ES2602031T3 - Procedimiento de recarga de un molde para vidriería por recarga láser de polvos - Google Patents

Procedimiento de recarga de un molde para vidriería por recarga láser de polvos Download PDF

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Abstract

Procedimiento de recarga de un molde para vidriería (1) de fundición, de bronce, o de acero, durante el cual se suelda un material de recarga, que comprende la etapa siguiente: - mecanizar una arista (C, F, J) del molde (1) de manera que forme una superficie plana (12), por ejemplo una meseta o un chaflán, estando el procedimiento caracterizado por que comprende las etapas que consiste en: - depositar una cantidad de material de recarga (11) determinada en la superficie plana (12) de la arista (C, F, J) así mecanizada, comprendiendo el material de recarga (11) un metal o una aleación metálica, y simultáneamente, - soldar localmente el material de recarga (11) sobre la superficie plana (12) mediante un haz (21) de un láser (2), de manera que forme una zona de refuerzo (111), en el que la superficie plana (12) del molde a recargar (1) está dispuesta aguas abajo a una distancia comprendida entre 2 mm y 15 mm de una zona de focalización (211) del haz (21) del láser (2).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de recarga de un molde para vidrierfa por recarga laser de polvos.
Campo de la invencion
La invencion se refiere de manera general a las piezas de fundicion en el campo de la vidrierfa, en particular a los moldes de fundicion, de bronce (y otras aleaciones que comprenden cobre y estano) o de acero utilizados para confeccionar unos objetos de vidrio tales como botellas.
La invencion se refiere tambien a los tratamientos de recarga en la superficie de dichos moldes para su acabado o para su reparacion, que comprenden la deposicion de un material, por ejemplo un metal fundido, sobre la superficie de un molde, en particular a nivel de las aristas y de su superficie, y mas particularmente a un procedimiento de recarga de un molde para vidrierfa de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 (vease, por ejemplo, el documento CH 658 045 A).
Contexto de la invencion
Los moldes de fundicion, de bronce (y otras aleaciones que comprenden cobre y estano), o de acero (en particular los aceros de tipo hierro-carbono, aceros inoxidables, aceros refractarios) que se utilizan generalmente en la confeccion de objetos de vidrio, tienden a desgastarse rapidamente, en particular en unas zonas como el plano de junta J (o costura), el fondo F, el anillo o tambien el cuello C del molde. En efecto, durante la etapa de moldeo de la preforma, en este caso un vidrio, los moldes sufren un fenomeno de abrasion y/o de corrosion, debido a la presencia de sflice en el vidrio. Por otro lado, durante un ciclo de moldeo, un molde puede sufrir fuertes tensiones termicas, pasando en un tiempo muy corto de 400°C a 800°C.
Con el fin de no tener que cambiar el conjunto del molde, se han propuesto por lo tanto unas tecnicas de recarga, durante las cuales se hace fusionar una capa de aleacion metalica sobre la superficie de un molde, en particular a nivel de las aristas. El molde asf obtenido se mecaniza entonces despues del enfriamiento con el fin de obtener la geometrfa deseada.
La recarga de los moldes se realiza por soplete o por plasma de arco transferido (PTA).
La recarga por soplete consiste en soldar un polvo o un alambre metalico sobre las superficies de moldeo del molde. Para ello, se precalienta el molde a una temperatura del orden de 350°C a 650°C, y se hace fundir por soplete el metal de recarga, asf como una capa superficial del molde por soplete con el fin de asegurar asf la union entre los dos materiales.
Sin embargo, esta tecnica de recarga se realiza manualmente. Por lo tanto adolece de varios inconvenientes, entre ellos la dificultad del trabajo para el operario (que debe trabajar una veintena de minutos en un entorno cercano a una temperatura proxima a los 650°C con el fin de garantizar la soldadura de los metales), la necesidad de conocimientos tecnicos del operario y una gran variabilidad de los resultados. Se observa, en efecto, que el porcentaje de exito no excede el 90% de las piezas recargadas, y puede disminuir hasta el 25%, debido a separaciones de los metales de recarga.
