BR112015023729B1

BR112015023729B1 - método para fabricar um molde refratário ligado

Info

Publication number: BR112015023729B1
Application number: BR112015023729A
Authority: BR
Inventors: P Farkas Attila
Original assignee: Metal casting tech inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2020-01-28
Also published as: MX2015013025A; BR112015023729A2; EP2969304A1; CA2902082C; EP2969304B1; KR20150122213A; CN105121059B; JP6022730B2; US8931542B2; HK1219926A1; JP2016512790A; WO2014149218A1; CA2902082A1; US20140262105A1; KR101690447B1; CN105121059A

Abstract

resumo método para fabricar um molde refratário ligado trata-se de um método para fabricar um molde refratário ligado que é revelado. o método inclui formar um padrão fugitivo que compreende um material termicamente removível. o método também inclui formar um molde refratário que compreende uma parede de molde, sendo que a parede de molde compreende um material refratário e define um canal de vazamento, uma porta e uma cavidade de molde, sendo que a porta tem uma abertura de entrada de porta para o interior do canal de vazamento e uma abertura de saída de porta para o interior da cavidade de molde, sendo que o molde é definido pelo padrão fugitivo; o método inclui, adicionalmente, a formação de uma ventilação de gás que se estende através da parede de molde. o método também inclui cobrir a ventilação de gás com uma cobertura permeável a gás. 1/1

Description

MÉTODO PARA FABRICAR UM MOLDE REFRATÁRIO LIGADO CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se refere, de modo geral, a um método para fabricar um molde refratário e, mais particularmente, a um método para fabricar molde refratário ventilado.

ANTECEDENTES [002] O processo de fundição por revestimento tipicamente usa um molde refratário que é construído através do acúmulo de camadas sucessivas de partículas de cerâmica ligadas com um ligante inorgânico ao redor de um material de modelo descartável tal como cera, plástico e similares. O molde refratário acabado, em geral, é formado conforme um molde de carcaça ao redor de um modelo fugaz (descartável e removível). O molde de carcaça refratário é formado suficientemente espesso e resistente para suportar: 1) os estresses de autoclave de vapor d'água ou eliminação de modelo por fogo repentino, 2) a passagem através de um forno de queima, 3) a resistência às pressões térmica e metalostática durante a fundição de metal fundido, e 4) o manuseio físico envolvido entre tais etapas de processamento. A construção de um molde de carcaça de tal resistência, em geral, exige pelo menos 5 revestimentos de pasta fluida refratária e estuque refratário que resultam em uma parede de molde tipicamente 4 a 10 mm de espessura que, portanto, exige uma quantidade substancial de material refratário. As camadas também exigem um longo tempo para que os ligantes sequem e endureçam, resultando assim, em um processo lento com um trabalho considerável no inventário do processo.

[003] Os moldes de carcaça refratários ligados

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 5/56

2/38 são tipicamente carregados em uma batelada ou forno contínuo aquecido através de combustão de gás ou óleo e aquecido a uma temperatura de 1.600 °F a 2.000 °F (871,11 °C a 1.093,33 °C). Os moldes de carcaça refratários são aquecidos através de radiação e condução para a superfície externa do molde de carcaça. Tipicamente menos que 5 % do calor gerado pelo forno é absorvido pelo molde refratário e mais que 95 % do calor gerado pelo forno é dispensado através da passagem para fora através do sistema de escape de forno.

[004] Os moldes refratários aquecidos são removidos do forno e o metal ou liga fundida é submetida à fundição nos mesmos. Uma temperatura de molde elevada no momento da fundição é desejável para a fundição de ligas de alta temperatura de fusão, tais como ligas ferrosas para impedir erros, aprisionamento de gás, ruptura a quente e defeitos de encolhimento.

[005] A tendência na fundição por revestimento é tornar o molde de carcaça refratário o mais fino possível para reduzir o custo do molde conforme descrito acima. O uso de moldes de carcaça finos exigiu o uso de meios de sustentação para impedir uma falha de molde conforme descrito no documento de Patente n° U.S. 5.069.271 para Chandley et al. A patente '271 revela o uso de moldes de carcaça de cerâmica ligados fabricados do modo mais fino possível, tal como menor que 0,12 polegada (0,3 cm) de espessura. Os meios de particulado de sustentação não ligados são compactados ao redor de um molde de carcaça refratário a quente fino após ser removido do forno de pré-aquecimento. Os meios de sustentação não ligados atuam para resistir aos estresses aplicados ao molde de carcaça durante a fundição de modo a

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 6/56

3/38 impedir uma falha de molde.

[006] Os moldes de carcaça finos, entretanto, resfriam mais rapidamente do que os moldes mais espessos após a remoção do forno de pré-aquecimento de molde e após circundar a carcaça com meios de sustentação. Tal resfriamento rápido leva a temperaturas de molde mais baixas no momento da fundição. As baixas temperaturas de molde podem contribuir para defeitos, tais como erros, encolhimento, gás aprisionado e rupturas a quente, especificamente em fundições finas.

[007] O documento n^:: U.S. 6.889.745 para Redemske ensina um método termicamente eficaz para aquecer uma parede permeável a gás de um molde refratário ligado em que a parede de molde define uma cavidade de molde em que o metal ou liga fundida é submetida à fundição. A parede de molde é aquecida através da transferência de calor a parti do gás quente que flui no interior da cavidade de molde para a parede de molde. O gás quente é fluído a partir de uma fonte de gás quente fora do molde através da cavidade de molde e a parede de molde permeável a gás para uma região de pressão mais baixa exterior ao molde para controlar a temperatura de uma superfície interior da parede de molde. Apesar da utilidade do processo de aquecimento de molde descrito na patente '745, uma eliminação de modelo não uniforme e um aquecimento de molde não uniforme foram observados, em que o topo do molde é aquecido muito mais rápido do que o fundo, o que pode resultar em rachadura de carcaça no topo e eliminação de modelo incompleta no fundo. Isso pode ser solucionado aquecendo-se os moldes refratários de carcaça fina a uma taxa mais lenta a fim de promover a uniformidade

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 7/56

4/38 de temperatura, mas resulta em ciclos de queima muito longos; de até sete horas. Além disso, devido à baixa permeabilidade de gás inicial conforme os ligantes são queimados da parede de molde, a eliminação de modelo pode ser problemática devido à dificuldade na inicialização e operação de queimadores nas baixas taxas de queima governadas por uma permeabilidade ao gás insatisfatória, resultando em múltiplas reinicializações do queimador para estabelecer uma chama confiável. Além disso, o método de aquecimento de molde descrito na patente ' 745 é útil com moldes refratários de carcaça fina que têm uma permeabilidade ao gás relativamente alta através das paredes de molde conforme descrito, mas não é útil para moldes refratários de carcaça espessa que têm uma permeabilidade ao gás relativamente baixa ou nenhuma permeabilidade ao gás.

[008] Consequentemente, é desejável fornecer moldes refratários e métodos para fabricar e usar os moldes que possam manter temperaturas de molde uniformes ao longo do molde e que sejam úteis para todos os tipos de moldes refratários, independentemente da permeabilidade ao gás da espessura da parede de molde.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] Em uma modalidade exemplificativa, um método para fabricar um molde refratário ligado é revelado. O método inclui formar um modelo fugaz que compreende um material termicamente removível. O método também inclui formar um molde refratário que compreende uma parede de molde, sendo que a parede de molde compreende um material refratário e define um canal de vazamento, um canal de ataque e uma cavidade de molde, sendo que o canal de ataque tem uma

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 8/56

5/38 abertura de entrada de canal de ataque para o interior do canal de vazamento e uma abertura de saída de canal de ataque para o interior da cavidade de molde, sendo que o molde é definido pelo modelo fugaz; O método inclui, adicionalmente, a formação de uma ventilação de gás que se estende através da parede de molde. O método também inclui cobrir a ventilação de gás com uma cobertura permeável a gás.

[010] Os recursos e vantagens acima e outros recursos e vantagens da presente invenção são prontamente evidentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção quando considerada em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [011] Outros objetivos, recursos, vantagens e detalhes são evidentes, apenas a título de exemplo, na seguinte descrição detalhada de modalidades, sendo que a descrição detalhada se refere aos desenhos em que:

[012] A Figura 1 é uma vista em seção transversal parcial de uma modalidade exemplificativa de um molde refratário, meio de sustentação e frasco de fundição conforme revelado neste documento;

[013] A Figura 2 é uma seção ampliada da Figura 1 que mostra, em mais detalhes, uma modalidade exemplificativa de um molde refratário com ventilações de canal de vazamento conforme revelado neste documento.

