ES2313635T3 - Molde de fundicion,dispositivo y procedimiento para la colada de masa metalica fundida. - Google Patents

Abstract

Molde de fundición para la fabricación de una pieza fundida a partir de una masa metálica fundida (S) con una oquedad del molde (5) para reproducir una pieza fundida y con un orificio de colada para verter la masa fundida metálica (M) en la oquedad del molde (5), caracterizado por tener como mínimo una oquedad de compensación (8, 9) que está unida a la oquedad del molde (5) a través de un canal (10, 11), y que presenta por lo menos un tramo (8c, 9c) situado por encima del nivel de llenado máximo (Fmax) del molde de fundición (1) durante la solidificación de la masa fundida metálica (S).

Description

Molde de fundición, dispositivo y procedimiento para la colada de masa metálica fundida.

La presente invención se refiere a un molde de fundición para la fabricación de una pieza fundida a partir de una masa metálica fundida, tratándose por ejemplo de una masa metálica fundida de aleación ligera, especialmente una masa fundida de aluminio. Además de esto, la invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la colada de tales masas fundidas metálicas para formar una pieza fundida mediante el empleo de un molde de fundición de esta clase.

Una posibilidad para producir piezas fundidas mediante moldes de fundición de la clase indicada anteriormente es la denominada "colada de contacto". En este procedimiento de colada, los moldes que se vayan a llenar con masa fundida se avanzan paso a paso por debajo de un recipiente de masa fundida que contiene la masa fundida metálica. En el fondo de éste está realizado un orificio de descarga que pasa a un canal de alimentación en cuyo extremo libre está acoplado el orificio de colada del respectivo molde de fundición. La descarga de masa fundida del recipiente de masa fundida se regula generalmente por medio de un tapón que desde una posición totalmente bajada en la que cierra el orificio de descarga, se puede mover a una posición levantada en la que queda libre el orificio de descarga y puede fluir masa fundida a través del canal de alimentación al molde de fundición.

Otro procedimiento de colada empleado con éxito en la práctica es la denominada "colada por depresión". En este procedimiento se transporta la masa fundida a la oquedad del molde de fundición desde un recipiente de colada acoplado a la cara inferior del molde de fundición a través de un orificio de colada dispuesto en la cara inferior del molde de fundición, venciendo la fuerza de la gravedad. Para ello se aplica una presión a la masa fundida contenida en el recipiente de masa fundida, mediante la cual se obliga a la masa fundida a fluir al interior de la oquedad del molde de fundición a través de un tubo ascendente que en este caso actúa como canal de alimentación.

Con independencia del modo en que se lleve a cabo el llenado del molde existe el problema de que al alcanzar el llenado completo se produce lo que se denomina un "golpe de ariete". Este golpe de ariete se manifiesta en un aumento súbito de la presión estática que actúa sobre las paredes del molde. Está causado porque la energía cinética mediante la cual penetra la masa fundida en el molde se convierte súbitamente en energía estática al alcanzar el llenado completo, y al mismo tiempo existe una presión sobre la masa fundida que ya se encuentra dentro del molde debido a la cantidad de masa fundida que se encuentra en el respectivo canal de alimentación. Debido a este golpe de presión no solamente se introduce a presión la masa fundida entre las juntas que inevitablemente existen entre las distintas partes del molde de fundición, sino que también se produce una mayor penetración en las paredes del molde que rodean la oquedad del molde. Esto resulta especialmente problemático en el caso de moldes de fundición que estén realizados en un material de moldeo poroso, y que se destruyen una vez solidificada la masa fundida para desmoldear la masa fundida. En particular en el caso de tales moldes de fundición "perdidos", el golpe de ariete da lugar a que las piezas fundidas obtenidas tengan una superficie rugosa, y después de su solidificación solamente se puedan desprender del material de moldeo del molde de fundición con un trabajo considerable.

Para reducir al mínimo la penetración de masa metálica fundida en un molde de moldeo fabricado con un material de moldeo de arena, se vigila en un dispositivo de colada de contacto conocido por el documento DE 196 23 720 A1 el nivel de llenado en la oquedad del molde durante la colada de la masa fundida, y al alcanzar un nivel de llenado predeterminado se concluye el proceso de llenado con tiempo suficiente para que al alcanzar el llenado completo del molde la cantidad de masa fundida sobrante que carga todavía sobre la masa fundida se reduzca al mínimo, reduciendo de este modo el riesgo de que se produzca un golpe de ariete. Para ello los moldes de fundición empleados en el dispositivo conocido presentan en su tapa un orificio de control que conduce directamente a la oquedad del molde, a través del cual se dirige sobre la superficie de la masa fundida cargada en el molde un rayo láser. El rayo reflejado por la masa fundida se capta en un sensor, que retransmite su señal de medida a un dispositivo de control y evaluación que mediante el rayo láser emitido y recibido determina el nivel de llenado respectivo del molde de fundición, y que al alcanzar un nivel de llenado crítico emite una señal de control para cerrar el orificio de salida del recipiente de masa fundida. Para ello la altura de llenado crítica se ajusta de tal modo que a pesar de una masa fundida que eventualmente escurra todavía por el canal de alimentación, se evite el temido aumento súbito de presión.

