ES2230767T3 - Dispositivo y procedimiento para la fabricacion de un bloque de motor. - Google Patents

Abstract

Aparato para fabricar un bloque motor con revestimientos de cilindros fundidos con ellos, comprende superficies de asiento cónicas que aseguran que los extremos de los revestimientos de los cilindros que experimentan una expansión térmica permanecen presionados contra ellos. Un molde tiene superficies de asiento (13, 14) para los extremos de los revestimientos de los cilindros. Al menos una de las superficies de asiento es cónica, con el ángulo del cono escogido para que los extremos de los revestimientos del cilindro (5) experimenten expansión térmica durante la preparación y la colada permanezca presionada contra estas superficies de asiento. Además se reivindica un procedimiento para producir dicho bloque motor.

Description

Dispositivo y procedimiento para la fabricación de un bloque de motor.

La invención se refiere a un dispositivo para la fabricación de un bloque de motor, con una camisa de cilindro incluida en un molde de fundición para la unión con el material de fundición, si es el caso montada en un asiento, donde el asiento presenta en los finales de la camisa superficies de asiento atacante, así como un procedimiento correspondiente para la fabricación de un bloque de motor.

El molde de fundición mencionado al principio está por tanto formado en parte por las camisas de cilindro que limitan la cavidad del molde de fundición, las cuales, después de la solidificación del material de fundición, están empotradas dentro del bloque de motor y con el desmoldeo se sueltan del molde de fundición. Para evitar un enfriamiento demasiado rápido del material de fundición que entra en contacto con las camisas durante la colada y la integración defectuosa consiguiente de la camisa en el bloque de motor, se calientan previamente las camisas, de preferencia de modo inductivo. Con ello se dilatan y en una medida reducida aún más con la colada posterior, de lo cual resulta una movilidad no deseada de las camisas de cilindro en sus asientos con la consecuencia de que las camisas se pueden desviar de su posición prevista en el bloque de motor fabricado. Con ello se originan tanto desviaciones en paralelo como también inclinaciones del eje de la camisa.

Es la tarea de la presente invención, procurar un nuevo molde de fundición del tipo mencionado al principio, que posibilita la fabricación de bloques de motor con una precisión más elevada en comparación con la posición de la. técnica.

El dispositivo, que soluciona esta tarea de acuerdo con la invención, se caracteriza por el hecho de que las superficies de asiento están formadas de modo cónico de tal forma que durante la preparación y durante la fundición los finales de las camisas permanecen en contacto íntimo contra las superficies de asiento con una dilatación térmica de las camisas de cilindro. Las reivindicaciones 1 y 11 independientes tienen una montura separada en dos partes en comparación con US 5771955 (respectivamente US 5365997).

De modo preferencial están formadas las superficies de asiento de modo cónico con un ángulo de inclinación \alpha1, respectivamente \alpha2, con relación al plano de la sección transversal de la camisa, y se cumple la condición tan \alpha1 + tan \alpha2 = l/r, donde l designa la longitud axial de la camisa que se extiende entre los puntos de ataque en las superficies de asiento y r el radio correspondiente.

Por la invención se garantiza que con una dilatación térmica de la camisa, ésta se encuentra siempre con sus finales contra la superficie cónica de asiento, independientemente de la situación de la dilatación, por lo cual, aparte de una estanqueidad contra el material de fundición fluido, se garantiza un centrado de la camisa. El eje de la camisa no se puede mover ni en paralelo ni se puede inclinar. Después del enfriamiento y de la solidificación del material de fundición se encuentran empotradas las camisas con exactitud en la colocación deseada en el bloque de motor.

En otra forma de realización de la invención, los ángulos \alpha1 y \alpha2 tiene la misma magnitud e iguales a un ángulo \alpha, de modo que es válido: tan \alpha = l/d, donde d = 2r designa un diámetro de la camisa perteneciente a una longitud l. Con una camisa con superficies finales cónicas se deben cumplir las condiciones tan \alpha1 + tan \alpha2 = l/r y tan \alpha = l/d para cada radio r desde el radio interior hasta el radio exterior de la camisa y la longitud l correspondiente del caso. Mientras que con la forma de realización con ángulos \alpha1 y \alpha2 diferentes, se origina con la dilatación térmica un movimiento del punto de gravedad de la camisa de cilindro, con ángulos \alpha1 y \alpha2 de una igual magnitud no se llega a tal movimiento.

