ES2304387T3 - Elemento metalico insertado, procedimiento de fabricacion de este ultimo y articulo metalico colado. - Google Patents
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Abstract
Un elemento metálico que ha sido envuelto por colada por un artículo metálico colado, donde una superficie de dicho elemento metálico (19) envuelto por colada por dicho artículo metálico colado es una superficie irregular (20, 21) con salientes (20a) que sobresale de ella, y la anchura máxima de dichos salientes (20a) en una porción de extremo de punta es mayor que la anchura máxima de los salientes (20a) en una porción de base, caracterizado porque dicho elemento metálico (19) es un elemento extrusionado (19) que tiene ranuras (21) que se extienden en la dirección de extrusión y dichos salientes (20a) están formados entre dichas ranuras (21) como salientes de forma irregular (20a) separados uno de otro en la dirección de extrusión, donde dichos salientes (20a) se alinean en líneas indentadas (20) que se extienden en la dirección de extrusión, donde líneas indentadas adyacentes (20) están separadas una de otra por las ranuras (21), y las ranuras (21) no tienen dichos salientes (20a), donde dichos salientes (20a) se combinan metalúrgicamente con el material de envoltura por colada.
Description
Elemento metálico insertado, procedimiento de
fabricación de este último y artículo metálico colado.
La presente invención se refiere a un elemento
metálico a envolver por colada por un artículo metálico colado, un
método para fabricar el elemento metálico a envolver por colada y un
artículo metálico colado incluyendo el elemento metálico a envolver
por colada.
Se conoce un elemento metálico ligero a envolver
por colada por un artículo metálico colado ligero, que tiene una
superficie exterior áspera no uniforme formada chorreando granos
afilados o piramidales bastos duros contra la superficie exterior
(publicación de patente japonesa Hei 10-94867).
En dicho elemento metálico ligero a envolver por
colada, una superficie exterior del grano basto duro tiene que
tener un borde afilado, con el fin de hacer áspera la superficie
exterior del elemento metálico ligero.
Cuando la superficie exterior del elemento
metálico ligero a envolver por colada se hace áspera usando los
granos duros, las partes inferiores de la superficie áspera se
forman en hondonadas pronunciadas por bordes afilados de los granos
bastos duros, pero las partes superiores de la superficie áspera no
se forman necesariamente en picos afilados. Además, es preciso que
el tamaño de grano medio de los granos duros sea 70 im y que la
distribución de los tamaños de grano sea una distribución casi
normal predeterminada. Si la velocidad de un chorro de aire para
soplar los granos bastos duros y la relación de cantidad del chorro
de aire y la cantidad del grano basto duro no son apropiadas, no se
puede obtener una superficie áspera deseada.
Dado que dicho grano basto duro es una partícula
de corindón de clase alta que es un material duro frágil con borde
afilado roto, es inevitable que el grano basto duro se haga fino por
el chorreado. Por lo tanto, para usar repetidas veces los granos
bastos duros después del chorreado, es necesario que los granos
bastos duros afinados por el chorreado sean separados y quitados de
forma continua para mantener una distribución predeterminada del
tamaño del grano. Esta distribución del tamaño del grano es
complicada.
Los salientes de una superficie áspera formada
en el elemento metálico ligero a envolver por colada se pueden
fundir por la gran capacidad de calor del metal ligero de envoltura
por colada y combinar metalúrgicamente con el metal ligero de
envoltura por colada. Sin embargo, la porción metalúrgicamente
combinada es una parte de la superficie del elemento de metal
ligero a envolver por colada y el saliente de la superficie áspera
es ahusado, de modo que la fuerza mecánica de combinación entre el
elemento metálico ligero a envolver por colada y el metal ligero de
envoltura por colada es baja. Por lo tanto, cuando una fuerza para
separar mutuamente el elemento metálico ligero a envolver por
colada y el metal ligero de envoltura por colada actúa debido a la
diferencia de expansión térmica entre ellos, se puede producir una
fisura en una porción límite entre ellos para reducir
considerablemente la transferencia de calor entre ellos.
EP-A-0919715
describe la colada de un revestimiento de cilindro en un bloque de
cilindro. La superficie exterior del revestimiento de cilindro está
provista de ranuras de maquinado que se extienden
circunferencialmente con sección transversal de paralelogramo o
trapezoidal.
El preámbulo de la reivindicación 1 se basa en
este documento.
