, en el punto muerto superior del piston deslizante en el cilindro.
Para conseguirlo, se han practicado perforaciones en los puentes de los cilindros. Sin embargo, dichas perforaciones presentan una seccion transversal de flujo demasiado reducida. Ademas se forma localmente una pared de cilindro demasiado delgada, producida por la seccion transversal circular de las perforaciones, que puede tender a la formacion de fisuras en caso de carga elevada por la de presion del encendido y por la temperatura.
Se propuso en el documento DE-A1-33 00 924 colar tubos en los puentes de los cilindros, que han de establecer una union entre las camisas de agua de refrigeracion laterales del bloque de cilindros. Resulta problematico, en este caso, que los tubos hayan de ser pretratados en los extremos y ser obturados al colar la fundicion. Ademas los tubos son entallados por las perforaciones de los cilindros de modo que dentro del cilindro existen diversos materiales con diferentes propiedades materiales y superficiales, lo cual resulta de lo mas problematico.
El documento EP-A1-0 197 365 forma los canales de agua refrigerante en los puentes de los cilindros con puentes de machos separados, que unen mutuamente a la altura de la camara de combustion del cilindro las caras longitudinales opuestas del macho de la camisa de agua. Los puentes del macho se conforman - independientemente del macho de la camisa - de arena de circonio fuertemente compactada para conseguir la necesaria resistencia, y seguidamente se ajusta en el macho de fundicion. Resulta desventajoso en este caso que los puentes del macho se rompen con facilidad al conformar canales muy estrechos, lo que puede dar lugar a danos en la colada. Ademas de eso, se originan costes elevados con la utilizacion de arena de circonio, porque el material es relativamente caro y se necesita una herramienta separada para la fabricacion de puentes de macho.
Un macho de fundicion conocido a partir del documento DE-C2-38 28 093 para la camisa de agua de un bloque de cilindros utiliza soportes separados en forma de placas rectangulares de ceramica de oxidos para la fabricacion de canales de agua de refrigeracion en los puentes de los cilindros. Cada placa de ceramica esta provista por sus bordes, que discurren en el estado de montaje paralelamente a los ejes de los cilindros, de rebordes marginales de seccion transversal triangular, que deben ser anclados en el macho de la camisa de agua al disparar el macho. Resulta desventajoso en este caso que la fabricacion de dichos soportes de ceramica es muy intensiva en costes, porque los materiales y herramientas necesarios son relativamente caros. Resulta ademas problematico que el material ceramico es muy resistente por lo que los soportes no se destruyen fiablemente durante el proceso de fundicion. Aunque entonces permiten retirar sin mas los restos de material al limpiar el componente constructivo.
Un inconveniente adicional de los machos de fundicion conocidos a partir del documento DE-C2-38 28 093 consiste en que las placas de ceramica tocan en numerosos puntos el metal fundido. Aunque la colada sobre ceramica puede dar lugar a un efecto de enfriamiento brusco para el material fundido, por lo que se puede configurar otra estructura
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de material en las zonas de contacto. Frecuentemente, esto da lugar de nuevo a tensiones dentro del componente constructivo terminado o a problemas de tratamiento.
El documento DE-A1-198 32 718 preve, para la configuracion de espacios huecos menores en las piezas de fundicion, la utilizacion de piezas de macho de carbono separadas, que se queman completamente tras el proceso de fundicion agregando oxfgeno. Las piezas de macho se configuran como placas de grafito. Se disponen como puentes en el espacio hueco del molde de la pared intermedia de las perforaciones de los cilindros y se integran con sus extremos configurados engrosadamente al disparar la mezcla de arena en el macho de fundicion. Resulta desventajoso, en este caso, que la fabricacion de las placas de grafito es costosa y cara. A eso hay que anadir que las placas de grafito deben ser carbonizadas completamente mediante una etapa adicional de trabajo. Esto requiere gasto de aparatos adicional, lo que incide desfavorablemente en los costes de fabricacion. Independientemente de todo esto, las placas de grafito son muy problematicas de manejo, porque pueden romperse facilmente, en especial cuando el espesor de la placa queda entre 0,5 y 2 mm.
El documento DE 10 334 855 B3 revela un procedimiento para colocar piezas metalicas en machos de fundicion o paquetes de machos o junto machos de fundicion o paquetes de machos en molde de fundicion, en el que se ha dispuesto la pieza metalica con al menos una reducida holgura alrededor del macho o alrededor de una zona del macho, y tiene lugar un centrado o una fijacion por disposicion en union positiva de fuerza de un cuerpo de sujecion entre el macho y la pieza metalica. El cuerpo de sujecion puede presentar ademas un material metalico o un material con contenido de fibras.
