BR102020015034A2

BR102020015034A2 - Vacuum aluminum casting and injection process

Info

Publication number: BR102020015034A2
Application number: BR102020015034-0A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Vieira De Mello Lopes
Original assignee: Variometal Comércio E Indústria De Aparelhos Eletrônicos Eireli
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-02-01

Abstract

“PROCESSO DE FUNDIÇÃO E INJEÇÃO DE ALUMÍNIO À VÁCUO”, que revela um processo (P) de fundição de alumínio ou outros metais de mesmas características, sob vácuo e no em um mesmo equipamento onde se realiza o processo de injeção, também sob vácuo, sendo que o metal entra em estado sólido como material granulado e sai em estado sólido como peça injetada, com acabamento superficial equivalente ao de peças usinadas.

“VACUUM ALUMINUM FOUNDRY AND INJECTION PROCESS”, which reveals a process (P) for casting aluminum or other metals of the same characteristics, under vacuum and in the same equipment where the injection process is carried out, also under vacuum, where the metal enters a solid state as a granulated material and leaves in a solid state as an injected part, with a surface finish equivalent to that of machined parts.

Description

VACUUM ALUMINUM FOUNDRY AND INJECTION PROCESS

APPLICATION FIELD

[001] A presente invenção está contida no campo de aplicação dos processos industriais, mais precisamente no campo de aplicação dos processos industriais para fundição e injeção de alumínio à vácuo.[001] The present invention is contained in the field of application of industrial processes, more precisely in the field of application of industrial processes for aluminum casting and vacuum injection.

[002] O presente processo se notabiliza por ser realizado em um único equipamento, tanto a fundição do alumínio quanto a injeção no molde, sendo que todo o processo se dá sob vácuo, de maneira que em um mesmo equipamento o alumínio entra em estado sólido, como granulado e sai em estado sólido como peça injetada, sendo que o seu acabamento superficial é de alta qualidade, equivalente ao acabamento superficial obtido em processos de usinagem.[002] The present process is notable for being carried out in a single equipment, both aluminum smelting and injection in the mold, and the entire process takes place under vacuum, so that in the same equipment the aluminum enters solid state , as granulated and comes out in solid state as an injected part, and its surface finish is of high quality, equivalent to the surface finish obtained in machining processes.

DESCRIPTION OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

[003] Os processos de fundição e de injeção de alumínio são amplamente conhecidos e difundidos no estado da técnica. Entretanto, notadamente tais processos são conhecidos como individuais, ou seja, realizados de maneiras distintas e em equipamentos distintos, nunca sendo tratados como realizados em um mesmo equipamento.[003] Aluminum casting and injection processes are widely known and widespread in the state of the art. However, notably such processes are known as individual, that is, performed in different ways and in different equipment, never being treated as performed in the same equipment.

[004] O processo de fundição do alumínio como conhecido no estado da técnica é realizado em um alto forno, em uma temperatura que normalmente não supera 700°C, uma vez que o seu ponto de fusão se encontra próximo a 660°C e o aquecimento a temperaturas muito maiores que está eleva a formação de escória.[004] The aluminum smelting process as known in the state of the art is carried out in a blast furnace, at a temperature that normally does not exceed 700°C, since its melting point is close to 660°C and the heating to much higher temperatures that is elevates slag formation.

[005] Já o processo de injeção de alumínio é conhecido por ser realizado em um equipamento denominado injetora, onde o alumínio é introduzido nela já fundido e a injetora transfere o material em seu estado liquido para os moldes para formação das peças.[005] The aluminum injection process is known to be carried out in an equipment called injection molding machine, where aluminum is introduced into it already molten and the injector transfers the material in its liquid state to the molds for forming the parts.

[006] Uma pesquisa nos principais bancos de patentes do mundo, por meio das ferramentas de buscas Derwent Inovation, utilizando a combinação entre os termos injeção e alumínio resulta em aproximadamente 19 mil pedidos de patentes.[006] A search in the main patent banks in the world, through the Derwent Inovation search tools, using the combination between the terms injection and aluminum results in approximately 19 thousand patent applications.

[007] Restringindo essa mesma busca por meio da utilização de termos como: Injeção, Equipamento, Vácuo, Alumínio e Molde, unidos pela lógica de pesquisa “AND” a quantidade de documentos é diminuída para 33.[007] Restricting this same search through the use of terms such as: Injection, Equipment, Vacuum, Aluminum and Mold, joined by the “AND” search logic, the number of documents is reduced to 33.

[008] Desses documentos, os que melhor elucidam o estado da técnica mais próximo da presente invenção são: PI9903851-0, KR100572583, WO2018040654, CN101722295, CN107570687, CN203281861, CN207840058, ES233075 e KR20040031223.[008] Of these documents, those that best elucidate the state of the art closest to the present invention are: PI9903851-0, KR100572583, WO2018040654, CN101722295, CN107570687, CN203281861, CN207840058, ES233075 and KR200230.

[009] O documento PI9903851-0, depositado em 03/09/1999, sob o título “Máquina e processo para obtenção de peças injetadas em alumínio em um sistema totalmente sob vácuo”, apresenta em seu resumo uma invenção que se destina à fabricação de peças injetadas em Alumínio e suas ligas num sistema totalmente sob VÁCUO, desde a fusão até o Vazamento (inclusive), com o objetivo de evitar a oxidação do Alumínio quando submetido à altas temperaturas. Tais características possibilitam a produção de peças injetadas em alumínio isentas de porosidade e fadiga do material (bolhas, ar preso, etc.) comuns nos processos convencionais; fabricação de peças de "paredes finas" (décimos de milímetros) e de geometria complexa bem como a utilização de ligas especiais sem o inconveniente da oxidação do alumínio.[009] The document PI9903851-0, filed on 09/03/1999, under the title "Machine and process for obtaining aluminum injected parts in a totally vacuum system", presents in its summary an invention that is intended for the manufacture of parts injected in Aluminum and its alloys in a system totally under VACUUM, from melting to casting (inclusive), in order to avoid aluminum oxidation when subjected to high temperatures. Such characteristics make it possible to produce molded aluminum parts free from porosity and material fatigue (bubbles, trapped air, etc.) common in conventional processes; manufacture of parts with "thin walls" (tenths of a millimeter) and complex geometry, as well as the use of special alloys without the inconvenience of aluminum oxidation.

[0010] O documento PI9903851-0 apresenta um processo onde o alumínio está sob vácuo desde a fusão até o vazamento, ou seja, desde o forno, passando pelo vazamento (transferência do alumínio para as cavidades do molde, que também estarão sob vácuo), até a abertura das cavidades do molde para posterior extração (peças prontas). Entretanto, tal documento não demonstra como este vácuo é criada ou mantido, muito menos como a injeção é realizada.[0010] Document PI9903851-0 presents a process where aluminum is under vacuum from melting to pouring, that is, from the furnace, passing through casting (transfer of aluminum to the mold cavities, which will also be under vacuum) , until the opening of the mold cavities for later extraction (ready parts). However, this document does not demonstrate how this vacuum is created or maintained, much less how the injection is performed.

[0011] O documento KR100572583, depositado em 15/10/2003 sob o título: “Goods making process and device of vertical squeeze casting machince”, apresenta em seu resumo um método para produtos injetados por compressão vertical a vácuo, sendo que na etapa de fundição ocorre em um tanque específico e também a vácuo, resultando em uma peça moldada de alta qualidade.[0011] The document KR100572583, deposited on 10/15/2003 under the title: “Goods making process and device of vertical squeeze casting machine”, presents in its abstract a method for products injected by vertical vacuum compression, and in the The casting takes place in a specific tank and also under vacuum, resulting in a high quality molded part.