Por otra parte, con el fin de obtener una geometrfa similar a la geometrfa inicial del molde, se deposita generalmente una cantidad muy importante de metal de recarga (del orden del doble de la cantidad necesaria, o mas), y despues se mecaniza la superficie obtenida. Este procedimiento es por lo tanto costoso en materias primas, y la operacion de mecanizado es larga y fastidiosa.
Por ultimo, la zona del molde que se ha sobrecalentado durante la recarga presenta unas propiedades termicas y mecanicas diferentes del resto de la fundicion que constituye el molde. En efecto, para un molde de fundicion, esta zona denominada "Zona Afectada Termicamente" (ZAT), la fundicion se vuelve "blanca", es decir muy dura y quebradiza, fragil y diffcil de trabajar. El molde se vuelve por lo tanto mas fragil en esta zona y es por lo tanto susceptible de romperse mas facilmente en caso de choques mecanicos o termicos. Ahora bien, en el caso de un recarga con soplete, la ZAT es relativamente grande, y presenta por regla general unas dimensiones (superficie y profundidad) del orden de 3 a 4 mm.
Con el fin de limitar la extension de la ZAT sobre el molde terminado, se ha propuesto proceder a un recocido de recristalizacion del molde durante varias horas. Esta etapa se utiliza, no obstante, raramente ya que es demasiado larga y demasiado restrictiva.
La recarga por Plasma de Arco Transferido (PTA), por su parte, sigue un principio similar a la recarga con soplete, siendo la fuente de calor sustituida por una columna de plasma.
La ventaja de este procedimiento es que el plasma presenta una temperatura mucho mas elevada que la llama de
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un soplete (de 15000 a 20000°C), lo cual permite calentar mas rapidamente el material de recarga que se necesita fundir y la superficie de la pieza sobre la cual se deposita, restringiendo asf las dimensiones de la ZAT a aproximadamente 2 mm.
Por otro lado, el porcentaje de exito de este procedimiento es mucho mejor que en el caso de una recarga con soplete (del orden del 95%), ya que puede ser automatizada.
Adolece no obstante de algunos inconvenientes. En particular, es muy diffcil de aplicar a fundiciones laminares (fundiciones en las que el carbono esta en forma de grafito laminar) ya que la aplicacion del procedimiento conlleva un riesgo de desgasificacion del grafito, lo cual puede provocar unos defectos (por ejemplo unos orificios) en el deposito. Se recuerda en efecto que la proporcion de carbono en una fundicion dada no es fija, sino mas bien de un orden de tamano que puede variar en el interior de un intervalo dado. Ahora bien, esta proporcion puede tener consecuencias importantes sobre los resultados obtenidos en la ZAT. Ademas, sigue siendo de dimensiones importantes en el ambito del procedimiento PTA.
Por otro lado, la cantidad de metal de recarga soldado sobre el molde sigue siendo importante con respecto a la cantidad necesaria para obtener la geometna final deseada, aumentando asf el coste global de la recarga.
Por ultimo, este procedimiento necesita precalentar el molde a una temperatura del orden de 350°C, lo cual impone enfriar la pieza por etapas despues de la recarga si se desea preservar las propiedades mecanicas y termicas de la fundicion, lo cual puede durar varias horas.
El documento WO 2009/090622 describe un procedimiento de reparacion de un molde para vidriena danado, en el que se ha formado por ejemplo una fisura, durante el cual se mecaniza la totalidad de la cavidad del molde con el fin de retirar una capa metalica del molde. El molde se calienta despues a una temperatura del orden de 450°C con el objetivo de abrir la fisura y retirar una capa superficial de metal alrededor de la fisura, antes de rellenar la fisura con un metal fundido y dejar que el molde se enfne hasta la temperatura ambiente. El molde se recuece despues a una temperatura del orden de 600°C, y despues se deposita una capa de recarga de metal fundido sobre la totalidad de su cavidad con un grosor mas importante que el de la capa metalica que se ha retirado durante la etapa de mecanizado, por ejemplo mediante el deposito de un polvo metalico sobre la superficie del molde que se refunde y consolida mediante un rayo laser. Por ultimo, se trabaja la cavidad del molde con el fin de retirar el excedente de material.
