BR112017025918B1 - Dispositivo e método de descarga de núcleo para descarregar um núcleo de um material fundido - Google Patents
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Abstract
dispositivo de descarga de núcleo e método de descarga de núcleo. a resistência do núcleo de areia é reduzida suprindo o gás umidificado refrigerado no núcleo de areia formado com um aglutinante contendo vidro solúvel em um material fundido.
Description
[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de descarga de núcleo e um método de descarga de núcleo, e mais particularmente, a um dispositivo de descarga de núcleo e um método de descarga de núcleo que facilitam a ruptura de um núcleo dentro de um material fundido.
[002] Ao fundir um artigo oco e similar, um núcleo de areia formado endurecendo uma areia de fundição com um aglutinante é colocado em um molde de metal e um metal fundido é suprido no mesmo; quando o metal fundido é solidificado, o material fundido é removido do molde de metal, e o núcleo de areia dentro do material fundido é destruído por aplicação de uma força de impacto para realizar a descarga.
[003] Exemplos de aglutinantes para endurecer a areia de fundição, descritos acima incluem aglutinantes orgânicos que usam uma resina fenólica ou similar, e aglutinantes inorgânicos que usam vidro solúvel.
[004] Como descrito acima, em um método em que o núcleo de areia é destruído por aplicação de uma força de impacto no material fundido, o núcleo de areia é destruído e gradualmente descarregado de uma abertura de descarga de areia por aplicação repetida de foca de impacto. No entanto, é necessá-rio aplicar pelo menos uma força de impacto predeterminada a fim de descarregar o núcleo de areia. Além disso, se a densidade da areia de fundição que permanece dentro do material fundido é reduzida com a descarga de areia de fundição, um vazio é gerado no material fundido e não existirá suporte a partir de dentro; portanto, se uma força de impacto constante é repetidamente aplicada, existem casos em que o artigo moldado fundido sofre deformação plástica ou é destruído.
[005] O documento de Patente 1, Pedido de Patente tornada pública Japonesa No. Hei 7 (1995)-314125 descreve atingir um material fundido com uma força de impacto predeterminado para destruir o núcleo de areia, depois do que a areia de fundição é descarregada atingindo com uma força de impacto que é menor que a força de impacto predeterminada.
[006] Além disso, Pedido de Patente tornada pública Japonesa No. Hei 9 (1997)-174194 descreve destruir o núcleo de areia submergindo o núcleo de areia, que é formado com um vidro solúvel contendo aglutinante, e água depois da fundição.
[007] Documento de Patente 1: Pedido de Patente tornada pública Japonesa No. Hei 7 (1995)-314125
[008] Documento de Patente 2: Pedido de Patente tornada pública Japonesa No. Hei 9 (1997)-174194
[009] No entanto, na técnica descrita no Documento de Patente 1 descrita acima, se a densidade da areia de fundição que permanece dentro do material fundido é reduzido, a força de impacto que é transmitida para o núcleo de areia por meio do material fundido é reduzida.
[010] Em particular, se o núcleo de areia usa um aglutinante orgânico, o aglutinante é termicamente decomposto pelo calor durante a fundição e é facilmente desintegrado na vizinhança da superfície que contata o metal fundido, mas a resina permanecerá dentro do núcleo de areia, mantendo a resistência do núcleo.
[011] Portanto, é difícil destruir completamente e realizar a descarga para dentro do núcleo de areia somente uma força de impacto, e se torna necessário aplicar calor decompondo o aglutinante orgânico no centro do núcleo de areia.
[012] No entanto, se uma alta temperatura é mantida a fim de decompor termicamente o aglutinante orgânico, existem casos em que o material fun- dido propriamente dito sofrerá deformação térmica, particularmente no caso de matéria prima em que o material fundido para artigo moldado por fundição com paredes finas, tal como um cabeçote de cilindro. Em adição, se o material fundido tem uma grande variação em espessuras de parede, existem casos em que a diferença de temperatura no material fundido é aumentada durante a refrigeração, gerando tensão residual e rachaduras.
[013] Adicionalmente, na técnica descrita no Documento de Patente 2, desde que o material fundido é submerso em água, é difícil de ajustar a taxa de refrigeração, e em particular, no caso de artigos com paredes finas, existem casos em que as rachaduras são geradas devido à tensão residual.
[014] Em vista dos problemas da técnica anterior, um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo de descarga de núcleo e um método de descarga de núcleo que facilitam a ruptura do núcleo de areia, e com o qual é possível ajustar a tensão que permanece no material fundido para aperfeiçoar a resistência do artigo moldado.