[0012] O documento KR100572583 descreve um equipamento dotado de uma câmara de fundição à vácuo, que recebe um material para ser fundido, e após a fusão, repassa o material para um êmbolo que o deposita em um molde. O equipamento dispõe das seguintes partes: placa de base (1), bloco de suporte (1’), uma placa de suporte inferior (2), uma placa de suporte superior (3), uma barra de suporte (4), uma placa de fixação de molde (5), saída de ar (501), molde estacionário (6), entrada de fundido (6a), saída de ar (601), placa de fixação de molde (7), molde móvel (8), uma placa de pressão móvel (9), cilindro (10), haste do pistão (10a), cilindro (11), haste do pistão (11a), placa de suporte (12), pino do produto (13), câmara (14), cilindro (15), êmbolo (15a), tubo de injeção do metal fundido (16), entrada (16a), placa de suporte (17), barra de suporte (18), cilindro (19), êmbolo (19a), tanque de vácuo (20), tomada de fusão (20a), descarga de ar (20b), sinalização de materiais (21), cilindro (22), haste de pistão (22a), placa da válvula (23), alojamento (24), eixo oco (25), cadinho de metal fundido (26), elemento de aquecimento (27), pinhão (28), cilindro (29), rack (29a), válvula (30), orifícios de alimentação do material (30a), válvula (31), orifícios de alimentação do material (31a), conector (32), orifício de descarga de ar (32a), placa da válvula (33), orifício (33a), placa da válvula (34), cilindro (35), haste do pistão (35a), cilindro (36), haste do pistão (36a), placa de suporte (37), cilindro (38), êmbolo (38a), transportador (39) e materiais de fundição (40).[0012] Document KR100572583 describes an equipment equipped with a vacuum casting chamber, which receives a material to be melted, and after melting, passes the material to a plunger that deposits it in a mold. The equipment has the following parts: base plate (1), support block (1'), a lower support plate (2), an upper support plate (3), a support bar (4), a mold clamp (5), air outlet (501), stationary mold (6), melt inlet (6a), air outlet (601), mold clamp plate (7), movable mold (8), a movable pressure plate (9), cylinder (10), piston rod (10a), cylinder (11), piston rod (11a), support plate (12), product pin (13), chamber (14) ), cylinder (15), piston (15a), molten metal injection tube (16), inlet (16a), support plate (17), support bar (18), cylinder (19), piston (19a) , vacuum tank (20), melting port (20a), air discharge (20b), material signaling (21), cylinder (22), piston rod (22a), valve plate (23), housing ( 24), hollow shaft (25), cast metal crucible (26), heating element (27), pinion (28), cylinder (29), rack (29a), valve (30), feed holes material outlet (30a), valve (31), material feed holes (31a), connector (32), air discharge hole (32a), valve plate (33), orifice (33a), valve plate (34), cylinder (35), piston rod (35a), cylinder (36), piston rod (36a), support plate (37), cylinder (38), plunger (38a), carrier (39) and casting materials (40).

[0013] O documento WO2018040654, depositado em 29/08/2016 sob o título: “Vacuum die-casting process for manufacturing aluminium alloy”, apresenta em seu resumo um processo de fundição a vácuo para fabricar uma liga de alumínio, compreendendo um dispositivo de partida, em que um perfurador de injeção (18) desliza para trás ao longo de uma câmara de injeção (19) e uma bomba de vácuo de alta pressão (6) aspira ar dentro de uma cavidade de molde ( 4) através de um tubo de vácuo (5); quando a pressão de vácuo diminui para 2000 Pa ou menos, sob a ação da diferença de pressão, o alumínio líquido em uma câmara de alumínio líquido (13) entra na cavidade do molde a partir de um tubo de elevação de líquido (10); e quando a cavidade do molde está cheia de alumínio líquido, uma matriz móvel (3) e uma matriz fixa (7) são presas, o perfurador de injeção desliza para a frente e bloqueia uma saída do tubo riser de líquido e uma máquina de fundição (9 ) começa a trabalhar; a temperatura de fundição é 680-720°C, a precisão de controle de um monitor de temperatura (16) é ≤ ± 2°C, e a precisão quantitativa de um monitor de nível de líquido (17) é ≤ ± 2%; e por meio de ajustar a altura de uma haste hidráulica (12) e girar o ângulo de um forno de manutenção de temperatura (14), o tubo de elevação de líquido pode aspirar completamente o alumínio líquido dentro do corpo do forno. No processo de fundição sob pressão, é utilizada uma fundição sob pressão avançada a alta pressão e o uso de um forno quantitativo pode isolar completamente o ambiente externo de afetar o alumínio líquido, de modo a garantir a qualidade e as propriedades mecânicas do produto.[0013] The document WO2018040654, filed on 08/29/2016 under the title: “Vacuum die-casting process for manufacturing aluminum alloy”, presents in its abstract a vacuum casting process to manufacture an aluminum alloy, comprising a device starting point, wherein an injection perforator (18) slides backwards along an injection chamber (19) and a high pressure vacuum pump (6) draws air into a mold cavity (4) through a vacuum tube (5); when the vacuum pressure decreases to 2000 Pa or less, under the action of the pressure difference, liquid aluminum in a liquid aluminum chamber (13) enters the mold cavity from a liquid riser tube (10); and when the mold cavity is filled with liquid aluminum, a movable die (3) and a fixed die (7) are clamped, the injection punch slides forward and blocks an outlet of the liquid riser tube and a casting machine (9 ) starts working; the melting temperature is 680-720°C, the control accuracy of a temperature monitor (16) is ≤ ± 2°C, and the quantitative accuracy of a liquid level monitor (17) is ≤ ± 2%; and by means of adjusting the height of a hydraulic rod (12) and rotating the angle of a temperature-holding furnace (14), the liquid lifting tube can completely aspirate liquid aluminum into the body of the furnace. In the die casting process, advanced high pressure die casting is used, and the use of quantitative furnace can completely isolate the external environment from affecting liquid aluminum, so as to ensure the quality and mechanical properties of the product.

[0014] O documento WO2018040654 revela um forno para fundição de alumínio, sendo tal forno isolado e a fundição trabalhada a vácuo. O referido forno está interligado com uma máquina injetora que possui uma construtividade singular e monitores para visualização do nível de material em molde. Em nenhum momento o referido documento menciona que todo o processo, desde a fundição até a abertura do molde é realizado sob vácuo, porém, para um técnico no assunto, tal documento demonstra as vantagens de se realizar a fundição do alumínio em um ambiente controlado, ou seja, sob vácuo.[0014] The document WO2018040654 discloses a furnace for smelting aluminum, such furnace being insulated and the casting worked under vacuum. Said oven is interconnected with an injection molding machine that has a unique construction and monitors for viewing the level of material in the mold. At no time does the referred document mention that the entire process, from the casting to the opening of the mold, is carried out under vacuum, however, for a technician in the subject, such document demonstrates the advantages of carrying out the casting of aluminum in a controlled environment, i.e. under vacuum.