Este procedimiento permite, por lo tanto, reparar unos moldes para vidriena y prolongar su vida util. Sin embargo, necesita numerosas etapas, entre ellas, en particular, unas etapas de mecanizado de la totalidad de su cavidad (dos veces), precalentado, recocido, etc. que son largas, fastidiosas y con un coste de materias primas y energfa elevado. Ademas, es necesaria una gran cantidad de material de recarga con el fin de poder mecanizar la superficie del molde despues del deposito del material de recarga, y es diffcil considerar, desde un punto de vista industrial, la recarga de la totalidad de la superficie de un molde para vidriena mediante un laser.
El documento WO 01/28942, por su parte, propone la recarga de la superficie de los moldes para vidriena durante la cual la cavidad del molde es recubierta por una capa de proteccion con el fin de hacer la superficie interna del molde mas resistente a los diferentes ciclos de moldeo. Para ello, este documento sugiere el deposito de un polvo de aleacion metalica que tiene una composicion adecuada en la cavidad, por ejemplo por proyeccion termica, y despues la fusion del polvo haciendo calentar el molde al vacfo a una temperatura elevada. Este procedimiento presenta la ventaja de alargar la vida util del molde. Sin embargo, presenta un coste elevado, en particular en terminos de material de aporte, y puede ser diffcil de realizar segun la tecnica de fundicion del polvo utilizado.
En el caso en el que el molde fuera aun asf danado a pesar de su capa de proteccion, este mismo documento propone reparar localmente el molde haciendo fundir un parche de aleacion metalica (de la misma composicion adecuada) sobre la zona danada. Sin embargo, segun los medios utilizados para hacer fundir el parche, este tiene el riesgo de despegarse, o por lo menos de fragilizar localmente el molde. Por otro lado, su calidad metalurgica es menor en comparacion con la del resto del molde.
El documento CD 658 045 describe un procedimiento de fabricacion de un molde para vidriena, durante el cual la superficie del molde se arena con corindon, y despues se aplica un revestimiento que comprende una aleacion determinada sobre el molde por proyeccion termica con la ayuda de un plasma de arco transferido. Se aplica despues una capa suplementaria sobre las aristas, con la misma aleacion, y despues de mecanizan las aristas del molde.
El documento JP 01091987 describe un procedimiento de soldadura de una capa de metal en una muesca por aplicacion de un laser sobre la muesca y proyeccion del metal en forma de polvo con la ayuda de un gas inerte.
Por ultimo, el documento US 2004/0086635 describe un procedimiento de reparacion de una paleta de estator en un motor de turbina, durante el cual se aplica una capa de revestimiento con la ayuda de un laser.
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Asf, las tecnicas actuales son siempre muy imperfectas, y no aportan plena satisfaccion tanto a nivel de su eficacia como de su rapidez.
Resumen de la invencion
En consecuencia, un objetivo de la presente invencion es proponer un procedimiento de recarga de moldes para vidrierfa de fundicion que permita recargar y/o reparar unos moldes para vidrierfa, que sea rapido de realizar, menos sensible a la composicion de la fundicion utilizada, cuyo porcentaje de exito sea similar, incluso mejor que en el ambito de un recarga por PTA, limitando al mismo tiempo la cantidad de metal de recarga necesaria.
Con este proposito, la invencion propone un procedimiento de recarga de un molde para vidrierfa de fundicion tal como se define en la reivindicacion 1.
Otras caracterfsticas opcionales y no limitativas del procedimiento de recarga son las siguientes:
* las etapas de deposito y de soldadura del material de recarga se realizan sin precalentamiento del molde,
* el material de recarga se presenta en forma de polvo,
* el material de recarga se proyecta por medio de una boquilla sobre el molde,
* el material de recarga se proyecta sobre la superficie plana, aguas abajo de la zona de focalizacion del haz laser,
* la zona de focalizacion esta dispuesta a una decena de milfmetros,
* se efectuan una o dos pasadas del haz laser sobre la superficie plana del molde a recargar segun una velocidad de barrido controlada,
* la velocidad de barrido esta comprendida entre 600 mm/min y 2000 mm/min, y
* el procedimiento comprende una etapa ulterior de mecanizado de la capa de proteccion.