En JP-A-8290255
se disponen ranuras lisas en la dirección longitudinal de un cuerpo
de revestimiento de cilindro y salientes longitudinales lisos
(nervios) que se extienden entre las ranuras. El revestimiento no se
describe como un elemento extrusionado.
En JP 49 044 857 B1, los salientes y ranuras se
extienden en la dirección axial de un elemento cilíndrico. Este
elemento cilíndrico no es extrusionado, sino que se forma a partir
de hoja plana provista de salientes y ranuras y posteriormente se
curva en forma de cilindro.
T. Sheppard: Extrusion of Aluminium Alloys,
Kluwer Academie Publishers, Dordrecht, NL, 1999, página 284, figuras
6,15, muestra salientes microscópicos irregulares que están
separados uno de otro en la dirección de extrusión y además parecen
estar separados uno de otro en dirección ortogonal a este dirección
de extrusión.
La presente invención se refiere a una mejora
del elemento metálico ordinario a envolver por colada que supera
las dificultades anteriores.
La presente invención proporciona un elemento
metálico que ha sido envuelto por colada por un artículo metálico
colado, donde dicha superficie de dicho elemento metálico envuelto
por colada por dicho artículo metálico colado es una superficie
irregular con salientes que sobresalen de ella, y la anchura máxima
de dichos salientes en una porción de extremo de punta es mayor que
la anchura máxima de los salientes en una porción de base,
caracterizado porque dicho elemento metálico es un elemento
extrusionado que tiene ranuras que se extienden en la dirección de
extrusión y dichos salientes están formados entre dichas ranuras
como salientes de forma irregular separados uno de otro en la
dirección de extrusión, donde dichos salientes se alinean en líneas
indentadas que se extienden en la dirección de extrusión, donde las
líneas indentadas adyacentes están separadas una de otra por las
ranuras, y las ranuras no tienen dichos salientes, donde dichos
salientes se combinan metalúrgicamente con el material de envoltura
por colada.
Cuando se cuela un metal fundido para envolver
por colada el elemento metálico a envolver por colada, el metal
fundido de envoltura por colada rodea el saliente del elemento
metálico a envolver por colada cubriendo una zona ancha y la
superficie del saliente se calienta suficientemente por el calor del
metal fundido combinándose ciertamente metalúrgicamente con el
metal de envoltura por colada.
Dado que la anchura máxima del saliente en la
porción de extremo de punta es mayor que la anchura máxima del
saliente en la porción de base, el saliente se combina mecánicamente
con el metal de envoltura por colada fuertemente por efecto gancho,
de modo que apenas se produce una fisura en una porción límite entre
ellos y se obtiene alta transferencia de calor.
Dado que el elemento metálico a envolver por
colada tiene una superficie irregular no uniforme, se aumenta el
área superficial del saliente del elemento metálico a envolver por
colada promoviendo la combinación metalúrgica y el elemento
metálico a envolver por colada se combina más fuertemente con el
metal de envoltura por colada.
El elemento metálico a envolver por colada es un
elemento extrusionado que tiene unas ranuras lisas dirigidas en una
dirección de extrusión y salientes de forma irregular dispuestos
entre las ranuras, y los salientes de forma irregular se forman
cuando se extruye el elemento metálico. El elemento metálico a
envolver por colada que tiene salientes se puede producir en serie
eficientemente y a bajo costo.
Y se promueven la combinación mecánica por un
efecto gancho de la porción en forma de palo de golf y la
combinación metalúrgica por efecto de almacenamiento de metal
fundido de la forma de muesca.
Al menos una parte de la porción de extremo de
punta del saliente se puede formar en una forma ahusada afilada.
Dado que la porción de extremo de punta del saliente está afilada,
la masa de calor es pequeña y el saliente se puede combinar
metalúrgicamente perfectamente con el metal de envoltura por
colada.
colada.
Un lado del saliente irregular cerca de un
extremo de inicio de extrusión puede ser ancho y alto y un lado del
saliente irregular cerca de un extremo de terminación de extrusión
puede ser estrecho y bajo. La resistencia al arrastre del elemento
metálico a envolver por colada contra el metal de envoltura por
colada en la dirección de extrusión es considerablemente mayor.
El elemento metálico a envolver por colada puede
ser un cuerpo cilíndrico hueco. Un manguito de un motor de
combustión interna, por ejemplo, se puede fabricar fácilmente y se
puede obtener una combinación ajustada muy fuerte de un bloque y el
manguito.