[0015] O documento CN101722295, depositado em 10/10/2019 sob o título: “Method of vacuum pressure casting machine and device thereof”, apresenta em seu resumo um método de uma máquina de fundição sob pressão a vácuo e um dispositivo, compreendendo um invólucro móvel e uma placa deslizante, um invólucro fixo e um fundo, uma peça de vedação, uma bomba de vácuo, um medidor de pressão, um tanque de armazenamento de energia de vácuo e similares. Depois que a placa deslizante se eleva, a carcaça móvel e a carcaça fixa são seladas para formar uma cavidade de vedação (A) que é conectada ao tanque de armazenamento de energia a vácuo e à bomba de vácuo por uma tubulação e é fornecida com uma válvula; a placa inferior é fornecida com uma entrada de material conectada a um barril de carregamento em forma de funil que é fornecido internamente com um pistão de injeção de pressão; um molde é disposto dentro da cavidade de vedação (A); e quando em trabalho, uma abertura do barril de carga é conectada ao pistão de injeção de pressão, o líquido fundido é adicionado ao barril de carga em forma de funil, o líquido fundido é rapidamente sugado para uma cavidade da matriz por vácuo quando o pistão de injeção de pressão é levantado , e o pistão de injeção de pressão desce para pressurizar o líquido fundido, de modo a levar o líquido do metal a ser solidificado sob a pressão. Após a solidificação, a placa deslizante desce, um cilindro de óleo de ejeção é usado para pressionar um robô ejetor para ejetar uma peça de trabalho. A peça de trabalho é carregada e moldada no estado normal de vácuo (pressão negativa) e solidificada sob a pressão, eliminando ou reduzindo os orifícios de ar dentro das peças fundidas e garantindo que a peça seja bem carregada e moldada.[0015] The document CN101722295, filed on 10/10/2019 under the title: “Method of vacuum pressure casting machine and device thereof”, presents in its abstract a method of a vacuum pressure casting machine and a device, comprising a movable housing and a sliding plate, a fixed housing and a bottom, a sealing part, a vacuum pump, a pressure gauge, a vacuum energy storage tank and the like. After the sliding plate lifts up, the movable housing and the fixed housing are sealed to form a sealing cavity (A) which is connected to the vacuum energy storage tank and vacuum pump by a pipe and is provided with a valve; the bottom plate is provided with a material inlet connected to a funnel-shaped loading barrel which is internally provided with a pressure injection piston; a mold is arranged inside the sealing cavity (A); and when working, an opening of the charge barrel is connected to the pressure injection piston, the molten liquid is added to the funnel-shaped charge barrel, the molten liquid is quickly sucked into a cavity of the die by vacuum when the piston pressure injection piston is raised, and the pressure injection piston descends to pressurize the molten liquid, so as to bring the liquid from the metal to solidify under the pressure. After solidification, the sliding plate descends, an ejecting oil cylinder is used to press an ejector robot to eject a workpiece. The workpiece is loaded and molded in the normal vacuum state (negative pressure) and solidified under the pressure, eliminating or reducing air holes inside the castings and ensuring that the part is well loaded and molded.

[0016] O documento CN101722295 divulga uma máquina para fundição de alumínio, sob vácuo, contendo: tanque reservatório de vácuo (1), válvulas (2), tubo de sucção (3), carcaça móvel (4), caixa fixa (5), selo (6), molde fixo (7), molde móvel (8), placa inferior (9), controle deslizante (10), cilindro de aperto (11), pistão de injeção (12), cilindro de injeção (13), vácuo (14), cartucho em forma de funil (15), peça de trabalho (16), manômetro (17), tubo de pressão (18), cilindro ejetor (19) e alavanca (20).[0016] The document CN101722295 discloses a machine for casting aluminum, under vacuum, containing: vacuum reservoir tank (1), valves (2), suction tube (3), mobile housing (4), fixed box (5) , seal (6), fixed mold (7), mobile mold (8), bottom plate (9), slider (10), clamping cylinder (11), injection piston (12), injection cylinder (13) , vacuum (14), funnel-shaped cartridge (15), workpiece (16), pressure gauge (17), pressure tube (18), ejector cylinder (19) and lever (20).

[0017] O documento CN107570687, depositado em 27/09/2017 sob o título: “A kind of vacuum casting device and pouring procedure reducing aluminium alloy castings crystallite dimension”, apresenta em seu resumo um tipo de dispositivo de fundição a vácuo e procedimento de vazamento para reduzir a dimensão de cristalito de fundição de liga de alumínio, o dispositivo de fundição inclui caixa de vedação, cavidade de incubação e câmara de fundição na caixa de vedação, o cadinho é instalado na cavidade de incubação, o fundo do cadinho é comutado pelo primeira injetor de fluido e está conectada à câmara de fundição, o topo do cadinho é fornecido com uma fenda de ventilação, a cavidade interna do separador e o cadinho entre a conexão da fenda de ventilação, entre o espaço separado também passam através do segundo interruptor fechado com a câmara de fundição, câmara de fundição para colocar o molde de fundição, a válvula de alívio também é equipada na parede lateral da câmara de fundição, a cavidade de incubação é conectada pela primeira válvula de ar com dispositivo de evacuação a vácuo, a câmara de fundição é conectada pela segunda válvula de ar com dispositivo de evacuação a vácuo.[0017] The document CN107570687, filed on 09/27/2017 under the title: “A kind of vacuum casting device and pouring procedure reducing aluminum alloy castings crystallite dimension”, presents in its abstract a type of vacuum casting device and procedure to reduce the dimension of aluminum alloy casting crystallite, the casting device includes stuffing box, incubation cavity and casting chamber in the stuffing box, the crucible is installed in the hatching cavity, the bottom of the crucible is switched by the first fluid injector and is connected to the smelting chamber, the top of the crucible is provided with a ventilation slot, the inner cavity of the separator and the crucible between the ventilation slot connection, between the separate space also pass through the second switch closed with the casting chamber, casting chamber to place the casting mold, the relief valve is also equipped on the side wall of the casting chamber, the cavity The hatchery is connected by the first air valve with vacuum evacuation device, the casting chamber is connected by the second air valve with vacuum evacuation device.

[0018] O documento CN107570687 divulga uma construtividade de equipamento para fundição de alumínio sob vácuo e prevê uma aplicação como disponibilizador de fundido para uma injetora, por exemplo, ou mesmo a sua aplicação direta em um molde.[0018] The document CN107570687 discloses a construction of equipment for casting aluminum under vacuum and provides an application as a maker of melt for an injection molding machine, for example, or even its direct application in a mold.

[0019] O documento CN203281681, depositado em 18/06/2013 sob o título: “Aluminum alloy liquid suction and injection machine”, segundo o seu resumo apresenta uma máquina de sucção e injeção líquida de liga de alumínio usada para moldagem de matrizes de metal por injeção. A máquina de sucção e injeção líquida de liga de alumínio é caracterizada por a máquina de sucção e injeção líquida de liga de alumínio compreender um mecanismo do corpo da máquina, um mecanismo de cobertura da máquina e um mecanismo de controle; o mecanismo do corpo da máquina é fornecido com uma carcaça da máquina, um aquecedor e uma luva de isolamento térmico, uma bolsa interna é disposta dentro da carcaça da máquina e a parte inferior da bolsa interna é fornecida com um bico de sucção e injeção; o mecanismo de cobertura da máquina é fornecido com uma cobertura da máquina, uma válvula de controle de sucção e injeção está disposta dentro da tampa da máquina, uma haste de controle está disposta na parte inferior da válvula de controle de sucção e injeção e na extremidade inferior da a haste de controle é fornecida com um bujão de válvula; os dois lados do mecanismo de cobertura da máquina são fornecidos com uma válvula de vácuo e uma válvula de pressão, respectivamente; uma agulha de nível de líquido inferior, o mecanismo de controle é fornecido com uma agulha de nível de líquido superior e um bico de proteção de gás, e o bico de proteção de gás é usado para eliminação da cavidade da matriz, injeção e desgaseificação de líquidos e pressão de face de líquido. A máquina de sucção e injeção líquida de liga de alumínio tem as vantagens de que a absorção de material a vácuo é adotada, a função de conduzir desgaseificação no líquido de alumínio é adicionada, o bico de sucção e injeção é adotado para conduzir a vedação em um canal e limpar em um morra a cavidade e a pele de óxido é reduzida; a desgaseificação a vácuo é adotada, para reduzir os orifícios de ar e de agulha no produto; o forçador de injeção é adotado para evitar a porosidade do encolhimento; o método de injeção líquida é adotado na máquina de sucção e injeção líquida de liga de alumínio, para que a eficiência da produção seja aprimorada.[0019] The document CN203281681, filed on 06/18/2013 under the title: “Aluminum alloy liquid suction and injection machine”, according to its summary, presents an aluminum alloy suction and liquid injection machine used for molding of aluminum alloy matrices. injection metal. Aluminum alloy liquid injection and suction machine is characterized in that aluminum alloy liquid injection and suction machine comprises a machine body mechanism, a machine cover mechanism and a control mechanism; the machine body mechanism is provided with a machine housing, a heater and a heat-insulating sleeve, an inner bag is arranged inside the machine housing, and the lower part of the inner bag is provided with a suction and injection nozzle; The machine cover mechanism is provided with a machine cover, a suction and injection control valve is arranged inside the machine cover, a control rod is arranged at the bottom of the suction and injection control valve and at the end bottom of the control rod is provided with a valve plug; the two sides of the machine cover mechanism are provided with a vacuum valve and a pressure valve, respectively; a lower liquid level needle, the control mechanism is provided with an upper liquid level needle and a shielding gas nozzle, and the shielding gas nozzle is used for die cavity elimination, injection and degassing of liquids and liquid face pressure. The aluminum alloy liquid injection and suction machine has the advantages that vacuum material absorption is adopted, the function of conducting degassing in aluminum liquid is added, the suction and injection nozzle is adopted to conduct sealing in a channel and to clean in a die the cavity and the oxide skin is reduced; Vacuum degassing is adopted, to reduce air and needle holes in the product; injection forcing is adopted to avoid shrinkage porosity; Liquid injection method is adopted in aluminum alloy suction and liquid injection machine, so that production efficiency is improved.