Breve descripcion de las figuras
Otras caracterfsticas, objetivos y ventajas de la presente invencion apareceran a partir de la lectura de la descripcion detallada siguiente, en relacion con las figuras adjuntas, dadas a tftulo de ejemplos no limitativos y en las que:
- las figuras 1a y 1b representan, esquematicamente, dos modos de realizacion de un procedimiento de recarga,
- la figura 2 representa, esquematicamente, un laser que puede ser utilizado en el procedimiento segun la invencion,
- la figura 3 representa un ejemplo de resultado obtenido segun una forma de realizacion de un procedimiento segun la invencion,
- la figura 4a representa, esquematicamente, un ejemplo de molde para vidrierfa que puede ser recargado segun un procedimiento de recarga de acuerdo con la invencion,
- la figura 4b representa un ejemplo de molde para vidrierfa, del cual una arista se ha mecanizado con el fin de formar un chaflan, siendo el molde visto en seccion segun el eje X-X de la figura 3a,
- la figura 4c es una vista a escala ampliada de un primer ejemplo de realizacion del procedimiento aplicado a la recarga de un chaflan de un molde, siendo el molde visto en seccion segun el eje X-X de la figura 4a,
- la figura 4d es una vista a escala ampliada de un segundo ejemplo de realizacion del procedimiento aplicado a la recarga de un chaflan de un molde, siendo el molde visto en seccion segun el eje X-X de la figura 4a,
- las figuras 5a a 5f representan un ejemplo de sucesion de etapas para la recarga del molde a nivel del chaflan,
- la figura 6 ilustra una vista en seccion del molde para vidrierfa de la figura 4a segun el eje Y-Y,
- la figura 7 es una vista en seccion de un ejemplo de posicionamiento del laser provisto de un conducto coaxial con respecto a la superficie de un molde para vidrierfa que debe ser recargado.
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Descripcion detallada de la invencion
Se describira ahora un procedimiento de recarga de moldes para vidrierfa de fundicion.
El procedimiento de recarga permite reforzar localmente el molde para vidrierfa, en particular a nivel de las zonas del molde susceptibles de ser danadas durante su utilizacion, ya sea por fatiga del metal o debido a altas temperaturas sufridas. Se trata principalmente de las aristas del molde, es decir del cuello C, del plano de junta J y del fondo F del molde 1. Se puede adaptar en particular para la recarga el molde en los diferentes ciclos de moldeo (y consiste entonces en una etapa de acabado del molde), o para repararlo localmente.
A continuacion, se describira mas particularmente el procedimiento como etapa de acabado de un molde para vidrierfa, que permite reforzar localmente el molde. El molde para vidrierfa tratado por el procedimiento es por lo tanto generalmente un molde nuevo o por lo menos no danado, que se recargara de acuerdo con las etapas de la invencion con el fin de poder reforzarlo y protegerlo de los diferentes choques termicos y mecanicos que sufrira durante su utilizacion. Esto no es sin embargo limitativo, dado que el procedimiento puede ser aplicado mutatis mutandis a la reparacion de un molde para vidrierfa danado, aplicando las diferentes etapas en las zonas localmente danadas.
Los moldes 1 son unos moldes convencionales en el campo de la vidrierfa. Por ejemplo, puede tratarse de moldes constituidos por fundicion laminar o esferoidal, y la fundicion puede comprender tfpicamente un porcentaje de carbono comprendido preferentemente entre el 3,3% y el 3,6% y en todos los casos inferior al 4,55%. Un ejemplo de un molde para vidrierfa de este tipo se representa en la figura 4a.
En referencia a la figura 1a, se mecanizan en primer lugar las aristas destinadas a ser reforzadas con el fin de formar una superficie plana 12. Por ejemplo, en el caso del plano de junta J, se realiza una meseta 12 a lo largo del plano de junta, mientras que en el caso del cuello C o del fondo F, se realiza preferentemente un chaflan 12.
Se puede entonces depositar y fundir una cantidad de material de recarga 11 sobre la superficie plana 12 de la arista asf mecanizada.
