ES2268348T3 - Procedimiento para la produccion de un macho de colada o de un molde de colada. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de machos de colada o de moldes a partir de un material para moldes, basado en materia prima para moldes y agente ligante, que contiene resina de fenol e isocianato, caracterizado porque al material para el molde se le añade un material formador de poros.
Description
Procedimiento para la producción de un macho de
colada o de un molde de colada.
La invención se refiere a un procedimiento para
la producción de machos de colada (para la fundición de metales) o
de moldes para moldes de colada, hechos de un material básico para
moldes y de un agente ligante, y a machos de colada o a moldes,
conformes a la implementación del procedimiento.
Los machos de colada tienen el objetivo de
formar cavidades en la pieza fundida o contornos exteriores con
entrantes. Este tipo de machos de colada se fabrican de manera
conocida en cajas de machos mediante instalaciones neumáticas para
hacer machos, en las que la arena de moldear, provista de ligante y
eventualmente con aditivos, se introduce mediante aire comprimido
en las cavidades de las cajas de machos. Como agente ligante se
utilizan por general resinas artificiales líquidas o ligantes
inorgáni-
cos.
cos.
La invención se refiere a todos los
procedimientos orgánicos e inorgánicos para la producción de moldes
y de machos, preferentemente al procedimiento de uretano - caja
fría y/o al procedimiento de resol-CO_{2}.
También son concebibles procedimientos físicos, por ejemplo
procedimientos de ultrasonidos.
La producción de machos conforme al
procedimiento de uretano-caja fría tiene lugar en
cajas de machos frías bajo utilización de sistemas ligantes
orgánicos que son endurecidos directamente en cajas de machos, por
ejemplo mediante aminas terciarias. La solidificación de la mezcla
de materiales del molde (por ejemplo, arena cuarcítica, sistema
ligante orgánico, endurecedor) tiene lugar después del llenado de
las cajas de macho frías con el material del molde, mediante un
catalizador gaseoso o mediante una amina terciaria gaseosa. El
mezclado conjunto de los componentes individuales tiene previamente
lugar en instalaciones especiales. Una ventaja de este procedimiento
de uretano - caja fría consiste, entre otros, en que se logran
elevadas resistencias mecánicas para los machos o moldes.
Otros procedimientos, por ejemplo los
denominados procedimientos de resol-CO_{2}, son
procesos para la producción de machos con resina de fenol
condensada por vía alcalina como ligante, que se trata con dióxido
de carbono para su endurecimiento. Como en el procedimiento de
uretano - caja fría, el material del molde se basa por lo general
en arena de cuarzo como material básico para el molde. Este
procedimiento se destaca por el hecho de impedir los "nervios de
hoja" en el proceso de colada. La desventaja de este
procedimiento de barrido con gas, es una disminución de la
resistencia mecánica, debida a una elevada erosión y a una
insuficiente estabilidad térmica.
Los machos moldeados terminados pueden
recubrirse con superficies lisas. Se trata de materiales resistentes
al fuego, en forma de polvo, de líquido o de pasta para la
realización de un delgado recubrimiento sobre los machos de colada.
Estos recubrimientos tienen varios objetivos. Entre otros, el
recubrimiento liso sirve para el aislamiento térmico, para conferir
lisura, para la prevención de la adherencia del material a la pared
del molde, para la prevención de la aparición de nervios de hoja, y
con ello para garantizar una separación (desmoldeo) segura de la
pieza fundida de la pared del molde al vaciarse el molde.
Después del proceso de la colada de la pieza
fundida tiene lugar la separación del macho de la pieza fundida.
Los machos de colada se retiran por ejemplo mediante chorro,
vibraciones, soplado, golpeteo o lavado.
Del documento DE 195 25 307 A1 se ha llegado a
conocer un macho de colada para moldes de colada. Se propone un
macho de colada de un material seco solidificado mediante un agente
ligante, que pierde su forma por acción del calor.