[0020] O documento CN207840058, depositado em 11/02/2018 sob o título: “A kind of modified magnesium alloy horizontal type cold chamber die casting”, apresenta em seu resumo um modelo de utilidade de máquina de fundição sob pressão de câmara fria de um tipo de fundição sob pressão de câmara horizontal de liga de magnésio modificada que compreende pedestal, placa fixa, sistema hidráulico, lingueta de máquina, corpo principal da máquina de fundição sob pressão de câmara fria, sensor de deslocamento, dispositivo de controle, o primeiro sistema de vácuo, o segundo sistema de vácuo, sistema de controle de qualidade, sistema de refrigeração, placa fixa montada fixamente na parte esquerda do pedestal. O sistema hidráulico inclui a primeira haste hidráulica, a segunda haste hidráulica e a terceira haste hidráulica a e a lingueta da máquina são montadas de forma fixa na extremidade inferior da terceira haste hidráulica. O corpo principal da máquina de fundição sob pressão de câmara fria inclui modelo dinâmico, metade da tampa, câmara de injeção, barra de penetração, cabeça do pistão e sensor de deslocamento, que é montado, para ser penetrado na barra, e o dispositivo de controle é colocado na parte superior, no lado direito do corpo principal da máquina de fundição sob pressão de câmara fria.[0020] The document CN207840058, filed on 02/11/2018 under the title: “A kind of modified magnesium alloy horizontal type cold chamber die casting”, presents in its abstract a utility model of a cold chamber die casting machine of a type of modified magnesium alloy horizontal chamber die casting which comprises pedestal, fixed plate, hydraulic system, machine pawl, cold chamber die casting machine main body, displacement sensor, control device, the first vacuum system, the second vacuum system, quality control system, refrigeration system, fixed plate fixedly mounted on the left part of the pedestal. The hydraulic system includes the first hydraulic rod, the second hydraulic rod and the third hydraulic rod, and the pawl of the machine is fixedly mounted on the lower end of the third hydraulic rod. The main body of the cold chamber die casting machine includes dynamic model, half cover, injection chamber, penetration bar, piston head and displacement sensor, which is mounted, to be penetrated into the bar, and the control is placed on the upper right side of the cold chamber die casting machine main body.

[0021] O documento ES2333705, depositado em 25/05/2003 sob o título: "Procedimiento de vacio para el moldeo por inyeccion o presion”, segundo o seu resumo apresenta um procedimento para derramar material fundido em uma máquina de moldagem por injeção ou pressão usando um sem-fim de extrusão ou um molde de pistão de pressão (11) que viaja em uma bucha de enchimento (9) ou em um alojamento parafuso de extrusão por meio de um dispositivo (14) de controle para introduzir sob pressão o material fundido preenchido em uma cavidade do molde, bem como com um dispositivo de purga de ar que tenha pelo menos uma válvula (17), que está em conexão com a cavidade do molde (7) de um molde do molde (3, 4), sendo a referida válvula trazida de uma posição aberta, que se conecta a uma fonte de vácuo (em 14), para uma posição fechada, sendo as posições controladas por um sensor (18, 18 '') de material conectado na frente da válvula que, através de uma linha de saída, emite um sinal de fechamento para a válvula, determinando um sistema de enchimento que preenche a tampa de enchimento (9) ou carcaça do parafuso sem extrusão, e esse sistema de enchimento sendo conectado ao dispositivo de controle (14), que recebe o sinal do sensor de material (18, 18 '') através de uma conexão de controle (19, 20), emitindo o sinal de saída do sensor (18, 18 '') como um sinal de correção para o dispositivo de controle (14) para modificar o dispositivo que determina a dosagem.[0021] The document ES2333705, filed on 25/05/2003 under the title: "Procedimiento de vacio para el moldeo por inyeccion o presion", according to its summary, presents a procedure for pouring molten material into an injection molding machine or pressure using an extrusion auger or a pressure piston mold (11) which travels in a filler sleeve (9) or in an extrusion screw housing by means of a control device (14) to pressurize the molten material filled into a mold cavity, as well as with an air purge device having at least one valve (17), which is in connection with the mold cavity (7) of a mold mold (3, 4) , said valve being brought from an open position, which connects to a vacuum source (at 14), to a closed position, the positions being controlled by a sensor (18, 18'') of material connected in front of the valve which, through an output line, emits a closing signal for the valve, determining a filling system that fills the filling cap (9) or screw housing without extrusion, and this filling system being connected to the control device (14), which receives the signal from the material sensor (18, 18). '') via a control connection (19, 20), outputting the sensor output signal (18, 18'') as a correction signal to the control device (14) to modify the device that determines the dosage .

[0022] O documento KR20040031223, depositado em 25/05/2003 sob o título: “Die Casting System”, segundo o seu resumo apresenta um sistema de fundição sob pressão que minimiza o número de peças e o processo de fabricação, reduz substancialmente o custo de fabricação das peças e remove substancialmente as bolhas geradas no molde, removendo a válvula de vácuo convencional, removendo assim o cilindro hidráulico ou os meios de controle. Em um sistema de fundição sob pressão que compreende cavidade, cavidade de extravasamento (2') e peça de remoção de bolhas, o sistema de fundição sob pressão é caracterizado pelo fato de que a peça de remoção de bolhas compreende uma ventilação de resfriamento instalada entre a cavidade de descarga e o tubo de vácuo (4) uma maneira pela qual a cavidade de transbordamento é comunicada com o tubo de vácuo, a ventilação de resfriamento compreende uma entrada na qual o metal fundido transborda da cavidade de transbordamento, uma saída para descarregar bolhas geradas na cavidade para o exterior através do tubo de vácuo, e uma ou mais vias de fluxo curvas (100c) para comunicar a entrada e a saída entre si, em que a ventilação de resfriamento compreende uma ventilação de resfriamento fixa (110) instalada na matriz fixa (1a) e uma ventilação de resfriamento móvel (120) instalada na matriz em movimento (1b), e as vias de fluxo são formadas à medida que a ventilação fixa e a ventilação móvel em movimento estão sendo contatadas.[0022] The document KR20040031223, filed on 25/05/2003 under the title: “Die Casting System”, according to its summary, presents a die casting system that minimizes the number of parts and the manufacturing process, substantially reduces the cost of manufacturing the parts and substantially removes the bubbles generated in the mold by removing the conventional vacuum valve, thus removing the hydraulic cylinder or control means. In a die casting system comprising cavity, overflow cavity (2') and bubble removal part, the pressure casting system is characterized in that the bubble removal part comprises a cooling vent installed between the discharge cavity and the vacuum tube (4) a way in which the overflow cavity is communicated with the vacuum tube, the cooling vent comprises an inlet in which molten metal overflows from the overflow cavity, an outlet for discharging bubbles generated in the cavity to the outside through the vacuum tube, and one or more curved flow paths (100c) to communicate the inlet and outlet with each other, wherein the cooling vent comprises a fixed cooling vent (110) installed in the fixed die (1a) and a movable cooling vent (120) installed in the moving die (1b), and the flow paths are formed as the fixed vent and the movable vent in movement are being contacted.