[014] A Figura 3 é uma vista lateral em perspectiva de uma segunda modalidade exemplificativa de um molde refratário conforme revelado neste documento;

[015] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um molde refratário e porção de modelo que

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 9/56

6/38 inclui uma canaleta de canal de vazamento e canaletas de ventilação conforme revelado neste documento;

[016] A Figura 5 é uma plotagem da temperatura da cavidade de molde como uma função de tempo para um molde refratário da técnica relacionada;

[017] A Figura 6 é uma plotagem da temperatura da cavidade de molde como uma função de tempo para uma modalidade exemplificativa de um molde refratário conforme revelado neste documento;

[018] A Figura 7 é um fluxograma de uma modalidade exemplificativa de um método para fabricar um molde refratário conforme revelado neste documento; e [019] A Figura 8 é um fluxograma de uma modalidade exemplificativa de um método para usar um molde refratário conforme revelado neste documento.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [020] A presente invenção se refere, de modo geral, a um molde refratário e um método para fabricar e usar o molde refratário. O molde é configurado para ser aquecido através do fluxo de um gás quente a partir de uma fonte de gás quente através de um ou mais condutos refratários e ventilações de gás associadas, especificamente, no canal de vazamento ou canais de ataque, ou uma combinação dos mesmos, em um espaço ou região exterior do molde, especificamente um meio de sustentação que circunda o molde. O aquecimento da região situada no exterior da parede de molde e, mais particularmente, o meio de sustentação, aprimora significativamente o aquecimento do molde e intensifica a eliminação da montagem de modelo a partir do interior do molde.

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 10/56

7/38 [021] Com referências às Figuras e, especificamente, as Figuras 1 e 2, de acordo com uma modalidade exemplificativa da presente invenção, um molde refratário ligado 10 é ilustrado. Três estágios de eliminação de modelo são representados, no sentido a partir do fundo para o topo - início da eliminação de modelo, estágio precoce da eliminação de modelo e aquecimento de molde após a eliminação de modelo ser concluída. O molde 10 inclui uma parede de molde 12. A parede de molde 12 compreende um material refratário ligado 14 e define um conduto refratário 11, que inclui um canal de vazamento 16 e pelo menos um canal de ataque 18 e uma cavidade de molde 20. O canal de ataque 18 tem uma entrada de canal de ataque 22 que se abre para o interior do canal de vazamento 16 e uma saída de canal de ataque 24 que se abre para o interior da cavidade de molde 20. O molde 10 inclui uma ventilação de gás 26 que se estende através da parede de molde 12 e, mais particularmente, pode incluir uma pluralidade de ventilações de gás 26. O molde 10 também inclui uma cobertura refratária permeável a gás 28 que cobre a ventilação de gás 26 ou a pluralidade de ventilações de gás. Nas Figuras 1 a 4, uma parte dos canais de ataque 18 e as cavidades de molde 20 foram omitidos para ilustrar outros aspectos do molde 10.

[022] Conforme representado nas Figuras 1 e 2, em uma modalidade, o molde 10 é configurado para ser colocado em um frasco de fundição 31 que define uma câmara de fundição 2 9 e circundado por e envolto em um meio de sustentação 30, tal como um meio de sustentação de particulado bem embalado, tais como vários tipos de areia de fundição. Para os propósitos de ilustração, o meio de sustentação 30 é mostrado

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 11/56

8/38 de modo a circundar o molde 10 entre os canais de ataque 18, mas ficará entendido que quando estiver presente, o meio de sustentação 30 irá, de modo geral, preencher completamente o espaço na câmara de fundição 31 que circunda o molde 10. O frasco de fundição 31 e o molde 10 são configurados para o uso em um processo de fundição por revestimento e são especificamente bem adequados para o uso em conjunto com uma fundição por revestimento contra a gravidade. O molde 10, o método 100 para fabricar o molde 10 e o método para usar 200 o molde 10 em vários processos de fundição são descritos adicionalmente neste documento.

[023] O molde 10 pode incluir uma parede de molde 12 que é permeável a gás ou impermeável a gás. O molde 10 pode incluir, por exemplo, um molde de carcaça refratário permeável a gás ligado 10 que pode ser fabricado através de métodos bem conhecidos na indústria de fundição por revestimento, tal como o processo de fabricação de molde por revestimento de cera perdida bem conhecido. Por exemplo, uma montagem de modelo fugaz (descartável) 40 tipicamente produzida a partir de cera, plástico, espuma ou outro material de modelo descartável 33 é fornecida para definir o molde 10 e inclui um ou mais modelos fugazes (isso é, removíveis) 32 que têm o formato do artigo a ser submetido à fundição. O(s) modelo(s) 32 inclui(em) e é/são conectados a porções de canal de ataque descartáveis 34 e uma porção de canal de vazamento 36 ou porções que são usadas para definir os canais de ataque 18 e o(s) canal(is) de vazamento 16, respectivamente. Os modelos 32, as porções de canal de ataque e as porções de canal de vazamento formam a montagem de modelo completa 40. A montagem de modelo 40 é repetidamente

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 12/56

9/38 imergida em uma pasta fluida inorgânica de cerâmica/ligante, drenada do excesso de pasta fluida, estucada com partículas de cerâmica ou refratárias (estuque) e submetidas à secagem no ar ou em condições de secagem controladas para construir uma parede de carcaça refratária ligada 12 do molde de carcaça 10 na montagem de modelo 40. A pasta fluida pode incluir várias combinações de materiais de cerâmica refratários e materiais de ligante e várias quantidades de tais materiais e podem ser aplicadas como qualquer quantidade de camadas de revestimento. Em determinadas modalidades, a parede de carcaça refratária ligada 12 pode ser relativamente fina e permeável a gás e pode ser formada com o uso de diversas (por exemplo, 2 a 4) camadas de pasta fluida e ter uma espessura de cerca de 1 a cerca de 4 mm e, mais particularmente, cerca de 1 a cerca de 2 mm e compreender um molde 10 de fundição por revestimento com diversas camadas (SLIC) Em determinadas outras modalidades, a parede de carcaça refratária ligada 12 pode ser relativamente espessa e impermeável a gás (isso é, baixa permeabilidade) e pode ser formada com o uso de múltiplas (por exemplo, 6 a 10 ou mais) camadas de pasta fluida e ter uma espessura de cerca de 10 mm ou mais e compreender um parede de molde 12 de fundição por revestimento convencional. Após uma espessura desejada de parede de molde de carcaça 12 ser construída sobre a montagem de modelo 40, a montagem de modelo 40 é seletivamente removida através de técnicas de remoção bem conhecidas, tais como autoclave de vapor d'água ou eliminação de modelo 32 por fogo repentino, que deixa um molde de carcaça verde que tem uma ou mais cavidades de molde 20 para serem preenchidas com metal ou liga fundida e a solidificação nas mesmas para

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 13/56

10/38 formar um artigo submetido à fundição que tem um formato da cavidade de molde 20. Alternativamente, o modelo 32 pode ser deixado no interior do molde refratário ligado e removido posteriormente, durante o aquecimento de molde. A montagem de modelo 40 pode incluir um ou mais condutos refratários préformados 11, que podem compreender o canal de vazamento 16 e os canais de ataque 18 fixadas aos mesmos para a incorporação como uma parte do molde de carcaça 10. O conduto refratário 11 é fornecido para o fluxo de gases quentes durante o préaquecimento de molde de acordo com a invenção, bem como para a condução de metal ou liga fundida para o interior da cavidade de molde 20. Em vez de serem fixados à montagem de modelo 40, os condutos refratários 11 podem ser fixados ao molde de carcaça 10 após o mesmo ser formado ou durante a montagem do molde de carcaça 10 em uma câmara de fundição 29 de um frasco ou alojamento de fundição de metal 31. Para a fundição contra a gravidade, o conduto refratário 11 tipicamente tem o formato de um canal de vazamento tubular cerâmico longo 16 disposto e aberto no fundo do molde 10 para ser imergido em uma aglomeração de metal ou liga fundida, a Figura 3, o metal ou liga fundida de abastecimento para a(s) cavidade(s) de molde 20 através de uma pluralidade de canais de ataque associados 18. O molde de carcaça 10 pode incluir uma pluralidade de cavidades de molde 20 dispostas ao redor e ao longo de um comprimento de um canal de vazamento central 16 conforme ilustrado, por exemplo, nas Figuras 1 a 4, em que numerais de referência semelhantes são usados para designar recursos semelhantes. De modo similar, para a fundição por gravidade (não mostrado) , o molde de carcaça 10 também pode incluir uma ou mais cavidades de molde 20. Para a fundição

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 14/56

11/38 por gravidade, o conduto refratário 11 está disposto no topo da montagem do molde de carcaça 10 e, tipicamente, tem um formato de funil para receber o metal ou a liga fundida a partir de um recipiente de despejo, tal como um cadinho convencional (não mostrado).

