BRPI0806329A2

BRPI0806329A2 - método de reforço de partes metálicas fundidas a baixa temperatura de fusão

Info

Publication number: BRPI0806329A2
Application number: BRPI0806329-0A
Authority: BR
Inventors: Hodjat Yahya
Original assignee: The Gates Corporation
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2011-09-06
Also published as: WO2008085820A1; KR20090095652A; EP2111315A1; CN101578149A; JP2010515582A; WO2008085820A8; US20080169077A1

Abstract

MéTODO DE REFORçO DE PARTES METáLICAS FUNDIDAS A BAIXA TEMPERATURA DE FUSãO. Um método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão compreendendo o preparo de um material metálico fundido possuindo uma temperatura de fusão, misturando um material de reforço possuindo uma temperatura d fusão superior à temperatura de fusão do material metálico fundido dentro do material metálico fundido, despejando o material metálico fundido dentro do molde, aplicando uma força ao material de reforço fazendo com que o material de reforço ocupe uma parte predeterminada do molde e, dessa forma, uma parte predeterminada da parte metálica fundida, e solidificando o material metálico fundido.

Description

"MÉTODO DE REFORÇO DE PARTES METÁLICAS FUNDIDAS A BAIXA TEMPERATURA DE FUSÃO"

Campo da Invenção

A invenção se refere a um processo e a uma parte feita utilizando-se o processo, isso é, o reforço de partes metálicas fundidas a baixa temperatura de fusão utilizando-se fibras ou pós de alto ponto de fusão aplicados ou dispersos para partes predeterminadas da fundição em molde.

Fundamentos da Invenção

Ligas de alumínio e magnésio são comumente utilizadas na fabricação de produtos industriais. Apesar de existirem muitos usos para essas ligas, as mesmas não podem ser utilizadas para aplicações de alta resistência e alto desgaste exceto se forem fabricadas a partir de duas partes unidas, um núcleo de alumínio e um envoltório feito de um material de resistência mais alta, por exemplo, aço. Um bom exemplo é o motor em bloco de alumínio que exige uma manga de aço. Para aperfeiçoar as propriedades do metal pulo, as ligas são criadas pela adição de diferentes metais ao metal base e criando composições intermetáli- cas e fases na escala atômica. No entanto, para o alumínio e o magnésio, até mesmo as ligas não possuem resistência suficiente e resistência a desgaste suficiente para muitas a- plicações, apesar de suas baixas densidades e pontos de fusão relativamente baixos serem características muito atraentes. Uma técnica conhecida para se reforçar ligas de alumínio e magnésio é a adição de cerâmicas a essas ligas. As cerâmicas não se misturam com as ligas em escala atômica; ao invés disso, reforçam essas ligas em uma macro escala. O pro- blema com as ligas com cerâmica adicionada é o fato de serem extremamente difíceis de se usinar. E, visto que as fusões quase nunca estão em seu formato final, as mesmas só são adequadas para determinadas aplicações que não necessitam de usinagem de acabamento.

A adição de cerâmicas ao alumínio e magnésio fundidos para aumentar as proprie- dades mecânicas e a resistência ao desgaste também é conhecida da técnica. O problema com o alumínio reforçado com cerâmica é que é extremamente difícil se usinar a parte após a fusão. Adicionalmente, as ligas reforçadas com cerâmica não possuem uma boa ductilidade.

Representando a técnica encontra-se U.S. 4586554 que descreve um processo que é fornecido para a produção de fundições de metal leve reforçadas com fibra por fundição em matriz. Uma moldagem de fibra é introduzida em um molde auxiliar e o molde auxiliar é aquecido até uma temperatura ideal acima do ponto de fusão do metal leve. O molde auxili- ar é então inserido com um encaixe positivo em um molde de fundição por matriz corres- pondente ao contorno externo do molde auxiliar e preenchido com metal leve sob pressão. A moldagem de fibra pode ser opcionalmente estabilizada por meio de um aglutinante orgâni- co temporário que decompõe quando o molde auxiliar é aquecido.