[0023] Todos os documentos citados, bem como os demais documentos do estado da técnica não resolvem a questão da diferença de temperatura do material fundido, uma vez que o material mais antigo no forno possui uma temperatura enquanto que o material mais novo possui uma temperatura maior, dificultando o controle e consequentemente o processo de injeção como um todo.[0023] All the documents cited, as well as the other documents of the state of the art do not resolve the issue of the temperature difference of the molten material, since the oldest material in the oven has a temperature while the newest material has a temperature greater, making control difficult and consequently the injection process as a whole.

[0024] Os documentos também não definem meios de garantir a estanqueidade do sistema, isto é, garantir que o vácuo do equipamento não seja perdido, como também não definem a quantidade de vácuo de trabalho de cada etapa do sistema.[0024] The documents also do not define means of guaranteeing the system's watertightness, that is, guaranteeing that the vacuum of the equipment is not lost, nor do they define the amount of working vacuum of each stage of the system.

[0025] Sendo assim, o estado da técnica se beneficiaria de um processo que realizasse a fundição e a injeção do alumínio em um mesmo equipamento, sem a necessidade de transporte do metal já fundido, bem como controlasse de maneira eficiente da temperatura do material fundido no interior do forno, permitindo a utilização de temperaturas de até 1200°C, sem a formação de escória, como também possibilitasse a obtenção de peças com elevado acabamento superficial, equivalente ao acabamento superficial de peças usinadas.[0025] Therefore, the state of the art would benefit from a process that performs the casting and injection of aluminum in the same equipment, without the need to transport the already molten metal, as well as efficiently controlling the temperature of the molten material inside the furnace, allowing the use of temperatures of up to 1200°C, without the formation of slag, as well as making it possible to obtain parts with a high surface finish, equivalent to the surface finish of machined parts.

BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0026] A presente invenção tem como objetivo apresentar um processo de fundição e injeção de alumínio, realizado em um mesmo equipamento, onde o alumínio entra no equipamento em estado sólido, como material granulado e sai em estado sólido, como peça injetada.[0026] The present invention aims to present a process of aluminum casting and injection, carried out in the same equipment, where aluminum enters the equipment in solid state, as granulated material and leaves in solid state, as an injected part.

[0027] Outro objetivo da presente invenção é apresentar um processo de fundição e injeção de alumínio, realizado em um mesmo equipamento, sob regime de vácuo, desde a fundição do alumínio até a injeção da peça final.[0027] Another objective of the present invention is to present a process of aluminum casting and injection, carried out in the same equipment, under vacuum, from aluminum casting to injection of the final part.

[0028] Ainda é objetivo da presente invenção apresentar um processo de fundição e injeção de alumínio, realizado em um mesmo equipamento, sob regime de vácuo, onde o material granulado passa por dois fornos, sendo um forno primário e um forno de injeção.[0028] It is still an objective of the present invention to present a process of aluminum casting and injection, carried out in the same equipment, under a vacuum regime, where the granulated material passes through two ovens, being a primary oven and an injection oven.

[0029] Também é objetivo da presente invenção apresentar um processo de fundição e injeção de alumínio, realizado em um mesmo equipamento, sob regime de vácuo, onde a temperatura de fundição está na faixa entre 700 e 1200°C, sem a formação de escória.[0029] It is also an objective of the present invention to present a process of aluminum casting and injection, carried out in the same equipment, under a vacuum regime, where the melting temperature is in the range between 700 and 1200°C, without the formation of slag .

[0030] Por fim, também é objetivo da presente invenção apresentar um processo de fundição e injeção de alumínio, realizado em um mesmo equipamento, sob regime de vácuo, onde a peça injetada é submetida a uma etapa de resfriamento instantâneo por meio de nitrogênio líquido.[0030] Finally, it is also the objective of the present invention to present a process of aluminum casting and injection, carried out in the same equipment, under a vacuum regime, where the injected part is subjected to a step of instantaneous cooling by means of liquid nitrogen .

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0031] A matéria objeto desta Invenção ficará totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita com base na figura abaixo relacionada:
a figura 1 apresenta um fluxograma indicando a ordem das etapas que compreendem o processo de fundição e injeção de alumínio à vácuo em um único equipamento.[0031] The subject matter of this Invention will be fully clear in its technical aspects from the detailed description that will be made based on the figure below:
Figure 1 presents a flowchart indicating the order of the steps that comprise the process of casting and vacuum aluminum injection in a single equipment.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0032] Em conformidade com os objetivos apresentados por meio da breve descrição, o presente pedido de patente denominado: “PROCESSO DE FUNDIÇÃO E INJEÇÃO DE ALUMÍNIO À VÁCUO”, é um processo realizado totalmente sob vácuo de maneira que o metal, preferencialmente o alumínio, também podendo ser utilizado magnésio, ou outro metal com características similares, inicia o processo em estado sólido como material granulado e encerra o processo também em estado sólido como uma peça injetada, sendo que todo o processo é realizado em um único equipamento (E).[0032] In accordance with the objectives presented through the brief description, the present patent application called: "VACUUM ALUMINUM FOUNDRY AND INJECTION PROCESS", is a process carried out completely under vacuum so that the metal, preferably aluminum , which can also be used magnesium, or another metal with similar characteristics, starts the process in solid state as granulated material and ends the process also in solid state as an injected part, and the entire process is carried out in a single equipment (E) .

[0033] O processo (P) é iniciado com uma etapa de preparação (1), sendo que esta etapa de preparação é a única que é realizada fora do equipamento (E). Nesta etapa de preparação (1), o material metálico a ser trabalhado, preferencialmente o alumínio, também podendo ser magnésio ou outro metal de características similares, é triturado para obtenção de partículas granuladas, com aproximadamente 2 cm2.[0033] The process (P) starts with a preparation step (1), and this preparation step is the only one that is performed outside the equipment (E). In this preparation step (1), the metallic material to be worked, preferably aluminum, which can also be magnesium or another metal with similar characteristics, is crushed to obtain granulated particles, with approximately 2 cm2.

[0034] Após a etapa de preparação (1) é realizada a etapa de abastecimento inicial (2), onde o material metálico granulado é transferido do reservatório externo para o interior do forno primário, por meio de um sistema de transferência, sendo este, preferencialmente uma rosca do tipo sem fim.[0034] After the preparation step (1) the initial supply step (2) is carried out, where the granulated metallic material is transferred from the external reservoir to the interior of the primary furnace, through a transfer system, which is, preferably an endless type screw.

[0035] A etapa de abastecimento inicial (2), tem início com uma subetapa de aferimento (2a), onde a quantidade de material contida no forno primário é medida por meio de células de carga, de maneira que quando a quantidade de material, em peso, está no seu limite máximo, é enviado um sinal para a primeira porta de abastecimento, localizada como elemento mecânico de separação entre o reservatório externo e o forno primário.[0035] The initial supply stage (2), begins with a sub-step of gauging (2a), where the amount of material contained in the primary furnace is measured by means of load cells, so that when the amount of material, by weight, is at its maximum limit, a signal is sent to the first supply port, located as a mechanical separating element between the external reservoir and the primary furnace.