[024] Quando a parede de molde é permeável, a permeabilidade da parede de molde de carcaça refratário ligado 12 pode ser escolhida para tornar uma taxa de fluxo de gás através da parede de molde adequada para a transferência de calor para o interior da parede de molde 12 e/ou o meio de sustentação circundante 30 em uma taxa suficiente para controlar a temperatura de uma superfície interior da parede de molde 12. A taxa de aquecimento da parede de molde 12 é proporcional à taxa de fluxo de gás através da parede de molde 12 e para o interior do meio de sustentação 30. Qualquer taxa de fluxo de gás adequada pode ser usada. Em uma modalidade, uma taxa de fluxo de gás de até cerca de 60 scfm (pés cúbicos por minuto-modelo) (28,32 decímetros cúbicos por segundo) foi útil e, mais particularmente, cerca de 50 a cerca de 60 scfm (23,60 a 28,32 decímetros cúbicos por segundo). Os moldes maiores e as taxas de aquecimento mais rápidas exigem taxas superiores de fluxo de gás quente. A taxa de fluxo de gás quente através da parede de molde refratário ligado é controlada através do material refratário 14 ou dos materiais usados, formato de partícula e distribuição de tamanho das farinhas refratárias empregadas na fabricação do molde, da fração de espaço vazio nas camadas ou revestimento de carcaça seca, do teor de ligante e a espessura da parede de molde. A espessura da parede de molde refratário ligado 12 pode variar entre 1,0 mm e 10 mm ou

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 15/56

12/38 mais, dependendo do tamanho do molde e outros fatores. O uso de uma parede de molde refratário ligado 12 que tem uma permeabilidade ao gás mais baixa do que o meio de sustentação 30 pode causar uma pressão diferencial de, tipicamente, 0,9 atmosferas (0,09 MPa) através da parede de molde, baixa na prática de uma modalidade ilustrativa da invenção. A superfície externa 42 do molde 10 é, tipicamente, envolta em um meio de sustentação 3 0 no interior de uma câmara de fundição 29, tal como um meio de sustentação de particulado não ligado 30 (por exemplo, areia de fundação seca não ligada) conforme descrito na Patente n^:: U.S. 5.069.271 para Chandley et al. , que está incorporado neste documento, a título de referência. Esse diferencial de pressão pode forçar o gás quente a fluir de uma maneira substancialmente uniforme através de todas as áreas da parede de molde 12.

[025] O tipo de refratário escolhido para o molde de carcaça 10 deve ser compatível com o metal ou a liga que será fundida. Se um meio de sustentação 30 for fornecido ao redor do molde de carcaça 10, o coeficiente de expansão térmica da parede do molde de carcaça 12 deve ser similar ao do meio de sustentação 3 0 para impedir uma rachadura de expansão térmica diferencial do molde refratário ligado 10. Além disso, para as partes maiores, um refratário com um baixo coeficiente de expansão térmica, tal como uma sílica fundida, pode ser usado para o molde de carcaça refratário ligado 10 e os meios de sustentação 30 para impedir a torção de expansão térmica da parede da cavidade de molde 12.

[026] Com referência às Figuras 1 a 4, a fim de controlar e, mais particularmente, de aumentar a permeabilidade da parede de molde 12 e promover o aquecimento

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 16/56

13/38 dos meios de sustentação 30 e da superfície externa 42 do molde 10, a parede de molde 12 também inclui uma ou mais ventilações de gás 26. A ventilação ou ventilações de gás 26 podem estar situadas em qualquer porção adequada da parede de molde 12, inclusive situada no canal de ataque ou no canal de vazamento. Quando uma pluralidade de ventilações de gás 26 for empregada, as mesmas podem ser situadas nos canais de ataque 18 ou no canal de vazamento 16 ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, onde os canais de ataque 18 e as cavidades de molde associadas 20 são radialmente espaçadas ao redor da circunferência ou periferia do canal de vazamento 16 em uma configuração de anel ou semelhante a anel, as ventilações de gás 26 podem ser situadas no canal de vazamento 16 axialmente espaçadas entre os anéis dos canais de ataque 18/cavidades de molde 20 conforme ilustrado na Figura 1. Em tal configuração de molde contra a gravidade, o gás de combustão quente usado para remover a montagem de modelo 40 é passado através das ventilações de gás 26 para aquecer os anéis axialmente adjacentes dos canais de ataque 18/cavidades de molde 20 (isso é, acima e abaixo da respectiva ventilação de gás) . Em outro exemplo em que os canais de ataque 18 e as cavidades de molde associadas 20 são radialmente espaçadas ao redor da circunferência ou periferia do canal de vazamento 16 em uma configuração de anel ou semelhante a anel, as ventilações de gás 26 também podem estar situadas no canal de vazamento 16 entre os canais de ataque 18/cavidades de molde 20 adjacentes radialmente espaçados conforme ilustrado na Figura 3. Em tal configuração de molde contra a gravidade, o gás de combustão quente usado para remover a montagem de modelo 40 é passado através das

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 17/56

14/38 ventilações de gás 26 para aquecer os canais de ataque radialmente adjacentes 18/cavidades de molde 20. Ficará evidente que as combinações de tais disposições ou modelos de ventilações de gás 26 também são possíveis. Por exemplo, a disposição de orifícios de anel para anel pode ser alinhada ou pode ser radialmente desviada para formar um modelo de espiral ao redor do canal de vazamento 16. Onde uma pluralidade de ventilações de gás 26 for empregada, as ventilações de gás 26 podem ter qualquer formato ou tamanho adequado, inclusive o formato de um furo ou orifício cilíndrico 44 e podem ser incluídas de qualquer maneira e disposição ou modelo adequados, inclusive os descritos neste documento. Os orifícios ou furos 44 são especificamente úteis devido ao fato de que os mesmos podem ser facilmente formados através da perfuração através da parede de molde 12, tal como uma perfuração anterior ao revestimento do molde 10 no meio de sustentação 30. Os orifícios ou furos 44 podem ser formados em uma quantidade predeterminada, em que cada orifício que tem um local de orifício predeterminado e um tamanho de orifício predeterminado, quando os tamanhos de orifício podem ser iguais ou diferentes. A quantidade predeterminada de orifícios, os locais de orifício predeterminados e os tamanhos de orifício predeterminados podem ser configurados para fornecer uma característica de resposta térmica substancialmente uniforme no interior do molde 10. As características de resposta térmica uniforme podem ser uma temperatura substancialmente uniforme ao longo da cavidade de molde 20 ou cavidades em resposta à aplicação de calor a partir de uma fonte de gás quente 80, tal como um queimador 81, direcionada no interior da entrada de canal de

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 18/56

15/38 vazamento 48. A quantidade predeterminada de orifícios, locais de orifício predeterminados e tamanhos de orifício predeterminados podem ser selecionados manualmente ou modelados com o uso de um modelo térmico para fornecer uma característica de resposta térmica substancialmente uniforme no interior do molde 10. De modo geral, diversos orifícios menores fornecem um aquecimento e eliminação de modelo 32 ainda mais uniformes do que alguns orifícios grandes. Entretanto, a quantidade de orifícios pode ser limitada pela acessibilidade às seções de molde para perfuração. Em um exemplo, um molde alto de 26 polegadas (66,04 cm) construído ao redor de um canal de vazamento de diâmetro de 3 polegadas (7,62 cm) incluiu 18 a 36 orifícios de canal de vazamento que têm um diâmetro de 0,125 polegada (0,32 cm) e forneceu as características de distribuição de temperatura uniforme e eliminação de modelo 32 descritas neste documento.