En la práctica se ha visto que en las rudas condiciones prácticas que existen en un taller de fundición, no se puede evitar con la seguridad necesaria la indeseable penetración en las paredes interiores del molde de fundición, a pesar de la vigilancia del nivel de llenado y de la interrupción precoz del flujo de masa fundida, según el ejemplo de la forma de proceder descrita en el documento DE 196 23 720 A1.

El objetivo de la presente invención consiste por lo tanto en crear un molde de fundición en el que se pueda garantizar un resultado de fundición optimizado, incluso en las duras condiciones de trabajo que existen en la práctica. Además de esto, se trata de describir un dispositivo y un procedimiento con cuya aplicación o utilización se reduzca al mínimo el riesgo de que durante la colada se produzca un golpe de ariete.

Con respecto a un molde de fundición para la fabricación de una pieza fundida mediante la colada de una masa fundida metálica, que presente una oquedad del molde para reproducir una pieza fundida y un orificio de colada para introducir la masa fundida metálica en la oquedad del molde, se ha resuelto este objetivo de acuerdo con la invención al haber dotado ese molde de fundición por lo menos con una oquedad de compensación, que está unida a la oquedal del molde a través de un canal, y que presenta como mínimo un tramo que está situado por encima del nivel de llenado máximo del molde de fundición durante la solidificación de la masa metálica fundida.

Con respecto a un dispositivo para la colada de una masa fundida metálica para formar una pieza fundida en un molde de fundición realizado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que está dotado de un depósito de masa fundida para la masa fundida metálica que presenta un orificio de salida, con un canal de alimentación conectado al orificio de salida, con un dispositivo para acoplar el molde de fundición al recipiente de masa fundida de tal modo que el orificio de colada del molde de fundición esté conectado al canal de alimentación en estado acoplado, con un dispositivo de medida para determinar la cantidad de masa fundida vertida en el molde de fundición, con un dispositivo de regulación para regular el flujo de masa fundida desde el recipiente de masa fundida al molde de fundición y con un dispositivo de control y evaluación que evalúe la cantidad de masa fundida captada por el dispositivo de medida y que emita una señal de control para cerrar el orificio de salida del recipiente de masa fundida al alcanzar un determinado nivel de llenado en el molde de fundición, se ha resuelto el objetivo antes citado conforme a la invención por el hecho de que el dispositivo de control y evaluación emite la señal de control cuando la cantidad de masa fundida vertida en el molde de fundición ha alcanzado un valor límite en el cual la cantidad de masa metálica fundida existente en el canal de alimentación es suficiente para llenar la oquedad del molde en su totalidad y la oquedad de compensación como máximo de modo parcial.

Con relación a un procedimiento para la colada de masa metálica fundida para formar una pieza fundida en un molde de fundición en el que se conduce la masa metálica fundida de forma regulada desde un recipiente a través de un canal de alimentación al molde de fundición y se interrumpe la afluencia de masa fundida metálica al canal de alimentación cuando en la oquedad del molde se haya cargado una determinada cantidad de masa metálica fundida, se ha resuelto el objetivo antes citado mediante la invención por el hecho de que se emplea un molde de fundición realizado conforme a la invención y se interrumpe la afluencia de masa fundida al canal de alimentación cuando la masa metálica fundida ha alcanzado en la oquedad del molde un nivel de llenado para el cual la cantidad de masa metálica fundida existente todavía en el canal de alimentación es suficiente para llenar totalmente la oquedad del molde y llenar como máximo de forma parcial la oquedad de compensación.

Para evitar en la mayor medida posible la penetración en un molde de fundición como consecuencia del golpe de ariete, la invención propone formar en el molde de fundición una oquedad de compensación que está dispuesta de tal modo que actúa como tampón para el exceso de masa fundida que ya no se precisa para el llenado completo del molde de fundición y que, condicionada inevitablemente por el proceso, permanece incluso después de cerrar el recipiente de colada en el canal de alimentación a través del cual la masa fundida fluye al molde de fundición. De este modo se evita que la presión metalostática de la cantidad de masa fundida existente en el canal de alimentación que de otro modo estaría presente actúe sobre la masa fundida contenida en el molde de fundición.