El procedimiento segun la invencion se realiza preferentemente en frfo sobre el molde 1, en particular en el caso en el que el molde esta realizado en fundicion laminar. En efecto, como se observara mas adelante en la descripcion, durante el procedimiento se calienta localmente el molde alrededor de la arista a recubrir: un precalentamiento del molde tendrfa por lo tanto tendencia a hacer aumentar demasiado la temperatura del molde localmente con respecto al tiempo necesario para su enfriamiento, produciendo asf un riesgo importante de ruptura local del molde.
Se debe observar que la expresion "en frfo" en esta acepcion no esta limitada a los moldes utilizados a temperatura ambiente, sino que se extiende a los moldes que pueden haber sufrido unos tratamientos que aumentan su temperatura, que deben ser distinguidos del precalentamiento especffico de acuerdo con la tecnica anterior (a unas temperaturas del orden de 350°C-450°C) previo a la recarga.
El material de recarga 11 esta constituido por lo menos por un metal o aleacion metalica. Puede, por ejemplo, estar constituido por aleacion a base de nfquel, de carburo de nfquel y/o tambien comprender cobalto. Ademas, puede presentarse ventajosamente en forma de polvo, lo cual permite fundirlo mas rapidamente.
La fusion del material de recarga 11 se efectua mediante un laser 2 de potencia, que puede ser, a tftulo de ejemplo no limitativo, un laser de argon. El laser emite un haz 21 que presenta una zona de focalizacion 211, como se ilustra en la figura 2. Esta zona de focalizacion, de acuerdo con la invencion, esta situada a una distancia dada del punto de salida del haz 21, dependiendo del tipo de laser, y que puede ser ajustada en particular jugando sobre la posicion relativa de los espejos que lo constituyen. Tfpicamente, la zona de focalizacion puede estar situada a una distancia del orden de 15 mm de la salida del laser. La zona de focalizacion 211 presenta tambien unas dimensiones que dependen del tipo de laser utilizado. Tfpicamente, para un haz laser de 3,5 mm, esta zona puede extenderse sobre una longitud de 3 a 4 mm.
El haz 21 del laser 2 impacta sobre la superficie 10 del molde 1 para hacer que se funda superficialmente, y realice la soldadura entre la pieza y el material de recarga, de manera que el molde se calienta muy localmente. La temperatura del haz 21 del laser 2 alcanza un valor del orden de 1100°C a 1200°C, permitiendo al mismo tiempo la dilucion del material de recarga y una fusion en superficie de la fundicion, del bronce o del acero que constituye el molde a recargar.
Segun un modo de realizacion de la invencion, ilustrado en la figura 1a, las etapas de deposito y de fusion del material de recarga se realizan simultaneamente. Para ello, se apunta el laser sobre el molde 1 a recargar, y se proyecta el material de recarga 11 en forma de polvo sobre el molde 1 y en el haz del laser mediante un conducto 3. Como se ilustra en la figura 1a, el conducto 3 puede ser coaxial al haz del laser y, llegado el caso, solidario a este. Alternativamente, puede ser distinto del laser y, llegado el caso, no coaxial al haz.
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El molde a recargar se situa entonces de acuerdo con la invencion aguas abajo de la zona de focalizacion 211 del haz del laser, es decir a nivel de la parte divergente del haz del laser 2, como se ilustra en la figura 7. El laser 2 esta posicionado, de acuerdo con la invencion, de manera que el punto de focalizacion se encuentre a una distancia comprendida entre 2 mm y 15 mm de la superficie del molde, tfpicamente a una decena de milfmetros. El material de recarga 11, por su parte, puede ser proyectado tfpicamente sobre la superficie del molde 1, en el haz 21 del laser 2, aguas abajo de su zona de focalizacion 211. Para ello, en particular en el caso de un laser provisto de un conducto coaxial para proyectar el material de recarga, el posicionamiento de la zona de focalizacion 211 puede, por ejemplo, ser ajustado mediante unos espejos con el fin de acercarlo a la salida del laser 2. En efecto, el angulo de proyeccion del conducto 3 no puede, generalmente, ser modificado.