[027] As ventilações de gás 26 (por exemplo, orifícios) são cobertas através de uma cobertura refratária permeável a gás 28. A cobertura refratária permeável a gás 28 está disposta em uma superfície externa 42 da parede de molde 12. A cobertura refratária permeável a gás 28 pode estar disposta na superfície externa 42 de qualquer maneira adequada, inclusive através do uso de um material de ligação refratário 50. Qualquer cobertura refratária permeável a gás adequada 28 pode ser usada para manter o meio de sustentação 30, tal como areia de fundação, fora do molde, permitir, ainda, a passagem do gás quente a partir do molde 10 para o interior do meio de sustentação 30 para aquecer o meio e a superfície externa 42 do molde 10 e pode incluir, por exemplo, uma tela de metal que inclui uma tela de metal

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 19/56

16/38 refratária ou um material refratário, que inclui um material refratário poroso e, mais particularmente, um tecido refratário poroso 46 ou uma cerâmica refratária porosa. Um exemplo de um tecido refratário poroso adequado inclui um feltro refratário poroso. Os exemplos de feltros refratários porosos incluem feltros refratários comercialmente disponíveis, tais como Lytherm ou Kaowool. Em uma modalidade, a cobertura refratária permeável a gás 28 pode incluir uma tira de tecido refratário permeável a gás 46. As tiras de tecido refratário 46 podem ser presas ao longo de suas bordas com um material de ligação refratário 50, tal como um composto de emplastro refratário. Para facilitar a colocação das ventilações de gás 26 e coberturas refratárias associadas 28, determinadas porções do modelo 32 em cada anel dos canais de ataque 18/cavidades de molde 20 podem ser omitidas. Os modelos omitidos 32 podem ser estendidos axialmente em uma coluna (por exemplo, Figura 3) ou podem se estender circunferencialmente (por exemplo, Figuras 1 a 3) ou os mesmos podem se estender axialmente e circunferencialmente em uma configuração em espiral. Uma abordagem alternativa é preencher os anéis com os modelos 32, mas deixar um vão suficientemente amplo entre os anéis adjacentes ou a cada dois ou três anéis para acomodar a colocação das tiras de tecido refratário 46.

[028] O molde 10 também pode incorporar uma cobertura de saída de canal de vazamento 52, tal como um tampão de areia, para envolver a saída de canal de vazamento

54. A cobertura de saída de canal de vazamento 52 cobre a saída de canal de vazamento 54 é configurada para excluir qualquer meio de sustentação 30 que esteja disposto contra

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 20/56

17/38 uma superfície externa da cobertura do canal de vazamento 16. A cobertura de saída de canal de vazamento 52 também pode ser usada para controlar o fluxo de gás de combustão quente através do canal de vazamento e outras porções do molde 10 de modo a impedir uma contrapressão excessiva e para possibilitar que o queimador 81 funcione adequadamente. A cobertura de saída de canal de vazamento 52 pode ser formada a partir de qualquer material adequado e, mais particularmente, a mesma pode compreender vários materiais refratários. A cobertura de saída de canal de vazamento 52 pode incluir uma cobertura permeável a gás ou uma cobertura impermeável a gás. A fim de facilitar a remoção da montagem de modelo fugaz 40 das cavidades de molde 20, das cavidades do canal de ataque 18 e da cavidade canal de vazamento 16 e, mais particularmente, para promover uma combustão no queimador 81 e o fluxo do gás quente 60 através da cavidade de canal de vazamento 16, a porção do modelo fugaz 32 disposta dentro e que define o formato do canal de vazamento 16 pode incluir uma canaleta de canal de vazamento 56, Figura 4, em comunicação fluida com e que se estende para dentro a partir da entrada de canal de vazamento 48 em direção à saída de canal de vazamento 54. No caso em que a cobertura de saída de canal de vazamento 52 inclui uma cobertura impermeável a gás, a montagem de modelo 40 também pode incluir uma canaleta de ventilação 58, Figura 4, no modelo fugaz 32, a canaleta de ventilação 58 está em comunicação fluida com e se estende a partir da canaleta de canal de vazamento 56 para a ventilação de gás 26. A disposição facilita o fluxo necessário para sustentar a combustão e a produção do gás quente 60 necessária quanto tal fluxo não pode atravessar o canal de

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 21/56

18/38 vazamento 16, tal como devido ao uso de uma cobertura de

saída de canal de vazamento impermeável a gás 52.
[029]	Uma	vez	que o molde	10 for	formado	na
montagem de	modelo	40,	inclusive a	incorporação	de
ventilações de	gás 26	e coberturas refratárias,	tais como

tiras de tecido refratário 46, conforme descrito neste documento, conforme revelado no documento de patente n° U.S. 6.889.745 de Redemske, que está incorporado neste documento a título de referência em sua totalidade, um gás quente 60 é passado através do canal de vazamento central 16, inclusive a canaleta de canal de vazamento 56, Figura 4, fazendo com que o material fugaz do canal de vazamento entre em colapso 39, Figura 1, tal como através de pirólise, incluindo a fusão e/ou a combustão do material fugaz, de modo que o mesmo seja eliminado a partir da cavidade de canal de vazamento 16 e progressivamente através de outras porções do molde, inclusive as cavidades do canal de ataque 18 e as cavidades de molde 20. Sem se limitar à teoria, o gás quente 60, em uma pressão mais alta que a pressão ambiente, passa através das, assim expostas, ventilações de gás 26 e comprime o tecido refratário 46 contra o meio de sustentação 30, de modo a criar uma canaleta fina entre a parede de carcaça e o tecido. Além disso, devido ao fato de que o tecido refratário 46 é permeável a gás, o mesmo também atua como uma canaleta periférica para o gás quente 60. Por exemplo, o gás quente 60 pode se espalhar sob o tecido refratário 46 antes que o mesmo seja difundido através do mesmo, produzindo assim, um fluxo mais disperso através do tecido para o interior do meio de sustentação 30. Através de tal canaleta ou canaletas, o gás quente 60 é uniformemente distribuído ao redor da periferia

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 22/56

19/38 do canal de vazamento. O gás quente 60 se difunde através do tecido e do meio de sustentação 30. Para as ventilações de gás circunferencialmente distribuídas 26 conforme mostrado nas Figuras 1 a 4, essa difusão do gás quente 60 e o aquecimento do meio de sustentação cria uma distribuição de temperatura 62 (isso é, uma região aproximadamente isotérmica) dentro do meio de sustentação 30 que assume o formato aproximado de um toroide com uma seção transversal em formato de torta. Devido à grande razão de área de superfície para volume dos grãos de meio de sustentação 30, no caso em que um meio particulado tal como a areia de fundição for usado, o calor é transferido de modo eficaz a partir do gás quente 60 para o meio de sustentação 30 e a superfície externa do molde 10. À medida que o calor se espalha, o mesmo aquece os canais de ataque 18 e, principalmente, a porção dos modelos 32 nos canais de ataque a partir da superfície externa através da parede de molde 12 para o material de modelo 33. Tal aquecimento faz com que o material de modelo fugaz 33 nos canais de ataque 18 sejam enrugados e pirolisados, abrindo, portanto, canaletas 38 nos canais de ataque 18 para a passagem do gás quente 60 a partir do canal de vazamento 16 para as cavidades de molde 20. O processo é continuado até que todo o material de modelo fugaz 33 seja eliminado e o molde 10 obtenha a temperatura desejada, tal como uma temperatura de fundição predeterminada.

[030] Uma abordagem de ventilação alternativa é mostrada na Figura 3. As ventilações de gás 26 podem ser colocadas em colunas e cobertas com coberturas refratárias que se estendem vertical ou axialmente 28 com referência a um eixo geométrico longitudinal 64 do molde 10. Essa abordagem

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 23/56

20/38 é, de modo geral, menos eficaz devido ao fato de que mais canais de ataque 18/cavidades de molde 20 devem ser deixados de fora e a distribuição de calor através das ventilações de gás 2 6 para dentro do meio de sustentação 3 0 é menos uniforme. Os orifícios que compreendem as ventilações de gás 26 podem ser perfurados no canal de vazamento 16 próximos à base 66 dos canais de ataque 18 onde se fixam ao canal de vazamento 16, tal como entre as bases 66 de canais de ataque adjacentes 18 e cobertos através de tiras de tecido refratário 46 que também podem ser orientadas axial ou verticalmente. Os orifícios podem ser perfurados na parede de molde 12 do canal de vazamento 16 (por exemplo, no meio e topo do molde) ou na base voltada para baixo dos canais de ataque (por exemplo, no fundo do molde). As furadeiras de alvenaria com ponta de carboneto ou furadeiras com ponta de grãos de diamante podem ser empregadas. Nessa abordagem, a formação da canaleta ou canaletas descritas acima e a distribuição do fluxo de gás quente 60 é limitada pela pequena área do tecido ou emplastro, assim, em geral, leva mais tempo para aquecer o meio de sustentação 30 e a superfície externa 42 da parede de molde 12 o suficiente para pirolisar e remover o material de modelo fugaz 33 nos canais de ataque 18 e cavidades de molde 20, bem como abrir quaisquer ventilações de gás nos canais de ataque 18 para o fluxo de gás quente 60.

