ES2307890T3

ES2307890T3 - Componente de construccion ligero que contiene espuma de metal, y el procedimiento y el dispositivo para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2307890T3
Application number: ES03450095T
Authority: ES
Inventors: Franz Dobesberger; Herbert Flankl; Dietmar Leitlmeier; Alois Birgmann
Original assignee: HUTTE KLEIN REICHENBACH GES M; Huette Klein Reichenbach GmbH
Current assignee: HUTTE KLEIN REICHENBACH GES M; Huette Klein Reichenbach GmbH
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2008-12-01
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: PT1354651E; AT411970B; CA2425826A1; CA2425826C; NO20031652D0; US20030198827A1; EP1354651B1; US20060029826A1; ATA6102002A; NO337269B1; DE50310221D1; JP2004025307A; EP1354651A2; NO20031652L; ATE402772T1; US7137433B2; US7134477B2; US7135236B2; CZ20031104A3; SI1354651T1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción ligero que presenta un cuerpo metálico de pared exterior al menos parcialmente cerrado y un área interior compuesta por espuma de metal, asimismo, en un primer paso se elabora, mediante un proceso de pirometalúrgia, una pieza núcleo con una capa superficial del núcleo y un interior del núcleo espumado que rellena la capa superficial, unido metálicamente a ella, tras lo cual, en un segundo paso, la pieza núcleo se ubica en un molde de fundición, allí es rodeada de un fluido que se deja solidificar, de ese modo, se obtiene una unión continua y/o una unión metálica de la capa superficial del núcleo con el cuerpo de pared exterior, caracterizado porque, en el primer paso de procedimiento, en el cual se elabora el núcleo, un molde de fundición con una abertura de entrada y con, al menos, una abertura de pequeño formato en el área vertical más elevada, se lleva y/o se mantiene a una temperatura debajo de la temperatura de liquidus de una aleación espumable y se une a una pieza vertedora o de llenado que, por un lado, ingresa a un fluido de esta aleación, en forma de tubo o embudo, eventualmente calefaccionable y por el otro, actúa como sello respecto del metal líquido, tras lo cual se llevan a cabo un desplazamiento o una extracción del aire del molde de fundición, mediante un movimiento ascendente del menisco, es decir, de la superficie de metal líquido del fluido, a través de la abertura de entrada hasta las aberturas de pequeño formato más elevadas del molde de fundición, y una formación de una capa superficial del núcleo densa solidificada con el espesor deseado en toda la superficie del interior del molde de fundición y la proporción central de metal líquido es desplazada de ella por introducción de burbujas de gas que se unen formando espuma de metal y, mediante la adecuada extracción de calor del sistema, se lleva a cabo una solidificación de la parte interior del núcleo espumante, conformando una pieza de núcleo compuesto.

Description

Componente de construcción ligero que contiene espuma de metal, y el procedimiento y el dispositivo para su fabricación.

La presente invención comprende un procedimiento así como un dispositivo para la fabricación de un componente de construcción ligero.

Un componente de construcción ligero, en general, debe poseer las características mecánicas y eventualmente antivibratorias requeridas para un objeto de aplicación previsto, por ejemplo, para una función de apoyo o soporte de componentes de construcción o de máquinas y, al mismo tiempo, poseer un peso reducido. Más precisamente: Un componente de construcción ligero debería presentar una masa o distribución del material tal que, en el caso de una carga de la pieza, en lo posible reinen en todas las áreas tensiones del material mecánicas específicas lo más regulares posibles. Los componentes de construcción ligeros que, en su mayoría, consisten en un metal ligero o una aleación de metal ligero y, ventajosamente, están elaborados por fundición, también pueden ser utilizados como denominadas piezas de choque (crash), que presentan una elevada recepción de energía en el caso de una deformación.

En principio, los componentes de construcción ligeros están configurados como un cuerpo hueco con paredes delgadas que, eventualmente, pueden presentar refuerzos para evitar pliegues o pandeos ligeros y/o tempranos. Para reforzar las paredes de la pieza, éstas pueden estar configuradas perpendiculares a la dirección de carga principal de manera curvada u ondulada, sin embargo, las formas internas complejas de las piezas de fundición requieren, en su fabricación, de moldes de arena que tras la fundición frecuentemente deben ser extraídas del hueco de manera complicada.