O que se precisa é de um método de reforço de partes metálicas fundidas a baixa temperatura de fusão utilizando-se fibras de alto ponto de fusão ou pós aplicados ou disper- sos por partes predeterminadas da fundição por molde.

Sumário da Invenção

O aspecto primário da invenção é fornecer um método de reforço de partes metáli- cas fundidas a baixa temperatura de fusão utilizando-se fibras de alto ponto de fusão ou pós aplicados ou dispersos a partes predeterminadas da fundição por molde.

Outros aspectos da invenção serão destacados ou tornados óbvios pela descrição a seguir da invenção e dos desenhos em anexo.

A invenção compreende um método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão compreendendo o preparo de um material metálico fundido pos- suindo uma temperatura de fusão, misturando um material de reforço possuindo uma tempe- ratura de fusão superior à temperatura de fusão do material de metal fundido dentro do ma- terial de metal fundido, despejando o material de metal fundido dentro do molde, aplicando uma força ao material de reforço fazendo com que o material de reforço ocupe uma parte predeterminada do molde e, dessa forma, uma parte predeterminada da parte metálica fun- dida, e solidificando o material metálico fundido.

Breve Descrição dos Desenhos

Os desenhos em anexo, que são incorporados e formam uma parte da especifica- ção, ilustram as modalidades preferida da presente invenção, e juntamente com uma descri- ção, servem para explicar os princípios da invenção.

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um primeiro método;

A figura 2 é uma vista em perspectiva de um molde magnético;

A figura 3 é uma vista em perspectiva do molde magnético;

A figura 4 é uma vista em perspectiva da parte acabada;

A figura 5 é uma vista em perspectiva do molde centrífugo;

A figura 6 é uma vista em perspectiva de uma máquina de armadura;

A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma parte acabada;

A figura 8 é uma vista lateral de uma parte formada utilizando a separação por gra- vidade;

A figura 9 é uma vista em perspectiva ilustrando a aplicação de pó ou fibra a um

molde;

A figura 10 é uma vista em perspectiva do molde com metal despejado;

A figura 11 é uma vista em perspectiva de uma parte acabada;

A figura 12 é uma vista em perspectiva do molde magnético com as fibras ou pó a- plicados antes da distribuição; A figura 13 é uma vista em perspectiva do molde preenchido;

A figura 14 é uma vista em perspectiva da parte acabada;

A figura 15 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas;

A figura 16 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas com o núcleo re- movido;

A figura 17 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas;

A figura 18 é uma vista em perspectiva do molde de represa;

A figura 19 é uma vista em perspectiva do molde com a represa;

A figura 20 é uma vista em perspectiva da parte acabada.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

A invenção fornece um método e um produto utilizando o método par ao reforço pa- ra melhorar a durabilidade e/ou resistência de fundições de alumínio, magnésio, zinco ou latão ou qualquer outra fundição metálica de baixo ponto de fusão utilizando fibra ou pó de aço inoxidável ou outras fibras e/ou pós de liga de alto ponto de fusão misturados dentro do material de metal de origem. Também compreende um método de reforço de ligas de baixa temperatura de fusão pela mistura de um pó de reforço ou material no metal fundido, e sub- seqüentemente, a separação da fibra/pó do metal fundido por forças externas tal como magnetismo, força centrífuga ou da gravidade.

O método compreende o uso de uma liga metálica de origem dentro da qual fibras ou pós de reforço são adicionados para formar uma mistura de matriz metálica. A mistura de matriz metálica compreende uma liga mecanicamente reforçada. Quando a mistura é fundi- da em um produto a mesma terá uma resistência mecânica melhorada (por exemplo, ten- são, compressão, fatiga, dobra e assim por diante) e uma maior resistência ao desgaste.