[031] O uso de ventilações de gás 26 e coberturas refratárias permeáveis a gás 28 conforme descrito neste documento aprimora significativamente o processo de eliminação de modelo 32 e, de tal modo, aprimora amplamente a fabricação de molde e os processos de fundição associados que

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 24/56

21/38 empregam tais moldes, possibilitando tempos de ciclo de aquecimento de molde reduzidos, uma produtividade superior, taxa de refugo reduzida e qualidade de produto aprimorada associada à queima de modelo 32 e à uniformidade de temperatura dentro do molde aprimoradas. As ventilações de gás 2 6 que passam gás, mas não permitem que o meio de sustentação 30 entre no molde ou que o metal fundido saia do molde, são produzidas em paredes de molde para facilitar a passagem de gás de combustão quente 6 0 para o meio de sustentação 30 ao redor do molde 10 que é contido pelo frasco de fundição. Uma vez que os produtos de combustão passam através da parede de molde 12, os mesmos se difundem através do meio de sustentação 30 com muito pouca resistência (isso é, alta permeabilidade), de modo a aquecer o meio e da parede de molde 12 das cavidades dos canais de ataque 18 e do molde 20. A parede de molde 12 transmite o calor para o material de modelo fugaz 33, fazendo com que o mesmo encolha, Figura 1, a partir das canaletas de abertura das paredes 38, conforme descrito neste documento. As passagens, assim abertas, aumentam o fluxo do gás quente 60 no interior do molde 10. O aquecimento combinado do interior e do exterior fornece uma eliminação de modelo 32 uniforme e eficaz. A importância do aprimoramento pode ser entendida comparando-se os moldes e os métodos para usar os moldes descritos neste documento com os moldes e métodos para seu uso descritos, por exemplo, no documento de patente n° U.S. 6.889.745, que não incluem as ventilações de gás 26 ou coberturas refratárias permeáveis a gás 28 descritas neste documento. Tais moldes que não incorporam as ventilações de gás 26 fornecem uma distribuição de temperatura menos uniforme e exigem muito mais tempo para

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 25/56

22/38 a eliminação de modelo 32. Isso se deve ao fato de que apenas uma pequena área do material fugaz é exposta ao gás quente nos canais de ataque e o fluxo de gás é limitado pela permeabilidade de parede de molde. As Figuras 5 e 6 ilustram medições de temperatura reais nas cavidades de molde do topo, médias e do fundo de moldes idênticos com (Figura 6) e sem (Figura 5) ventilação de canal de vazamento. A eliminação de modelo 32 mais rápida e aquecimento mais uniforme das cavidades de molde do molde ventilado 10 é evidente.

[032] Com referência às Figuras 1 a 4, o molde de carcaça refratário ligado 10 é colocado na câmara de fundição 29 do frasco de fundição 31 com o(s) conduto(s) refratário(s) 11, especificamente a entrada de canal de vazamento 48 que se estende para fora do frasco 31. O molde refratário 10, em seguida, é circundado com um meio de sustentação 30, especificamente, um meio particulado refratário não ligado compactado conforme descrito neste documento. Após o meio de sustentação 3 0 cobrir o molde de carcaça refratário ligado 10 e preencher a câmara de fundição 29, a extremidade superior do frasco de fundição 31, em geral, é fechada com o uso de um fecho 70, tal como uma cobertura de topo móvel 72 ou um diafragma (não mostrado), para exercer uma força de compressão sobre o meio de sustentação particulado 30 de modo que o meio de sustentação 30 permaneça firmemente compactado. Um canal de ataque ou canais de ataque com tela 74, que juntamente com uma vedação de anel em O 7 6 é, em geral, uma parte do fecho 70, são fornecidos para possibilitar o fluxo do gás de combustão resfriado 61 para fora da câmara de fundição 29 enquanto o canal de ataque com tela 74 retém o meio de sustentação 30 no

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 26/56

23/38 mesmo. O documento de Patente n° U.S. 5.069.271 de Chandley et al. descreve o uso do meio de sustentação particulado 30 ao redor de um molde de carcaça fina 10 e é incorporado neste documento a título de referência.

[033] De acordo com uma modalidade, o frasco de fundição 31 e o molde são movidos para uma fonte de gás quente 80 e rebaixados para posicionar a entrada de canal de vazamento 48 no fluxo de gás quente 60, Figura 1, de modo que o gás quente 60 flua através do conduto 11, incluindo a canaleta de canal de vazamento 56 e a canaleta de ventilação 58 e através das ventilações de gás 26 para dentro do meio de sustentação 30. Devido ao fato de que a montagem de modelo 40 e o meio de sustentação 30 são aquecidos, o material de modelo fugaz 33 se retrai a partir da parede de molde 12 de modo a assistir adicionalmente no aquecimento e pirólise e eliminação do material de modelo 33 conforme descrito neste documento. O gás pode ser aquecido através de qualquer meio, tal como eletricamente aquecido ou, preferencialmente, através de combustão de gás. A temperatura do gás quente pode variar entre cerca de 427 °C (800 °F) e cerca de 1.204 °C (2.200 °F) dependendo do metal ou liga a ser submetida à fundição e a quantidades desejadas de aquecimento de molde [034] O gás quente 60 é forçado a fluir através de condutos refratários 11 para dentro das cavidades de molde 20 e através da parede de molde refratário ligado permeável a gás 12 através da criação de uma pressão diferencial eficaz para tal finalidade entre a cavidade de molde 20 e a região ocupada pelos meios de sustentação de particulados 30 na câmara de fundição 29. Para os propósitos de ilustração e não

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 27/56

24/38 de limitação, tipicamente, 0,5 a 0,9 atmosferas (0,05 a 0,09 MPa) de diferencial de pressão são impostas através da parede de molde 12. De acordo com uma modalidade da invenção, essa pressão diferencial pode ser estabelecida através da aplicação de uma pressão subatmosférica (vácuo) ao canal de ataque de câmara com tela 74 que, por sua vez, comunica o vácuo para o meio de sustentação de particulado não ligado 30 disposto ao redor do molde de carcaça refratário ligado 10 na câmara de fundição 29. O uso de pressão subambiente no canal de ataque 74 possibilita que o gás quente 60 seja entregue para o conduto refratário 11 e o molde interior (que inclui as cavidades de molde 20) esteja em uma pressão atmosférica. Um vácuo maior pode ser aplicado no canal de ataque 74 para aumentar a taxa de fluxo de gás quente 6 0 que é fluída através das cavidades de molde 2 0 e da parede de molde 12, bem como ventilações de gás 26. Alternativamente, o fluxo de gás quente 6 0 para dentro do molde de carcaça 10 e através das cavidades de molde 20 e da parede de molde permeável a gás 12 pode ser realizado aplicando-se uma pressão do gás quente 60 maior que a pressão atmosférica nos condutos refratários 11 e, assim, o molde interior, enquanto se mantém o exterior do molde de carcaça 10 (por exemplo, meio de sustentação de particulado 30 no frasco de fundição 31) em uma pressão próxima ao ambiente. Por exemplo, uma pressão superior ao ambiente (por exemplo, 14 psig) (0,1 MPa) do gás quente 60 pode ser fornecida para o conduto refratário 11 com o uso de um queimador de alta pressão 81 disponível, por exemplo, da North American Mfg. Co. Essa modalidade pode forçar uma massa superior de gás quente 60 através do molde de carcaça 10, resultando assim, em tempos de aquecimento de

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 28/56

25/38 molde mais curtos. Uma combinação das abordagens tanto de vácuo quanto de pressão descritas acima também podem ser usadas na prática da invenção revelada neste documento.