[0036] Uma vez que o limite máximo de material, em peso, no interior do forno primário é alcançado, a célula de carga envia um sinal elétrico para a primeira porta de abastecimento e está é fechada, encerrando a etapa de abastecimento inicial (2). Importante salientar que os limites mínimo e máximo de material no equipamento (E) podem variar de acordo com as dimensões das peças a serem injetadas pelo equipamento (E), sendo que a determinação desses limites se dá na etapa de preparação (1).[0036] Once the maximum limit of material, by weight, inside the primary furnace is reached, the load cell sends an electrical signal to the first supply door and it is closed, ending the initial supply step (2 ). It is important to note that the minimum and maximum limits of material in the equipment (E) may vary according to the dimensions of the parts to be injected by the equipment (E), and the determination of these limits takes place in the preparation stage (1).

[0037] Após a etapa de abastecimento inicial (2), o processo (P) inicia uma etapa de fundição (3), realizada no forno primário, onde o material metálico é aquecido a uma temperatura entre 700 e 1200°C. A temperatura de aquecimento do forno primário é definida a partir do tipo de peça que será obtida na injeção, em função da espessura final da peça.[0037] After the initial supply step (2), the process (P) starts a casting step (3), carried out in the primary furnace, where the metallic material is heated to a temperature between 700 and 1200°C. The heating temperature of the primary furnace is defined from the type of part that will be obtained in the injection, as a function of the final thickness of the part.

[0038] A etapa de fundição (3) tem início no momento em que a primeira porta de abastecimento é fechada, sendo que quanto tal porta de abastecimento é fechada, um sinal elétrico é emitido para a primeira bomba de vácuo, que atua tanto no forno primário quanto no forno de injeção, simultaneamente, até alcançar o vácuo máximo, sendo esse de 1 Torr.[0038] The casting stage (3) begins when the first supply port is closed, and when this supply port is closed, an electrical signal is sent to the first vacuum pump, which acts both on the primary furnace and in the injection furnace, simultaneously, until reaching the maximum vacuum, which is 1 Torr.

[0039] O forno primário é dotado de sensores de vácuo em seu interior que tem a função de aferir o nível de vácuo. Uma vez que o vácuo máximo é alcançado, ele será mantido constantemente pela bomba de vácuo, durante todo o processo de fundição. Nessa condição, um sinal elétrico é enviado para as resistências de grafite, iniciando o seu processo de aquecimento e consequentemente iniciando a fundição do material metálico.[0039] The primary furnace is equipped with vacuum sensors inside that have the function of gauging the vacuum level. Once the maximum vacuum is reached, it will be constantly maintained by the vacuum pump throughout the casting process. In this condition, an electrical signal is sent to the graphite resistors, starting their heating process and consequently starting the melting of the metallic material.

[0040] Uma vez que a fundição do material metálico granulado no interior do forno primário é iniciada, a temperatura é aferida pelos sensores de temperatura atuantes no interior do mesmo. Quando a temperatura indicada na etapa de preparação (1) é alcançada, um sinal elétrico é emitido para as resistências de grafite afim de manter tal temperatura estável até o final do processo de fundição tanto no forno primário quanto no forno de fundição.[0040] Once the melting of the granulated metallic material inside the primary furnace is started, the temperature is measured by the temperature sensors operating inside it. When the temperature indicated in the preparation step (1) is reached, an electrical signal is sent to the graphite resistors in order to maintain this temperature stable until the end of the casting process both in the primary furnace and in the casting furnace.

[0041] Após a etapa de fundição (3), o processo (P) inicia a etapa de transferência (4), onde o material já fundido é transferido do forno primário para o forno de injeção. Essa etapa de transferência (4) tem início quando a válvula dosadora de fluxo recebe o sinal elétrico indicando que a temperatura estabelecida na etapa de preparação (1) foi alcançada no forno primário. A partir desse sinal, a válvula dosadora de fluxo no forno primário é aberta, transferindo o metal fundido por meio de tubos de grafite envoltos em tubos de aço devidamente vedados, para o forno de injeção.[0041] After the casting step (3), the process (P) starts the transfer step (4), where the material already melted is transferred from the primary furnace to the injection furnace. This transfer stage (4) begins when the flow metering valve receives the electrical signal indicating that the temperature established in the preparation stage (1) has been reached in the primary oven. From this signal, the flow metering valve in the primary furnace is opened, transferring the molten metal through graphite tubes wrapped in properly sealed steel tubes to the injection furnace.

[0042] O material fundido é transferido para o forno de injeção, mais precisamente para um cadinho ou cilindro. O cadinho ou cilindro dispõe de um sistema compreendendo dois bastões de grafite, isolados por buchas cerâmicas, sendo que quando os bastões de grafite entram em contato com o alumínio, estabelecem um circuito elétrico responsável por enviar um sinal elétrico para a válvula dosadora de fluxo do forno primário, que por sua vez é fechada, interrompendo a transferência de material fundido para o forno de injeção e consequentemente encerrando a etapa de transferência (4).[0042] The molten material is transferred to the injection furnace, more precisely to a crucible or cylinder. The crucible or cylinder has a system comprising two graphite rods, insulated by ceramic bushings, and when the graphite rods come into contact with the aluminum, they establish an electrical circuit responsible for sending an electrical signal to the flow metering valve of the primary furnace, which in turn is closed, interrupting the transfer of molten material to the injection furnace and consequently ending the transfer step (4).

[0043] Após a etapa de transferência (4), o processo (P) apresenta uma etapa de injeção (5), onde o material fundido presente no forno de injeção é transferido para o interior de um molde. A etapa de injeção (5) inicia-se a partir do fechamento do molde por meio de um motor elétrico.[0043] After the transfer step (4), the process (P) presents an injection step (5), where the molten material present in the injection oven is transferred into a mold. The injection step (5) starts from the closing of the mold by means of an electric motor.

[0044] Com o fechamento do molde pelo motor elétrico, um sinal elétrico é enviado para uma segunda bomba de vácuo, que atua somente sobre o molde, sendo que tal bomba de vácuo estabelece o vácuo equivalente ao vácuo já existente nos fornos, sendo esse de 1 Torr, aferido por meio de sensores de vácuo presentes no molde.[0044] With the closing of the mold by the electric motor, an electrical signal is sent to a second vacuum pump, which acts only on the mold, and this vacuum pump establishes the vacuum equivalent to the vacuum already existing in the ovens, this being of 1 Torr, measured by means of vacuum sensors present in the mold.

[0045] Uma vez que o vácuo aplicado no molde seja equivalente ao vácuo estabelecido no forno de injeção, um sinal elétrico é enviado para o cadinho ou cilindro, mais precisamente para um pistão de grafite localizado no centro deste, sendo que tal pistão de grafite compreende uma válvula de grafite que controla o fluxo de material fundido que passa do forno de injeção para o molde.[0045] Once the vacuum applied in the mold is equivalent to the vacuum established in the injection oven, an electrical signal is sent to the crucible or cylinder, more precisely to a graphite piston located in the center of it, and such a graphite piston comprises a graphite valve that controls the flow of molten material passing from the injection oven to the mold.

[0046] Quando a válvula de grafite posicionada no centro do pistão, também de grafite, recebe o sinal elétrico enviado pelo sensor de vácuo do molde, ela passa para a posição de abertura e ao mesmo tempo o pistão de grafite é acionado por meio de um motor elétrico, injetando o material fundido para as cavidades do molde, sendo que tal ação dura entre 1 e 2 segundos. Uma vez que o molde esteja preenchido pelo material metálico fundido, um sinal elétrico é enviado ao pistão de grafite, habilitando a operação de recalque, que é realizado pelo referido pistão para compactação do metal no interior do molde com o objetivo de evitar rechupes.[0046] When the graphite valve positioned in the center of the piston, also of graphite, receives the electrical signal sent by the mold vacuum sensor, it passes to the opening position and at the same time the graphite piston is activated by means of an electric motor, injecting the molten material into the mold cavities, and this action lasts between 1 and 2 seconds. Once the mold is filled with the molten metallic material, an electrical signal is sent to the graphite piston, enabling the holding operation, which is performed by said piston to compact the metal inside the mold in order to avoid shrinkage.