Para una fabricación de un cuerpo hueco simple con, por ejemplo, un corte transversal cilíndrico o rectangular del hueco, pueden utilizarse moldes metálicos reutilizables para elaborar un componente de construcción ligero colado, sin embargo, de ese modo, frecuentemente se deben asumir espesores de pared más anchos con piezas de mayor peso.

Del mismo modo se conoce, por el estado de la técnica, el procedimiento de utilizar piezas núcleo de espuma de metal como moldes permanentes en las piezas de fundición que en otro paso de procedimiento se refunden, por ejemplo, Mat.-wiss. u. Werkstofftech. (Técnicas y materiales) 31, pág. 407-408 (2000). Pero dado que las piezas núcleo de espuma de metal tienen poros abiertos o sólo presentan capas exteriores delgadas, persiste, básicamente, el problema de que al refundir dicha piezas núcleo de espuma de metal pueden producirse, de manera indeseada, deformaciones en la pieza núcleo, el colapso de las burbujas en el área marginal, y fracturas incontrolables del fluido en el cuerpo de espuma.

Por la memoria WO 01/62415 A1 se conoce, por ello, un procedimiento en el cual el núcleo de espuma de metal es rodeado de una capa térmicamente resistente, por ejemplo, mediante rociado o inmersión. En Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 31, pág. 428-431 (2000) se publica un procedimiento en el cual un núcleo de espuma de metal es elaborado mediante la técnica de pulvimetalurgia y presenta una capa de óxido. Antes de la refundición es revestido. En Metal Matrix Composites and Metallic Foams (compuestos de matrices de metal y espumas de metal), T. W. Clyne et. al., Euromat99 - vol. 5, la pieza núcleo elaborada mediante técnica de pulvimetalúrgica es provista de un revestimiento de la superficie antes de la refundición. También en la memoria DE 196 50 613 A1, antes de la refundición se reviste un núcleo de espuma de metal con una película metálica, o se sella la superficie del núcleo de espuma de metal. Pero estos procedimientos son muy complicados, costosos y llevan mucho tiempo, dado que para la realización es necesario otro paso (sellado, rociado, inmersión).

A su vez, la memoria WO 02/092261 A1 publica un componente de construcción con una pieza núcleo de espuma de metal cuyo espesor se incrementa gradualmente hacia fuera, y la pieza núcleo de espuma de metal presenta una piel exterior prácticamente cerrada. El cuerpo de espuma de metal se fabrica, a su vez, a través de una adición de un agente de propulsión en el fluido. Pero este tipo de material de gradiente, y con ello, el correspondiente componente de construcción tiene, naturalmente, un mayor peso que una verdadera pieza núcleo de espuma y el componente de construcción fabricado con él.

Un objetivo de la presente invención es lograr un procedimiento mediante el cual se pueda incorporar, en una pared portante, un elemento de apoyo como componente de construcción ligero que eventualmente pueda actuar como elemento de amortiguación y/o absorción de energía en el caso de una deformación

Finalmente, la invención tiene como objetivo el dispositivo para la fabricación de un elemento del tipo mencionado al comienzo.