[035] A parede de molde 12 que define as cavidades de molde 20 é aquecida até a temperatura desejada para a fundição do metal ou liga fundida nas cavidades de molde 2 0 através do fluxo continuado de gás quente 6 0 para dentro do meio de sustentação 30 através das ventilações de gás e através da parede de molde refratário ligado permeável 12 quando a parede é permeável a gás. A temperatura de gás quente, o tempo de aquecimento e a taxa de fluxo através das ventilações de gás 26 e através da parede de molde refratário ligado permeável a gás 12 controlam a temperatura final da superfície interior da parede de molde 12 nas cavidades de molde 20. Após o molde 10 e, especificamente, as cavidades de molde, alcançarem a temperatura desejada para a fundição, o fluxo de gás quente 60 da fonte de gás quente 80 é descontinuado e o metal ou liga fundida é submetido à fundição dentro das cavidades de molde aquecidas 20. Quando um meio de sustentação de particulado não ligado 30 está disposto ao redor do molde de carcaça 10, a parede de molde 12, bem como uma distância abrangida para dentro do meio de sustentação não ligado 30, são aquecidas durante o fluxo do gás quente 6 0 através das ventilações de gás 2 6 e da parede de molde 12. Um gradiente de temperatura favoravelmente pequeno é estabelecido no meio de sustentação particulado 30, o que auxilia na manutenção da superfície temperatura da parede de molde 12 e, especificamente, em cavidades de molde 20 entre o momento em que o fluxo gás quente 60 é descontinuado e o molde 10 é fundido conforme ilustrado, por

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 29/56

26/38 exemplo, na Figura 6. Isso é especificamente vantajoso em comparação com o aquecimento convencional de moldes de fundição por revestimento convencionais, que são tipicamente aquecidos em um forno para eliminar o modelo 32 e para préaquecer o molde e, então, é transferido para o interior da câmara de fundição em que o meio de sustentação é adicionado para circundar o molde seguido da fundição, visto que a adição do meio de sustentação é conhecida por rebaixar substancial e desejavelmente as temperaturas de molde antes da fundição. A presença do meio de sustentação 30 durante a eliminação da montagem de modelo 40 para aquecer a superfície externa do molde 10, da parede de molde 12 e das cavidades de molde 20 é muito vantajosa para todos os tipos de moldes 10, conforme descrito neste documento. A eficácia de energia do método de aquecimento da cavidade de molde 20 revelado neste documento é muito alta. Quando o meio de sustentação 30 é usado, o molde de carcaça refratário ligado 10 e o meio de sustentação não ligado 30 absorvem aproximadamente todo o calor a partir do gás quente 60 que entra no molde. Isso se compara, por exemplo, a menos que 5 % do calor que é absorvido através de um molde nas fornalhas de aquecimento de molde tipicamente usadas na fundição por revestimento. Na típica fornalha de fundição por revestimento, mais de 95 % da energia é desperdiçada visto que os gases quentes se deslocam de modo ascendente na pilha de escape da fornalha.

[036] A montagem de modelo fugaz 40 é removida durante o aquecimento de molde conforme descrito. O fluxo de gás quente 60 é inicialmente direcionado principalmente na montagem de modelo 40, fazendo com que o mesmo seja pirolisado, para se fundir e vaporizar. A força do gás quente

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 30/56

27/38 para fluir através da parede de molde refratário ligado 12 e das ventilações de gás 26 conforme descrito neste documento faz com que a remoção do modelo 32 ocorra mais rápido do que ocorreria sem o uso das ventilações de gás 26.

[037] O gás quente 60 da fonte de gás quente 80 pode ter um forte potencial de oxidação, neutro ou de redução, dependendo do desejo de remover o resíduo do material de modelo carbonizado 33 das cavidades de molde 20. Deve-se observar que a capacidade para oxidar o resíduo de material de modelo carbonizado 33 é vastamente melhorada através do fluxo forçado de gás oxidante através de todas as áreas das cavidades de molde 20 e através da parede de molde refratário ligado 12. O resíduo de oxidação do material de modelo 33 também pode gerar um calor que pode ser usado para aumentar a temperatura do molde refratário ligado 10.

[038] Tipicamente, a temperatura de molde de 1.100 °F a 1.400 °F (593,33 °C a 760 °C) é necessária para garantir uma eliminação completa do material de modelo 33. Para as ligas de temperatura de fusão baixa, tais como alumínio e magnésio, tal temperatura de molde é muito alta para a fundição. O molde pode ser resfriado com o uso do queimador 81 aumentando-se o ar para razão de combustível (ar de excesso) . Por exemplo, 400 % de ar de excesso irão resfriar o molde 20 abaixo de 700 °F (371,11 °C) em 15 minutos.

[039] Outra modalidade da invenção envolve o aquecimento de molde para ajustar a temperatura de um molde de carcaça 10 anteriormente aquecido, que inclui as ventilações de gás 26 e as coberturas permeáveis a gás 28, após as mesmas serem colocadas no meio de sustentação 30.

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 31/56

28/38

Nessa modalidade, o molde refratário ligado 10 é aquecido inicialmente em um forno (não mostrado) em uma temperatura suficientemente alta para remover o resíduo de material de modelo 33. O molde refratário ligado quente 10, em seguida, é removido do forno, colocado na câmara de fundição 29 do frasco de fundição 31 e o meio de sustentação particulado 30 é compactado ao redor do molde 10. Tal molde 10, tipicamente, terá uma espessura de parede de molde reduzida e, portanto, irá exigir a aplicação dos meios de sustentação de particulado 30 durante a fundição para impedir uma falha de molde. Tal molde de carcaça fina, entretanto, é resfriado mais rapidamente do que um molde de carcaça de parede mais espessa após a remoção do forno de pré-aquecimento de molde e após ser circundado com o meio de sustentação 30. Tal resfriamento rápido leva a uma temperatura de molde mais baixas no momento da fundição. As baixas temperaturas de parede de molde podem contribuir para defeitos, tais como erros, encolhimento, gás aprisionado e rupturas a quente, especificamente em fundições finas. Portanto, a temperatura da parede de molde 12 é aumentada de volta para a faixa desejada através do fluxo do gás quente 60 a partir da fonte de gás quente 80 através do conduto refratário 11 para o interior da cavidade de molde 20 e através da parede de molde permeável a gás para dentro do meio de sustentação 30, bem como através das ventilações de gás 26 e para o interior do meio de sustentação 30. Esse fluxo de gás quente é gerado através da criação de uma pressão superior na cavidade de molde 2 0 do que a pressão exterior da parede de molde 12 conforme descrito acima. Após o molde de carcaça 10 alcançar a temperatura desejada, o fluxo de gás quente 60 é

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 32/56

29/38 descontinuado e um metal fundido é submetido à fundição no interior das cavidades de molde reaquecidas 20.

[040] Com referência às Figuras 1 a 7, em uma modalidade, um método 100 para fabricar um molde refratário ligado 10 é revelado. O método inclui a formação 110 de um modelo fugaz 32, tal como uma montagem de modelo fugaz 40 que inclui um ou material termicamente removível ou fugaz conforme descrito neste documento. O método 100 também inclui a formação 110 de um molde refratário 10 que compreende uma parede de molde 12 conforme descrito neste documento. A parede de molde 12 compreende um material refratário 14 e define um canal de vazamento 16, um canal de ataque 18 e uma cavidade de molde 20 conforme descrito neste documento. O molde 10 é definido pelo modelo fugaz 32, tal como a montagem de modelo 40. O canal de ataque 18 tem uma entrada de canal de ataque 22 que se abre para o interior do canal de vazamento 16 e uma saída de canal de ataque 24 que se abre para o interior da cavidade de molde 20. O método 100 inclui, adicionalmente, a formação 13 0 de uma ventilação de gás 2 6 que se estende através da parede de molde 12. Adicionalmente, o método 100 inclui cobrir 140 a ventilação de gás 26 com uma cobertura permeável a gás 28 conforme descrito neste documento.

[041] A formação 110 do modelo fugaz 32 pode incluir a montagem de uma pluralidade de porções de modelo no interior de uma montagem de modelo 40 conforme descrito neste documento. O material termicamente removível ou fugaz 33 do modelo fugaz 32 pode incluir uma cera ou um polímero ou uma combinação dos mesmos. As porções de modelo podem ser montadas através de qualquer método de montagem adequado,

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 33/56

30/38 inclusive o uso de adesivos e cera fundida conforme são comumente usados na fabricação de modelos.

[042] A formação 110 do modelo fugaz 32 pode incluir formar uma canaleta de canal de vazamento 56 em uma porção do modelo fugaz 32 situada no canal de vazamento 16 que está em comunicação fluida com e se estende para dentro a partir de uma entrada de canal de vazamento 48 em direção a uma saída de canal de vazamento e que compreende, adicionalmente, cobrir uma saída de canal de vazamento 54 com uma cobertura de saída de canal de vazamento 52, sendo que a cobertura de saída de canal de vazamento cobre a saída de canal de vazamento 54 e está configurada para excluir um meio de sustentação 30 disposto contra uma superfície externa da cobertura do canal de vazamento 16. Conforme observado, a cobertura de saída de canal de vazamento 52 pode incluir uma cobertura permeável a gás ou uma cobertura impermeável a gás. Quando a cobertura de saída de canal de vazamento 52 inclui uma cobertura impermeável a gás, o método 100 também pode incluir formar uma canaleta de ventilação 56 no modelo fugaz 32, tal como uma montagem de modelo 40, sendo que a canaleta de ventilação 58 está em comunicação fluida com e se estende a partir da canaleta de canal de vazamento 56 para a ventilação de gás 26. Em uma modalidade, a formação 110 da canaleta de ventilação 58 e a formação 130 da ventilação de gás 26 podem incluir perfurar um orifício através da parede de molde 12 e o modelo 32 que se abre no interior da canaleta de canal de vazamento 56.