Esse processo descrito aqui pode ser utilizado na fabricação de rodas dentadas de alumínio resistentes ao desgaste e de alta força, sem a necessidade de se utilizar revesti- mento cerâmico ou revestimento com cromo duro. Em geral, o processo descrito é superior aos revestimentos visto que os revestimentos geralmente consistem de uniões mecânicas ou químicas que não são tão fortes quanto uma parte fabricada utilizando-se o processo inventivo visto que não há necessidade de se "unir" entre as camadas e de forma que a par- te seja essencialmente uma peça única.

O processo inventivo compreende o uso de meios mecânicos ou outros meios de separação ou segregação da fibra e/ou do pó no material de matriz de metal fundido de ori- gem de uma forma predeterminada. Isso pode incluir o uso de força centrípeta, força da gra- vidade, força magnética ou uma carga elétrica estática. Pelo uso desses meios a concentra- ção de fibras e/ou pó na camada externa (ou outros locais desejados) de uma parte no es- tágio fundido pode ser manipulada e aumentada. Isso aperfeiçoa as propriedades mecâni- cas para as partes nas localizações predeterminadas especificas fornecendo maior resistên- cia e/ou maior resistência ao desgaste na superfície ou outras localizações, sem aumentar a utilização de fibra em toda a parte, reduzindo, assim, o custo e o peso.

Durante o processo as fibras ou pós não são necessariamente distribuídos unifor- memente através da matriz metálica como se poderia esperar em um processo de mistura pura. Ao invés disso, os pós ou fibras são seletivamente concentrados em áreas onde as melhorias de durabilidade ou resistência são desejadas. A concentração de fibras metálicas e/ou pós é realizada durante o processo de fundição.

A matriz metálica pode compreender alumínio, magnésio, zinco ou latão ou uma combinação de dois ou mais dos acima. As fibras e pós compreendem materiais metálicos possuindo um ponto de fusão mais alto do que a matriz metálica, incluindo aço inoxidável, aço de liga, aço de baixo teor de carbono, ou outros materiais que possuem um ponto de fusão muito alto em comparação com o alumínio, magnésio, zinco ou latão fundido. O ponto de fusão do ferro puro é de 1537 C. O ponto de fusão do alumínio puro é de 660 Ceo ponto de fusão do magnésio puro é de 650 C. O ponto de fusão do zinco puro é de 420 Ceo pon- to de fusão do latão puro é de 232 C.

Devido à diferença nos pontos de fusão dos materiais, as fibras ou pó de aço inoxi- dável não fundem na matriz de metal fundido, ao invés disso, uma camada limítrofe interme- tálica compreendendo uma combinação de ferro e metal de origem é formada na interface de fibra ou pó.

Geralmente, a fusão é agitada antes e algumas vezes dependendo do desenho da parte depois da fusão (agitação dentro de molde) para impedir que as fibras ou o pó assen- tem na matriz de metal fundido de origem visto que a densidade do ferro é cerca de três vezes a densidade do alumínio ou magnésio. A agitação pode ser realizada simplesmente por meios mecânicos ou por forças magnéticas. A fusão é geralmente realizada em moldes fechados e algumas vezes sob pressão (isso é, na fundição com matriz). Isso ajuda a pre- encher melhor o molde.

O percentual de fibras, tamanho e formato das fibras, e composição de material (li- ga) das fibras pode variar dependendo dos desempenhos desejados da parte. Uma mistura típica terá um teor de fibra ou pó na faixa de aproximadamente 5% a 50% em volume, e os tamanhos de fibra de aproximadamente 1 mícron a 10 mm de comprimento e aproximada- mente 1 mícron a 1,0 mm (1 a 1000 microns) de diâmetro em seção transversal. A seção transversal pode ter qualquer formato, mas, por motivos de simplicidade, foi considerada basicamente redonda. A faixa de tamanhos, apesar de ser apenas ilustrativa, permitirá uma fundição de matriz fácil da liga reforçada.