Preferiblemente, el elemento metálico es
cilíndrico y tiene una superficie exterior formada con los
salientes, los salientes están dispuestos en filas que se extienden
axialmente y separadas circunferencialmente a intervalos regulares
a través de las ranuras, y donde los salientes están separados uno
de otro en la dirección axial y porciones de extremo de punta de
los salientes están curvadas lateralmente.
El extremo ahusado de punta del saliente del
elemento metálico cilíndrico a envolver por colada se combina
metalúrgicamente con el metal de envoltura por colada
suficientemente, y todo el saliente es calentado por efecto de
almacenamiento de metal fundido de la porción de muesca promoviendo
la combinación metalúrgica. Además, el movimiento del metal de
envoltura por colada en dirección radial y circunferencial lo impide
una porción curvada que tiene la porción de muesca para reforzar la
fuerza de combinación y la fuerza de adherencia debido a la
combinación mecánica.
Preferiblemente, el elemento metálico es
cilíndrico, donde el elemento metálico tiene una superficie exterior
formada con los salientes, los salientes están dispuestos en filas
que se extienden axialmente y separadas circunferencialmente a
intervalos regulares a través de las ranuras, y donde los salientes
están separados uno de otro en la dirección axial y las porciones
de extremo de punta de los salientes están curvadas en dirección
axial.
La fuerza de adhesión y combinación en dirección
axial del cilindro se mejora reduciendo el resbalamiento mutuo en
la dirección axial entre el elemento metálico cilíndrico a envolver
por colada y el metal de envoltura por colada y fijándolos
firmemente uno a otro. Debido a la mejora de la adhesión, se mejoran
la transferencia de calor, rendimiento de enfriamiento y
resistencia al golpeteo.
Dado que los salientes formados en la superficie
exterior del elemento metálico cilíndrico a envolver por colada
están dispuestos axialmente en filas y dispuestos
circunferencialmente a intervalos regulares a través de ranuras, la
fuerza de adhesión y combinación en dirección axial del cilindro se
mejora por las filas de los salientes y las ranuras intervinientes
entre las filas de los salientes, se evita el resbalamiento mutuo
en la dirección axial entre el elemento metálico cilíndrico a
envolver por colada y el metal de envoltura por colada, y se fijan
una a otro firmemente. Por lo tanto, debido a la mejora de adhesión,
se mejoran la transferencia de calor, rendimiento de enfriamiento y
la resistencia al golpeteo. La ranura entre las filas de salientes
mejora el avance del metal fundido de modo que se mejora la calidad
del producto colado.
Los salientes formados en la superficie exterior
del elemento metálico a envolver por colada se pueden disponer
axialmente a intervalos irregulares y puede no estar alineados
circunferencialmente. Se evita el resbalamiento mutuo entre el
metal cilíndrico a envolver por colada y el metal de envoltura por
colada en dirección circunferencial, así como en dirección axial,
la fuerza de adhesión y combinación entre el metal cilíndrico a
envolver por colada y el metal ligero de envoltura por colada se
mejoran más, y el rendimiento de enfriamiento y la resistencia al
golpeteo se mejoran más.
La presente invención proporciona además un
método para fabricar un elemento metálico cilíndrico que tiene una
superficie irregular exterior con salientes y envolver por colada
dicho elemento metálico cilíndrico por un artículo metálico colado;
incluyendo: preparar un troquel que tiene una superficie periférica
interior formada con ranuras longitudinales de profundidad H y
anchura W, estableciéndose la relación entre una profundidad máxima
H_{MAX} y una anchura mínima W_{MIN} de la ranura como
H_{MAX}/W_{MIN} 1,5; insertar un material metálico cilíndrico
en dicho troquel; extrusionar en caliente dicho material metálico
cilíndrico para obtener el elemento metálico cilíndrico que tiene
una superficie exterior con salientes, donde la superficie
periférica interior del troquel forma ranuras dispuestas en el
elemento metálico cilíndrico y que se extienden en la dirección de
extrusión, y forma dichos salientes como salientes de forma
irregular separados uno de otro en la dirección de extrusión entre
dichas ranuras de dicho elemento metálico cilíndrico debido a una
resistencia grande a contacto con las ranuras del troquel, de tal
manera que la anchura máxima de dichos salientes en una porción de
extremo de punta sea mayor que la anchura máxima de los salientes en
una porción de base, y dichos salientes se alinean en líneas
indentadas que se extienden en la dirección de extrusión, donde las
líneas indentadas adyacentes están separadas una de otra por las
ranuras, y las ranuras no tienen tales salientes; y envolver por
colada dicho elemento metálico cilíndrico por dicho artículo
metálico colado combinando metalúrgicamente al mismo tiempo dichos
salientes con el material de dicho artículo de envolver por colada.