[043] A formação 120 do molde refratário 10 pode ser realizada de qualquer maneira adequada e qualquer método adequado, incluindo a disposição de uma cerâmica

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 34/56

31/38 ligada no modelo fugaz 32, tal como uma montagem de modelo 40, conforme descrito neste documento. A disposição da cerâmica ligada pode ser realizada de qualquer maneira adequada e qualquer método adequado, incluindo através da aplicação de uma pluralidade de partículas de cerâmica dispostas em um ligante inorgânico, tal como uma pasta fluida de tais materiais, no modelo fugaz 32 imergindo-se ou, de outro modo, conforme descrito neste documento. Conforme observado, aplicar uma pluralidade de partículas de cerâmica dispostas em um ligante inorgânico ao modelo fugaz 32 pode incluir aplicar uma pluralidade de camadas sucessivas das partículas de cerâmica e do ligante inorgânico sobre o modelo fugaz 32, tal como a montagem de modelo 40, conforme descrito neste documento. Isso pode incluir, por exemplo, imergir a montagem de modelo 40 em uma pasta fluida das partículas de cerâmica dispostas em um ligante inorgânico para formar uma camada e, em seguida, secar a camada seguido pela repetição do processo para uma quantidade predeterminada de camadas, conforme descrito neste documento. A formação 130 de uma ventilação de gás 2 6 que se estende através da parede de molde 12 pode ser realizada de qualquer maneira adequada e através de qualquer método adequado, incluindo a formação de um orifício através da parede de molde 12. A formação de um orifício através da parede de molde 12 pode ser realizada de qualquer maneira adequada e através de qualquer método adequado, incluindo a perfuração de um orifício através da parede de molde 12 conforme descrito neste documento, incluindo a perfuração de um orifício no canal de ataque ou no canal de vazamento. Ademais, isso pode incluir a formação 130 de uma pluralidade de ventilações de gás 26, que pode

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 35/56

32/38 incluir a formação de uma pluralidade de ventilações de gás 2 6 no canal de ataque 18 ou no canal de vazamento 16 ou uma combinação dos mesmos, tal como se perfurando uma pluralidade de orifícios através da parede de molde 12. A perfuração da pluralidade de orifícios através da parede de molde 12 pode incluir perfurar uma quantidade predeterminada de orifícios, sendo que cada orifício tem um local de orifício predeterminado e um tamanho de orifício predeterminado, conforme descrito neste documento. A perfuração também pode inclui configurar a quantidade predeterminada de orifícios, os locais de orifício predeterminados e os tamanhos de orifício predeterminados para fornecer uma característica de resposta térmica substancialmente uniforme no interior do molde. Fornecer a característica de resposta predeterminada pode incluir o aquecimento do molde 10 aplicando-se calor, tal como gás quente 60, a partir de uma fonte de calor, tal como uma fonte de gás quente 80, na entrada de canal de vazamento 48 do canal de vazamento 16 para remover o material termicamente removível 33 do modelo 32, em que a característica de resposta térmica substancialmente uniforme compreende uma temperatura substancialmente uniforme das cavidades de molde 20 conforme mostrado na Figura 6.

[044] Cobrir 140 a ventilação de gás 26 com uma cobertura permeável a gás 28 pode incluir dispor uma tela de metal refratária ou um material refratário poroso sobre uma superfície externa 42 do molde 10 para cobrir a ventilação de gás 26. A disposição de um material refratário poroso pode incluir dispor um tecido refratário poroso 46 sobre a superfície externa 42 do molde da maneira descrita neste documento.

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 36/56

33/38 [045]

Com referência às Figuras 1 a 6 e 8, um método 200 para usar um molde refratário ligado 10 é revelado. O método 200 para usar o molde inclui: a formação 210 de um molde refratário 10 conforme descrito neste documento. O molde 10 compreende uma parede de molde 12 disposta sobre um modelo fugaz 32 que compreende um material termicamente removível 33, sendo que a parede de molde 12 compreende um material refratário 14 e define um canal de vazamento 16, um canal de ataque 18 e uma cavidade de molde

20, sendo que o canal de ataque 18 tem uma entrada de canal de ataque 22 que se abre para o interior do canal de vazamento 16 e uma saída de canal de ataque 24 que se abra para o interior da cavidade de molde 20; uma ventilação de gás 26 que se estende através da parede de molde 12; e um material refratário permeável a gás 46 que cobre a ventilação de gás 26, em que o modelo fugaz 32 tem uma porção de canal de vazamento, sendo que a porção de canal de vazamento tem uma canaleta de canal de vazamento 56 que está em comunicação fluida com uma entrada de canal de vazamento 4 8 e que se estende em direção a uma saída de canal de vazamento 54. O método 200 inclui, ainda, o aquecimento 220 do molde refratário 10 com um gás quente 60 para remover o material termicamente removível 33, em que uma porção do gás quente 60 escapa a partir do molde refratário 10 através da ventilação de gás 26.

[046]

O aquecimento 220 pode ser realizado através de qualquer método de aquecimento ou aparelho de aquecimento adequado, especificamente usando-se uma fonte de gás quente 80, tal como um queimador 81, conforme descrito neste documento. Em uma modalidade, o aquecimento 220 pode

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 37/56

34/38 incluir aquecer uma superfície interna 43, especificamente a porção da superfície interna 43 que compreende a cavidade de molde 20 e uma superfície externa 42 do molde 10 fazendo com que o gás quente 60 passe através da ventilação de gás 26 e a parede de molde permeável a gás 12. A superfície interna 43 do molde 10 pode ser aquecida através do gás quente 60 que compreende um fluxo de escape de um queimador 81 para a entrada de canal de vazamento 48. Em determinadas modalidades em que o molde 10 deve ser preenchido através da fundição contra a gravidade, a entrada de canal de vazamento 48 é situada sobre uma superfície de fundo 45 do molde 10. Em determinadas outras modalidades em que o molde 10 deve ser preenchido através da fundição por gravidade, a entrada de canal de vazamento 48 está situada sobre uma superfície de topo 47 do molde 10. Em uma modalidade, o molde refratário 10 inclui, adicionalmente, uma cobertura de saída de canal de vazamento permeável a gás 52 que cobre a saída de canal de vazamento 54, em que uma primeira porção do fluxo de gás quente 60 passa através da cobertura e uma segunda porção flui através do restante do sistema, inclusive a ventilação ou ventilações de gás 26 e a parede de molde 12 (em que a parede de molde 12 é permeável a gás). A primeira porção e a segunda porção do fluxo de gás quente 60 (por exemplo, gás de escape quente) podem ser repartidas de qualquer maneira adequada. Por exemplo, uma pode ser maior que a outra. Quando a ventilação de gás 26 compreende uma pluralidade de ventilações de gás 26, a segunda porção do fluxo de escape passa através da pluralidade de ventilações de gás 26. A pluralidade de ventilações de gás 26 pode incluir uma quantidade predeterminada de orifícios, sendo que cada

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 38/56

35/38 orifício tem um local de orifício predeterminado e um tamanho de orifício predeterminado e o método 200 e o aquecimento 220 também podem incluir configurar a quantidade predeterminada de orifícios, os locais de orifício predeterminados e os tamanhos de orifício predeterminados para fornecer uma característica de resposta térmica substancialmente uniforme no molde 10 durante o aquecimento 220 e configurar os orifícios, locais e tamanhos de modo que a característica de resposta térmica substancialmente uniforme compreenda manter uma temperatura substancialmente uniforme em uma pluralidade de locais no interior da cavidade de molde 20 durante o aquecimento 220. Em uma modalidade, manter uma temperatura substancialmente uniforme em uma pluralidade de locais inclui manter uma temperatura substancialmente uniforme em uma porção de fundo da cavidade de molde 2 0 e em uma porção de topo da cavidade de molde 2 0 ou em moldes que têm uma pluralidade de camadas separadas axialmente ou de cavidades de molde 20, em uma cavidade de molde 20 situada no nível de fundo (ou um inferior) e em uma cavidade de molde 20 situada no nível de topo (ou um superior) . Em outra modalidade, manter uma temperatura substancialmente uniforme em uma pluralidade de locais inclui manter uma temperatura substancialmente uniforme dentro de um nível de cavidades de molde radialmente espaçadas e, mais particularmente, em cavidades de molde 20 em uma pluralidade de locais radialmente separados ao redor de uma periferia do molde 10. Alternativamente, manter uma temperatura substancialmente uniforme em uma pluralidade de locais pode incluir manter uma temperatura substancialmente uniforme dentro de cavidades de molde 20 espaçadas tanto axial quanto radialmente.