El objetivo de la invención se logra con un procedimiento para la fabricación de un componente de construcción ligero que presente un cuerpo metálico de paredes exteriores al menos parcialmente cerrado y un área interior compuesta por espuma de metal, asimismo, en un primer paso se elabora, mediante un proceso de pirometalúrgia, una pieza núcleo con una capa superficial del núcleo y un interior del núcleo espumado que rellena la capa superficial, unido metálicamente a ella, tras lo cual, en un segundo paso, la pieza núcleo se posiciona en un molde de fundición, allí es rodeada de un fluido que se deja solidificar conformando el cuerpo de pared exterior, de ese modo, se obtiene una unión continua y/o una unión metálica de la capa superficial del núcleo con el cuerpo de paredes exteriores, en donde, en el primer paso de procedimiento, en el cual se elabora el núcleo, un molde de fundición con una abertura de entrada y con, al menos, una abertura de pequeño formato en el área vertical más elevada, se lleva y/o se mantiene a una temperatura debajo de la temperatura de liquidus de una aleación espumable y se une a una pieza vertedora o de llenado que, por un lado, ingresa a un fluido de esta aleación, en forma de tubo o embudo, eventualmente calefaccionable y por el otro, actúa como sellado respecto del metal líquido, tras lo cual se llevan a cabo un desplazamiento o una extracción del aire del molde de fundición, mediante un movimiento ascendente del menisco, es decir, de la superficie de metal líquido del fluido, a través de la abertura de entrada hasta las aberturas de pequeño formato más elevadas del molde de fundición, y una formación de una capa superficial del núcleo densa solidificada con el espesor deseado en toda la superficie del interior del molde de fundición y la proporción central de metal líquido es desplazada de ella por introducción de burbujas de gas que se unen formando espuma de metal y, mediante la adecuada extracción de calor del sistema, se lleva a cabo una solidificación de la parte interior del núcleo espumante, conformando una pieza de núcleo compuesto.

Mediante la pieza vertedora de llenado, en la cual se puede impedir de manera simple la solidificación del fluido de metal, por ejemplo, a través de calefacción, simplemente se suministra fluido en el interior del molde de fundición desplazando, a la vez, el aire. Dado que ahora el molde de fundición acorde a la invención posee una temperatura debajo de la temperatura de liquidus de la aleación espumable, en la pared interna y en las aberturas de pequeño formato del molde se solidifica el metal líquido y se forma una capa de superficie densa. La conformación de la capa depende del tiempo así como de la temperatura del molde de fundición y del fluido y, a través de la regulación de estos parámetros, puede manejarse o regularse fácilmente un espesor deseado de la capa superficial del núcleo. Una temperatura demasiado elevada del molde de fundición, por ejemplo, en el área de la temperatura de solidus de la aleación, puede provocar la salida de metal líquido por lo intersticios y salidas de aire y/o el colapso de las burbujas de espuma en estos puntos e influir desventajosamente, al menos, en la calidad de la superficie de la pieza núcleo, especialmente, sin embargo, en su capacidad de carga.

Tras alcanzar la configuración de capa prevista se lleva a cabo un ingreso de burbujas de gas en el interior del molde de fundición, dichas burbujas de gas conforman la espuma de metal. Las áreas metálicas de las paredes de las burbujas exteriores de gas se adhieren, a su vez, a la capa superficial del núcleo solidificada, asimismo, a través de otra extracción de calor, mediante el molde de fundición, se solidifica la espuma de metal.

Las ventajas del procedimiento acorde a la invención consisten, especialmente, en que la pieza núcleo y el cuerpo de pared exterior se pueden elaborar mediante pasos de procedimiento independientes separados, y por ello también pueden ser dimensionados independientemente entre sí. Dado que ahora la capa superficial del núcleo es unida metálicamente a las paredes de las burbujas de espuma periféricas, también se puede obtener un cuerpo o pieza núcleo especialmente ligeros, pero también resistentes a la compresión, asimismo, la configuración independiente del cuerpo de pared exterior permite un moldeado esencialmente libre de la misma, en lo que respecta a las dimensiones. Un refundido de la pieza núcleo que se lleva a cabo posteriormente puede llevarse a cabo con diferentes espesores de pared, de modo que se puede configurar su pared externa de manera reforzada en los puntos del componente de construcción ligero con elevada exigencia.

Las ventajas alcanzadas con la invención se pueden observar, esencialmente, en que el componente de construcción ligero está formado por dos piezas que se unen entre sí en sus caras planas, y por ello las piezas pueden ser fácilmente configuradas y la pieza núcleo puede ser configurada independientemente del cuerpo de pared exterior.

