BR112014026793B1

BR112014026793B1 - método de fundição e ferramenta de fundição

Info

Publication number: BR112014026793B1
Application number: BR112014026793A
Authority: BR
Inventors: Jacques Guyon; Thomas Hutzler; Celestine Obuna
Original assignee: Fed Mogul Nuernberg Gmbh
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2020-01-14
Also published as: DE102012207090A1; BR112014026793A2; US20150122448A1; WO2013160447A2; CN104271288A; MX2014013032A; PL2841223T3; ES2678621T3; MX364761B; HUE037819T2; EP2841223B1; WO2013160447A3; IN2014KN02342A; CN104271288B; EP2841223A2

Abstract

método de fundição e ferramenta de fundição em um método para a fundição de um pistão (10) para um motor de combustão interna, as porções de molde que definem a cavidade de moldagem, depois do enchimento e antes da solidificação, são inclinadas pelo menos 45 graus em torno de um eixo horizontal, de tal maneira que o eixo de rotação (a) do componente (10) se move na direção da vertical. a invenção refere-se a uma ferramenta de fundição para fundição de um pistão (10) para um motor de combustão interna, no qual as partes da ferramenta de fundição que definem a cavidade de moldagem são inclináveis, depois do enchimento e antes da solidificação, pelo menos 45 graus em torno de um eixo horizontal, de tal maneira que o eixo de rotação (a) do pistão (10) se move na direção da vertical.

Description

“MÉTODO DE FUNDIÇÃO

E FERRAMENTA DE FUNDIÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A invenção refere-se a um método para a fundição de um pistão para um motor de combustão interna e uma correspondente ferramenta de fundição.

[0002] Para componentes rotacionalmente simétricos, tais como pistões para motores de combustão interna, são conhecidos métodos de fundição horizontais e verticais. No método de fundição horizontal, o eixo de rotação do componente a ser moldado está alinhado substancialmente horizontal. Este método é atualmente utilizado predominantemente principalmente na fabricação de pistões para motores a diesel, os quais são moldados com inserções, tais como, por exemplo, suportes de anel e machos de sal para mais tarde formar o canal de arrefecimento. Para a fundição de pistões para motores a gasolina, a maioria dos quais não têm inserções moldadas, é utilizado predominantemente o método de fundição vertical.

ESTADO DA TÉCNICA [0003] Para os métodos verticais de fundição, são

conhecidas, como	exemplos	de	uso anterior,	máquinas que
permitem fundição	em uma	inclinação	de	até	30 graus a
partir da posição	vertical.
[0004] O documento	DE	10 2006	058	145	A1 revela um

método de fundição em que a introdução de material é feita de acordo com o princípio de vazamento de fundo e a

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2/8 solidificação é feita de acordo com o princípio de fundição de cabeça. O documento CH 135526 A refere-se a um método e a um molde para a fundição de blocos compósitos, no qual a posição angular do molde é alterada no decurso do vazamento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0005] A invenção baseia-se no objetivo de proporcionar um método de moldagem, e uma ferramenta correspondente, que apresentam melhoria em relação aos procedimentos conhecidos, e também combinam pelo menos algumas das vantagens de ambos os métodos de fundição horizontal e vertical.

[0006] Este objetivo é alcançado, por um lado, pelo método descrito na reivindicação 1.

[0007] De acordo com esta reivindicação, as partes da ferramenta que definem a cavidade de moldagem, após o enchimento da cavidade de moldagem, ou pelo menos perto do final deste método, e antes da solidificação, são giradas ou inclinadas pelo menos 45 graus em torno de um eixo horizontal, de tal modo que o eixo de rotação do pistão a ser fundido se move na direção da posição vertical e, de preferência, pelo menos se aproxima da mesma. A ideia básica da invenção é, portanto, essencialmente, preencher a cavidade de moldagem em uma posição substancialmente horizontal da cavidade de moldagem. Isto oferece condições de enchimento particularmente vantajosas, uma vez que as regiões comparativamente finas, tais como, por

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3/8 exemplo, a espessura restante de parede entre o posterior canal de arrefecimento de um pistão e um suporte de anel pode ser preenchida melhor do que com fundição vertical. Além disso, durante o enchimento no estado horizontal, as partículas estranhas que representam imperfeições no componente moldado, tais como óxidos ou depósitos de alfin, são guiados de forma vantajosa para as áreas da peça de trabalho de onde podem ser removidas com um mínimo de esforço, ou ser processadas e, desta forma, removidas.