[015] Como um resultado de estudos extensivos para atingir o objetivo descrito acima, os presentes inventores verificaram que é possível reduzir a resistência de um núcleo de areia suprindo gás umidificado, no qual a umidade foi adicionada, para um núcleo de areia formado com um vidro solúvel contendo aglutinante para atingir o objetivo descrito acima, e desse modo completar a presente invenção.
[016] Isto é, o dispositivo de descarga de núcleo da presente invenção compreende um dispositivo de suprimento de gás umidificado que supre gás umidificado para um núcleo de areia contendo um aglutinante que contém vidro solúvel em um artigo moldado por fundição.
[017] Em adição, o método de descarga de núcleo da presente invenção compreende uma etapa de suprir gás umidificado para reduzir a resistência do núcleo de areia suprindo gás umidificado para um núcleo de areia contendo um aglutinante que contém vidro solúvel em um artigo moldado por fundição.
[018] De acordo com a presente invenção, desde que o gás umidificado é suprido para um núcleo de areia que é formado por um vidro solúvel contendo aglutinante, é possível destruir facilmente o núcleo de areia, bem como ajustar a taxa de refrigeração do material fundido, para suprimir a geração de tensão residual, e melhorar a resistência do material fundido pelo efeito de têmpera.
[019] A Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando um exemplo do dispositivo de descarga de núcleo de acordo com a presente invenção.
[020] O dispositivo de descarga de núcleo e o método de descarga de núcleo da presente invenção serão descritos em detalhe.
[021] A presente invenção usa um núcleo de areia contendo um aglutinante, e o aglutinante contém vidro solúvel. O vidro solúvel descrito acima tem uma propriedade na qual o vidro solúvel abrange as propriedades de vidro inorgânico e endurece reduzindo a quantidade de umidade do conteúdo, e diminui em viscosidade e flui aumentando a quantidade e umidade de conteúdo.
[022] Portanto, um núcleo de areia, formado aglutinando com um vidro solúvel contendo aglutinante, tem resistência suficiente no momento de fundição. Por outro lado, ao descarregar de um material fundido, a força de aglutinação devido ao vidro solúvel pode ser enfraquecida e a resistência do núcleo de areia pode ser reduzida fornecendo umidade, e o núcleo de areia pode ser destruído com uma força de impacto fraca, ou sem conferir força de impacto no material fundido, e facilmente descarregado.
[023] O dispositivo de descarga de núcleo da presente invenção é fornecido com um dispositivo de suprimento de gás umidificado que supre um gás altamente umidificado no qual a umidade foi adicionada, e é feito compreendendo um dispositivo de recuperação para recuperar o gás umidificado, um dispositivo de ataque, um dispositivo de vibração, e similar.
[024] O dispositivo de suprimento de gás umidificado descrito acima é para suprir gás umidificado que é altamente umidificado adicionando umidade no mesmo para um núcleo de areia dentro de um artigo moldado por fundição, e compreende um dispositivo de umidificação, um dispositivo de sopro, e se necessário, um dispositivo de remoção de gotículas, um bocal de suprimento, e similar.
[025] O dispositivo de umidificação pode ser um tipo de vapor, em que a água é fervida para gerar vapor, um tipo ultrassônico, em que água é atomi- zada em partículas finas, e expelida como é, um tipo hibrido que combina estes dois tipos, ou um tipo de gás que passa gás através da água ou um corpo poroso contendo água, mas de preferência, é o tipo ultrassônico a partir do ponto de vista de eficiência térmica.
[026] Durante a fundição, é possível usar calor de água, e usar um gás de alta temperatura. Portanto, se o dispositivo de umidificação é de um tipo ul- trassônico, é possível adicionar umidade eficientemente fazendo o gás de alta temperatura entrar em contato com a névoa e água, e saturar o valor de água no gás umidificado refrigerando o gás de alta temperatura a uma temperatura desejada com a névoa de água descrita acima.
[027] O dispositivo de sopro pode ser de qualquer tipo na medida em que o dispositivo é capaz de suprir o gás umidificado no núcleo de areia, tal como um tipo de ventilador ou um tipo de ventoinha, mas é de preferência um dispositivo de sopro com uma relação de alta pressão.
[028] Aumentando a velocidade de ar do gás umidificado, é possível soprar para longe da areia d fundição cuja força aglutinante pelo vidro solúvel foi enfraquecida, e permitir que o gás umidificado atinja o interior do núcleo de areia. Além disso, se torna desnecessário fornecer um dispositivo de sopro em uma trajetória de recuperação de um dispositivo de recuperação para recuperar o gás de alta temperatura, desse modo impedindo um mau funcionamento do dispositivo de sopro devido ao calor.