El documento DE 195 49 469 A1 describe un macho
de colada para moldes de colada hecho de una arena de moldear
solidificada mediante un agente ligante soluble en agua basado en
polifosfatos, siendo el agente ligante polifosfato de sodio ya
preparado, y estando dada una relación de mezcla de 3 a 7 partes en
peso de agente ligante y de 0,5 a 2 partes en peso de agua,
referido a 100 partes en peso de arena de moldear.
El documento DE 199 14 586 A1 revela un agente
ligante basado en resina para la producción de arenas de fundería
para su utilización en la industria de la fundería. La mezcla de
agente ligante para la producción de arena de moldear consiste en
un componente individual (resina única) o en una mezcla de uno o más
componentes individuales (mezcla de resinas) con aditivos.
La invención tiene por misión crear un macho de
colada o un molde del tipo mencionado inicialmente, que además de
evitar las desventajas mencionadas anteriormente presente una
estructura de poros. En especial, la utilización de un
recubrimiento liso ya no debería ser necesaria. Además, debería
evitarse la formación, desventajosa, de los nervios de hoja en el
procedimiento de colada.
Esta misión se resuelve conforme a la invención
añadiendo un material formador de poros al material del molde y/o
al agente ligante.
Los machos producidos según el conocido
procedimiento de resol-dióxido de carbono muestran
una estructura de poros típica en las investigaciones hechas con
microscopio electrónico de retícula. Se ha demostrado que esta
estructura de poros impide el defecto de dilatación ("nervios de
hojas"), mencionado arriba.
Durante su descomposición por formadores de
ácidos, los materiales formadores de finos poros liberan, por
ejemplo, dióxido de carbono el cual genera la estructura de poros
deseada en la mezcla de materiales del molde. A la formación de
estructuras de poros finos puede contribuir igualmente la
utilización de métodos físicos, por ejemplo, procedimientos de
ultrasonidos.
El material formador de poros no se limita a la
generación de dióxido de carbono. Puede concebirse cualquier
aditivo formador de poros que forme los poros deseados en el macho
de colada o en el molde de colada; por ejemplo, también serian
concebibles materiales generadores de nitrógeno.
La presencia de la estructura de poros
posibilita que ya no sea necesario un tratamiento subsiguiente del
macho de colada con un recubrimiento liso para evitar defectos de
dilatación.
Como materiales formadores de poros se utilizan
preferentemente materiales que generan dióxido de carbono, como por
ejemplo carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, carbonato
de sodio y/o hidrogenocarbonato de sodio. Se ha mostrado que el
hidrógenocarbonato de sodio demuestra ser especialmente
adecuado.
Es ventajoso que al material formador de dióxido
de carbono se le adicione un agente de acidificación y/o se le
aporte calor. El dióxido de carbono se libera en especial por un
entorno ácido o mediante aporte de energía en forma de calor. A
efectos de controlar cuantitativamente la mezcla de dióxido de
carbono que se libera y/o para establecer el momento de la entrega
de dióxido de carbono, se añade al material formador de dióxido de
carbono un agente de acidificación, por ejemplo tartrato de
potasio.
Conforme a una configuración especialmente
preferida del procedimiento, el agente ligante está compuesto de
resina de fenol y de un componente isocianato con la relación 1:1,
añadiéndose ambos componentes del agente ligante simultáneamente o
consecutivamente en el material del molde, y a continuación se los
entremezcla.
También es posible añadir de manera ventajosa el
material formador de poros simultáneamente o a continuación, junto
con el agente ligante de la mezcla de materiales del molde del
macho.
Es también concebible añadir el material
formador de dióxido de carbono junto con uno de los componentes del
agente ligante.
En virtud del procedimiento para la producción
de machos de colada, detallado arriba, el material de éstos
presenta una estructura que tiene forma de poros. En el macho de
colada se forman por lo menos zonas de forma de poros, que
presentan las ventajas deseadas durante el proceso de colada y
durante la remoción de los machos de colada situados en la pieza
metálica fundida.