En una forma de realización preferencial, las camisas de cilindro presentan unas superficies finales cónicas inclinadas correspondientes con las superficies de asiento. Se forman de modo ventajoso unos guiados, que mejoran la acción de centrado por las superficies de asiento y de finales de camisa adaptadas unas a otras. Puesto que las superficies adaptadas una a otra se deslizan comparativamente fácilmente la una sobre la otra, no se puede dañar el molde de fundición durante el proceso de colada debido a la dilatación térmica.

En otra forma ventajosa de la invención, las superficies finales pueden estar salientes sobre las superficies de asiento, por lo cual se forma una entrada de moldeo en forma de anillo, que se pueden llenar con el material de fundición y que procura un empotrado particularmente fijo de la camisa dentro del material de fundición.

De modo preferencial entran en consideración como material de fundición para el bloque, aluminio o una aleación de aluminio y como material para la camisa fundición gris, aluminio o una aleación de aluminio.

En su lado exterior las camisas de cilindro pueden estar provistas de un perfilado, por el cual se dificulta tanto los movimientos axiales como los giros y por lo cual las camisas están incrustadas de modo particularmente fijo en el material de fundición.

Para una unión sólida de las camisas de cilindro con el material de fundición se podría proveer también un recubrimiento en el exterior, por lo cual se construye una unión metálica entre las camisas y el material de fundición. Tal recubrimiento podría constar por ejemplo de AlSi5, AlSi9 o Zn.

La invención se aclarará ahora en mayor detalle y se describirá con la ayuda de unos ejemplos de realización y los dibujos adjuntos, que se refieren a estos ejemplos de realización. Se muestra:

Figura 1: una vista de recorte parcial de un molde de fundición de acuerdo con la invención,

Figura 2: un detalle de la vista de recorte parcial de la figura 1,

Figura 3: una vista para aclarar los procedimiento con la dilatación térmica de una camisa de cilindro incorporada en el molde de fundición de la figura 1, y

Figura 4: una vista que corresponde con la figura 3, para la aclaración de los procedimientos con la dilatación térmica de una camisa de cilindro en un molde de fundición de acuerdo con otro ejemplo de realización de acuerdo con la presente invención.

En las figuras se ha designado con las referencias (1 a 4) las piezas de un molde de fundición que se pueden unir para la fabricación de un bloque de motor que presenta varios cilindros. Los moldes de fundición constan de arena, a la cual se ha añadido un ligante de resina sintética. En la representación de recorte de las figuras 1 y 2 está visible una parte de una camisa de cilindro (5) para uno de los cilindros. La camisa de cilindro (5) que consta de fundición gris forma otra parte del molde de fundición. Correspondientemente limita con su superficie exterior la cavidad de molde (6) a verter, que por lo demás está limitada por las piezas de molde de fundición (1) hasta (4) mencionadas. La cavidad del molde (6) abarca los alcances del rayado más fino de las figuras 1 y 2.

En la cavidad del molde (6) se extienden los mandriles (7, 8 y 9) erosionables, donde está prevista una zona de rayado doble que limita en el mandril (9) para desmontar del material de fundición en el marco de una elaboración posterior.

La pieza de molde de fundición (2) abarca un mandril (12) ligeramente cónico, sobre el cual está asentada la camisa de cilindro (5). El mandril (12) presenta una superficie de revestimiento (11), dirigida hacia el interior de la camisa. Las superficies de asiento (13 y 14) forman un asiento para la camisa de cilindro (5), donde la superficie cónica de asiento (14) se ha formado en la pieza de molde de fundición (1) y la superficie cónica de asiento (13) se ha formado en la pieza de molde de fundición (2). El mandril (12) de la pieza de molde de fundición (2) se extiende en una escotadura (15) coaxial a la camisa de cilindro (5).