De esta manera, siendo la temperatura mas baja a nivel del divergente 212 del laser 2 que a nivel de la zona de focalizacion 211, la temperatura local de la superficie del molde es mas baja que si el molde fuese colocado en la zona de focalizacion 211. Por otro lado, presentando el haz laser una seccion mas importante a nivel del divergente 212 que en la zona de focalizacion, es posible hacer fusionar mas material de recarga 11, de manera que se obtenga un cordon mas ancho que cuando la superficie del molde esta colocada en la zona de focalizacion.
Segun un modo de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion, ilustrado en la figura 1b, las etapas de deposito y de fundicion del material de recarga se realizan sucesivamente. El material de recarga se deposita entonces sobre el molde a recargar por un conducto 3 de proyeccion o cualquier otro medio conocido separado del laser antes de ser fundido por exposicion al haz 21 del laser 2.
En funcion del diametro del conducto y de la distancia entre la zona de focalizacion 211 del laser, la superficie del material depositado puede presentar por ejemplo una dimension del orden del 5/10 de mm a 15 mm, y preferentemente del orden de 1 a 7 mm. Un ejemplo de deposito de material se ilustra en la figura 3.
Con el fin de proceder a la recarga completa del molde, se desplaza el laser con relacion a este segun un movimiento de barrido con el fin de formar uno o varios cordones de material paralelos y recorrer la totalidad de la superficie a recargar. En el caso en el que el polvo de material de recarga 11 sea proyectado por un conducto coaxial 3, el conducto 3 es preferentemente solidario al laser 2 con el fin de poder efectuar los mismos desplazamientos.
El desplazamiento del laser se realiza ventajosamente a velocidad constante, con el fin de que la cantidad de material de recarga sea homogenea sobre toda la superficie del molde a recargar.
A caudal constante de deposito de material, las dimensiones del cordon depositado varfan en funcion de la velocidad del laser y de la distancia entre la superficie plana 11 formada sobre la arista del molde 1 y la zona de focalizacion 211 del laser. Se comprendera por supuesto que las dimensiones del cordon pueden tambien ser modificadas ajustando el caudal del material proyectado.
Por ejemplo, para un recarga con un laser de argon que tiene una potencia del orden de 3000 W y un diametro de focal de 3 mm, un material de recarga 11 en forma de polvo, proyectado a un caudal del orden de 20 g/min, una velocidad de desplazamiento del laser 2 del orden de 800 mm/min y una distancia entre la superficie plana 12 y la zona de focalizacion 211 del orden de 10 mm, se puede obtener un cordon de material de recarga que tiene aproximadamente 1,5 mm de grosor por 5 a 7 mm de anchura.
Ventajosamente, alejando el molde 1 de la zona de focalizacion 211 del laser 2 y reduciendo la velocidad de desplazamiento del laser 2, es posible entonces recargar unos moldes 1 efectuando solo una pasada, incluso eventualmente dos segun las dimensiones de la superficie 12 a recargar.
En efecto, como se ha observado anteriormente, las dimensiones del cordon son mas elevadas cuando este se coloca aguas abajo de la zona de focalizacion, a nivel del divergente 212 del haz laser, que cuando el molde 1 esta dispuesto a nivel de la zona de focalizacion 211.
Por otro lado, resulta posible ademas recargar unos moldes de fundicion laminar, sin tener el riesgo de que el molde se agriete o sea danado. En efecto, la elevacion local de la temperatura del molde por el laser 2 es mas baja a nivel del divergente 212 que en la zona de focalizacion 21, de manera que es posible disminuir la velocidad de paso del laser sin aumentar demasiado la temperatura local de la superficie plana 11.
En consecuencia, el gradiente de temperatura debido al paso del laser no es demasiado importante en comparacion con el gradiente de temperatura de la superficie durante su enfriamiento, y el molde no tiene el riesgo por lo tanto de agrietarse, incluso cuando este es de fundicion laminar.
El procedimiento segun la invencion permite por lo tanto tratar unos moldes tanto de fundicion laminar como esferoidal.
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En funcion de los resultados deseados en terminos de geometrfa del molde, pero tambien si se desea consolidarlo, varias capas de material pueden ser apiladas por pasadas sucesivas del laser en el mismo sitio.
