ES2287844T3 - Metodo para la fabricacion de un molde de vidrio a partir de un material de moldeo compuesto para fines de vidrieria. - Google Patents

Abstract

Método para fabricar un molde de fundición a partir de un material de moldeo combinado para fines de fundición, que está compuesto de diferentes tipos de materiales de moldeo, que son resistentes al calor para el fundido de metales y que presentan una composición material distinta, que se caracteriza por que, a partir de un material de moldeo de fundición A se fabrica un cuerpo de moldeo (2) sólido, que se recubre parcial o totalmente de un material de moldeo de fundición en polvo y enlazado químicamente B, de manera que a partir del material de moldeo combinado en forma de bloque tras el endurecimiento del material de moldeo de fundición B se forma un bloque de material de moldeo (3), que se trata mediante un método de fresado, taladrado, torneado o cortado, de forma que en el cuerpo de moldeo (2)compuesto por el material de moldeo de fundición A se aplica el espacio hueco de moldeo (1) y en el bloque del material de moldeo(3) compuesto por el material de moldeo de fundición B se aplica elsistema de materia fundida (4) y el sistema de alimentación (5) utilizando los datos CAD.

Description

Método para la fabricación de un molde de vidrio a partir de un material de moldeo compuesto para fines de vidriería.

La presente invención se refiere a un método para la fabricación de un molde de fundición a partir de un material de moldeo combinado para fines de fundición, que está compuesto de materiales de moldeo de distintos tipos, que son resistentes al calor para el fundido de metales y que presentan una composición diferenciada o bien un contenido diferente en medios aglutinantes orgánicos o inorgánicos. Este tipo de materiales de moldeo son especialmente composiciones de masas de moldeo y núcleos pulverizados, que constan de un material de base mineral resistente al fuego, principalmente arena de cuarzo y un sistema aglutinante. Para reivindicaciones especiales en cuanto al moldeo y a la pieza fundida se emplean también materiales cerámicos, que pueden ser sometidos a procedimientos de acabado erosionantes. La arena de cuarzo es el material de base predominante debido a su precio, frecuencia y a sus propiedades.

En la búsqueda de soluciones económicas en la fabricación de moldes de fundición se conoce desde hace tiempo el empleo de materiales de moldeo con distintas propiedades y por consiguiente con una composición diferente. Según Ambos, Urformtechnik metallischer Werkstoffe, Edición para la Industria de materias primas, 2ª edición, Leipzig 1982, página 51, en la fabricación manual y mecanizada de moldes y núcleos es frecuente, tan pronto ésta supere un parámetro mínimo determinado, establecer el modelo de una capa fina de material de moldeo de alto valor. Este material de moldeo al fundirse entra en contacto directo con el metal líquido y debe presentar las propiedades adecuadas a la pieza fundida. Por lo tanto contiene un porcentaje relativamente alto de aglutinante y se conoce como el material de moldeo modelo.

La pieza o parte más grande de la caja de moldeo o bien de la caja del núcleo se llena de un material de moldeo de menos valor, del llamado material de moldeo de relleno o arena de relleno. Contiene esencialmente menos aglutinante y permite unas reducciones de coste considerables frente al relleno de moldeo completo con un material de moldeo de elevado valor, como el que se necesita en la zona de contacto del material de moldeo con el metal fluido. El inconveniente es que para la fabricación de un molde de fundición se necesita un modelo. La fabricación de un modelo representará un incremento del coste y un gasto de tiempo considerable. Además, el procedimiento se limita a la fabricación de moldes de fundición, que constan exclusivamente de arena de moldeo de fundición.

De la JP 61 245 942 A1 se conoce un método para fabricar un molde de fundición a base de un material de moldeo combinado, que presentan un molde de yeso incrustado en un molde de arena. Para el acabado del molde de yeso y del molde de arena se requiere la fabricación de un modelo. Para el molde de yeso se prepara un modelo de cera, que se coloca en un recipiente y se fija con una lechada de yeso. El moldeo de yeso es sometido a una calcinación primaria y a una calcinación secundaria, para que se endurezca el molde de cerámica. El molde de yeso se incrusta en el molde de la pieza fundida con la arena de moldeo de fundición y seguidamente se vierte el metal fundido. Procediendo de este modo se requieren diferentes etapas de fabricación que requieren su tiempo para la fabricación de los modelos para el molde de arena y el molde de yeso, lo que representa un coste económico considerable. En particular para la fabricación rápida de los prototipos no es adecuado el método propuesto por este motivo.