Con la referencia (16) se designa un núcleo colocado en la cavidad de molde (6) para la formación de una cavidad para líquido refrigerante. La referencia (17) indica una zona, que al igual que la zona (10) está provista para desmontar el material de fundición por medio de una elaboración posterior de arranque de virutas. También una pieza dirigida hacia el mandril (12) de la camisa de cilindro se desmonta posteriormente.

Como se ve particularmente en la figura 2, la camisa (5) presenta en sus finales, al lado de las superficies cónicas del caso adaptadas a las superficies de asiento (13 y 14), un escalonamiento (18), que coopera para la fabricación de una unión sólida entre el material de fundición y la camisa de cilindro y en particular actúa en contra de un movimiento axial de la camisa. Las superficies cónicas mencionadas podrían sobresalir sobre las superficies cónicas de asiento y formar una entrada de moldeo en forma de anillo, rellenable posteriormente con material de fundición.

La función del molde de fundición descrito en las figuras 1 y 2 se aclara ahora con referencia a la figura 3.

El molde de fundición se compone de la unión de las piezas de molde de fundición de (1 a 4) y de la camisa de cilindro (5), con lo cual se origina una cavidad de molde (6). La camisa de cilindro (5) que limita la cavidad de moldeo (6) está soportada de modo inmóvil en su asiento formado por las superficies cónicas de asiento (13 y 14).

Con la preparación de la colada se calientan las camisas por medio de una instalación de calentamiento por inducción (no indicada), por lo cual se dilatan.

Con la colada del material de fundición dentro de la cavidad de moldeo (6), en el ejemplo de realización descrito de aluminio, se alcanza un calentamiento y una dilatación mayores de la camisa (5).

Como se puede ver en la figura 3, se separa con esta dilatación el interior de la camisa (5) de la superficie de asiento (11) del revestimiento del mandril (12) en la cantidad \Deltar, es decir el radio interior r de la camisa aumenta de tamaño en \Deltar. Al mismo tiempo con este ensanchamiento de la camisa (5) se incrementa la longitud (1) de la camisa (5) en su radio interior con la cantidad de \Deltal1 + \Deltal2. Esta modificación de la longitud en el radio interior y todas las demás modificaciones de la dilatación longitudinal de la camisa (5) con la acción térmica se han dimensionado de tal forma en relación con el radio de partida del caso, que la camisa (5) con sus superficies cónicas finales permanece en contacto íntimo contra las superficies cónicas de asiento (13 y 14) y se lleva sobre dichas superficies cónicas de asiento (13 y 14) de tal forma que no se puede originar ni un movimiento en paralelo ni una inclinación indeseada del eje de la camisa. Por tanto la camisa de cilindro se mantiene, a pesar de su dilatación térmica, siempre independiente de la situación de dilatación en una posición tal que después del enfriamiento del material de fundición se encuentra aún empotrada con exactitud en la situación y en la posición previstas en el bloque de motor.

La dilatación descrita de la camisa de cilindro (5) bajo un contacto de deslizamiento contra las superficies cónicas de asiento (13 y 14) está garantizada, como se puede demostrar por el cálculo indicado a continuación, cuando se cumple la condición de tan \alpha1 + tan \alpha2 = l/r.

Para la modificación \Deltal de la longitud l y \Deltar del radio r es válido:

(1)\Delta l = \alpha \ x \ l

respectivamente

(2)\Delta r = \alpha \ x \ r

donde \alpha es un factor contenido en el coeficiente de dilatación longitudinal.

Por otra parte es válida para la modificación longitudinal \Deltal la relación

(3)\Delta l \ = \ \Delta l1 \ + \ \Delta l2

es decir la modificación longitudinal \Deltal se distribuye sobre la modificación longitudinal \Deltal1 y \Deltal2, como se puede ver en la figura 3.