La espuma de metal de la pieza núcleo, representada de manera metalúrgica, posee, a su vez, una unión metálica con la capa superficial del núcleo que, a su vez, posee por ello una elevada estabilidad y está en condiciones de absorber grandes fuerzas de apoyo. Por este motivo es posible, ventajosamente, conformar el cuerpo de pared exterior con un espesor delgado, con lo cual se obtienen componentes de poco peso.

Gracias a la memoria WO 01/62416 se conoce la obtención de cuerpos moldeados en una pieza de espuma de metal, especialmente, de espuma de aluminio. En dicho proceso se sumerge una coquilla en un fluido espumable y se la llena con él, tras lo cual se lleva a cabo, en el fluido en la coquilla, una introducción de espuma a través de burbujas ascendentes. Sin embargo, la superficie del cuerpo moldeable formada por las áreas de las paredes, adyacentes a la pared de la coquilla, es delgada y su calidad, al parecer, depende de la presión metaloestática. Elevar la coquilla durante su llenado con espuma tendría, por ello, un efecto favorable sobre la calidad de la superficie del cuerpo moldeado. Los cuerpos de espuma elaborados de este modo presenta, sin embargo, la desventaja de que su superficie, a causa de la pared delgada de burbujas de espuma y, especialmente, en el caso de grandes burbujas individuales, sólo pueden soportar una carga reducida y que la pared del cuerpo moldeado y las burbujas que rodean a la pared están formadas por los mismos materiales con las mismas características. Al parecer, el vertido de este cuerpo moldeado en un fluido con una composición diferente no se puede realizar adecuadamente, porque en ese caso se producen fracturas incontrolables y un colapso de las paredes de burbujas, o, especialmente, de burbujas mayores en la superficie del cuerpo, por lo cual también se influye de manera imprevisible en el peso de la pieza.

Acorde a la invención, es especialmente ventajoso si el material del cuerpo de pared exterior y el de la pieza núcleo poseen composiciones químicas diferentes entre sí y/o una construcción metálica diferente y, preferentemente, están formados en cada caso, partir de un metal ligero o una aleación de metal ligero. De ese modo es posible poder contar con diferentes exigencias de las piezas. Por ejemplo, toda la pieza núcleo puede estar formada por un área interior compuesta por espuma, de un material duro y/o bronco que presenta partículas, y el cuerpo de pared exterior de material blando o también de material de matriz libre de partículas, según las características deseadas o los requerimientos del componente de construcción ligero.

Si en un acondicionamiento de la invención están formados, ventajosamente, el cuerpo de pared exterior por una aleación tenaz y la pieza núcleo de un material con partículas de cerámica en una matriz de metal, entonces pueden ser soportadas o transmitidas por el componente de construcción ligero cargas especialmente elevadas o dinámicas con un buen efecto de amortiguación.

El efecto de soporte de la capa superficial del núcleo, especialmente, en el caso de una carga sobre una superficie reducida o en la áreas marginales, puede incrementarse aún más si las burbujas de gas del interior del núcleo espumado presentan una distribución de tamaño ampliamente monomodal en un área de tamaño estrecha. A su vez, es favorable en gran medida si la capa superficial del núcleo posee un espesor medio de, al menos, 0,30 mm., pero de un máximo de 2,9 mm.

En un acondicionamiento de la invención, también favorable económicamente, puede estar previsto que el cuerpo de pared exterior presente muescas para, al menos, una sujeción y/o una guía del componentes de construcción en máquinas o componentes de soporte y, eventualmente, presente un espesor de pared esencialmente igual o, preferentemente, parcialmente diferente, dicho espesor del cuerpo de pared exterior está conformado localmente de modo tal que, esencialmente, en el caso de carga del componentes de construcción, se producen tensiones mecánicas esencialmente iguales.

De ese modo se puede obtener, de manera simple, el componente de construcción ligero como, eventualmente, un elemento de construcción o de una máquina complejo de diferentes tipos con un peso especialmente reducido, en dicho elemento sólo deben ser realizadas las perforaciones para los elementos de sujeción.

Una relación especialmente favorable de la carga y del peso del componente de construcción ligero se logra si la pieza núcleo es formada por un metal espumable o una aleación metálica espumable, eventualmente con una rigidez elevada, y el cuerpo de paredes exteriores, por un material metálico diferente, preferentemente, por una aleación de metal ligero más tenaz.