[0047] A pressão exercida pelo referido pistão de grafite está na faixa entre 1 e 2 BAR, tendo em vista que os moldes são muito mais leves que os moldes tradicionais, benefício esse decorrente da utilização do vácuo no processo de injeção (5), enquanto que em processos de injeção tradicionais essa pressão pode chegar entre 500 e 1200 BAR.[0047] The pressure exerted by the aforementioned graphite piston is in the range between 1 and 2 BAR, considering that the molds are much lighter than traditional molds, a benefit arising from the use of vacuum in the injection process (5), while in traditional injection processes this pressure can reach between 500 and 1200 BAR.

[0048] Após a etapa de injeção (5) é realizada a etapa de resfriamento (6). Essa etapa de resfriamento tem início imediatamente após a realização do recalque pelo pistão de grafite, de maneira que ao término do recalque, um sinal elétrico é enviado para um cilindro de nitrogênio líquido, que por meio de uma válvula solenoide libera nitrogênio nos porões do molde, exercendo assim um resfriamento instantâneo da peça injetada. Por meio desse resfriamento instantâneo a peça obtém uma qualidade elevada no refino dos grãos e consequentemente um acabamento superficial equivalente ao acabamento de peças usinadas.[0048] After the injection step (5) the cooling step (6) is performed. This cooling step begins immediately after the holding by the graphite piston, so that at the end of the holding, an electrical signal is sent to a cylinder of liquid nitrogen, which, through a solenoid valve, releases nitrogen into the basements of the mold. , thus exerting an instantaneous cooling of the molded part. Through this instantaneous cooling, the part obtains a high quality in the refining of the grains and consequently a surface finish equivalent to the finish of machined parts.

[0049] Após a etapa de resfriamento (6), o processo (P) compreende uma etapa de retirada da peça (7), sendo que essa se dá por meio da abertura do molde. Quando o molde chegar ao fim de curso ele automaticamente acionará os pinos de extração responsáveis por ejetar a peça, sendo que esses pinos também são totalmente vedados.[0049] After the cooling step (6), the process (P) comprises a step of removing the part (7), which takes place through the opening of the mold. When the mold reaches its limit, it will automatically activate the extraction pins responsible for ejecting the part, and these pins are also fully sealed.

[0050] O forno de injeção possui um limite de peso, que dependendo da peça que está sendo injetada, possibilita uma repetição da etapa de injeção, até que o forno de injeção alcance o seu limite mínimo. Uma vez que o forno de injeção atinja o seu limite mínimo, o pistão de grafite irá recuar até o seu ponto máximo de abertura, enviando nesse momento um sinal elétrico para a válvula dosadora de fluxo, possibilitando um reabastecimento do forno de injeção.[0050] The injection oven has a weight limit, which, depending on the part being injected, allows a repetition of the injection step, until the injection oven reaches its minimum limit. Once the injection furnace reaches its minimum limit, the graphite piston will retreat to its maximum opening point, sending an electrical signal to the flow metering valve, enabling the injection furnace to be replenished.

[0051] Para que o processo (P) seja contínuo, o mesmo compreenderá uma etapa de reabastecimento (8) do forno primário que se dará quando o forno primário atingir o seu limite mínimo. Uma vez alcançado o limite mínimo, o forno primário envia um sinal elétrico de fechamento para uma segunda porta de abastecimento, que por sua vez realiza o isolamento do reservatório de abastecimento para o forno primário.[0051] For the process (P) to be continuous, it will comprise a replenishment step (8) of the primary furnace that will take place when the primary furnace reaches its minimum limit. Once the minimum threshold is reached, the primary furnace sends an electrical closing signal to a second supply port, which in turn isolates the supply reservoir for the primary furnace.

[0052] Quanto a segunda porta de abastecimento é fechada, um sinal elétrico para a abertura da primeira porta de abastecimento é enviado, possibilitando que seja realizado o reabastecimento do reservatório. Uma a segunda porta de abastecimento é fechada, um sinal elétrico para a abertura da primeira porta de abastecimento é enviado, possibilitando que seja realizado o reabastecimento do reservatório[0052] When the second supply door is closed, an electrical signal for the opening of the first supply door is sent, allowing the refilling of the reservoir to be carried out. Once the second supply port is closed, an electrical signal for the opening of the first supply port is sent, enabling the tank to be refilled.

[0053] Uma vez que o vácuo do reservatório seja equivalente ao vácuo do forno primário, um sinal elétrico para a abertura da segunda porta de abastecimento é enviado, permitindo a transferência de material do reservatório para o forno primário, sendo que este é dividido em duas câmaras. Esse novo material é recebido pela câmara superior do forno primário, não interferindo na temperatura do material que já está na câmara inferior.[0053] Once the vacuum of the reservoir is equivalent to the vacuum of the primary furnace, an electrical signal for the opening of the second supply port is sent, allowing the transfer of material from the reservoir to the primary furnace, which is divided into two chambers. This new material is received by the upper chamber of the primary furnace, not interfering with the temperature of the material that is already in the lower chamber.

[0054] Uma vez que o material novo entra na câmara superior do forno primário, é acionado um agitador de dupla hélice, sendo que uma hélice se localiza na câmara superior e uma segunda hélice na câmara inferior, para homogeneização do material novo e manutenção do material já existe, fazendo com que o material novo alcance rapidamente a temperatura do material já existente e permitindo ao material já existente não perder temperatura.[0054] Once the new material enters the upper chamber of the primary furnace, a double helix stirrer is activated, with a helix located in the upper chamber and a second helix in the lower chamber, for homogenization of the new material and maintenance of the material already exists, causing the new material to quickly reach the temperature of the existing material and allowing the existing material not to lose temperature.

[0055] A medida que o material existente na câmara inferior for sendo consumido, o material novo na câmara superior será escoado para o interior da câmara inferior por meio de orifícios de pequena vazão, próprios para esse fim.[0055] As the existing material in the lower chamber is being consumed, the new material in the upper chamber will flow into the lower chamber through small-flow orifices, suitable for this purpose.

[0056] Uma vez que o material no forno primário atingir o limite mínimo de peso, aferido pela célula de carga, sendo este pré-estabelecido na etapa de preparação (1), um sinal elétrico é enviado para a segunda porta, repetindo a etapa de reabastecimento (8), para continuidade do processo (P) de produção.[0056] Once the material in the primary furnace reaches the minimum weight limit, measured by the load cell, which is pre-established in the preparation step (1), an electrical signal is sent to the second door, repeating the step of replenishment (8), for continuity of the process (P) of production.

[0057] A grande vantagem do processo (P) reside na inédita junção de etapas de fundição (3) e injeção (5) realizadas em um mesmo equipamento e sob regime de vácuo, o que torna o equipamento necessário para a execução dessas etapas muito mais barato e de dimensões reduzidas frente às tradicionais injetoras.[0057] The great advantage of the process (P) lies in the unprecedented junction of casting (3) and injection (5) steps carried out in the same equipment and under vacuum, which makes the necessary equipment for the execution of these steps very cheaper and of reduced dimensions compared to traditional injection molding machines.

[0058] Outra vantagem inerente ao processo (P) é que o seu custo de produção é muito mais baixo em relação a outros equipamentos de injeção de alumínio à vácuo, exatamente pela realização de uma etapa de transferência (4) entre a etapa de fundição (3) e a etapa de injeção (5), tendo em vista que se demandam dois fornos para a sua execução, sendo um forno primário e um forno de injeção.[0058] Another advantage inherent to the process (P) is that its production cost is much lower compared to other vacuum aluminum injection equipment, exactly by carrying out a transfer step (4) between the casting step (3) and the injection stage (5), considering that two ovens are required for its execution, being a primary oven and an injection oven.