En la DE 101 56 332 A1 se ha propuesto finalmente un sistema de cajas de construcción, con el cual a partir de segmentos en forma de paralepípedo se crea un gran molde de yeso. Cada uno de los segmentos de las piezas de moldeo consta de una arena de moldeo habitual en fundición, que se endurece con un aglutinante. Cada uno de los segmentos con las superficies ajustadas se moldea por separado con un dispositivo modelo. Tras el conformado y endurecimiento, se crea el contorno interior del molde de fundición que corresponde a cada segmento mediante el fresado directo del material de moldeo utilizando los datos CAD. Cada uno de los segmentos del material de moldeo se añadirá tras el fresado al molde de fundición y se unirán unos con otros con ayuda de los elementos de bloqueo. Los segmentos sin contorno interior moldeador se guardarán preferiblemente como reserva. Debido a la fabricación individualizada, los segmentos de las piezas moldeadas se cargan de tolerancias que pueden ser un inconveniente al ensamblarse.

En el desarrollo de los productos se necesitan prototipos rápidos y económicos con una secuencia en serie creciente en cuanto a los estudios de diseño y los fines de funcionamiento para reducir los elevados costes del desarrollo. Mediante la fabricación necesaria de los modelos se garantiza la disponibilidad rápida de prototipos, porque la fabricación de moldes de fundición de cerámica requiere un consumo de tiempo notable. La invención tiene por objeto un procedimiento rápido y económico para la fabricación de un molde de fundición a partir de un material de moldeo combinado para fines de fundición, que esté formado por distintos materiales de moldeo.

La invención resuelve este cometido mediante la fabricación de un material de moldeo combinado en forma de bloque a base de diferentes materiales de moldeo de fundición y su tratamiento mecánico posterior. En la fabricación del material de moldeo en forma de bloques se fabrica inicialmente un cuerpo de moldeo sólido a base del material de moldeo de fundición A, básicamente de forma rectangular, que se envuelve o reviste con un material de moldeo de fundición B en forma de polvo y que fluye, básicamente una arena de moldeo ligada químicamente, que tras el endurecimiento se une al material de moldeo de fundición A y forma un compuesto en unión positiva o arrastre de forma. El incrustado en unión positiva del cuerpo de moldeo cerámico en la arena de fundición se puede realizar con ayuda de resaltos o escotaduras o bien mediante un molde prismático correspondiente del cuerpo de moldeo cerámico con paredes laterales que transcurren cónicamente.

En el posterior tratamiento mecánico se aplica en la zona del material de moldeo de fundición A el contorno negativo de la pieza de fundición, mientras que en la zona del material de moldeo de fundición B se aplica exclusivamente el sistema de piezas fundidas y el sistema alimentador. De acuerdo con los diferentes datos de los materiales es conveniente emplear para el tratamiento del espacio hueco de moldeo para la pieza de fundición en la zona de material de moldeo de fundición A un programa de elaboración CAD/CAM distinto. Para la elaboración del sistema de piezas fundidas y del sistema de alimentación en la zona del material de moldeo de fundición B se podrá emplear un segundo programa de tratamiento, preferiblemente un programa de fresado para el fresado directo del material de moldeo.

La ventaja del método propuesto en un molde de fundición a base de un material de moldeo combinado formado por dos materiales diferentes, que presenta una composición material distinta según la calidad de la pieza fundida deseada. La diferente composición material puede caracterizarse por un contenido distinto en aglutinantes o por la composición del material de moldeo de fundición empleado. Se prefiere especialmente un material de moldeo combinado formado por una arena de fundición corriente para el material de moldeo de fundición B y unos materiales cerámicos para el material de moldeo de fundición A. El material cerámico contiene exclusivamente la geometría de la pieza fundida.

La fabricación de piezas fundidas de elevado valor cualitativo con respecto a la exactitud dimensional y a la calidad de la superficie con un molde de fundición cerámico se podrá simplificar y acelerar, porque el porcentaje de cerámica a tratar se podrá reducir a un mínimo.

La invención puede explicarse seguidamente con ayuda de un ejemplo aclaratorio teniendo en cuenta las figuras. Las configuraciones preferidas de la invención vienen dadas por las reivindicaciones.

Figura 1 un molde de fundición por la mitad a base de dos materiales de moldeo de fundición

Figura 2 la fabricación de un material de moldeo combinado en forma de bloque a base de dos materiales de moldeo de fundición distintos y

Figura 3 la aplicación del contorno de moldeo mediante el fresado en una representación esquemática.