Según este método, se puede formar salientes en la superficie
exterior del elemento metálico cilíndrico a envolver por colada
simultáneamente con la extrusión del elemento metálico cilíndrico, y
no se necesita un paso de trabajo tal como un disparo, por lo tanto
es posible reducir el costo.
Estableciendo la relación entre la profundidad
máxima H_{MAX} y la anchura mínima W_{MIN} de la ranura como
H_{MAXC}/W_{MIN} 1,5, dicho elemento metálico cilíndrico a
envolver por colada que tiene alta fuerza de adhesión y
combinación.
Se puede fabricar fácilmente.
La anchura mínima W_{MIN} de la ranura se
puede establecer como W_{MIN} 1,3 mm. Se pueden producir muchas
más porciones curvadas en dirección axial en la superficie exterior
del elemento metálico cilíndrico a envolver por colada.
La relación entre un diámetro mínimo interior d
y una longitud periférica interior total L de una sección
transversal del troquel se puede establecer como L / d \cdot \pi
1,5. Las porciones curvadas en dirección axial se pueden producir
en la superficie exterior del elemento metálico cilíndrico a
envolver por colada con mayor certeza.
El elemento metálico a envolver por colada se
puede convertir en un cuerpo cilíndrico hueco. Cuando el elemento
metálico a envolver por colada se aplica a un manguito de un motor
de combustión interna, se mejoran la combinación y la adhesión
entre un bloque y el manguito y el enfriamiento de modo que se puede
obtener un motor de combustión interna de alta fiabilidad.
Las figuras 1a a 1g son vistas explicativas que
representan un esbozo de un método para fabricar un elemento
metálico a envolver por colada según la presente invención.
La figura 2 es una vista frontal ampliada de una
parte esencial de un troquel usado en el método de fabricación.
La figura 3 es otra vista frontal ampliada de
una parte esencial de la figura 2.
La figura 4 es una vista frontal parcial
ampliada de otro troquel.
La figura 5 es una tabla que representa datos de
muestras en varias realizaciones.
La figura 6 es una vista en perspectiva de un
manguito en la que solamente se representan esquemáticamente y en
ampliación líneas indentadas formadas en la superficie exterior.
La figura 7 es una vista parcial ampliada en
planta de las líneas indentadas formadas en la superficie exterior
del manguito.
La figura 8 es una vista parcial ampliada en
perspectiva de las líneas indentadas formadas en la superficie
exterior del manguito.
La figura 9 es una vista en sección longitudinal
ampliada de una parte esencial de la figura 9.
La figura 10 es una vista en perspectiva del
manguito que solamente muestra esquemáticamente y en ampliación una
de las líneas indentadas formadas en la superficie exterior.
La figura 11 es una vista ampliada en planta de
la línea áspera de la figura 10.
La figura 12 es una vista en sección
longitudinal tomada a lo largo de la línea XII-XII
de la figura 11.
La figura 13 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea XIII-XIII de la figura
12.
La figura 14 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo de la línea XIV-XIV de la figura
12.
La figura 15 es una representación de una parte
esencial del manguito representado en la figura 6.
Y la figura 16 es una figura de una parte
esencial del manguito representado en la figura 7.
A continuación, se describirán realizaciones de
la presente invención con referencia a las figuras 1 a 16.
Como se representa en la figura 1a, se carga una
aleación ligera fundida 1 conteniendo Al-73%,
Si-17%, Fe-5%,
Cu-3,5%, Mg-1%y
Mn-0,5% (% en peso) en un crisol 3 de una caldera 2.
La aleación ligera fundida cae a través de un agujero dispuesto en
una parte inferior del crisol. Entonces, la aleación ligera fundida
se convierte en partículas finas y se enfría rápidamente por aire o
gas inerte soplado a alta velocidad desde boquillas 4 que rodean el
agujero, y se forma una matriz de polvo de aleación de silicio
aluminio sub-/per-eutéctico 5 (proceso de
atomización).
La matriz de polvo de aleación de silicio
aluminio sub-/per-eutéctico 5 se carga en un
recipiente de mezcla 6 conjuntamente con polvo de alúmina que da
resistencia a la abrasión y polvo de grafito que aporta
autolubricación (figura 1b). Entonces, el recipiente de mezcla 6 se
cierra bien y gira alrededor de un eje horizontal 7 de modo que el
polvo se mezcle uniformemente y se obtenga una bala de materia prima
en polvo B.