O pó também pode variar na faixa de aproximadamente um mícron a um milímetro de tamanho, mas não está limitada a essa faixa. Para ligas que não são fundidas por matriz, por exemplo, fundidas por areia, fundidas por molde permanente e assim por diante, o ta- manho das fibras e do pó pode ser maior tanto em comprimento quanto em diâmetro. A es- colha do pó, da fibra, ou uma combinação de ambos é uma questão de alcançar as proprie- dades desejadas na parte acabada. O percentual de fibra/pó na área enriquecida seleciona- da das partes pode ser tão alto quanto 95%, mas não está limitado a essa quantia. A cama- da enriquecida aplicada ao molde no processo de revestimento de molde pode ter algum pó de alumínio misturado com a mesma para garantir que funda e crie uma camada enriqueci- da homogênea após a fundição.

Exemplos de fibras incluem:

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A figura 1 é uma vista em perspectiva de um primeiro método. A fim de se evitar que a matriz de metal de origem 10 se solidifique na superfície do molde 21 antes da sepa- ração magnética, centrifuga, elétrica estática ou de gravidade das fibras ou pó, o molde 20 é pré-aquecido e a liga fundida é superaquecida (mais quente do que o ponto de fusão). Isso permite a separação da fibra/pó de aço inoxidável antes de o processo de solidificação co- meçar. O superaquecimento aplicado ao material de matriz metálica necessário é de apro- ximadamente 250 C. O material de matriz metálica despejado é então deixado para resfriar. Uma vez resfriado em condições ambientes a parte reforçada fundida é removida do molde 20.

Ao invés de simplesmente misturar o pó ou a fibra de reforço como descrito na figu- ra 1, a dispersão seletiva do material de fibra ou pó para partes predeterminadas da matriz metálica pode ser alcançada utilizando-se uma variedade de processos. Os mesmos inclu- em processos de separação nos quais a fibra ou o pó é misturado com a liga de matriz me- tálica de origem, e então movido para um local desejado ou concentração por uso de força magnética que faz com que a fibra ou o pó se mova para os locais desejados na parte.

Deve-se notar que na prática os moldes de fundição são fechados e o metal fundido preenche o molde através de portas, normalmente sob pressão. Os desenhos nessa especi- ficação ilustram um molde de topo aberto para facilitar a ilustração e explicação.

A figura 2 é uma vista em perspectiva de um molde magnético. O molde 20 é cer- cado por um eletroímã 22. Antes da distribuição o material de matriz de metal de origem 10 é misturado com a fibra ou pó de reforço. A liga de matriz metálica de origem é superaque- cida e o molde 20 pré-aquecido para impedir a solidificação prematura do material 10. O superaquecimento e o pré-aquecimento são aproximadamente de 250 C acima do ponto de fusão da liga de origem. A fibra e o pó são então migrados para um local desejado na fundi- ção pela força de eletroímã ou ímã permanente 22.

A figura 3 é uma vista em perspectiva do molde magnético. Depois que o material de matriz de metal fundido é despejado dentro do molde o ímã é ligado. Enquanto sob a influencia do campo eletromagnético as fibras ou pó 11 são puxados na direção da superfí- cie 21 do molde 20. Isso faz com que a concentração de fibras ou pó aumente significativa- mente nas regiões externas da parte, por exemplo, em uma superfície de desgaste externa (dente) onde uma correia seria engata à roda dentada.

A figura 4 é uma vista em perspectiva da parte acabada. As fibras 11 são concen- tradas em uma região externa da parte nos dentes 102 onde a resistência e as característi- cas de desgaste aumentadas permitiras pelas fibras são desejadas. Onde o desgaste e re- sistência melhorados não são exigidos, apenas o material metálico de não reforço 101 está presente.