[0008] A invenção faz uso das vantagens de fundição vertical em que a ação de alimentação é melhor. Isto é devido principalmente ao fato de que, na fundição horizontal, é vertido um componente substancialmente com simetria de rotação, cuja cavidade de molde é cheia por meio de um alimentador localizado de um lado. Durante a inclinação de acordo com a invenção, em direção à vertical, como método de fundição vertical, é utilizado o procedimento de alimentação favorável, em grande parte simétrico, de um alimentador central. Em particular, espera-se que, devido à alimentação melhorada, seja reduzida a porosidade do componente fundido.

[0009] De acordo com a invenção, é importante que a cavidade de moldagem seja inclinada em sua totalidade, de modo que o eixo de rotação do componente a ser moldado, tal como descrito acima, mude a sua orientação. Os aparelhos e métodos conhecidos no estado da técnica, nos quais as partes individuais da ferramenta que são adjacentes na cavidade de moldagem, mas não a definem como um todo, podem

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4/8 ser giradas, porém, não são comparáveis com o método de acordo com a invenção.

[0010] A ferramenta pode ser, em seu todo, referida como coquilha.

[0011] Concretizações vantajosas do método de acordo com a invenção são descritas nas demais reivindicações.

[0012] De modo a ser capaz de influenciar o comportamento do material a ser preenchido ou já enchido na cavidade de moldagem de uma maneira vantajosa e particularmente precisa, é preferível que o movimento de inclinação, ou em outras palavras, a posição do eixo de rotação do componente durante o enchimento, e/ou o ângulo de inclinação e/ou a posição do eixo de rotação do componente durante a solidificação possam ser ajustadas. Por meio de um ajuste flexível do ângulo de inclinação, o comportamento de enchimento e/ou o comportamento de solidificação podem ser vantajosamente influenciados individualmente.

[0013] Para que os benefícios e a experiência já existentes com a fundição horizontal possam ser usados de forma particularmente completa, é presentemente preferido que o eixo de rotação do pistão a ser fundido esteja substancialmente horizontal durante o enchimento.

[0014] Pel as mesmas razões, é vantajoso que o eixo de rotação do pistão a ser fundido esteja substancialmente vertical durante a solidificação.

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5/8 [0015] Para o enchimento da cavidade de moldagem é preferível, a fim de fazer uso das vantagens do método de fundição horizontal, que o material líquido seja introduzido em uma região lateral do pistão a ser fundido. Em outras palavras, um canal de alimentação situa-se em uma região lateral e, de preferência, aproximadamente no terço inferior da cavidade de moldagem a ser preenchida com um método de fundição horizontal.

[0016] Em relação à ferramenta de fundição de acordo com a invenção, é vantajoso que a cavidade do molde tenha pelo menos uma reentrância que, com os métodos de fundição horizontais, esteja localizada em uma região superior, de preferência na região mais alta da cavidade do molde. Deste modo, forma-se nesta região uma espécie de saco de impurezas para onde, uma vez que o enchimento esteja completo, quaisquer contaminantes são enxaguados.

[0017] As vantagens do método de fundição vertical podem ser aproveitadas de um modo particularmente abrangente por um alimentador, após o basculamento da cavidade de moldagem, ser disposto em uma região superior, em especial em um local diferente do canal de entrada.

[0018] Como indicado acima, as vantagens do método de acordo com a invenção são particularmente realizadas quando o componente a ser fundido é vazado com pelo menos uma inserção, tais como, por exemplo, um suporte de anel e/ou um macho para um canal de arrefecimento de um pistão para um motor de combustão interna. Mesmo que seja mais fácil, e, por conseguinte, se tornar uma opção preferida, colocar em inserções quando o componente a ser moldado está

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6/8 alinhado de modo a estar horizontal, é preferível, em certas aplicações, que peças de fundição sejam colocadas com o método de fundição vertical e que a ferramenta seja posteriormente inclinada, e com o método de fundição horizontal encher a cavidade de molde.