Como se representa en la figura 1c, la bala de
materia prima en polvo 8 se carga en una bolsa cilíndrica de caucho
10 en la que se dispone un núcleo 9 que tiene un diámetro
correspondiente a un diámetro de un agujero de cilindro de un motor
de combustión interna. La bolsa cilíndrica de caucho 10 se aloja en
un recipiente cilíndrico de presión 12 que tiene tapas superior e
inferior 11. Se carga un líquido tal como agua en el recipiente
cilíndrico de presión 12 y se le da una presión de 1,6 GPa para
formar como preparación una bala cilíndrica hueca 13 (figura 1d)
que tiene una distribución de densidad uniforme y una relación de
densidad de aproximadamente 70% (proceso de formación de presión
hidrostática en frío).
La bala cilíndrica hueca 13 se introduce en un
horno de calentamiento (no representado) y precalienta y desgasifica
bajo gas nitrógeno atmosférico (la figura 1e). Entonces, la bala
cilíndrica hueca 13 se carga en un depósito 15 de un aparato de
extrusión en caliente 14 representado en la figura 1f. En el
depósito 15 se introduce un mandril 16 en un agujero central de la
bala cilíndrica hueca 13. El mandril 16 se fija de modo que un
extremo delantero del mandril 16 se coloque en un lado de extrusión
de un troquel 17 fijado al depósito 15. Un extremo delantero de un
pistón principal 18 se pone en contacto con un lado trasero de la
bala cilíndrica hueca 13 de modo que la bala cilíndrica hueca 13
sea extrusionada cuando el pistón principal 18 se mueva en una
dirección de extrusión X. La bala cilíndrica hueca extrusionada 13
se corta por trabajo mecánico para obtener manguitos 19 de longitud
predeterminada (figura 1g).
Como se representa en las figuras 2 y 3, el
troquel 17 tiene un agujero circular 17a que tiene un diámetro
interior de 94,3 mm, y en la superficie periférica del agujero 17a
se han formado ranuras 17b de anchura W y profundidad H dispuestas
de forma circunferencialmente uniforme.
Como se representa en la figura 5, en una
realización 1 incluyendo muestras 1 a 5, todas las muestras tienen
la misma anchura de ranura W de 0,38 mm y la misma extensión de
ranura (ángulo central) de 1,5º, pero tienen diferentes alturas de
ranura respectivas de 1 mm, 0,7 mm, 0,5 mm, 0,3 mm y 0,2 mm. En las
muestras 1 y 2 que tienen H/W superior a 1,5, se producen grietas
de desmoldeo en líneas sobresalientes del manguito 19 y se forman
líneas indentadas irregulares 20 como se representa en las figuras 6
a 9, 10 a 14 y 15 a 16.
Si la longitud periférica de la ranura 17b es
larga, la bala cilíndrica hueca 13 se somete a una resistencia
grande debido a contacto con las ranuras 17b del troquel 17 cuando
la bala 13 pasa a través de las ranuras 17b, de modo que se
producen dichas grietas de desmoldeo.
La "tasa de producción de grietas de
desmoldeo" en la figura 5 significa una relación del número de
líneas sobresalientes en las que se forman líneas indentadas
irregulares por grieta de desmoldeo al número total de las líneas
sobresalientes en el manguito 19. En las muestras 1 y 2, la tasa de
producción de grietas de desmoldeo es superior a 70% y buena, por
lo tanto es deseable una H/W superior a 1,9.
En la línea áspera 20 representada en las
figuras 6 a 9, se disponen porciones anchas y altas 20a (porciones
de forma irregular 20a) y se disponen porciones estrechas y bajas
20b irregularmente en la dirección de extrusión, y en la porción
ancha y alta 20a, una porción de extremo de punta es más ancha que
una porción de base cerca de una superficie de una ranura 21 del
manguito 19 (la porción de base es limitada como se representa en
las figuras 10 y 11). Además, la superficie de las porciones anchas
y altas 20a se forma en una superficie áspera irregular. Por lo
tanto, el manguito 19 y un bloque de cilindro que envuelve por
colada el manguito 19 se combinan mecánicamente fuertemente.
Dado que al menos una parte del extremo de punta
de la porción ancha y alta 20a de la línea áspera 20 se ha formado
de forma afilada, el calor del metal de envoltura por colada fundido
para el bloque de cilindro se añade al extremo de punta afilada de
la porción 20a concéntricamente para fundir una película oxidada en
la porción 20a, de modo que se puede obtener una combinación
metalúrgica segura.