Em um método alternativo a fibra ou pó pode ser aplicado diretamente ao molde an- tes de despejar o metal fundido. A figura 12 é uma vista em perspectiva do molde magnético com fibras ou pó aplicado antes de despejar. Primeiro, o eletroímã 22 é ligado. As fibras ou pó 11 são então pulverizados no molde 10 até a profundidade e concentração desejadas. A força eletromagnética alinha e mantém as fibras ou pó na posição desejada no molde. A liga de origem é então despejada dentro do molde 20. A liga de origem flui em torno das fibras mantidas no lugar pelo eletroímã.

Em uma modalidade alternativa, uma carga estática é aplicada ao molde 20. A car- ga estática então mantém as fibras ou pó no lugar no molde até que a liga de origem seja despejada e se solidifique. Nessa modalidade, o molde 20 é feito de um material metálico condutor.

A figura 13 é uma vista em perspectiva do molde preenchido. Nesse processo al- ternativo não existem quaisquer fibras ou pó misturados na liga de origem 101, as fibras só são combinadas com o metal fundido uma vez no molde. A figura 14 é uma vista em pers- pectiva da parte acabada. A parte reforçada 110 é disposta na região externa da parte onde o desgaste e resistência melhorados desejados são necessários.

Em um método alternativo, a força centrífuga pode ser utilizada para mover as fi- bras ou pó para os locais desejados na parte. A figura 5 é uma vista em perspectiva do mol- de centrífugo. O material de matriz metálica 10 contendo fibras ou pó é aquecido para um estado fundido e despejado dentro de um molde 10. Novamente, durante o processo a liga de matriz metálica de origem deve ser superaquecida e o molde pré-aquecido para impedir a solidificação prematura. Uma vez que o molde 20 é preenchido uma cobertura 23 é fixada utilizando-se fixadores 24 ou prendedores. O conjunto é então fixado a uma armadura 30. A figura 6 é uma vista em perspectiva de uma máquina de armadura. O conjunto é girado a uma velocidade suficiente para fazer com que as fibras e/ou o pó seja movido radialmente para fora para a região externa da parte. Para se alcançar a separação uniforme em torno da parte a velocidade é aumentada de um RPM para aproximadamente 3000 RPM durante um período de aproximadamente 30 segundos e mantida então na velocidade superior até que a parte se solidifique.

A figura 7 e uma vista em perspectiva de uma parte acabada. O material de reforço 11 é disposto na área dos dentes 102 melhorando, assim, a resistência e a durabilidade da parte. O material não reforçado 101 é deslocado de forma radialmente interna pelo movi- mento radialmente externo do material de reforço.

Adicionalmente, com base nas gravidades específicas diferentes para as fibras ou pós e a matriz metálica, a gravidade pode ser utilizada para mover a fibra ou pó para os lo- cais desejados na parte. A figura 8 é uma vista lateral de uma parte formada utilizando-se a separação por gravidade. Uma mistura de material de matriz metálica é preparada com a concentração desejada de fibras ou pó. Novamente, o material de matriz de metal de origem é superaquecido e o molde pré-aquecido para impedir a solidificação prematura. Durante o processo o pó ou as fibras mais densos 11 afundam na direção do fundo do molde, refor- çando, assim, o material de matriz metálica de acordo. O material não reforçado ou reforça- do de forma menos densa 101 desenvolve à medida que as fibras ou pós afundam no molde através do metal fundido. É necessário se manter o molde aquecido até que a quantidade desejada de assentamento tenha ocorrido para impedir a distribuição inadequada por solidi- ficação rápida. A separação por gravidade não pode ser utilizada para partes simétricas que exijam o reforço uniforme em todos os lados, tal como rodas dentadas. E adequado para aplicações tal com pistões e eixos onde uma extremidade exige uma resistência a desgaste maior ou maior força.