[0059] Por fim, outra vantagem importante do processo (P) frente ao estado da técnica é a utilização de moldes muito mais simples e menos complexos, como também cerca de 70% mais baratos que os moldes tradicionais, tendo em vista a exigência reduzida de pressão e força para fechamento deste.[0059] Finally, another important advantage of the process (P) compared to the state of the art is the use of much simpler and less complex molds, as well as about 70% cheaper than traditional molds, in view of the reduced requirement of pressure and force to close it.

[0060] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.[0060] It is to be understood that the present description does not limit application to the details described herein and that the invention is capable of other embodiments and of being practiced or performed in a variety of ways, within the scope of the claims. Although specific terms have been used, such terms should be interpreted in a generic and descriptive sense and not for the purpose of limitation.

Claims

"VACUUM ALUMINUM FOUNDRY AND INJECTION PROCESS", characterized by the fact that the process (P), for metal injection and casting, is continuous and comprises the casting step (3) and the injection step (5), being performed in the same equipment (E), under a vacuum regime of 1 Torr, where:
the casting step (3) is carried out in a primary furnace where the aluminum is heated to a temperature between 700 and 1,200°C;
after the casting step (3), a transfer step (4) begins, where the already molten material is transferred from the primary furnace to the injection furnace, by means of a flow metering valve; and
the injection step (5) is carried out with a pressure between 1 and 2 BAR exerted by means of a graphite piston.

"PROCESS", according to claim 1, characterized in that the process (P) comprises an initial preparation step (1) where the metallic material to be worked is defined, such material is crushed to obtain granulated particles with approximately 2 cm2.

"PROCESS", according to claim 2, characterized by the fact that in the preparation step (1) the minimum and maximum limits of material in the equipment (E) are defined according to the type of part to be obtained.

"PROCESS", according to claims 2 and 3, characterized in that in the preparation step (1) the working temperature for the primary and foundry furnaces is determined, as well as the minimum weight limit in the primary furnace.

"PROCESS", according to claims 1 and 2, characterized in that the process (P) comprises the initial supply stage (2) after the preparation stage (1).

"PROCESS", according to claim 5, characterized by the fact that in the initial supply stage (2) the granulated metallic material is transferred from the external reservoir to the interior of the primary furnace, through a transfer system, which is , preferably an endless type screw.

"PROCESS", according to claim 5, characterized in that the initial supply stage (2) comprises a gauging sub-step (2a).

"PROCESS", according to claim 7, characterized by the fact that in the gauging sub-step (2a) the amount of material contained in the primary furnace is measured by means of load cells, so that when the amount of material, in weight, is at its maximum limit, a signal is sent to the first supply port, located as a mechanical separating element between the external reservoir and the primary furnace.

"PROCESS", according to claims 5 and 7, characterized by the fact that when the maximum limit of material, by weight, inside the primary furnace is reached, the load cell sends an electrical signal to the first supply port and this is closed, ending the initial filling stage (2).

"PROCESS", according to claims 1, 5 and 9, characterized in that the casting stage (3) begins when the first supply door is closed, by means of an electrical signal sent to the first vacuum pump, which acts both in the primary furnace and in the injection furnace, simultaneously, until reaching a vacuum of 1 Torr.

"PROCESS", according to claim 10, characterized by the fact that when a vacuum of 1 Torr o is reached, it will be constantly maintained by the vacuum pump, during the entire casting process and in this condition, an electrical signal is sent for the graphite resistors, starting its heating process and consequently starting the melting of the metallic material.

"PROCESS", according to claim 10, characterized by the fact that when the melting of the granulated metallic material inside the primary furnace is started, the temperature is measured by the temperature sensors until the temperature indicated in the preparation step (1 ) is achieved, sending an electrical signal to the graphite resistors in order to maintain such a stable temperature until the end of the casting process both in the primary furnace and in the smelting furnace.

"PROCESS", according to claims 1 and 10, characterized in that the transfer step (4) begins when the flow metering valve receives the electrical signal indicating that the temperature established in the preparation step (1) has been reached in the primary furnace.

"PROCESS", according to claim 13, characterized in that from this signal, the flow metering valve in the primary furnace is opened, transferring the molten metal through graphite tubes wrapped in properly sealed steel tubes, to the injection oven.

"PROCESS", according to claim 13, characterized by the fact that in the transfer step (4) the molten material is transferred to the injection furnace, more precisely to a crucible or cylinder.

"PROCESS", according to claim 15, characterized in that the crucible or cylinder has a system comprising two graphite rods, insulated by ceramic bushings, and when the graphite rods come into contact with aluminum, they establish an electrical circuit responsible for sending an electrical signal to the flow metering valve of the primary furnace, which in turn is closed, interrupting the transfer of molten material to the injection furnace and consequently ending the transfer step (4).

"PROCESS", according to claims 1 and 13, characterized by the fact that after the transfer step (4), the process (P) has an injection step (5), where the molten material present in the injection oven is transferred to the interior of a mold, starting from the closing of the mold by means of an electric motor.

"PROCESS", according to claim 17, characterized in that with the closing of the mold by the electric motor, an electrical signal is sent to a second vacuum pump, which acts only on the mold, and such vacuum pump establishes the vacuum equivalent to the vacuum already existing in the ovens, which is 1 Torr, measured by means of vacuum sensors present in the mold.

"PROCESS", according to claim 17, characterized in that once the vacuum applied to the mold is equivalent to the vacuum established in the injection oven, an electrical signal is sent to a graphite piston located in the center of the crucible or cylinder, said graphite piston comprising a graphite valve that controls the flow of molten material passing from the injection furnace to the mold.

"PROCESS", according to claim 19, characterized in that when the graphite valve receives the electrical signal sent by the mold vacuum sensor, it passes to the open position and at the same time the graphite piston is activated by means of an electric motor, injecting the molten material into the mold cavities, and this action lasts between 1 and 2 seconds.

"PROCESS", according to claim 20, characterized in that once the mold is filled with molten metallic material, an electrical signal is sent to the graphite piston, enabling the holding operation, which is performed by said piston for compacting the metal inside the mold in order to avoid shrinkage.

"PROCESS", according to claims 1 and 17, characterized in that after the injection step (5) the cooling step (6) is carried out immediately after the performance of the settlement by the graphite piston, so that at the end of the holding, an electrical signal is sent to a cylinder of liquid nitrogen, which, through a solenoid valve, releases nitrogen into the basements of the mold, thus exerting an instantaneous cooling of the injected part.

"PROCESS", according to claims 1 and 22, characterized by the fact that after the cooling step (6), the process (P) comprises a part removal step (7), which takes place through of the mold opening activated by extraction pins responsible for ejecting the part, and these pins are also fully sealed against vacuum.

"PROCESS", according to claim 1, characterized in that the process (P) comprises a replenishment step (8) of the primary furnace that takes place when the primary furnace reaches its minimum material limit.

"PROCESS", according to claim 24, characterized in that once the primary furnace reaches the minimum threshold, it sends an electrical closing signal to a second supply port, which in turn isolates the reservoir supply to the primary furnace.

"PROCESS", according to claim 25, characterized in that when the second supply port is closed, an electrical signal for the opening of the first supply port is sent, enabling the refilling of the reservoir to be carried out.

"PROCESS", according to claim 26, characterized in that once the vacuum of the reservoir is equivalent to the vacuum of the primary furnace, an electrical signal for the opening of the second supply port is sent, allowing the transfer of material from the reservoir to the primary furnace, which is divided into two chambers.

"PROCESS", according to claim 27, characterized in that when the new material enters the upper chamber of the primary furnace, a double helix stirrer is activated, with one helix located in the upper chamber and a second helix in the lower chamber.

"PROCESS", according to claim 28, characterized by the fact that as the material existing in the lower chamber is being consumed, the new material in the upper chamber will be drained into the lower chamber through small-flow orifices, own for that purpose.

"PROCESS", according to claim 29, characterized by the fact that when the material from the primary furnace reaches the minimum weight limit measured by the load cell, an electrical signal is sent to the second port, repeating the refueling step ( 8).