El ejemplo aclaratorio siguiente se debe describir con ayuda de un molde de fundición de cerámica para una pieza de fundición, por ejemplo, una pieza de fundición fina. En la figura 1 se representa una de las mitades del molde de fundición, que se obtiene con la pieza opuesta no presentada junto a un molde de fundición para una pieza de fundición metálica. El espacio hueco del molde 1 de la pieza de fundición se ha configurado mediante un cuerpo de moldeo 2, que se ha fabricado íntegramente a partir de un material de moldeo de fundición de cerámica. El cuerpo de moldeo 2 forma con un bloque de material de moldeo 3 a base de un material de moldeo de fundición B un material de moldeo combinado en forma de bloque. En la zona del bloque del material de moldeo 3 del material de moldeo de fundición B se puede ver una pieza del sistema de material fundido 4 y del sistema alimentador 5. El molde de fundición es un molde de dos piezas, por ejemplo, con una pieza superior y una inferior. En el caso de piezas de fundición más complejas el molde de fundición puede constar de varias piezas, por ejemplo, incluso de núcleos. Para colocar los núcleos se pueden incorporar portadas 6 sin problemas a las mitades del molde de fundición.

En el ejemplo aclaratorio se fabrica una de las mitades correspondientes del molde de fundición del material de moldeo combinado conforme a la figura 2 para el acabado paso a paso de un molde de fundición que contiene un cuerpo de moldeo 2 de un material A de moldeo de fundición de cerámica. Del material de moldeo de fundición A de cerámica se fabrica inicialmente un cuerpo de moldeo 2 prismático, que básicamente corresponde a las dimensiones de la pieza fundida real, excepto el sistema de materia fundida 4 y el sistema de alimentación 5. El cuerpo de moldeo 2 de cerámica se fabrica en un proceso de acabado final utilizando un material de moldeo de fundición A adecuado para un mecanizado mediante un método como el fresado, taladrado, torneado, cortado o erosionado y que satisface los requisitos técnicos de fundición en lo que se refiere a la resistencia al calor y la resistencia a la reacción frente al material fundido.

En una etapa de trabajo posterior, previamente a la fabricación del espacio hueco de moldeo 1 para la pieza fundida, se reviste el cuerpo de moldeo 2 de cerámica del material de moldeo de fundición A de un material de moldeo de fundición B en forma de polvo y capaz de fluir, de manera que se forma el bloque del material de moldeo 3. En el bloque del material de moldeo 3 se han integrado básicamente el sistema de materia fundida 4 y el sistema alimentador 5. Durante la formación del bloque de material de moldeo 3 el cuerpo de moldeo 2 puede estar enlazado químicamente en arrastre de forma al material de moldeo de fundición B endurecido químicamente envolvente. El arrastre de forma se puede lograr con ayuda de los resaltos o escotaduras o bien mediante un molde prismático correspondiente del cuerpo de moldeo 2 con unas paredes laterales 7 que transcurren cónicamente. Preferiblemente para el revestimiento del cuerpo de moldeo 2 cerámico se emplea una arena de moldeo de fundición que consta de arena de cuarzo con un aglutinante que se endurece al calentarlo. El molde de fundición se calentará durante la formación del bloque con la mezcla de aglutinante - arena de fundición aplicada a una temperatura por encima de la temperatura de fusión del aglutinante y el bloque del material de moldeo 3 se endurecerá. Tras el endurecimiento, el cuerpo de moldeo 2 a base del material del molde de fundición A con el bloque de material de moldeo 3 del material de molde de fundición B forma un material de moldeo combinado, que puede ser tratado o manipulado mediante un método como el fresado, taladrado, torneado o cortado con una máquina-herramienta.

Sin embargo, la invención no debe limitarse a un material de moldeo de fundición B con un aglutinante que se endurece por el calor. Mejor dicho se pueden emplear bentonitas para arena de moldeo de fundición como aglutinantes en el campo de las reivindicaciones. Como aglutinantes que se endurecen se emplean, por ejemplo, el vidrio soluble o las resinas de furano así como otros productos de química orgánica. Para piezas fundidas grandes se puede emplear con gran éxito el cemento como aglutinante que se endurece. Puede emplearse también un material de moldeo de fundición que presente una adición de yeso como aglutinante. En general se pueden emplear aglutinantes que faciliten el posterior tratamiento o manipulación del sistema de fundición con el método aplicado.

Según la figura 3 en otra etapa se puede llevar a cabo el tratamiento del sistema del material fundido 4 y del sistema alimentador 5, que empleará preferiblemente arena de moldeo de fundición mediante un fresado directo del material de moldeo con una máquina de fresado CNC. La producción del espacio hueco de moldeo 1 para la pieza fundida se realiza asimismo con una máquina-herramienta CNC.