La oquedad de compensación actúa al mismo tiempo como amortiguador al surgir puntas de presión en el molde de fundición, mediante el cual se puede amortiguar eficazmente el golpe de ariete especialmente crítico que se produce por ejemplo en el estado de la técnica en cuanto a la calidad superficial y facilidad de mecanizado posterior de la pieza fundida obtenida. La masa fundida que penetra en la oquedad del molde puede escapar a la oquedad de compensación, de modo que se evita en particular el aumento súbito de presión que surge en los moldes de fundición convencionales en el momento de llenarse totalmente el molde, como consecuencia de convertirse en energía estática la energía cinética inherente a la masa fundida durante el llenado.

La realización de un molde de fundición conforme a la invención permite en cuanto a procedimiento y dispositivo interrumpir la afluencia de masa fundida al canal de alimentación ya durante el llenado del molde de fundición, aumentándose el margen de tolerancia dentro del cual tiene lugar esta interrupción gracias al efecto tampón de la oquedad de compensación. De este modo se tiene la seguridad, incluso en las condiciones rudas que se dan en la práctica, que la desconexión de la entrada de masa fundida tiene lugar siempre en tiempo adecuado de modo que, teniendo en cuenta el efecto de la oquedad de compensación, se evita con seguridad la formación de puntas de presión en el molde de fundición.

La comunicación de la oquedad de compensación a través de un canal cumple por una parte el objetivo de que la masa fundida que permanece en la zona de la oquedad de compensación se pueda separar con facilidad de la pieza fundida después de la solidificación. Para ello el canal se realiza preferentemente de modo que los puentes que quedan después de la solidificación en la zona de los canales sean delgados y se puedan cortar con facilidad. El área de paso de la masa fundida a las cámaras se elige para ello preferentemente lo mayor posible, realizando la conexión del canal lo más ancha posible para una altura dada reducida de la conexión.

Una ventaja especial de la realización conforme a la invención de un molde de fundición consiste además en que la cámara de compensación está realizada en el mismo molde de fundición, de modo que el conjunto del molde de fundición permanece cerrado. Esto permite girar el molde de fundición sin problemas, por ejemplo para provocar una solidificación controlada de la pieza fundida.

La cantidad de masa fundida que permanece sin utilizar en las cámaras de compensación es despreciable en comparación con el volumen total de masa fundida que se precisa para la pieza fundida. Mediante una realización adecuada del respectivo canal de comunicación entre la oquedad del molde y la cámara de compensación, en forma de filigrana, se puede romper con facilidad de la pieza fundida terminada el material de fundición que se acumula en la cámara. Para la aplicación práctica de la invención resulta especialmente conveniente que los moldes de fundición realizados conforme a la invención se pueden emplear sin problema en dispositivos de colada existentes, y que estos dispositivos de colada ya existentes se pueden transformar fácilmente en dispositivos conforme a la invención o pueden funcionar en la forma conforme a la invención.

Las piezas fundidas obtenidas mediante la aplicación de la invención presentan una superficie notablemente más lisa que las fabricadas de forma convencional. Especialmente en la zona de elementos en forma de filigrana de la pieza fundida, como por ejemplo en los canales de aceite de los bloques de motor, se observan rugosidades superficiales notablemente menores y la correspondiente menor resistencia al flujo al ser atravesadas por líquidos. Las piezas fundidas obtenidas conforme a la invención se pueden limpiar de forma especialmente sencilla, ya que después del desmoldeo presentan sólo escasas adherencias de material de moldeo. En consecuencia se reduce notablemente el trabajo necesario para la limpieza de la pieza fundida terminada. Por último, debido a la menor penetración de presión de las superficies interiores a causa de la masa fundida se pueden reducir también los requisitos que se establezcan para la calidad del material de moldeo empleado para la fabricación del molde de fundición. Así se pueden utilizar materiales de moldeo de grano grueso, más económicos, sin que llegue a producirse un detrimento de la calidad superficial.

Mediante la invención se dispone por lo tanto de un molde de fundición, de un dispositivo de colada y de un procedimiento de colada mediante los cuales se pueden asegurar, incluso en las duras condiciones de trabajo que existen en la práctica, unos resultados de fundición que no solamente garantizan superficies optimizadas sino que también permiten simplificar la retirada del molde de fundición una vez que se haya solidificado la pieza fundida.