Cada una de las porciones anchas y altas 20a de
la línea áspera 20 tiene un lado cerca de un extremo de inicio de
extrusión que es más ancho y más alto y otro lado cerca de un
extremo de terminación de extrusión que es más estrecho e inferior,
y una superficie de extremo de la porción ancha y alta 20a en el
extremo de inicio de extrusión está inclinada en la dirección de
extrusión desde la porción de base hacia la porción de extremo de
punta (figuras 9 y 12). Por lo tanto, cuando el manguito 19 envuelto
por colada por el bloque de cilindro es empujado en la dirección de
extrusión, presenta una resistencia grande.
En las muestras 1, 2, dado que el manguito 19
tiene las líneas indentadas irregulares 20 en la superficie
exterior, el calor del metal fundido para el bloque de cilindro que
envuelve por colada el manguito 19 es transferido rápidamente a una
superficie áspera irregular de la línea áspera 20, de modo que la
superficie áspera se funde a una temperatura suficientemente alta
para la combinación metalúrgica. Además, dado que el extremo de
punta de la porción ancha y alta 20a de la línea áspera 20 se curva
a modo de gancho y la parte inferior de la porción 20a se hace
ancha (véase la figura 12), el manguito 19 y el bloque de cilindro
se combinan fuertemente mecánicamente, de modo que el manguito 19,
que entra en contacto deslizante con un pistón y se somete a varias
fuerzas, se pueda sujetar por el bloque de cilindro estable y
firmemente.
Aunque se genere un esfuerzo térmico con el fin
de separar el manguito 19 y el bloque de cilindro debido a una
diferencia de expansión térmica entre el manguito 19 y el bloque de
cilindro, el manguito 19 y el bloque de cilindro se mantienen en un
estado fuertemente combinado y no hay peligro de que se genere un
intervalo entre ellos.
Dado que el manguito 19 y el bloque de cilindro
se combinan apretadamente sin un intervalo, el calor del manguito
19, que contacta con una cámara de combustión y se calienta, escapa
a través del bloque de cilindro que tiene un alto coeficiente de
transferencia de calor, y el manguito 19 se mantiene a una
temperatura adecuada. Por lo tanto, se mejora el golpeteo, se
reduce la carga del sistema de refrigeración, y el espacio entre
manguitos contiguos 19 se puede acortar reduciendo el tamaño del
motor de combustión interna.
En caso que el manguito de aleación de silicio
aluminio sub-/per-eutéctico 19 que tiene salientes
de formas muescadas formadas en la superficie periférica exterior
durante extrusión del manguito 19 sea envuelto por colada por un
bloque de cilindro (no representado) producido por presión alta
troquel vaciado, se pueden obtener las características
siguientes.
Cuando la superficie periférica exterior del
manguito 19 es envuelta por colada por el bloque de cilindro, el
metal fundido del bloque de cilindro rodea totalmente la porción
sobresaliente 20a de forma muescada por la presión de inyección del
vaciado a troquel. Entonces, una película oxidada fuerte en el
extremo de punta de la porción sobresaliente 20a que tiene pequeña
masa térmica, se funde localmente por la energía térmica del metal
fundido. Así, se realizan una combinación mecánica y una combinación
metalúrgica y se puede obtener una gran fuerza de combinación y
adhesión.
Dado que se puede llevar a cabo diferentes tipos
de combinaciones simultáneamente en el proceso de inyección del
bloque de cilindro, los intervalos producidos entre el bloque de
cilindro y la superficie periférica exterior del manguito son
pocos. Por lo tanto, el pistón se enfría efectivamente, se mejora el
golpeteo, y el calor generado en la cámara de combustión puede ser
dirigido efectivamente al sistema de refrigeración. Dado que el
manguito está fijado al bloque de cilindro firmemente, se reduce la
lubricación y se puede reducir la emisión de gases de escape
(hidrocarbono).
Si el bloque de cilindro se somete a tratamiento
de envejecimiento por calor debido a historia térmica, los
intervalos entre el manguito y el bloque de cilindro son muy pocos y
por lo tanto la combinación del manguito y el bloque de cilindro es
fuerte, de modo que se reduce la deformación de una superficie
periférica interior del agujero en el transcurso de la operación, y
como resultado, se mejora el consumo de aceite y la operación de
soplado.