Ventajosamente, especialmente para una forma de la pieza núcleo compleja, puede preverse que el molde de fundición esté formado por múltiples piezas con intersticios de paso que permitan el paso de gas y esté unido, en la abertura de entrada, con la pieza vertedora o de llenado, de ese modo se logra un efecto de sellado, gracias al fluido que asciende a los intersticios e ingresa y se solidifica en las aberturas de pequeño formato, obteniendo una capa continua de la superficie del núcleo.

Para incrementar la estabilidad de la espuma de metal o para impedir un colapso de las burbujas de gas, es favorable si las burbujas de gas que desplazan la proporción de metal líquido a la capa superficial del núcleo se forman en el fluido con un tamaño esencialmente semejante, dependiendo del contenido de partículas, especialmente, del contenido de SiC, a una distancia de, al menos, 20 mm. o más de la abertura de entrada, y pueden ascender en el fluido.

Se pueden obtener características de uso mejoradas del componente de construcción ligero durante la fabricación del mismo si el cuerpo de paredes exteriores metálico se elabora en un procedimiento de moldeo a presión y el espesor de la capa superficial del núcleo se determina dependiendo del tamaño de las burbujas de gas de la parte interior del núcleo, así como de la presión del metal líquido y de la temperatura de fundición en el procedimiento de moldeo a presión.

Otro objetivo de la presente invención, obtener un dispositivo de fabricación de un componente de construcción ligero con un cuerpo metálico de paredes exteriores al menos parcialmente cerrado y un área interior compuesta por espuma de metal, se logra gracias a que el dispositivo consiste en un el dispositivo de fabricación del núcleo y un dispositivo de fundición por presión de la pared exterior, asimismo, el dispositivo de fabricación del núcleo consiste esencialmente, en un molde de fundición con una abertura de entrada del lado de la base y, al menos, una abertura de salida en el área vertical superior del molde, eventualmente, por un obturador para la abertura de entrada del molde de fundición, por un fluido en un recipiente de fluido que se puede obturar y al cual se le puede suministrar presión, y por una pieza vertedora o de llenado que, por un lado, ingresa al fluido, y está formada por un elemento de inyección para un gas conformador de espuma de metal.

La ventaja alcanzada con este dispositivo acorde a la invención se puede observar, esencialmente, en al posibilidad de implementar independientemente el dispositivo de fabricación del núcleo y el dispositivo de fabricación del cuerpo metálico de pared exterior. Independientemente entre sí, están dadas, de manera simple, las condiciones para fabricar la pieza núcleo y el cuerpo de pared exterior en las dimensiones deseadas, es decir, con los espesores de pared y las muescas, previstos de manera localizada. Más allá de ello existe la posibilidad, acorde a la esencia de la invención, de fabricar los núcleos de alta calidad y de manera económica, con intervalos reducidos.

Además, es ventajoso desde el punto de vista de la técnica de fabricación si el molde de fundición está formado por múltiples partes, presenta intersticios de paso que permiten el paso de gas y está unido de modo hermético al fluido a un obturador, de manera que es desplazable respecto de él, o con la pieza vertedora o de llenado eventualmente calefaccionable. Como mencionamos anteriormente, a causa de la temperatura de fundición reducidas en principio los intersticios de paso preferentemente permiten el paso del gas y luego se sellan por el fluido que se solidifica en ellos.

Si preferentemente, y como ya se conoce, en la pared del recipiente de fluido en el lado de la base debajo de la pieza vertedora de llenado está dispuesto un elemento de entrada de gas con piezas de toberas que ingresan al fluido, se puede obtener una espuma de metal con un tamaño de burbujas bastante similar y un efecto de apoyo mejorado de la capa superficial del núcleo.

Para una aplicación controlable con velocidad manejable puede ser favorable si el fluido con su menisco en el área interior de la pieza vertedora de llenado se puede ser llevado al interior del molde de fundición mediante presión de gas ejercida sobre la superficie exterior del espejo de fundición.