En el documento US 5.217.059 A, se describe una inserto de molde para un macho de fundicion para fabricar espacios huecos en un componente constructivo a crear, que presenta un cuerpo base metalico, estando provisto el cuerpo base de un revestimiento de un material con contenido de fibras o hilos. Tras la fabricacion del componente, se extrae en primer lugar el cuerpo metalico por una lengueta fuera del componente y del revestimiento. Seguidamente, se puede eliminar con relativa facilidad del componente el revestimiento, que vana su estabilidad de forma por la extraccion del cuerpo basico.
Es objeto de la invencion evitar estos y otros inconvenientes del estado actual de la tecnica y crear un inserto para molde para un molde de fundicion y/o un macho de fundicion, que sea apropiado para la realizacion espacios huecos o escotaduras de pequenos a muy pequenos en piezas de fundicion. El inserto para molde debe ser construido sencilla y economicamente y facilmente manejable, debiendose reducir claramente el riesgo de rotura en las dimensiones de espesor menores de 2 mm. El inserto para molde debe poder eliminarse ademas como pieza de molde perdida rapida y comodamente del componente acabado.
Otro objetivo importante de la invencion consiste en crear un macho de fundicion y/o un molde fundicion para la fabricacion de componentes de metal fundido, el cual o bien los cuales sea apropiado junto a mayores espacios huecos tambien para la conformacion de espacios huecos o escotaduras pequenos a muy pequenos en piezas de fundicion. El macho de fundicion o bien el molde de fundicion debe instalarse sencilla y economicamente y facilmente de manejar, asf como eliminarse completa y facilmente tras el proceso de fundicion. Se pretende ademas una configuracion lo mas libre posible de los componentes, en especial, con espacios huecos, canales, escotaduras o zonas de perfil configuradas estrechamente o pequenas.
Caractensticas principales de la invencion se proporcionan en la parte caractenstica de la reivindicacion 1 asf como en las reivindicaciones 13, 18, 19 y 20. Configuraciones son objeto de las reivindicaciones 2 a 12 y 14 a 17.
En un inserto para molde para un macho de fundicion y/o un molde de fundicion para la fabricacion de componentes de metal fundido, que se hayan de proveer de espacios huecos pequenos y/o estrechos, con un cuerpo base, que presente por lo menos una zona de contacto con el metal fundido y por lo menos una zona de contacto con el macho de fundicion y/o el molde fundicion, la invencion preve que el cuerpo base sea hecho de un material con contenido de fibras y/o de hilos.
La utilizacion de material que contenga fibras y/o hilos posibilita la fabricacion de insertos para molde, que puedan presentar una configuracion casi discrecional dentro del macho de fundicion y/o del molde de fundicion. En especial, se pueden configurar formas y perfiles relacionados con el producto, que no eran posibles con los procedimientos de fabricacion y los materiales habituales hasta ahora en la industria de la fundicion. Los insertos para molde se puede realizar extremadamente delgados debido a la elasticidad propia del material que contiene fibras y/o hilos - segun aplicacion -, de manera que dentro de una estructura del espacios huecos se formen espacios libres o bien huecos pequenos y/o estrechos sin que, sin embargo, el riesgo de que se produzcan fisuras o puntos de rotura dentro de los insertos para molde. Por ello, no pueden formarse dentro del componente a fabricar ninguna rebaba o puntos defectuosos que den lugar a un rechazo o hayan de subsanarse posteriormente mediante un tratamiento ulterior costoso.
Una ventaja adicional de los insertos de molde segun la invencion consiste en que se fabrican de modo extremadamente economico en comparacion con los apoyos de ceramica o piezas de macho habituales. Ademas ya no son necesarias maquinas o conjuntos de aparatos costosos para la fabricacion y el manejo de los insertos de molde segun la invencion. El material empleado atiende mas bien a que los insertos de molde puedan conformarse
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con suficiente resistencia y de forma tan estable que queden integrados siempre solidamente y con precision de ubicacion en el macho de fundicion y/o en el molde de fundicion.
Los insertos de molde segun la invencion pueden ser aplicables, por ejemplo, a la conformacion de una camisa de agua refrigerante de un bloque de motor de un motor de combustion interna de cilindros alternativos, realizandose canales extremadamente estrechos mediante insertos de molde en los delgados puentes de los cilindros entre las perforaciones de los cilindros, que presentan, por ejemplo, una anchura de menos de 1,5 mm. Con ello, el empleo de insertos de molde de material con contenido fibras y/o hilos posibilita al constructor de motores la realizacion de una refrigeracion de puentes quedando optimamente las paredes de los cilindros. Ademas, el puente de agua puede conformarse sin la conicidad habitual hasta hora, lo que aumenta mas la superficie transversal libre del canal a configurar.