En las muestras 3, 4, 5 de la tabla representada
en la figura 5, H/W es inferior a 1,5 y como resultado, las tasas
de producción de grietas de desmoldeo son bajas.
En una realización 2 en la tabla de la figura 5,
se usa la misma bala cilíndrica hueca 13 que la bala en la
realización 1, y H y W de las muestras 6-10 se
seleccionan de manera que H/W de todas las muestras sea 2,7 (más
que 1,5). En las muestras 6, 7, 8 y 9, dado que la anchura de la
ranura 17b del troquel 17 es menor que 1,3 mm, la tasa de
producción de grietas de desmoldeo es superior a 70%. Por
consiguiente, las muestras 6, 7, 8 y 9 se pueden utilizar en la
práctica.
Pero, en la muestra 10, dado que la anchura de
la ranura 17b del troquel 17 es 1,5 mm superior a 1,3 mm, no se
producen grietas de desmoldeo. Consiguientemente el manguito 19
extrusionado del troquel 17 tiene la misma sección transversal que
el troquel 17 y el manguito 19 puede ser utilizado en la
práctica.
En una realización 3 en la tabla de la figura 5,
polvo que tiene una composición (Al-58,5%,
Si-25%, Cu-4,5%, Mg- 1,5%,
Al_{2}O_{3}-10% y Gr (partícula de
grafito)-0,5% distinta de la de la realización 1 se
conforma a una presión de 1,6 GPa en una prensa de presión
hidrostática en frío para obtener la bala cilíndrica hueca 13. La
bala cilíndrica hueca 13 es extrusionada en caliente en un estado
calentado a 450ºC. El polvo anterior se hace de tal manera que
después de conformar la matriz de polvo de aleación de silicio
aluminio sub-/per-eutéctico mediante un proceso
atomizador al igual que en la realización 1, se añaden
Al_{2}O_{3} y Gr.
En las muestras 11, 12 de la realización 3, dado
que H/W es superior a 1,5, la anchura W de la ranura 17b del
troquel 17 es inferior a 1,3 y la relación de longitud periférica
L/d \cdot \pi es superior a 1,5, la tasa de producción de
grietas de desmoldeo es 92% o 87% y se forma una línea áspera buena
20.
Sin embargo, en las muestras 13, 14, dado que la
relación de longitud periférica L/d \cdot \pi es inferior a
1,5, la tasa de producción de grietas de desmoldeo es bajo aunque se
producen parcialmente grietas de desmoldeo, de modo que estas
muestras no se pueden utilizar en la práctica.
En una realización 4 en la tabla de la figura 5,
se usa la misma bala cilíndrica hueca 13 que en la realización 3.
En cada una de las muestras 15, 16, la ranura 17b del troquel 17 se
forma en forma de T como se representa en la figura 4, la longitud
periférica interior del troquel 17 es necesariamente larga,
correspondientemente la relación de longitud periférica L/d \cdot
\pi es considerablemente superior a 1,5 y por lo tanto la tasa de
producción de grieta de desmoldeo es 100%.
En las muestras 17, 18, la relación de longitud
periférica es superior a 1,5, pero menor en comparación con las
muestras 15, 16, por lo tanto la tasa de producción de grieta de
desmoldeo es alta, pero no llega a 100%.
En dichas realizaciones, el elemento metálico a
envolver por colada es un artículo
sinterizado-extrusionado (manguito 19), pero puede
ser un artículo extrusionado ordinario, un artículo forjado o un
artículo colado.
La presente invención puede ser aplicada a un
elemento metálico a envolver por colada por un artículo metálico
colado tal como un manguito de un motor de combustión interna a
envolver por colada por un bloque de cilindro o análogos.
Claims (11)
1. Un elemento metálico que ha sido envuelto por
colada por un artículo metálico colado, donde una superficie de
dicho elemento metálico (19) envuelto por colada por dicho artículo
metálico colado es una superficie irregular (20, 21) con salientes
(20a) que sobresale de ella, y la anchura máxima de dichos salientes
(20a) en una porción de extremo de punta es mayor que la anchura
máxima de los salientes (20a) en una porción de base,
caracterizado porque dicho elemento
metálico (19) es un elemento extrusionado (19) que tiene ranuras
(21) que se extienden en la dirección de extrusión y dichos
salientes (20a) están formados entre dichas ranuras (21) como
salientes de forma irregular (20a) separados uno de otro en la
dirección de extrusión, donde dichos salientes (20a) se alinean en
líneas indentadas (20) que se extienden en la dirección de
extrusión, donde líneas indentadas adyacentes (20) están separadas
una de otra por las ranuras (21), y las ranuras (21) no tienen
dichos salientes (20a), donde dichos salientes (20a) se combinan
metalúrgicamente con el material de envoltura por colada.