El espesor de pared previsto se puede mantener especialmente bien en todos los puntos del cuerpo de pared exterior si el dispositivo de fundición por presión de la pared exterior, para sostener y posicionar la pieza núcleo presenta un dispositivo de sujeción que, junto con otros elementos de formación de pared, conforma un molde de fundición por presión, en el cual se puede insertar un elemento de entrada del fluido, por ejemplo, una tobera para el suministro de metal de colada. En un modo de ejecución diferente estos elementos de sujeción o posicionamiento también pueden estar ejecutados como marcas de macho en sí conocidas.

Los componentes de construcción ligeros con, eventualmente, diferentes espesores en diferentes puntos del cuerpo de pared exterior también se pueden utilizar muy eficientemente como piezas con una elevada capacidad para una recepción de energía de deformación. Estas piezas pueden ser configuradas fácilmente para que su inicio de deformación se lleve a cabo, como es deseado, independientemente de la presión y de la dirección de la presión.

Dado que, como ya hemos mencionado anteriormente, las piezas núcleo se pueden fabricar con el espesor deseado, acorde a la invención también posible implementar un elemento de ese tipo con una alta capacidad para la recepción de energía de deformación.

Un ejemplo de ejecución de la presente invención que tan sólo representa una posibilidad de ejecución, está representado en los dibujos y a continuación se explica en detalle.

Figura 1 un componente de construcción ligero

Figura 2 un molde de fundición de la pieza núcleo

Figura 3 un molde de fundición unido a un dispositivo de fundición

Figura 4 una pieza núcleo en el molde de fundición

Figura 5 una pieza núcleo durante el desencofrado

Figura 6 una pieza núcleo

Figura 7 una pieza núcleo con soporte

Figura 8 una pieza núcleo en una coquilla del cuerpo de pared exterior

Figura 9 un componente de construcción ligero durante el desencofrado

A continuación se enumera una lista con las referencias utilizadas en las figuras.

1: Componente de construcción ligero

10: Pieza núcleo

12: Cuerpo de pared exterior

13: Área interior

14: Capa superficial del núcleo

15: Interior del núcleo

16, 16', 16'', 16''': Muescas en el cuerpo de pared exterior

17: Área de sujeción

2: Dispositivo de fabricación del núcleo

21: Molde de fundición

21', 21'', 21''': Piezas del molde de fundición

211: Abertura de entrada del molde de fundición

212: Abertura de salida

213, 213': Intersticios de paso

214: Obturador

22: Metal líquido espumable

221: Menisco

222: Superficie exterior del espejo de fundición

23: Recipiente de fluido

231: Pieza de llenado

24: Elemento de entrada de gas

241: Pieza de tobera

3: Dispositivo de fundición por presión de la pared exterior

31, 31': Elementos tensores del núcleo

32: Molde de fundición por presión

32, 32': Elementos de formación de pared

33: Tobera

4: Suministro de metal de fundición por presión.

En la figura 1 está representado de modo esquemático un componente de construcción ligero 1 con una pieza núcleo 10 y un cuerpo de pared exterior 12 que presenta un espesor D. La pieza núcleo 10 presenta, en dirección al cuerpo de pared exterior 12, una capa superficial del núcleo 14 cerrada densa, y posee un área interior 13 con un interior del núcleo 15 de espuma de metal, así como un área de sujeción 17. El cuerpo de pared exterior 12 está provisto de muescas 16, 16', 16'', 16''' que pueden servir para la sujeción de la pieza o la guía de la pieza.

Las figuras 2 a 5 muestran una representación esquemática de la fabricación de una pieza núcleo.

En la figura 2 se muestra un ensamblado de un molde de fundición 21 con una abertura de entrada 211 en el cual las piezas del molde de fundición 21', 21'' pueden ser unidas como partes laterales en la dirección X o X' y la pieza superior del molde de fundición 21''' con una abertura de salida de gas 212, en dirección Y' y pueden ser tensadas entre sí.