En el caso de material con contenido de fibras, se trata de carton, cartulina papel, material no tejido, tela no tejida o fieltro, mientras que el material de hilo es un tejido, un genero de punto o un genero de malla. Estos materiales no solo se pueden conseguir economicamente de calidad optima, tambien es posible el tratamiento de los insertos de molde relacionado con el producto forma sencilla y con reducido gasto en costes.
El material consistente en carton, cartulina, papel no tejido, material no tejido, tela no tejida o fieltro puede reforzarse mecanica, termica o qmmicamente antes de la conformacion definitiva y/o de la integracion en un macho de fundicion y/o un molde de fundicion, de modo que el inserto de molde presente una resistencia y estabilidad inherente suficientes.
El material con contenido de fibras y/o hilos puede constar de fibras ceramicas, de vidrio o carbono, por lo que se abren otras areas de aplicacion y empleo mas.
Una configuracion importante de la invencion preve que el material con contenido de fibras y/o hilos se mezcle y/o se impregne con un material aglutinante. El inserto de molde puede compactarse en un molde predeterminado, dado el caso, en una etapa de trabajo con la compactacion del macho de fundicion y/o el molde de fundicion. La conformacion del inserto de molde puede realizarse dentro de la caja de macho o separadamente. El agente aglutinante puede realizarse de modo seco, humedo, lfquido o gaseoso.
Una ventaja esencial de la invencion consiste en que dentro del componente pueden realizarse perfiles precisos de dimensiones muy reducidas, que incluso satisfacen estrictos requerimientos de tolerancias. Al mismo tiempo, se reduce claramente el riesgo de roturas respecto de los soportes o piezas de macho de ceramica habituales, lo que actua favorablemente en el funcionamiento del componente, la calidad y la econoirna de los componentes a fundir.
Resulta ventajoso ademas que los materiales previstos para los insertos de molde y la arena utilizada en la elaboracion del macho de fundicion y/o del molde de fundicion, dado el caso perdido, tengan propiedades termicas similares de modo que el metal fundido no se enfne bruscamente en las zonas de contacto con los insertos de molde. La estructura del metal fundido permanece por tanto invariablemente homogenea, lo que repercute en la calidad de los componentes.
Otra ventaja mas de la invencion se muestra en que los insertos de molde no perjudican, durante el proceso de enfriamiento brusco, la contraccion que actua en el componente. No pueden producirse, por tanto, tensiones adicionales en el componente.
La invencion preve ademas que el cuerpo base este revestido, por ejemplo, de material un resistente al calor o refractario habitual. Por ello, el inserto de molde permanece manteniendo su estabilidad de forma hasta el enfriamiento brusco de la superficie del componente colado.
Un perfeccionamiento de la invencion preve que la zona de contacto del cuerpo base con el macho de fundicion y/o el molde de fundicion este provista de por lo menos una brecha pasante. Por ello, el volumen de arena del macho de fundicion o bien del molde de fundicion se une mutuamente a ambos lados del inserto de molde. El macho de fundicion y el inserto del molde forman por ello un combinado resistente, que no esta debilitado localmente.
El cuerpo base del inserto de molde puede configurarse, segun otro aspecto de la invencion, a base de uno o varios estratos, pudiendo estar compuestos los distintos estratos o bien capas de un material unico o de diferentes materiales con contenido de fibras y/o hilos.
Para aumentar mas la resistencia de los insertos de molde, el cuerpo base puede presentar una armadura, que se dispone, por ejemplo, entre los diferentes estratos del cuerpo base. Esta indicada, por ejemplo, una chapa agujereada o una tela metalica, que esta solidamente embebida en el inserto de molde.
La utilizacion de carton, cartulina o papel u otros materiales no resistentes al calor como material no tejido, tela no tejida o fieltro para la conformacion del inserto de molde tiene ademas la ventaja de que dichos materiales, tras el enfriamiento brusco del metal de fundicion en el molde de fundicion, se carbonizan lo maximo posible junto con el material aglutinante y ya pueden eliminarse rapidamente del componente constructivo acabado durante la limpieza. El inserto de molde deja ademas una seccion transversal de apertura limpia sin rebabas, que puede conformarse,
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por ejemplo, como canal de refrigeracion en la zona superior del cilindro de un motor de combustion interna. Lo mismo vale para el tejido con contenido de fibras, el genero de punto o el genero de malla con contenido de hilos siempre que no sea resistente al calor o bien al fuego. El material se carboniza durante el proceso de fundicion y puede retirarse por tanto facilmente del componente.
Si por el contrario se elige para el inserto de molde un material, que este compuesto de fibras y/o hilos resistentes al fuego, entonces el inserto vana, tras el enfriamiento brusco del metal de fundicion, su estabilidad inherente, aunque no su cohesion. El inserto de molde puede ahora retirarse con una herramienta prensora de la zona del perfil de componente. Tambien en este caso se forma un espacio hueco, que esta hecho limpiamente y sin rebabas y no requiere ningun tratamiento ulterior mas.