[029] Adicionalmente, é preferível que o dispositivo de suprimento de gás umidificado a ser equipado com um dispositivo de remoção de gotícula. Com um gás umidificado que contém gotículas, uma película líquida pode ser formada na vizinhança da superfície do núcleo de areia, e pode se tornar difícil para o gás umidificado para atingir o interior do núcleo de areia, removendo gotículas antes de suprir o gás umidificado no núcleo de ária, o gás umidificado penetra no interior do núcleo de areia, e se torna possível reduzir a resistência não somente da superfície do núcleo de areia, mas também do interior do núcleo de areia, permitindo uma destruição rápida do núcleo de areia.
[030] Um exemplo do dispositivo de remoção de gotículas é um de- sembaçador. Um desembaçador é feito de uma malha tramada formada de um metal, uma resina, ou similar.
[031] Quando o gás umidificado com gotículas de água finas passa através de um desembaçador, o gás umidificado propriamente dito passará através dos vazios na malha tramada, mas as gotículas entram em contato com a superfície do arame de malha. Então, devido ao fenômeno de capilaridade e a capacidade de umedecer do arame, as gotículas permanecerão temporariamente no arame, o diâmetro da gotícula aumentará gradualmente devido à tensão de superfície, e as gotículas cairão do arame por gravidade; as gotículas são removidas, desse modo.
[032] Em adição, o dispositivo de suprimento de gás umidificado de preferência compreende um bocal de suprimento, suprindo o gás umidificado usando o bocal de suprimento, se torna possível ajustar a taxa de fluxo, velocidade de fluxo, direção, pressão, etc., do gás umidificado.
[033] Então, a autodestruição e remoção do núcleo de areia são promovidas direcionando o bocal de suprimento para a direção de abertura de descarga de areia do material fundido e suprindo gás umidificado com uma alta velocidade de fluxo.
[034] Embora dependente da temperatura do gás umidificado a ser suprida, a quantidade de umidade contida no gás umidificado que é suprido pelo dispositivo de suprimento de gás umidificado de preferência está perto da quantidade e vapor de água saturado na temperatura no momento de suprimento, e a umidade relativa é de preferência 80% ou mais.
[035] Além disso, desde que existe um limite na quantidade de vapor de água que pode estar contida no ar, e quantidade de vapor de água saturado aumenta quando a temperatura é aumentada, a temperatura do gás umidifica- do é de preferência lata do ponto de vista de suprimento de umidade. NO entanto, a presente invenção é usada para ajustar a taxa de refrigeração do material fundido e para temperar o material fundido; portanto, do ponto e vista de equilibrar estes dois parâmetros, a temperatura do gás umidificado a ser suprido é de preferência 40°C - 100°C, e mais preferivelmente 60°C - 80°C.
[036] O dispositivo de recuperação é para recuperar o gás umidificado que foi suprido para o material fundido; especificamente, o dispositivo de recuperação recupera gás em alta temperatura que atingiu uma alta temperatura sendo aquecido pelo material fundido e supre o mesmo para o dispositivo de suprimento de gás umidificado.
[037] O dispositivo de recuperação compreende uma câmara, e tubulação, ou similar, que conecta a câmara no dispositivo de umidificação.
[038] A câmara mencionada acima é para recuperar um compartimento e processamento que supre gás umidificado ao material fundido. Cobrindo um compartimento e processamento com a câmara e suprindo gás umidificado, o gás de alta temperatura que é aquecido pelo material fundido é suprido no dispositivo de gás de suprimento de gás umidificado através da tubulação mencionada acima. É possível saturar o vapor de água dentro do gás umidificado tornando a umidificar e refrigerando o gás de alta temperatura recuperado.
[039] O dispositivo de ataque mencionado acima é para destruir o núcleo de areia por aplicação de uma força de impacto com o material fundido, e um martelo de ar, ou similar, pode ser usado. Na presente invenção, em adição à resistência do núcleo de areia sendo reduzida pelo gás umidificado, o material fundido é refrigerado e encolhido pelo gás umidificado, que comprime o núcleo de areia, o que torna mais fácil de destruir.
[040] Portanto, em adição a ser capaz de reduzir a força de impacto a ser conferida ao material fundido, é possível reduzir o tempo e frequência d impacto, para impedir a deformação/destruição do material fundido devido à força de impacto, e reduzir os custos de manutenção do dispositivo de ataque.
[041] O dispositivo de vibração é para vibrar o material fundido e descarregar o núcleo de areia destruído de uma abertura de descarga de areia do material fundido, e pode ser um tipo mecânico, um tipo hidráulico, ou um tipo eletrocinético.
[042] A presente invenção é descrita em detalhe abaixo com referência a uma modalidade, mas a presente invenção não é limitada à modalidade descrita abaixo.
[043] Um núcleo de areia formado por um aglutinante contendo vidro solúvel é colocado em um molde de metal, e metal fundido é suprido no molde de metal. Quando o metal fundido é solidificado, o material fundido 1 é removido do molde de metal, o material fundido 1 é colocado em um compartimento de processamento 2 para descarregar o núcleo. A temperatura do material fundido neste momento é cerca de 350°C - 500°C.