Ademas, el laser se desplaza en un plano paralelo a la superficie del molde, segun una trayectoria determinada que depende de la superficie a recargar. Por ejemplo, para el caso de una superficie plana 11 que presenta una direccion principal P, el laser puede efectuar varias pasadas en translacion a lo largo de esta direccion principal P, con un desplazamiento entre cada pasada, de manera que una parte del material depositado en un pasada recubra el material depositado en la pasada anterior, como se puede ver en las figuras 3 y 5. El desplazamiento puede entonces ser del orden de 2 mm, para un grosor de material depositado del orden de 1 a 1,5 mm. A tftulo de ejemplo, se puede obtener un cordon que tiene un grosor del orden de 1,5 mm en una pasada, y 2,5 mm en dos pasadas.
El procedimiento segun la invencion puede comprender una etapa suplementaria de enfriamiento del molde recargado. Puede tratarse de un enfriamiento por etapas. Ventajosamente, si la recarga se ha realizado en frfo, esta etapa solo necesita poco tiempo (del orden de algunos minutos en funcion de la masa de la pieza y de la importancia de la recarga).
Al enfriarse, el material de recarga 11 constituye entonces una capa de refuerzo y de proteccion 111 de la arista del molde 1 mas resistente a los ciclos de moldeo que el resto del molde 1.
Por ultimo, una ultima etapa del procedimiento consiste en mecanizar la capa de refuerzo y de proteccion 111, para retirar el sobrante de material y ajustar la forma de la parte recargada del molde en funcion de la geometrfa deseada, y/o para obtener un estado de superficie deseado.
Ejemplo de aplicacion del procedimiento
En referencia a las figuras 4 y 5, se representa un ejemplo de aplicacion del procedimiento segun la invencion. Las figuras representan un chaflan 12 realizado sobre el borde de una parte concava de un molde (representado en la figura 4a), en el lugar de una arista que delimita normalmente esta parte concava, por ejemplo un cuello C, como se representa en la figura 4b.
En relacion a la figura 4c, se representa esquematicamente un ejemplo de chaflan recargado de acuerdo con una forma de realizacion del procedimiento segun la invencion.
En este ejemplo, el chaflan 12 presenta una anchura de 3 mm, una altura de 3 mm y una extension longitudinal dada segun la direccion principal P.
Con el fin de recargar dicho chaflan 12, se efectua una unica pasada del laser 2 a lo largo de la direccion principal P, colocando el chaflan 12 a una distancia de aproximadamente 10 mm de la zona de focalizacion 211, desplazando el laser 2 a una velocidad del orden de 800 mm/min, y enviando polvo metalico 11 segun un caudal del orden de 20 g/min. Se realiza entonces un cordon de material de recarga sobre el chaflan 12, que presenta unas dimensiones del orden de 3 mm de grosor por 3 mm de anchura.
Como variante, como se ilustra en las figuras 5a a 5f, es posible asimismo efectuar varias pasadas del laser 2 a lo largo de la direccion principal P, segun un orden determinado, en este caso seis pasadas sucesivas, ajustando el caudal de polvo en un valor comprendido entre 10 g/min y 40 g/min por ejemplo, la distancia entre el chaflan 12 y la zona de focalizacion 211 y/o la velocidad de paso del laser 2.
Despues, el cordon de recarga 11 se mecaniza para obtener una arista definida en el borde de la concavidad, de acuerdo con la geometrfa inicial del molde 1.
El procedimiento de la invencion presenta numerosas ventajas con respecto a las tecnicas de la tecnica anterior.
En primer lugar, se reduce el tiempo necesario para la recarga de un molde, ya que la alta temperatura del laser permite efectuar la soldadura mas rapidamente. Tfpicamente, el laser puede efectuar la recarga a una velocidad que va de 800 mm/min a 2000 mm/min cuando el deposito de material de recarga se realiza con un caudal del orden de 40 g/min, como en el ejemplo anterior. Debido a esta velocidad, disminuye tambien la dimension de la ZAT con respecto a las tecnicas de recarga conocidas de la tecnica anterior.
Ademas, la rapidez de la soldadura, la baja velocidad del laser 2 y la distancia entre el molde 1 y la zona de focalizacion 211 permiten que el procedimiento sea aplicable tanto a fundiciones esferoidales como a fundiciones laminares, o sea aplicado de la misma manera a cualquier tipo de fundicion independientemente de su porcentaje de carbono.