Para simplificar la extraccion del inserto del molde del componente acabado, se dota convenientemente al cuerpo base de una lengueta, que sea facilmente accesible y que, por ejemplo, penetre en el espacio libre del molde de fundicion. La lengueta puede estar solidamente unida con el cuerpo base del inserto de molde o estar hecha de una pieza con el mismo.
Para la configuracion de un perfil pequeno y/o estrecho en el componente a colar es conveniente que el cuerpo base del inserto de molde se conforme con una seccion transversal rectangular, concava o convexa. Por ejemplo, el cuerpo base puede configurarse con perfiles gofrados por lo menos por tramos por uno o ambos lados de la seccion transversal, por ejemplo en forma de cuna, lo que puede resultar ventajoso en una refrigeracion de puentes de cilindros con respecto a las condiciones de refrigeracion.
La invencion preve ademas el empleo del inserto de molde segun la invencion en un macho de fundicion y/o un molde de fundicion, en especial, para la fabricacion de componentes de metal fundido en zonas de perfiles delgados o estrechos.
El inserto de molde esta integrado preferiblemente en union positiva de forma o de fuerza en el cuerpo base del macho de molde, estando contenido el cuerpo base del inserto de molde, por ejemplo, en el macho de fundicion. Para ello, se rodean completamente de arena de macho las zonas de contacto libres del inserto de molde con el macho de fundicion en el proceso de llenado de la caja de macho y se encierran en la misma garantizando el agente aglutinante de la arena una union solida entre el inserto de molde y el macho de fundicion.
Alternativamente, el inserto de molde tambien puede instalarse, tras el disparo del macho, en el macho de fundicion y asegurarse mecanicamente mediante un adhesivo o mediante una masa de fundicion adicional.
Un macho de fundicion fabricado de ese modo en el combinado puede configurar, por ejemplo, como macho de la camisa de agua toda la zona de perfiles para la refrigeracion de agua de los tubos de los cilindros de un motor de combustion interna. Los insertos de molde pueden formar ademas parte componente de una unidad de macho montada completamente. Esta ultima puede conformar todo el perfil interior, eventualmente tambien exterior, de un carter de ciguenal de cilindro.
Otro aspecto mas de la invencion preve que el cuerpo base del macho de fundicion y los insertos de molde integrados en el macho de fundicion sean revestidas, por ejemplo, de un material habitual resistente al calor o refractario. Con ello, se mantienen conservando la estabilidad de forma el macho de fundicion y el inserto de molde hasta el enfriamiento brusco de la superficie del componente colado. Mediante un revestimiento conjunto del macho de fundicion y el inserto de molde se forma una superficie unitaria cerrada en sf misma.
Es importante que los insertos de molde y el macho de fundicion formen una unidad resistente y estable, que puedan instalarse en un molde de fundicion correspondiente. Segun ello, la invencion preve ademas un molde de fundicion para la fabricacion de componentes de metal fundido, que - en el caso de un molde perdido - presente un cuerpo base de arena o - en el caso de un molde permanente - un cuerpo base metalico. En el cuerpo base pueden disponerse y/o integrarse un inserto de molde y/o un macho de fundicion.
La invencion preve ventajosamente ademas la utilizacion de un inserto de molde para la fabricacion de un macho de fundicion.
La invencion reivindica ademas la utilizacion de un macho de fundicion y/o un molde de fundicion con un inserto de molde para la fabricacion de un componente de metal fundido.
Otras caractensticas, detalles y ventajas mas de la invencion resultan del texto de las reivindicaciones asf como de la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion a base de los dibujos. Lo muestran las figuras:
Figura 1 una vista parcial en seccion de un bloque de cilindros de un motor de combustion interna,
Figura 2 una vista parcial en seccion del bloque de cilindros de la figura 1 a la altura de la lmea I - I con
puente cegado,
Figura 3 una vista parcial en seccion del bloque de cilindros de la figura 1 a la altura de la lmea I - I con una
hendedura de agua configurada entre dos perforaciones de cilindros,
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Figura 4 un alzado lateral de un inserto de molde,
Figura 5 un alzado lateral de otra forma de realizacion de un inserto de molde,
Figura 6 un alzado lateral de otra forma de realizacion mas de un inserto de molde,
Figura 7 una vista inclinada separada de otra forma de realizacion mas de un inserto de molde,
Figura 8 una seccion longitudinal a traves de un inserto de molde, y
Figura 9 una vista parcial en seccion del bloque de cilindros de la figura 1 a la altura de la lmea I - I con
macho de fundicion y elemento de macho aun sin separar.
El bloque de cilindros designado en conjunto con la referencia 1en la figura 1 se ha previsto para un motor de combustion interna de pistones alternativos (sin representar mas detalladamente). Se trata de un componente que se funde en un molde de fundicion (igualmente sin mostrar) a partir de una aleacion ferrica o no ferrica.