Para os processos de revestimento a fibra ou pó é colocado em um molde utilizan- do-se meios diferentes e então a liga de metal de origem é despejada no molde. Isso pode ser alcançado pela cobertura do molde com pó e/ou fibra e despejando o metal fundido den- tro do molde. O material de metal fundido penetrará no revestimento de fibra ou pó, enrique- cendo, assim, apenas na superfície da parte acabada.

A figura 9 é uma vista em perspectiva ilustrando a aplicação de pó ou fibra a um molde. A cobertura ou revestimento da superfície do molde 20 com o pó ou fibra 11 pode ser realizada por pulverização, escovação, ou qualquer outro método adequado utilizando, por exemplo, uma pistola de pulverização SP. Por exemplo, o pó e fibra 11 podem ser mistura- dos com um material de suspensão líquida tal como água, solventes, ou qualquer material adequadamente viscoso, para fazer com que as fibras ou pó adiram temporariamente à su- perfície do molde até que o metal fundido seja despejado. O material viscoso deve ser de um tipo que saia facilmente com pouca ou nenhuma geração de gás quando em contato com o metal fundido. Quaisquer vapores da suspensão e do adesivo são ventilados a partir do molde. Durante a fundição o metal fundido preenche a porosidade/cavidade da fibra ou material em pó na superfície do molde para criar uma camada de concentração muito alta de material durável intermisturado com o material de metal de origem na superfície da parte. É importante se notar que para esse método a liga não é misturada previamente com as fibras ou pó. É apenas durante a fundição que a liga se mistura com as fibras ou pó já apli- cados à superfície do molde.

A figura 10 é uma vista em perspectiva do molde com metal despejado. As fibras ou pó 11 estão presentes na superfície do molde. O material de metal despejado 101 (sem fi- bras ou pó) se mistura entre as fibras ou pó e então esfria no molde.

A figura 11 é uma vista em perspectiva de uma parte acabada. O material de matriz de metal enriquecido 110 está presente na superfície externa da parte. O material não refor- çado 101 está presente no interior da parte. Nessa modalidade apenas a superfície de des- gaste da parte é reforçada sem a necessidade de se reforçar toda a parte.

Em um método alternativo, a eletricidade estática pode ser utilizada para manter o pó pulverizado ou fibra na superfície do molde. Nesse método a fibra ou pó é carregado de uma forma conhecida na técnica e o molde recebe uma carga oposta à do pó/fibra de forma que o pó ou a fibra tenha aderência à superfície do molde à medida que é pulverizado.

Um método alternativo inclui o uso de um processo de moldagem ou fundição de duas etapas (ou mais). A figura 15 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas. O molde compreende um molde 20 e um núcleo 24. Disposta entre o molde 20 e o núcleo 25 encontra-se uma cavidade 200. A cavidade 200 é onde o material de matriz de metal alta- mente reforçado é despejado. O núcleo 200 serve como um meio de restrição do material reforçado para a parte da parte acabada como necessário. No processo de duas etapas, o material de matriz de metal reforçado contendo fibras e/ou pó é misturado. O material mistu- rado é então superaquecido e despejado dentro da cavidade 200 e deixado resfriar, forman- do, assim, uma camada reforçada 201. Uma vez resfriado, o núcleo 25 é removido.

A figura 16 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas com o núcleo re- movido. A camada 201 solidificou.

A figura 17 é uma vista em perspectiva do molde de duas etapas. A liga superaque- cida e não reforçada 101 é então despejada para dentro do volume criado pelo núcleo reti- rado 25 e deixado para esfriar.

A fim de que as primeira e segunda fundições sejam soldadas juntas a segunda fundição é realizada a uma temperatura mais alta do que uma operação de fundição "nor- mal", isso é, o material para a segunda fundição é superaquecido. Dependendo do tipo de molde (por exemplo, metal, areia, grafite, etc.) o superaquecimento estará em qualquer lugar entre 100 a 250 graus Celsius acima do ponto de fusão do material de fusão. O método compreende a utilização do núcleo onde o volume do volume de molde é fechado para o fluxo de metal fundido durante a primeira fundição deixando apenas uma camada relativa- mente estreita 201 aberta nas superfícies da parte acabada desejada, na maior parte dos casos, as mesmas são normalmente as superfícies externas.