La figura 3 muestra un dispositivo de fabricación del núcleo 2 con un molde de fundición 21 y un recipiente de fluido 23 unido a él. El recipiente de fluido 23 presenta, por un lado, una pieza de llenado 231 en forma de embudo que ingresa al fluido 22 y que puede ser calefaccionada. Por otro lado, la pieza de llenado 231 está unida a un obturador 214 o una coquilla 21. Debajo de la pieza de llenado 231 en dirección vertical se encuentra, en la base del recipiente de fluido 23, un elemento de entrada de gas 24 con una pieza de tobera 241 para la formación de espuma de metal. Pero también es posible posicionar un elemento de entrada de gas 24 directamente en un fluido 22.

En la fabricación de una pieza núcleo 10 se desplaza, por ejemplo, un menisco 221 del fluido 22 en el interior de la pieza de llenado 231 en la dirección Z hacia arriba a través de una abertura de entrada 211 de un molde de fundición 21, mediante la aplicación de presión de gas sobre una superficie exterior del espejo de fundición 222 en un recipiente de fluido cerrado. Al ascender el menisco escapa el aire del molde de fundición a través de los intersticios de paso 213, 213' y a través de una abertura de salida 212 realizada en pequeño formato, asimismo, como consecuencia de una temperatura baja del molde de fundición 21 se solidifica el fluido en los intersticios 213, 213', así como en la abertura de salida 212 y conforma una capa superficial del núcleo 14 densa. Una posterior introducción de gas mediante piezas de tobera 241 provoca en el fluido espumable burbujas de gas estables y esencialmente del mismo formato, que ascienden y forman una espuma de metal dentro de la capa superficial del núcleo 14 que, como consecuencia de la refrigeración del molde de fundición 1 se solidifica y conforma una pieza núcleo 10. Para poder desplazar el molde de fundición 21 antes de una solidificación completa de la espuma de metal, un obturador 241 puede sellar su abertura de entrada 211 (figura 4). La figura 5 muestra un desencofrado de una pieza núcleo 10.

Una pieza núcleo 10 (figura 6) es provista de un cuerpo de pared exterior 12 en un dispositivo de fundición por presión 3, como se muestra en las figuras 7 a 9, que representan la función.

Como podemos observar en la figura 7, una pieza núcleo 10 se sostiene, por ejemplo, mediante elementos tensores del núcleo 31, 31'y los elementos de formación de pared 32, 32' se colocan adyacentes entre sí en dirección X, X' e Y, conformando un molde de fundición por presión 32. Un intersticio de vertido restante se llena con un metal suministrado 4 en el procedimiento de moldeo a presión, tras la conexión de, por ejemplo, una tobera 33, como se muestra en la figura 8, de tal modo que se obtiene un cuerpo de pared exterior 12 que rodea a la pieza núcleo 10 y se consigue un componente de construcción ligero 1.

La figura 9 muestra una muesca de un componente de construcción ligero.