2. Un elemento metálico según la reivindicación
1, donde al menos una parte de dicha porción de extremo de punta de
cada uno de dichos salientes (20a) se forma en una forma ahusada
afilada.
3. Un elemento metálico según la reivindicación
1, donde dichos salientes de forma irregular (20a) cerca de un
extremo de inicio de extrusión son anchos y altos, y dichos
salientes de forma irregular cerca de un extremo de terminación de
extrusión son estrechos y bajos.
4. Un elemento metálico según la reivindicación
1 o 2, donde dicho elemento metálico (19) a envolver por colada es
un cuerpo cilíndrico hueco (19).
5. Un elemento metálico según la reivindicación
1, donde dicho elemento metálico (19) es cilíndrico, donde dicho
elemento metálico (19) tiene una superficie exterior formada con
dichos salientes (20a), dichos salientes (20a) están dispuestos en
filas que se extienden axialmente y separadas circunferencialmente a
intervalos regulares a través de dichas ranuras (21), y
donde dichos salientes (20a) están separados uno
de otro en la dirección axial y porciones de extremo de punta de
dichos salientes (20a) están curvadas lateralmente.
6. Un elemento metálico según la reivindicación
1, donde dicho elemento metálico (19) es cilíndrico, donde dicho
elemento metálico (19) tiene una superficie exterior formada con
dichos salientes (20a), dichos salientes (20a) están dispuestos en
filas que se extienden axialmente y separadas circunferencialmente a
intervalos regulares a través de dichas ranuras (21), y
donde dichos salientes (20a) están separados uno
de otro en la dirección axial y porciones de extremo de punta de
dichos salientes (20a) están curvadas en dirección axial.
7. Un elemento metálico según la reivindicación
5 o 6, donde dichos salientes (20a) están alineados axialmente a
intervalos irregulares y no están alineados
circunferencialmente.
8. Un método para fabricar un elemento metálico
cilíndrico (19) que tiene una superficie irregular exterior (20,
21) con salientes (20a) y envolver por colada dicho elemento
metálico cilíndrico (19) por un artículo metálico colado;
incluyendo:
preparar un troquel (17) que tiene una
superficie periférica interior formada con ranuras longitudinales
(17b) de profundidad H y anchura W, estableciéndose la relación
entre una profundidad máxima H_{MAX} y una anchura mínima
W_{MIN} de la ranura como H_{MAX/}W_{MIN} 1,5;
insertar un material metálico cilíndrico en
dicho troquel (17);
extrusionar en caliente dicho material metálico
cilíndrico para obtener el elemento metálico cilíndrico (19) que
tiene una superficie exterior con salientes (20a), donde la
superficie periférica interior del troquel (17) forma ranuras (21)
dispuestas en el elemento metálico cilíndrico (19) y que se
extienden en la dirección de extrusión, y forma dichos salientes
(20a) como salientes de forma irregular (20a) separados uno de otro
en la dirección de extrusión entre dichas ranuras (21) de dicho
elemento metálico cilíndrico (19) debido a una resistencia grande
al contacto con las ranuras (17b) del troquel (17), de tal manera
que la anchura máxima de dichos salientes (20a) en una porción de
extremo de punta sea mayor que la anchura máxima de los salientes
(20a) en una porción de base, y dichos salientes (20a) se alinean en
líneas indentadas (20) que se extienden en la dirección de
extrusión, donde las líneas indentadas adyacentes (20) están
separadas una de otra por las ranuras (21), y las ranuras (21) no
tienen dichos salientes (20a); y
envolver por colada dicho elemento metálico
cilíndrico (19) por dicho artículo metálico colado combinando
metalúrgicamente al mismo tiempo dichos salientes (20a) con el
material de dicho artículo de envoltura por colada.
9. Un método según la reivindicación 8, donde
dicha anchura mínima W_{MIN} de dicha ranura (17b) se establece
como W_{MIN} 1,3 mm.
10. Un método según la reivindicación 8 o 9,
donde la relación entre un diámetro mínimo interior d y una longitud
periférica interior total L de una sección transversal de dicho
troquel (17) se establece como L / d \cdot \pi 1,5.
11. Un método según la reivindicación 8 o 9,
donde dicho elemento metálico a envolver por colada es un cuerpo
cilíndrico hueco (19).
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