[0019] A solução do referido objetivo ocorre ainda por meio da ferramenta de fundição descrita na reivindicação 8, com a utilização da qual o método descrito anteriormente e as suas vantagens são implementados. As concretizações preferidas da ferramenta de fundição de acordo com a invenção, substancialmente correspondem às do método preferido descrito acima. Além disso, deve mencionar-se que as características individuais de todos os métodos aqui descritos podem ser aplicadas ao dispositivo e vice-versa.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO [0020] O desenho mostra esquematicamente o método de acordo com a invenção quando se molda um pistão para um motor de combustão interna.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA CONCRETIZAÇÃO DA

INVENÇÃO [0021] Como pode ser visto a partir da Figura, o método de acordo com a invenção é descrito com a ajuda do pistão 10, mostrado positivamente, para um motor de combustão interna, o qual está para ser fundido, mas é evidente que a cavidade de fundição que posteriormente

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7/8 recebe o pistão está primeiramente vazia e é definida e delimitada por porções de ferramentas adequadas que não são mostradas. Como mostrado na Figura, o eixo de rotação (A) do pistão a ser produzido está no seu estado inicial, ou seja, disposto substancialmente horizontal para o enchimento da cavidade do molde. Aproximadamente no centro do pistão pode ser visto o furo do pino de pistão (12). Além disso, para o exemplo mostrado, na região de extremidade que está no topo, depois da inclinação (ver a parte direita do desenho) é proporcionado um alimentador (16). Durante o enchimento, o alimentador está localizado em um dos lados da peça de trabalho, mas, após o enchimento, e para a solidificação da peça de trabalho, está localizado no ponto mais alto da peça de trabalho. Um canal de alimentação é designado por (14) no desenho, o qual está localizado lateralmente durante o enchimento da cavidade de moldagem, de acordo com a representação do desenho na frente da cavidade do molde. O canal de entrada (14) é de preferência proporcionado em uma posição diferente daquela do alimentador (16) e é fornecido de preferência, de modo a estar separado do mesmo. No ponto mais alto da cavidade do molde, durante o vazamento, um recesso (18) é de preferência proporcionado na cavidade do molde, o que forma uma espécie de saco de impurezas para dentro do qual as impurezas são lavadas. Estas podem ser facilmente removidas com o processamento subsequente. O recesso (18) pode ser fornecido em qualquer lugar ao longo do eixo de rotação (A) do pistão (10).

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8/8 [0022] A simetria do pistão (10) a ser produzido durante o método de solidificação é utilizada de modo que a cavidade de molde que posteriormente define o pistão, como mostrada na região do lado direito da Figura, é inclinada de tal modo, após o material fundido ser preenchido, que o eixo de rotação do componente a ser produzido está alinhado substancialmente vertical. Na concretização mostrada, o alimentador (16), neste estado, está localizado em uma zona superior. Neste alinhamento, pode-se esperar que as condições de solidificação fornecerão propriedades vantajosas ao componente produzido. Por exemplo, devido ao enchimento em uma posição horizontal, as partículas estranhas, tais como óxidos e depósitos de alfin, encontram-se em uma região de borda do pistão, de onde elas podem ser facilmente removidas, e não, como é de se esperar quando do enchimento em uma posição vertical, na região inferior do pistão. Esta região inferior pode, portanto, ser fornecida com o método de acordo com a invenção, tal como uma região de fundo moldada acabada com correspondentes contornos que não precisam ser adicionalmente processados.

Claims

1. Método para a fundição de um pistão (10) para um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que as porções que definem a cavidade de ferramenta de fundição

são inclinadas, depois do enchimento e antes da solidificação, pelo menos 45 graus em torno de um eixo horizontal, de tal modo que o eixo de rotação (A) do componente (10) se move na di reção da posição vertical e

que o eixo de rotação (A) do pistão (10) é alinhado de modo a estar vertical durante a solidificação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ângulo de inclinação pode ser ajustado.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação (A) do pistão (10) é alinhado de forma a estar horizontal durante o preenchimento.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material de moldagem é fornecido em uma região lateral do pistão (10).

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um alimentador (16), após a inclinação das porções de

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2/2 ferramentas, é disposto em uma região superior do pistão (10).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma inserção, tal como, por exemplo, um macho de um canal de refrigeração e/ou um suporte de anel, é vertido para dentro do pistão (10).

7. Ferramenta para a fundição de um pistão (10) por um método tal como definido na reivindicação 1, para um motor de combustão interna, caracterizada pelo fato de que as porções que definem a cavidade de molde da ferramenta de fundição são inclináveis pelo menos 45 graus em torno de um eixo horizontal, que um alimentador (16) está disposto em uma região situada ao longo do eixo de rotação (A) do pistão (10) na extremidade do pistão (10), e que a cavidade do molde tem pelo menos um recesso (18) que, quando o eixo de rotação do pistão (10) a ser moldado está alinhado de modo a estar horizontal, está localizado em uma região superior.

8. Ferramenta de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um recesso (18), quando o eixo de rotação do pistão (10) a ser moldado está alinhado de modo a estar horizontal, está localizado no ponto mais alto.