El bloque 1 de cilindros tiene unas paredes 2 exteriores asf como varias perforaciones 3 de cilindro, dispuestas, por ejemplo, en lmea, que estan delimitadas por las paredes 2' de cilindro. Entre las paredes 2 exteriores y las paredes 2' del cilindro se ha conformado un espacio 4 hueco, que durante el funcionamiento del motor es recorrido por agua de refrigeracion, la cual evacua el calor producido por la combustion. Otras escotaduras 6 mas pueden unir tambien un espacio 4 hueco tambien llamado camisa de agua con espacios de agua correspondientes (no representados) de una culata bloque), la cual se atornilla fijamente mediante tornillos (no representados) en el bloque de cilindros 1. Para recibir los tornillos se han configurado agujeros 7 roscados en el bloque 1 de cilindros.
Las paredes 2' del cilindro forman - como muestra mas detalladamente la figura 2 - entre cada dos orificios 3 de cilindro estrechos puentes 8, donde el espesor B de los puentes 8 puede ser relativamente estrecho en beneficio de una construccion compacta del motor.
Para evitar problemas termicos, en especial, en la zona superior de las perforaciones 3 de los cilindros, es decir, en la zona del punto muerto superior del piston deslizante en los cilindros, se ha conformado - como se muestra en la figura 3 - en cada puente 8 un espacio 5 hueco estrecho o bien un puente de agua, que posibilita al agua, que discurre por la camisa 4 de agua, fluir tambien entre las perforaciones 3 de los cilindros para de ese modo refrigerar las paredes 2' del cilindro en las estrechas zonas 8 de puente.
El espesor b de los puentes 5 de agua vana entre 0,5 mm y 3 mm. Con ello es claramente menor que el espesor B de los puentes 8 de modo que no se vea afectada la estabilidad del bloque 1 de cilindros a pesar de los estrechos puentes 8 o bien de construccion compacta del motor. La altura (no mostrada mas detalladamente) de los puentes 5 de agua se ajusta a los respectivos requerimientos del componente, para que siempre pueda correr suficiente agua a traves de ellos. Dentro de los puentes 5 de agua, pueden practicarse en caso necesario puentes de material, que actuan de modo estabilizador y/o conductor del agua,
Para la configuracion de la camisa 4 de agua prevista en el bloque 1 de cilindros, se emplea un macho 100 fundido (vease para ello la figura 9), que se instala en un molde de fundicion (no representado). El macho 100 fundido esta compuesto de una arena de macho apropiada, que esta provista un agente aglutinante. Se fabrica de modo conocido por sf mismo en una caja de macho (no mostrada) mediante una disparadora de machos (igualmente no representada).
Para la configuracion de los puentes 5 de agua estrechos conformados entre las perforaciones 3 de los cilindros, se instalan insertos 10 de molde en el interior del macho 100 fundido, que se instalan y se orientan en el centro del puente 8 a altura apropiada de modo que, tras el proceso de fundicion y tras retirar el macho 100 fundido y los insertos 10 de molde, se configura dentro del componente 1 la deseada estructura 4, 5 de espacios huecos.
El inserto 10 de molde tiene - como muestra mas detalladamente la figura 6 - un cuerpo 20 base, que presenta una zona 22 de contacto con el metal fundido aproximadamente en el centro. Dicha zona 22 de contacto se delimita, por ejemplo, mediante las lmeas 23, 23', es decir, entre las lmeas 23, 23' esta el inserto 10 de molde en contacto con el metal fundido tras el llenado del molde.
A ambos lados de la zona 22 de contacto con el metal fundido, el cuerpo 10 base presenta respectivamente una zona 24 de contacto adicional, con las que el inserto 10 de molde se embebe en el macho 100 de fundicion. Este y las insertos 10 de molde forman, por tanto, un cuerpo combinado, que puede montarse como unidad prefabricada en el molde de fundicion. En caso necesario, el cuerpo 100, 10 combinado puede proveerse de un revestimiento, por ejemplo, un encimado para machos (machos).
Para que cada inserto 10 de molde este integrado siempre fiablemente en el macho 100 de fundicion y, por tanto, pueda unir la arena a ambos lados del inserto de molde, se practican orificios 30 pasantes en las zonas 24 de contacto del cuerpo 10 base. Dichos orificios pueden configurarse redondos - como se muestra en el ejemplo de realizacion de la figura 6 - Aunque tambien pueden tener otra forma. Solo es importante que los insertos 10 del molde se embeban con precision y fiabilidad en el macho 100 de fundicion.