[044] O compartimento de processamento 2 é coberto por uma câmara 3, e gás umidificado 4 é suprido no material fundido 1 na câmara para reduzir a resistência do núcleo de areia 5, como ilustrado na figura 1.
[045] Vários materiais fundidos 1 podem ser colocados no compartimento de processamento 2 e gás umidificado 4 pode ser suprido a várias peças em paralelo. Desde que existe um limite ara a quantidade de vapor de água que pode estar contida no gás umidificado 4, existem casos em que leva tempo até que a resistência do núcleo de areia 5 é suficientemente reduzida, e é possível descarregar de modo eficiente o núcleo de areia 5 processando si- multaneamente várias peças.
[046] O gás umidificado 4 descrito acima é gerado pelo dispositivo de umidificação 7 do dispositivo de suprimento de gás umidificado 6. O dispositivo de umidificação 7 pulveriza névoa de água 9 no ar de alta temperatura suprido 8 para umidificar e refrigerar o ar de alta temperatura 8 para 40°C - 100°C. Go- tículas de água do gás umidificado refrigerado 4 são removidas sendo passadasatravés do desembaçador 10. Depois disto, energia cinética é fornecida pelo dispositivo de sopro 11, e o gás umidificado é suprido no material fundido 1 dentro do compartimento de processamento 2 por meio do bocal de suprimento 12.
[047] O gás umidificado 4 que é suprido no material fundido 1 rediz a resistência do núcleo de areia 5 suprindo umidade, enquanto sendo aquecido pelo material fundido 1. O ar de alta temperatura aquecido 8 é suprido ao dispositivo de umidificação 7 do dispositivo de suprimento de gás umidificado 6 elo dispositivo de recuperação 13 e é umidificado novamente e suprido no material fundido 1.
[048] O núcleo de areia 5 é reduzido em resistência sendo suprido umidade do gás umidificado 4. Em adição, desde que o material fundido 1 é refrigerado a uma temperatura em que a força de impacto pode ser conferida, é possível conferir rapidamente a força de impacto com um dispositivo de ataque, que não é mostrado. O núcleo de areia destruído 5 é descarregado do material fundido 1 por vibrações geradas por um dispositivo de vibração, que não é mostrado.
[049] O dispositivo de descarga de núcleo e o método de descarga de núcleo da presente invenção podem ser favoravelmente usados para fundir produtos que têm paredes finas e que têm formatos complexos, tal como um cabeçote de cilindro feito de uma liga de alumínio. Lista de Sinais de Referência 1 - material fundido 2 - compartimento de processamento 3 - câmara 4 - gás umidificado 5 - núcleo de areia 6 - dispositivo de suprimento de gás umidificado 7 - dispositivo de umidificação 8 - ar de alta temperatura 9 - névoa 10 - desembaçador 11 - dispositivo de sopro 12 - bocal de suprimento 13 - dispositivo de recuperação
Claims (6)
1. Dispositivo de descarga de núcleo para descarregar um núcleo de um material fundido, o núcleo sendo um núcleo de areia contendo um aglutinante que contém vidro solúvel, o dispositivo compreendendo: um dispositivo de suprimento de gás umidificado (6) que gera um gás umidificado, no qual a umidade foi adicionada, ao núcleo de areia dentro de um artigo moldado por fundição, CARACTERIZADO pelo fato de que: um dispositivo de remoção de gotículas (10) é configurado para remover gotículas a partir do gás umidificado antes que o gás umidificado seja suprido ao núcleo.
2. Dispositivo de descarga de núcleo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás umidificado tem uma temperatura de 40°C - 100°C.
3. Dispositivo de descarga de núcleo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de recuperação (13) que recupera o gás umidificado suprido no núcleo de areia e que supre o mesmo para o dispositivo de suprimento de gás umidificado (6).
4. Método de descarga de núcleo para descarregar um núcleo de um material fundido, o núcleo sendo um núcleo de areia contendo um aglutinante que contém vidro solúvel, o método compreendendo: uma etapa de suprimento de gás umidificado para suprir gás umidifica- do, no qual a umidade foi adicionada, ao núcleo de areia dentro de um artigo moldado por fundição, CARACTERIZADO por compreender: uma etapa de remoção de gotículas para remover gotículas do gás umidificado antes de suprir o gás umidificado ao núcleo.
5. Método de descarga de núcleo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura do gás umidificado é de 40°C - 100°C.
6. Método de descarga de núcleo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa de recuperação para recuperar o gás umidificado suprido ao núcleo de areia, em que o gás umidificado recuperado é usado na etapa de suprimento de gás umidifica- do.
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