Para a primeira fundição o material de matriz de metal fundido é despejado dentro do molde, com uma concentração muito alta de pó já colocado no mesmo. A concentração pode estar na faixa de até aproximadamente 95% de pó ou fibra, ou uma combinação de ambos, para aproximadamente 5% de liga. Depois da solidificação da primeira distribuição, para a segunda distribuição, o núcleo é removido e uma liga metálica de origem não refor- çada, isso é, não contendo fibras ou pó, é despejada na cavidade anteriormente ocupada pelo núcleo agora removido. A fim de que a segunda distribuição solde completamente na camada externa de alto teor de fibra e/ou pó solidificada, a mesma é superaquecida para fazer com que a mesma funda parcialmente a superfície da primeira camada de distribuição e, dessa forma, solidifique as duas distribuições juntas.

Em outro método alternativo, uma barreira de separação temporária pré-fabricada de liga de metal de origem é primeiramente localizada no molde de forma que as áreas re- forçadas que precisem ser ricas em pó e/ou fibra são segregadas do resto da parte. A figura 18 é uma vista em perspectiva do molde da proteção. O molde compreende uma parte ex- terna 301 e uma parte interna 302. Disposta entre a parte interna e a parte externa encontra- se uma cavidade 300. Para formar a proteção, o material metálico não reforçado 101 é des- pejado dentro da cavidade 300 e deixado esfriar formando uma proteção 150.A figura 19 é uma vista em perspectiva do molde com a barreira. A barreira 150 é localizada dentro do molde 20. A barreira 150 é vantajosamente dimensionada para criar uma cavidade 200 e a cavidade 202.

Para esse método um material de matriz metálica de origem possuindo uma alta concentração de pó e/ou fibra, e uma liga de origem não reforçada são simultaneamente despejados em suas respectivas cavidades. A mistura de alta concentração é despejada na cavidade 200. A liga não reforçada é despejada na cavidade 202. Ambas são superaqueci- das o suficiente para fundir a superfície da barreira de separação temporária 150 fundindo e soldando, dessa forma, a barreira temporária para os dois materiais despejados a fim de criar uma parte de peça única. A figura 20 é uma vista em perspectiva da parte acabada. A barreira 150 é completamente submersa no material reforçado 201 e no material não refor- çado 101.

Uma vez que a parte fundida é removida do molde a mesma é normalmente pro- cessada adicionalmente para criar as dimensões da parte final. Vários métodos estão dispo- níveis para se alcançar esse resultado. Em adição ao dimensionamento de uma parte para uma dimensão final utilizando-se uma matriz de ironing depois da fundição, as partes com uma concentração pesada de pó e/ou fibra em uma camada de superfície pode ser forjada, ou trabalhada mecanicamente com métodos de trabalho em metal conhecidos para compac- tar o pó e/ou a fibra adicionalmente.

Em um método alternativo, a camada de fibra/pó reforçada pode ser brevemente exposta a temperaturas muito altas (1100 C a 1250 C) para sinterizar as partículas de fibra e/ou pó juntas. Obviamente, o núcleo de material de metal de origem de baixa temperatura de fusão não pode ser exposto à alta temperatura de sinterização, dessa forma, o aqueci- mento por indução é um método aceitável para se aquecer a camada externa rapidamente. A camada reforçada que está na faixa de aproximadamente 70% a 95% de material de fibra e/ou pó com o restante sendo material metálico de origem experimentará uma rápida sinteri- zação das partículas de fibra e/ou pó. A maior parte da liga de origem na camada reforçada (aproximadamente 25% a 5% restante) que é disposta nas cavidades interstici- ais/porosidades entre as partículas de fibra e/ou pó irá fundir e solidificar rapidamente. Uma quantia ligeira de material metálico de origem aprisionado pode suar a partir da parte nesse estágio sem quaisquer problemas. As categorias gerais descritas nessa especificação, isso é, revestimento de molde e separação de fibra/pó da matriz de metal fundida, também po- dem ser combinadas para alcançar concentrações maiores de fibra/pó nas áreas desejadas se necessário.