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Una primera configuracion de la invencion, preve que cada cuerpo 20 base de los insertos 10 de molde este hecho de un material con contenido de fibras, empleandose preferiblemente carton o cartulina. Aunque tambien se puede utilizar un papel, un material no tejido, una tela no tejida o fieltro.
Otra configuracion de la invencion preve que el cuerpo 20 base del inserto 10 de molde este compuesto de un material con contenido de hilos, en especial un tejido, un genero de punto o un tejido de malla que se haya elaborado con fibras ceramicas, de vidrio o carbono.
Otra configuracion mas de la invencion preve que el cuerpo 20 base este hecho de un material con contenido fibras y un material con contenido de hilos, pudiendose combinar, por ejemplo, carton con un fieltro o un tejido.
Para proporcionar a los insertos de molde de material con contenido de fibras y/o de hilos, la deseada resistencia y duracion para la respectiva aplicacion, se refuerza el material mecanica, termica o qmmicamente. En especial, existe la posibilidad de mezclar el material con un agente aglutinante o de impregnarlo en el caso de un tejido. Adicional o alternativamente tambien se puede tratar o revestir el inserto de molde con un material resistente al calor o refractario.
El cuerpo 20 base puede realizarse de un estrato. Aunque tambien puede constar de varios estratos o capas, que presenten - segun el caso de aplicacion - diferentes dimensiones de tamano y que proporcione al inserto 10 de molde las deseadas propiedades. Por ejemplo, se pueden utilizar varios estratos de carton o papel, que descansan coincidentemente unos sobre otros o se disponen escalonadamente y, con ello, siguen un perfil constructivo deseado. O se combinan varios materiales con contenido de fibras o de hilos en un combinado para poder conseguir optimamente propiedades espedficas del producto.
Como continua mostrando la figura 7, puede configurarse dentro del inserto 10 de molde una armadura 40. En este caso, se trata de, por ejemplo, una rejilla metalica o una chapa agujereada. La armadura 40 puede cubrir todo el cuerpo 20 base o - como se representa en la figura 7 - solo una seccion parcial del cuerpo 20 base. Aunque tambien sobresalir del perfil exterior del cuerpo 20 base para, por ejemplo, ser integrada en el macho de fundicion. Tambien se coloca y se fija fiablemente, gracias a ello, el inserto de molde en el macho de fundicion. Puede imaginarse ademas que la armadura fuese aplicada por fuera sobre el inserto 10 de molde.
Para poder extraer el inserto 10 de molde tras el proceso de fundicion del componente 1, se ha dispuesto una lengueta 50 en el cuerpo 20 base en el caso de la forma de realizacion de la figura 5. Dicha lengueta sobresale, tras la instalacion del inserto 10 de molde, en el macho 100 de fundicion por encima de su superficie o sobre una superficie 25 de contacto de la culata indicada en las figuras 4 a 6 como lmea de trazos y puntos. En la forma de realizacion de la figura 6, se ha conformado una lengueta 50 a cada lado de la zona 22 de contacto con el metal fundido.
El cuerpo 20 base del inserto de molde puede configurarse con seccion transversal de forma rectangular, concava o convexa. La forma de realizacion representada en las figuras 8 y 9 preve una seccion transversal, que se ha configurado en forma de cuna por ambos lados de modo que el espacio 5 hueco de los puentes 8 siga lo mas exactamente los perfiles de las perforaciones 3 de los cilindros, lo que ahorra material y eleva los efectos refrigerantes en los espacios 5 huecos.
La integracion de los insertos 10 de molde en el macho 100 de fundicion tiene lugar, preferiblemente durante el disparo del macho, en una herramienta de molde de macho. Para ello, se coloca primero el inserto 10 de molde en la posicion deseada dentro de la herramienta de molde del macho y, en caso necesario, se fija. Seguidamente, se rodean completamente de arena de macho las zonas 24 de contacto libres de los insertos 10 de molde durante el proceso de llenado de la herramienta de moldeado del macho. Tras la compactacion del agente aglutinante, se unen los insertos 10 de molde con el macho 100 de fundicion formando una unidad fija y estable. Por las aberturas 24 practicadas, dado el caso, en la zonas 24 de contacto, se une mutuamente el volumen de arena a ambos lados de cuerpo 20 base del inserto 10 de molde. El macho 100 de fundicion no se debilita localmente por ello.
Un macho 100 de fundicion fabricado de ese modo, compuesto de arena de macho y de los insertos 10 de molde disparados, se recubre seguidamente de grafito y se seca. El macho 100 de fundicion acabado para la colada, se instala seguidamente en un molde fundicion. Forma junto con los insertos 100 de molde la deseada zona de perfiles para la refrigeracion de agua, junto con la camisa 4 de agua, que rodea las paredes 2' de los cilindros, y los puentes 5 de agua estrechos formados en los puentes 8 de los cilindros.