Respecto a la programación NC de superficies tridimensionales complicadas se emplean sistemas CAM, que hacen innecesaria una programación manual. El trabajo de desarrollo en la fabricación de prototipos se reduce a la construcción ajustada a las medidas dentro de un sistema CAD. Este tipo de sistemas son independientes de la complejidad de la pieza de fundición y facilitan diferentes instrucciones de tratamiento para las estrategias del fresado y otros procedimientos. El acabado de prototipos se basa por tanto directamente en el juego de datos 3D de la pieza de material fundido, de los que se generan los datos para el espacio hueco de moldeo 1. Mediante el empleo del fresado directo del material de moldeo es posible una preparación de prototipos todavía más rápida y económica exclusivamente respaldada por el ordenador.

La construcción de la cavidad para el sistema de materia fundida 4 y el sistema de alimentación 5 se realiza a partir de los datos de la pieza en bruto de la pieza fundida, a partir de los cuales se prepara el juego de datos para el sistema de materia fundida 4 y el sistema alimentador 5. Mediante un transporte de datos se elabora el programa de fresado con los datos NC derivados utilizando las especificaciones de la herramienta. Es preferible emplear una estrategia de fresado especial para la fabricación del sistema de materia fundida 4 y del sistema alimentador 5 empleando una arena de moldeo de fundición combinada con una resina sintética.

Para el cuerpo de moldeo 2 se puede elegir un material de moldeo de fundición A óptimo para la pieza fundida, mientras que el material B de moldeo de fundición simplifica el tratamiento mecánico o bien es más adecuado en otras condiciones. Por consiguiente, para el espacio hueco de moldeo 1, el sistema de materia fundida 4 y el sistema alimentador 5 se puede elegir por separado la estrategia de fresado más favorable.

Este método se puede emplear también en piezas fundidas con una geometría complicada. De este modo la invención facilita la fabricación de prototipos más rápidos.

Claims (7)

1. Método para fabricar un molde de fundición a partir de un material de moldeo combinado para fines de fundición, que está compuesto de diferentes tipos de materiales de moldeo, que son resistentes al calor para el fundido de metales y que presentan una composición material distinta, que se caracteriza porque, a partir de un material de moldeo de fundición A se fabrica un cuerpo de moldeo (2) sólido, que se recubre parcial o totalmente de un material de moldeo de fundición en polvo y enlazado químicamente B, de manera que a partir del material de moldeo combinado en forma de bloque tras el endurecimiento del material de moldeo de fundición B se forma un bloque de material de moldeo (3), que se trata mediante un método de fresado, taladrado, torneado o cortado, de forma que en el cuerpo de moldeo (2)compuesto por el material de moldeo de fundición A se aplica el espacio hueco de moldeo (1) y en el bloque del material de moldeo(3) compuesto por el material de moldeo de fundición B se aplica el sistema de materia fundida (4) y el sistema de alimentación (5) utilizando los datos CAD.

2. Método conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque, para el material de moldeo de fundición A se emplean materiales de moldeo de fundición cerámicos resistentes a los cambios de temperatura en una resistencia final, que pueden ser manipulados en un proceso como el fresado, taladrado, torneado o cortado.

3. Método conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque, para el material de moldeo de fundición A se emplea arena de moldeo de fundición con un aglutinante que se endurece al calentarlo o con un aglutinante a base de bentonitas, vidrio soluble, resina de furano, cemento o yeso en una resistencia final, de manera que el contenido en aglutinante difiera y/o el tipo de arena sea distinto al del material de moldeo de fundición B.

4. Método conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque, para el material de moldeo de fundición B se emplea arena de moldeo de fundición con un aglutinante que se endurece al calentarlo o con un aglutinante a base de bentonitas, vidrio soluble, resina de furano, cemento o yeso.

5. Método conforme a la reivindicación 1 hasta 4, que se caracteriza porque, durante la configuración del bloque el cuerpo de moldeo (2) del material de moldeo de fundición (A) se une en arrastre de forma o unión positiva con el material de moldeo de fundición B por medio de resaltos o escotaduras o por un molde prismático con paredes laterales cónicas (7).

6. Método conforme a la reivindicación 1 hasta 5, que se caracteriza porque, el tratamiento del espacio hueco del molde (1) para la pieza fundida se lleva a cabo con un programa NC generado a partir del juego de datos 3D de la pieza en bruto fundida y el acabado del sistema de materia fundida (4) y del sistema alimentador (5) con un programa NC distinto con parámetros de tratamiento adaptados especialmente para ello.

7. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 6, que se caracteriza porque, en el molde de fundición se han incorporado portadas (6) para los núcleos.