O processo de reforço descrito aqui não precisa ser aplicado apenas de forma si- métrica a uma parte, pode ser localizado em uma parte específica de uma parte também. Por exemplo, o reforço localizado pode ser realizados em eixos ou outras partes que possu- em uma área limitada que precisa ser mais forte ou apresentar maior resistência ao desgas- te, mas que do contrário não é necessário em toda a parte. Por exemplo, onde uma área particular de um eixo está em contato oscilante com outra parte e como resultado disso exi- ge uma maior resistência ao desgaste. Apesar de uma versão não simétrica ser ilustrada para apenas um processo, isso é, o revestimento magnético, o reforço localizado pode ser utilizado para todos os processos explicados nessa especificação.

Apesar de as formas da invenção terem sido descritas aqui, será obvio aos versa- dos na técnica que variações podem ser feitas na construção e relação das partes e método sem se distanciar do espírito e escopo da invenção descrito aqui.

Claims

1. Método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: o preparo de um material de metal fundido possuindo uma temperatura de fusão; a mistura de um material de reforço possuindo uma temperatura de fusão superior à temperatura de fusão do material de metal fundido no material de metal fundido; a distribuição do material de metal fundido dentro do molde; a aplicação de uma força ao material de reforço fazendo com que o material de re- forço ocupe uma parte predeterminada do molde e, dessa forma, uma parte predeterminada da parte metálica fundida; e a solidificação do material metálico fundido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a aplicação de uma força magnética.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a aplicação de uma força centrífuga.

4. Método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: o preparo de um material metálico fundido possuindo uma temperatura de fusão; a adição de um material de reforço possuindo uma temperatura de fusão superior à temperatura de fusão do material metálico fundido ao molde; a aplicação de uma força ao material de reforço fazendo com que o material de re- forço ocupe uma parte predeterminada do molde e, dessa forma, uma parte predeterminada da parte metálica fundida; a distribuição do material metálico fundido no molde; e o esfriamento do material metálico fundido.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a aplicação de uma força magnética.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a aplicação de uma força centrífuga.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a aplicação de uma carga elétrica estática a uma superfície de molde.

8. Método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: o preparo de um material metálico fundido possuindo uma temperatura de fusão; a adição de um material de reforço possuindo uma temperatura de fusão superior à temperatura de fusão do material metálico fundido ao molde em um local predeterminado; a distribuição de material metálico fundido dentro do molde; e o esfriamento do material metálico fundido.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de com- preender a retenção do material de reforço em uma posição predeterminada no molde pela aplicação de uma força magnética.

10. Método de reforço de uma parte metálica fundida a baixa temperatura de fusão, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: o preparo de um material metálico fundido possuindo uma temperatura de fusão; a mistura de uma quantidade predeterminada de material de reforço possuindo uma temperatura d efusão superior à temperatura de fusão do material de metal fundido dentro do material metálico fundido; a distribuição do material metálico fundido dentro da parte predeterminada do mol- de, a dita parte constituindo menos do que o volume total do molde; o preparo de um segundo material metálico fundido possuindo uma temperatura de fusão; a distribuição do segundo material metálico fundido para dentro do restante do molde; e a solidificação do material metálico fundido e do segundo material metálico fundido.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender a segregação da parte predeterminada do molde a partir do restante do molde pela ocupação do restante do molde de forma a excluir o material fundido do restante do molde durante a distribuição para dentro da parte predeterminada do molde.