Una vez consumado el proceso de fundicion, se extrae la pieza bruta de fundicion del molde de fundicion y se limpia de arena. Con ello, se separan automaticamente a la vez los insertos 10 de molde fabricados de carton, cartulina o papel, porque esos materiales se carbonizan durante el proceso de fundicion debido a las elevadas temperaturas. No se necesitan trabajos de limpieza adicionales o separados.
Siempre que los insertos 10 del molde esten hechos de material no tejido, tela no tejida, fieltro, un tejido, un genero de punto o un genero de malla, se los puede recoger tras el proceso de fundicion con una sencilla herramienta por la lengueta 50 y separase de la culata 1.
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Tras estas etapas de trabajo, el inserto 10 de molde deja una seccion transversal de apertura limpia y sin rebabas para una conduccion del agua optima dentro del bloque 1 de cilindros o bien en la parte superior de los cilindros del motor de combustion interna.
Resulta ventajosamente, en este caso, que los insertos 10 de molde segun la invencion no solo se puedan fabricar sencilla y economicamente a consecuencia de la eleccion del material. Posibilitan, en especial, la conformacion de escotaduras, canales, espacios huecos, y/o zonas de perfil extremadamente ajustadas y estrechas, que no pueden realizarse con los medios actuales. Los insertos 10 de molde de material con contenido de fibras y/o hilos son suficientemente estables para poder mantener las dimensiones y tolerancias requeridas. Aunque en caso necesario, el material tambien puede reforzarse adicionalmente, por ejemplo, con un agente aglutinante. Al mismo tiempo, la elasticidad inherente de los materiales empleados vela por que los insertos 10 de molde no se rompan, incluso cuando se conforman estructuras menores de 1 mm. La solidez de los machos 100 de fundicion se aumenta claramente, especialmente durante el transporte o bien el manejo.
Los insertos 10 del molde segun la invencion posibilitan, por tanto, la realizacion de soluciones constructivas, que no podnan materializarse con los metodos de fabricacion y los materiales normales en fundicion conocidos hasta ahora. Ademas, se optimiza la fabricacion de componentes con secciones transversales ya realizables por metodos habituales, especialmente se reduce obviamente el disparo condicionado por la rotura de macho.
Los residuos de los insertos 10 de molde se pueden retirar muy facilmente. Todo el sistema representa, por consiguiente, una solucion economica en costes y efectiva.
La invencion no se limita a una de las formas de realizacion descritas anteriormente, sino que se puede modificar de multiples formas. Asf pues los insertos 10 de molde no deben disparase forzosamente en los machos 100 de fundicion. Se pueden fijar tambien el cuerpo 20 base en union positiva de fuerza y/o de forma, por ejemplo, por encolado, soldadura o agarrotamiento. Ademas, la utilizacion de los insertos 10 de molde no se limitan a la configuracion de puentes 5 de agua estrechos entre las perforaciones 3 de los cilindros de un bloque 1 de cilindros. Ofrecen al constructor mas bien la posibilidad de crear zonas de perfiles estrechas en los componentes, que eran imposibles con los materiales de los moldes y las instalaciones de fabricacion actuales.
El empleo de insertos 10 de molde no se limita ademas a los machos 100 de fundicion. Tambien se pueden utilizar los insertos 10 de molde en moldes de fundicion para conformar con ellos escotaduras y zonas de perfiles de filigrana o estrechas. Los moldes de fundicion - como tambien los machos 100 de fundicion - pueden fabricarse de arena. Aunque tambien se pueden utilizar moldes permanentes e instalar los insertos 10 de molde en union positiva de fuerza y de forma.
Se reconoce que un inserto 10 de molde para un macho 100 de fundicion y/o para un molde de fundicion para la fabricacion de componentes 1 de metal fundido, que estan provistos de espacios 5 huecos pequenos y/o estrechos, tiene un cuerpo 20 base de seccion transversal rectangular, concava o convexa, que presenta por lo menos una zona 22 de contacto con el metal fundido y por lo menos una zona 24 de contacto con el macho 100 de fundicion y/o con el molde de fundicion. Para posibilitar una conformacion economica en costes y fiable de los espacios huecos o escotaduras pequenos a muy pequenos en las piezas 1 de fundicion, se ha previsto que el cuerpo 20 base se fabrique de un material con contenido de fibras y/o hilos. El material con contenido de fibras es preferiblemente carton, cartulina, papel, material no tejido, tela no tejida o fieltro, mientras que el material con contenido de hilos es un tejido, un genero de punto o un genero de malla. El material con contenido de fibras y/o de hilos puede mezclarse y/o embeberse ademas con un agente aglutinante. En las zonas 24 de contacto con el macho 100 de fundicion y/o con el molde de fundicion pueden preverse brechas 30 pasantes. Tambien se pueden configurar los insertos 10 de molde sin ninguna brecha 30 pasante. O se practican una o varias brechas (no mostradas) pasantes en la zona de contacto del cuerpo 20 base con el metal fundido, para crear allf mas perfiles de material. Para aumentar la estabilidad del inserto 10 de molde o para crear un perfil propio del componente, el cuerpo 20 base puede realizarse de varios estratos, pudiendo dotarse a este de una armadura 40. Por lo menos una lengueta 50 realizada en el cuerpo 20 base puede servir para la retirada del inserto 10 de molde del componente 1.