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 39/56

36/38 [047] Em outra modalidade em que o molde refratário 10 compreende uma cobertura de saída de canal de vazamento impermeável a gás 52 que cobre a saída de canal de vazamento 54, a montagem de modelo 40 pode incluir uma canaleta de ventilação 58 em comunicação fluida com e que se estende a partir da canaleta de canal de vazamento 56 para a ventilação de gás 26, em que uma porção do fluxo de escape passa através da canaleta de ventilação 58 e a ventilação de gás 26.

[048] O método também pode incluir colocar 230 o molde em um frasco de fundição 31 e dispor um meio de sustentação 30 ao redor do molde refratário 10 no frasco de fundição 31 para sustentar o molde refratário 10 o suficiente para possibilitar a fundição de um metal fundido na cavidade de molde 20. O molde pode ser colocado no meio de sustentação antes do aquecimento 220 para remover o material termicamente removível 33. Conforme descrito neste documento, o meio de sustentação 30 será usado preferencialmente para fornecer uma resposta térmica característica, incluindo uma uniformidade de temperatura durante o aquecimento 220, especificamente, quando o molde 10 incluir paredes de molde finas de modo que não possam ser atuo-sustentadas durante a eliminação de modelo e fundição e/ou é submetido a altas perdas térmicas sem a presença do meio de sustentação 30.

[049] O método 200 para usar o molde refratário ligado 10 também pode incluir uma fundição 240 de um material fundido no interior da cavidade de molde 20 conforme descrito neste documento. A fundição 240 pode incluir uma fundição por gravidade convencional ou uma fundição contra a gravidade.

Isso inclui todas as formas de fundição por gravidade ou

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 40/56

37/38 contra a gravidade, inclusive método de fundição centrífuga em que o molde 10 e o frasco de fundição 31 são girados durante a fundição.

[050] Os termos um e uma neste documento não denotam uma limitação da quantidade, mas sim, denotam a presença de pelo menos um dos itens referidos. O modificador cerca de usado em conjunto com uma quantidade inclui o valor mencionado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica). Ademais, exceto quanto limitado de outro modo, todas as faixas reveladas neste documento são inclusivas e combináveis (por exemplo, as faixas de até cerca de 25, mais particularmente, cerca de 5 a cerca de 20 e, ainda mais particularmente, cerca de 10 a cerca de 15 são inclusivas dos pontos finais e todos os valores intermediários das faixas, por exemplo, cerca de 5 a cerca de 25, cerca de 5 a cerca de 15, etc.). O uso de cerca de em conjunto com uma listagem de constituintes de uma composição de liga é aplicado a todos dentre os constituintes listados e em conjunto com uma faixa para ambas as extremidades da faixa. Por fim, a menos que seja definido de outra forma, termos técnicos e científicos usados no presente documento têm o mesmo significado como é comumente entendido por um elemento versado na técnica a que essa invenção pertence. O sufixo (s) conforme usado neste documento se destina a incluir tanto o singular quanto o plural do termo que o mesmo modifica, incluindo assim, um ou mais de tal termo (por exemplo, o(s) metal(s) inclui(em) um ou mais metais). A referência feita, ao longo do relatório descritivo, a uma modalidade, outra modalidade, alguma

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 41/56

38/38 modalidade e assim por diante, significa que um elemento específico (por exemplo, recurso, estrutura e/ou característica) descrita em conexão com a modalidade está incluída em pelo menos uma modalidade descrita neste documento e pode estar ou não estar presente em outras modalidades.

[051] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão com um número limitado de realizações, deve ser prontamente compreendido que a invenção não é limitada a tais realizações reveladas. De preferência, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até agora, porém que são comensuráveis com o espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, embora realizações variadas da invenção tenham sido descritas, deve se entender que os aspectos da invenção podem incluir somente algumas das modalidades descritas. Consequentemente, a invenção não deve ser vista como limitada pela descrição supracitada, somente limitada pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA FABRICAR UM MOLDE REFRATÁRIO LIGADO, caracterizado por compreender:

formar um modelo fugaz que compreende um material termicamente removível;

formar um molde refratário que compreende uma parede de molde, sendo que a parede de molde compreende um material refratário e define um canal de vazamento, um canal de ataque e uma cavidade de molde, sendo que o canal de vazamento tem uma saída em uma extremidade do mesmo, sendo que o canal de ataque tem uma abertura de entrada de canal de ataque para o interior do canal de vazamento e uma abertura de saída de canal de ataque para o interior da cavidade de molde, sendo que o molde é definido pelo modelo fugaz;

formar uma ventilação de gás que compreende um furo distinto que se estende através da parede de molde em pelo menos um dentre o canal de ataque ou o canal de vazamento, além da saída do canal de vazamento; e cobrir a ventilação de gás com uma cobertura permeável a gás que é disposta em uma superfície externa da parede de molde e cobre o furo, sendo que a cobertura permeável a gás é configurada para excluir um meio de sustentação que circunda o molde da passagem para o interior do molde através do furo.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela formação do modelo compreender montar uma pluralidade de porções de modelo.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material termicamente removível compreender uma cera ou um polímero ou uma combinação dos

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 43/56

2/5 mesmos .
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela formação do modelo fugaz compreender formar uma canaleta de canal de vazamento em uma porção do modelo fugaz situado no canal de vazamento que está em comunicação fluida com e se estende para dentro a partir de uma entrada de canal de vazamento em direção à saída de canal de vazamento e que compreende, adicionalmente, cobrir a saída de canal de vazamento com uma cobertura de saída de canal de vazamento, sendo que a cobertura de saída de canal de vazamento cobre a saída de canal de vazamento e está configurada para excluir o meio de sustentação disposto contra uma superfície externa da cobertura do canal de vazamento.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela cobertura do canal de vazamento compreender uma cobertura permeável a gás.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela cobertura de canal de vazamento compreender uma cobertura impermeável a gás e que compreende adicionalmente formar uma canaleta de ventilação no modelo fugaz sendo que a canaleta de ventilação está em comunicação fluida com e se estende a partir da canaleta de canal de vazamento para a ventilação de gás.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela formação da canaleta de ventilação e a formação da ventilação de gás compreenderem perfurar um orifício através da parede de molde e o modelo que se abre para o interior da canaleta de canal de vazamento.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 44/56

3/5 caracterizado pela formação de um molde refratário compreender dispor uma cerâmica ligada no modelo fugaz.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela disposição da cerâmica ligada compreender aplicar uma pluralidade de partículas de cerâmica disposta em um ligante inorgânico no modelo fugaz.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela aplicação de uma pluralidade de partículas de cerâmica dispostas em um ligante inorgânico no modelo fugaz compreender aplicar uma pluralidade de camadas sucessivas das partículas de cerâmica e do ligante inorgânico no modelo fugaz.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela formação de uma ventilação de gás que se estende através da parede de molde compreender formar um orifício através da parede de molde.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela formação de uma ventilação de gás que se estende através da parede de molde compreender formar o furo na parede de molde.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela formação do furo na parede de molde compreender perfurar um orifício na parede de molde.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pela formação do furo através da parede de molde compreender perfurar um furo em pelo menos um dentre o canal de ataque ou o canal de vazamento.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela formação de uma ventilação de gás que se estende através da parede de molde compreender formar uma

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 45/56

4/5 pluralidade de ventilações de gás no canal de ataque ou no canal de vazamento, ou uma combinação dos mesmos.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela formação da pluralidade de ventilações de gás compreender perfurar uma pluralidade de orifícios através da parede de molde.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pela perfuração da pluralidade de orifícios através da parede de molde compreender perfurar uma quantidade predeterminada de orifícios, sendo que cada orifício tem um local de orifício predeterminado e um tamanho de orifício predeterminado.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender configurar a quantidade predeterminada de orifícios, os locais de orifício predeterminados e os tamanhos de orifício predeterminados para fornecer uma característica de resposta térmica uniforme no interior do molde.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender aquecer o molde aplicando-se calor a partir de uma fonte de calor na entrada do canal de vazamento para remover o material termicamente removível do modelo, em que a característica de resposta térmica uniforme é uma temperatura uniforme da cavidade de molde.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela cobertura da ventilação de gás com uma cobertura permeável a gás compreende dispor uma tela de metal ou um material refratário poroso sobre uma superfície externa do molde para cobrir a ventilação de gás.
21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190097088, de 27/09/2019, pág. 46/56

5/5 caracterizado pela formação de uma ventilação de gás compreender um furo distinto que se estende através da parede de molde na cavidade de molde.