Las ventajas técnicas esenciales consisten en un
procedimiento de colada simplificado, menos laborioso en
comparación con el estado de la técnica. Ya que el tratamiento con
el recubrimiento liso se suprime gracias a la estructura de poros
finos y a la resistencia mecánica adecuada de los machos de
colada.
A continuación se indica un ejemplo de
realización especialmente ventajoso de la composición de la mezcla
de arena cuarcitita y agente ligante para el procedimiento de
producción conforme a la invención.
- 100 partes en peso, de arena de cuarzo
- 0,6 partes en peso, de resina (por ejemplo, resina fenólica)
- 0,6 partes en peso, de isocianato
- 0,75 partes en peso, de material formador de poros, por ejemplo hidrógenocarbonato de sodio.
Las proporciones en peso de resina e isocianato
pueden estar entre 0,5 y 1, en función de la resistencia mecánica
deseada para los machos de colada. Por lo general se añaden resina e
isocianato en iguales cantidades, es decir, en la relación
1:1.
1:1.
El material formador de poros se añade por lo
general en la cantidad de 0,5 a 1 partes en peso.
Para el control de la entrega de dióxido de
carbono puede añadirse a título opcional 0,2 hasta 0,7 partes en
peso de una formador de ácido, por ejemplo tartrato de potasio.
En lo que sigue se describe a título de ejemplo
una secuencia de procedimiento típica de una producción de machos
de colada. En el procedimiento del uretano-caja
fría, los pasos individuales del procedimiento son los
siguientes:
- \bullet
- pesada de la arena de cuarzo, o dosificación volumétrica
- \bullet
- ingreso de la arena de cuarzo en una mecladora de carga
- \bullet
- dosificación de los componentes resina e isocianato mediante bombas dosificadoras. La dosificación puede tener lugar de manera paralela o secuencial.
- \bullet
- la adición del material formador de poros tiene lugar secuencialmente, simultáneamente con ambos componentes ligantes o simultáneamente con un componente ligante, añadiéndose eventualmente el formador de ácido
- \bullet
- la duración del mezclado es de 10 a 120 segundos, en función de los requisitos deseados y del tipo de mezcladora
- \bullet
- elaboración de la mezcla húmeda en la máquina que entrega el material fundido
- \bullet
- extracción (desmoldeo) de los machos
- \bullet
- tratamiento térmico a por ejemplo 200ºC, pudiendo el tratamiento calórico variar en función de la aplicación
- \bullet
- introducción de los machos terminados en el molde de arena para el proceso de colada propiamente dicho.
Además, la figura única muestra la estructura,
de forma de poros, de un material para macho de colada, en la que
el tamaño medio de los poros es de 100 nm a 500 nm.
Claims (7)
1. Procedimiento para la producción de machos de
colada o de moldes a partir de un material para moldes, basado en
materia prima para moldes y agente ligante, que contiene resina de
fenol e isocianato, caracterizado porque al material para el
molde se le añade un material formador de poros.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1,
caracterizado porque como materiales formadores de poros se
utilizan carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio,
carbonato de potasio y/o hidrogenocarbonato de sodio u otras sales
carbonato adecuadas.
3. Procedimiento conforme a por lo menos una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque al material
formador de poros se le añade un agente de acidificación para el
control de cantidad a entregarse, y/o para el control del momento
de la entrega de dióxido de carbono.
4. Procedimiento conforme a por lo menos una de
las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el macho
moldeado o el molde, son sometidos a un tratamiento térmico.
5. Procedimiento conforme a por lo menos una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
agente ligante está compuesto de un componente resina de fenol y de
un componente isocianato en una relación 1:1, introduciéndose ambos
componentes del agente ligante simultáneamente en la arena de
cuarzo, y seguidamente se procede al entremezclado.
6. Procedimiento conforme a por lo menos una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material
formador de poros se añade simultáneamente o seguidamente junto con
el agente ligante de la mezcla de materiales para el moldeo de los
machos.
7. Procedimiento conforme a por lo menos una de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material
formador de poros se añade junto con un componente, o con varios
componentes, del agente ligante.
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