Por ultimo, la importante densidad de energfa del laser (temperatura muy elevada aplicada sobre una superficie muy localizada) permite un recarga de gran precision, lo cual implica un ahorro en la cantidad de material de recarga
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depositado sobre el molde.
Estas ventajas han podido ser cuantificadas mediante unos ensayos comparativos entre la recarga PTA, que es el procedimiento de recarga de moldes para vidriena de la tecnica anterior que presenta los mejores resultados, y la recarga por laser segun la invencion.
Lo resultados presentados se refieren a unos ensayos realizados sobre barras de fundicion (siendo la fundicion identica a una fundicion utilizada para los moldes), de 40*40*200 mm de dimension. Sobre estas piezas se han mecanizado dos chaflanes.
Durante los ensayos, se han medido las dimensiones de la ZAT, el tiempo necesario para la recarga de la pieza y el grosor de material depositado para rellenar 4 mm de chaflan. Los resultados se exponen en la tabla siguiente.
Recarga PTA Recarga laser
Dimension ZAT
2 mm 0,2 mm
Duracion de la recarga
3 min 40 s
Grosor de deposito de la recarga
10 mm 7 mm
Como se observa, segun estos tres criterios, el procedimiento de recarga por laser es mas eficaz que el procedimiento PTA. Da unos resultados de una mejor calidad metalurgica, permite realizar un ahorro sustancial de tiempo y de dinero ya que es mas rapido y consume menos material de recarga que los procedimientos tradicionales.
En consecuencia, la invencion permite la recarga de un molde para vidriena de fundicion, en las tensiones termicas y mecanicas que esta destinado a sufrir, de manera simple, rapida y economica, aplicando un material de recarga solo localmente, en las zonas de riesgo del molde (a saber a nivel de sus aristas, es decir a nivel del cuello C, del plano de junta J y del fondo F del molde 1), y adapta para ello la tecnica de recarga con laser, durante la cual se funde un polvo metalico sobre la arista previamente mecanizada mediante un laser de potencia.

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de recarga de un molde para vidrierfa (1) de fundicion, de bronce, o de acero, durante el cual se suelda un material de recarga, que comprende la etapa siguiente:
    - mecanizar una arista (C, F, J) del molde (1) de manera que forme una superficie plana (12), por ejemplo una meseta o un chaflan,
    estando el procedimiento caracterizado por que comprende las etapas que consiste en:
    - depositar una cantidad de material de recarga (11) determinada en la superficie plana (12) de la arista (C, F, J) asf mecanizada, comprendiendo el material de recarga (11) un metal o una aleacion metalica, y simultaneamente,
    - soldar localmente el material de recarga (11) sobre la superficie plana (12) mediante un haz (21) de un laser (2), de manera que forme una zona de refuerzo (111),
    en el que la superficie plana (12) del molde a recargar (1) esta dispuesta aguas abajo a una distancia comprendida
    entre 2 mm y 15 mm de una zona de focalizacion (211) del haz (21) del laser (2).
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que las etapas de deposito y de soldadura del material de recarga se realizan sin precalentamiento del molde (1).
  3. 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el material de recarga (11) se presenta en forma de polvo.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, en el que el material de recarga (11) se proyecta por medio de un conducto (3) sobre el molde.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el material de recarga (11) se proyecta sobre la superficie plana (12), aguas abajo de la zona de focalizacion (211) del haz (21) del laser (2).
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 5, en el que la zona de focalizacion (211) esta dispuesta a
    una decena de milfmetros de la superficie plana (12).
  7. 7. Procedimiento de recarga segun una de las reivindicaciones 1 a 6, durante el cual se efectuan una o dos pasadas del haz (21) del laser (2) sobre la superficie plana (12) del molde (1) a recargar segun una velocidad de barrido controlada.
  8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que la velocidad de barrido esta comprendida entre 600 mm/min y 2000 mm/min.
  9. 9. Procedimiento de recarga segun una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende una etapa ulterior de mecanizado de la zona de refuerzo (111).
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