Todas las caractensticas y ventajas precedentes de las reivindicaciones, la descripcion y el dibujo, inclusive los detalles constructivos, disposiciones espaciales y etapas de procedimiento pueden ser esenciales para la invencion tanto para sf mismas como tambien en las mas diversas combinaciones.
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LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA
- Componente constructivo
- 20 Cuerpo base
- Paredes exteriores
- 22 Zona de contacto
- Pared del cilindro
- 23,23' Lmea
- Perforacion del cilindro
- 24 Zona de contacto
- Espacio hueco (camisa de agua)
- 25 Superficie de contacto con la culata
- Espacio hueco (puente de agua)
- 30 Brecha pasante
- Escotadura
- 40 Armadura
- Agujero roscado
- 50 Lengueta
- Puente
- 100 Macho de fundicion
- Elemento de macho
- 110 Cuerpo base
Claims (20)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Inserto (10) de molde para un macho (100) de fundicion y/o un molde de fundicion para la fabricacion de componentes (1) de metal fundido, que se han de dotar de espacios (5) huecos pequenos y/o estrechos por medio del inserto (10) de molde, con un cuerpo (20) base, que presenta por lo menos una zona (22) de contacto con el metal fundido y por lo menos una zona (24) de contacto con el macho (100) de fundicion y/o el molde de fundicion, caracterizado por que el cuerpo (20) base esta hecho de un material con contenido de fibras y/o hilos y que forma un inserto de molde perdido, y por que el material con contenido de fibras y/o hilos se solidifica mecanica, termica o qmmicamente.
- 2. Inserto de molde segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el material con contenido de fibras es carton, cartulina, papel, material no tejido, tela no tejida o fieltro.
- 3. Inserto de molde segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el material con contenido de hilos es un tejido, un genero de punto o un genero de malla.
- 4. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el material con contenido de fibras y/o hilos se compone de fibras ceramicas de vidrio o carbono.
- 5. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el material con contenido de fibras y/o hilos se mezcla o se impregna con un agente aglutinante.
- 6. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el cuerpo (20) base esta revestido.
- 7. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que cada zona (24) de contacto con el macho (100) de fundicion y/o con el molde de fundicion esta provista de por lo menos una brecha (30) pasante.
- 8. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el cuerpo (20) base se ha hecho de uno o varios estratos.
- 9. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el cuerpo (20) base presenta una armadura (40).
- 10. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el cuerpo (20) base esta provisto de por lo menos una lengueta (50).
- 11. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el cuerpo (20) base se ha realizado con seccion transversal rectangular, concava o convexa.
- 12. Inserto de molde segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el cuerpo (20) base se ha configurado de forma gofrada en los perfiles por un lado o por ambos lados de la seccion transversal por lo menos por tramos.
- 13. Macho (100) de fundicion para la fabricacion de componentes (1) de metal fundido con un cuerpo (110)base y con un inserto (10) de molde segun por lo menos una reivindicacion 1 a 11.
- 14. Macho de fundicion segun la reivindicacion 13, caracterizado por que el inserto (10) de molde se integra ose instala en union positiva de fuerza y/o de forma en el cuerpo (110) base.
- 15. Macho de fundicion segun la reivindicacion 13 o 14, caracterizado por que el cuerpo (110) base y el inserto (10) de molde forman un cuerpo combinado.
- 16. Macho de fundicion segun una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por que el inserto (10) de molde esta provisto de por lo menos una lengueta (50), que sobresale del cuerpo (110) base.
- 17. Macho de fundicion segun una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado por que el cuerpo (110) base y el inserto (10) de molde estan revestidos.
- 18. Molde de fundicion para la fabricacion de componentes (1) de metal fundido, como molde permanente o molde perdido, con un inserto (10) de molde segun por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 12 y/o con un macho de fundicion segun una de las reivindicaciones 13 a 17.
- 19. Utilizacion de un inserto (10) de molde segun por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 12 para la fabricacion de un macho (110) de fundicion y/o un molde de fundicion para colar componentes (1) de metal fundido.
- 20. Utilizacion de un macho (110) de fundicion y/o un molde de fundicion segun por lo menos una de lasreivindicaciones 13 a 17 con un inserto (10) de molde segun por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 12 para la fabricacion de un componente (1) de metal fundido.
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