Claims

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1. Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción ligero que presenta un cuerpo metálico de pared exterior al menos parcialmente cerrado y un área interior compuesta por espuma de metal, asimismo, en un primer paso se elabora, mediante un proceso de pirometalúrgia, una pieza núcleo con una capa superficial del núcleo y un interior del núcleo espumado que rellena la capa superficial, unido metálicamente a ella, tras lo cual, en un segundo paso, la pieza núcleo se ubica en un molde de fundición, allí es rodeada de un fluido que se deja solidificar, de ese modo, se obtiene una unión continua y/o una unión metálica de la capa superficial del núcleo con el cuerpo de pared exterior, caracterizado porque, en el primer paso de procedimiento, en el cual se elabora el núcleo, un molde de fundición con una abertura de entrada y con, al menos, una abertura de pequeño formato en el área vertical más elevada, se lleva y/o se mantiene a una temperatura debajo de la temperatura de liquidus de una aleación espumable y se une a una pieza vertedora o de llenado que, por un lado, ingresa a un fluido de esta aleación, en forma de tubo o embudo, eventualmente calefaccionable y por el otro, actúa como sello respecto del metal líquido, tras lo cual se llevan a cabo un desplazamiento o una extracción del aire del molde de fundición, mediante un movimiento ascendente del menisco, es decir, de la superficie de metal líquido del fluido, a través de la abertura de entrada hasta las aberturas de pequeño formato más elevadas del molde de fundición, y una formación de una capa superficial del núcleo densa solidificada con el espesor deseado en toda la superficie del interior del molde de fundición y la proporción central de metal líquido es desplazada de ella por introducción de burbujas de gas que se unen formando espuma de metal y, mediante la adecuada extracción de calor del sistema, se lleva a cabo una solidificación de la parte interior del núcleo espumante, conformando una pieza de núcleo compuesto.
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza núcleo es formada por un metal espumable o una aleación metálica espumable, eventualmente con una rigidez elevada, y el cuerpo de pared exterior, por un material metálico diferente, preferentemente, por una aleación de metal ligero más tenaz.
3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el molde de fundición es formado por múltiples piezas con intersticios de paso que permiten el paso de gas y es unido, en la abertura de entrada, con la pieza vertedora o de llenado, de ese modo se logra un efecto de sellado, gracias al fluido que asciende a los intersticios e ingresa y se solidifica en las aberturas de pequeño formato, obteniendo una capa continua de la superficie del núcleo.
4. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las burbujas de gas que desplazan la proporción de metal líquido a la capa superficial del núcleo se forman en el fluido con un tamaño esencialmente semejante, dependiendo del contenido de partículas, especialmente, del contenido de SiC, a una distancia de, al menos, 20 mm. o más de la abertura de entrada, y pueden ascender en el fluido.
5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el cuerpo de pared exterior metálico se elabora en un procedimiento de moldeo a presión y el espesor de la capa superficial del núcleo se determina dependiendo del tamaño de las burbujas de gas de la parte interior del núcleo, así como de la presión del metal líquido y de la temperatura de fundición en el procedimiento de moldeo a presión.
6. Dispositivo para la fabricación de un componente de construcción ligero (1) que presenta un cuerpo metálico de pared exterior (12) al menos parcialmente cerrado y un área interior (13) compuesta por espuma de metal, con una capa superficial del núcleo (14), asimismo, el dispositivo consiste en un dispositivo de fabricación del núcleo (2) y un dispositivo de moldeo por presión de la pared exterior (3), caracterizado porque el dispositivo de fabricación del núcleo (2) consiste, esencialmente, en un molde de fundición (21) con una abertura de entrada (211) del lado de la base y, al menos, una abertura de salida (212) en el área vertical superior del molde, eventualmente, por un obturador (214) para la abertura de entrada (211) del molde de fundición (21), por un fluido (22) en un recipiente de fluido (239) que se puede sellar y al cual se le puede suministrar presión, y por una pieza vertedora o de llenado (231) que, por un lado, in-
gresa al fluido (22), y está formada por un elemento de inyección (24) para un gas conformador de espuma de metal.
7. Dispositivo acorde a la reivindicación 6, caracterizado porque el molde de fundición (21) está formado por múltiples partes (21', 21'', 21'''), presenta intersticios de paso que permiten el paso de gas (213,213') y está unido de modo hermético al fluido a un obturador (214), de manera que es desplazable respecto de él, o a la pieza vertedora o de llenado (231) eventualmente calefaccionable.
8. Dispositivo acorde a la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque en la pared del recipiente de fluido (23) del lado de la base debajo de la pieza vertedora de llenado (231) está dispuesto un elemento de entrada de gas (24) con piezas de tobera (241) que ingresan al fluido (22).
9. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el fluido (22) con su menisco (221) en el área interior de la pieza vertedora de llenado (231) puede ser llevado al interior del molde de fundición (21) mediante presión de gas ejercida sobre la superficie exterior del espejo de fundición (222).
10. Dispositivo acorde a la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de fundición por presión de la pared exterior, para sostener y posicionar la pieza núcleo (10) presenta un dispositivo de sujeción (31, 31') que, junto con otros elementos de formación de pared (32', 32''), conforma un molde de fundición por presión (32), en el cual se puede insertar un elemento de entrada del fluido, por ejemplo, una tobera (33) para el suministro de metal de fundición (4).