Como se puede ver además de la figura 3, es válido

(4)\Delta l1 \ = \ \Delta r \ x \ tan \ \alpha 1

así como

(5)\Delta l1 \ = \ \Delta r \ x \ tan \ \alpha 2

Si se introduce (4) y (5) y a continuación (1) y (2) en (3), entonces se alcanza la condición mencionada.

Con el ejemplo de realización de la figura 3 tienen los ángulos \alpha1 y \alpha2 aproximadamente la misma magnitud. En el ejemplo de realización indicado en la figura 4, el ángulo de \alpha1 va hacia cero. La modificación longitudinal \Deltal de la longitud l por tanto es igual a \Deltal2 y tan \alpha1 en la relación antes indicada es igual a cero. De ello se da, para el ejemplo de realización de la figura 4, la condición: tan \alpha2 = l/r.

Para el caso, en que los ángulos \alpha1 y \alpha2 tengan la misma magnitud y sean iguales a un ángulo \alpha, se da que: 2 tan \alpha = l/r. De ello se obtiene que tan \alpha = l/2r = l/d, donde d es igual al diámetro interior de la camisa, al diámetro exterior o a un diámetro que se encuentre entre el diámetro interior y el diámetro exterior y 1 designa la longitud de camisa correspondiente del caso.

Claims (11)

1. Dispositivo para la fabricación de un bloque de motor con una camisa de cilindro (5) incluida para la unión con material de fundición en un molde de fundición, si es el caso, montada en un asiento, caracterizado por el hecho de que el asiento para una camisa de cilindro (5), si es el caso, presenta dos superficies de asiento (13, 14), que encajan los finales opuestos de la camisa de cilindro (5), donde las superficies de asiento (13, 14) están formadas de modo cónico con un ángulo de inclinación hacia el plano transversal de la camisa de tal forma, que, con la dilatación térmica de la camisa de cilindro (5) durante la preparación y durante la fundición, los finales de la camisa permanecen en contacto contra las superficies de asiento (13, 14).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el ángulo de inclinación \alpha1, respectivamente \alpha2 de las superficies de asiento (13, 14) cumple con la condición tan \alpha1 + tan \alpha2 = l/r, donde l designa la longitud de la camisa que se extiende entre los puntos de ataque en las superficies de asiento (13, 14) y r es el radio correspondiente.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el ángulo de inclinación \alpha1 y \alpha2 tienen la misma magnitud, de modo que sea válido tan \alpha1 = l/d, donde d designa un diámetro correspondiente para la longitud l de la camisa y \alpha es igual a \alpha1, respectivamente \alpha2.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho de que las camisas de cilindro, correspondientes con las superficies de asiento (13, 14), presentan superficies cónicas finales inclinadas.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que las superficies finales salen por encima de las superficies de asiento por la formación de una entrada de moldeo en forma de anillo rellenable con material de fundición.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el material de fundición es aluminio o una aleación de aluminio.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el material de la camisa es fundición gris, aluminio o una aleación de aluminio.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado por el hecho de que las camisas de cilindro están perfiladas en el exterior.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 8, caracterizado por el hecho de que las camisas de cilindro presentan un recubrimiento en el exterior para la fabricación de una unión metálica entre las camisas y el material de fundición.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento presenta AlSi5, AlSi9, o / y Zn.

11. Procedimiento para la fabricación de un bloque de motor, donde se incorporan unas camisas de cilindro (5) para la unión con el material de fundición en un molde de fundición para el bloque de motor y que están asentadas en un asiento, caracterizado por el hecho de que en el asiento para una camisa de cilindro (5) se forman dos superficies de asiento (13, 14), si es el caso, que encajan en finales opuestos de las camisas de cilindro (5), donde las superficies de asiento (13, 14) se forman de modo cónico con un ángulo de inclinación hacia el plano transversal de la camisa de tal forma que, con una dilatación térmica de las camisas de cilindro (5) durante la preparación y durante la fundición, los finales de camisa permanecen en contacto íntimo contra la superficie de asiento.