Las posibilidades de empleo conformes a la invención se pueden ampliar por el hecho de limitar la sección del canal de tal modo que quede cerrado por masa fundida metálica ya solidificada, inmediatamente después de terminar el llenado del molde. Esto se puede conseguir ajustando de tal modo el trazado de la sección del canal a la evacuación de calor que tiene lugar a través del molde de fundición en la zona del canal, que la solidificación de la masa fundida contenida en el canal termine muy rápidamente. Así se puede evitar de forma especialmente sencilla que una vez llenado el molde pueda fluir metal fundido desde la cámara de compensación a la oquedad del molde y viceversa. Esto resulta especialmente conveniente para aquellos procedimientos de fundición en el que después de llenar con masa fundida el molde de fundición éste se gira alrededor de un eje longitudinal o transversal para provocar una solidificación controlada de la pieza fundida.

Por principio se pueden aprovechar las ventajas de la invención para toda clase de moldes de fundición y procedimientos de fundición, con independencia del material en el que esté fabricado el molde de fundición. Pero las buenas posibilidades de desmoldeo hacen la invención especialmente adecuada para moldes de fundición perdidos, que generalmente están fabricados de un material de moldeo que consta de una arena de moldeo y un aglutinante.

Se puede conseguir un efecto especialmente uniforme de la realización de un molde de fundición conforme a la invención por el hecho de prever varias cámaras de compensación que están conectadas respectivamente a zonas de la oquedad del molde críticas para el efecto de las puntas de presión. Pero también cabe imaginar el prever una cámara de mayores dimensiones que esté conectada por medio de un canal de comunicación debidamente dimensionado o a través de varios canales que conduzcan a las zonas críticas en la oquedad del molde.

El molde de fundición se puede prever por principio para todos los procedimientos de colada conocidos. A título de ejemplo se citan a este respecto la colada de contacto o también la colada ascendente. El molde de colada conforme a la invención puede estar previsto para la fabricación de piezas fundidas para la industria del automóvil, en particular de componentes del motor tales como por ejemplo bloques de cilindros.

Se obtiene una realización de diseño especialmente sencillo de un molde de fundición conforme a la invención si la cámara de compensación está unida a una parte de la oquedad del molde que quede en la parte superior durante el vertido de la masa metálica fundida. En el caso de moldes de fundición compuestos por varias partes del molde, la cámara de compensación puede estar formada por ejemplo en la cubierta del molde de fundición que queda en la parte superior durante el llenado.

La cantidad de masa fundida vertida en el molde de fundición se puede determinar por principio mediante una medición del peso o por otros procedimientos conocidos. La determinación de la cantidad de masa fundida se puede efectuar de modo especialmente seguro y adaptado a las circunstancias efectivas, de modo que el dispositivo de medida vigile el nivel de llenado en el molde de fundición y el dispositivo de evaluación emita la señal de control cuando la masa fundida metálica alcance en la oquedad del molde una altura de llenado para la cual el volumen de masa fundida metálica todavía presente en el canal de alimentación sea suficiente para llenar totalmente la oquedad del molde y como máximo una parte de la oquedad de compensación. Para poder aprovechar para ello la posibilidad conocida por el documento DE 196 23 720 A1 de una medición del nivel de llenado de un molde de fundición especialmente exacta y adecuada para la práctica, el molde de fundición está dotado preferentemente de un orificio de control que conduzca a la oquedad del molde, para controlar el nivel de llenado de la masa fundida metálica en la oquedad del molde. En este caso, la cámara de compensación y el orificio de control están dispuestos preferentemente de tal modo que el orificio de control corte un plano horizontal común con la oquedad del molde y la oquedad de compensación. De este modo se puede leer a través del orificio de control respectivamente también el nivel de llenado de las
cámaras.

Si el molde de fundición presenta un orificio de control de la clase antes descrita, entonces el dispositivo de medida del dispositivo conforme a la invención puede comprender de modo conocido por el documento DE 196 23 720 A1 un láser que dirija un rayo láser a través del orificio de control sobre la superficie de la masa fundida que llena el molde de fundición, así como un sensor que capte el rayo láser reflejado por la superficie de la masa fundida.

El riesgo de que se produzca un golpe de presión se puede reducir aún más por el hecho de que hacia el final de llenado del molde se reduzca la velocidad de llenado, reduciendo para ello el caudal a través del orificio de salida del recipiente de masa fundida. En un dispositivo conforme a la invención, el dispositivo de regulación puede comprender para este fin de modo conocido un tapón para cerrar el orificio de salida del recipiente y un dispositivo de ajuste para levantar el tapón y descender el tapón a su posición de cierre, regulándose preferentemente el movimiento de ajuste del tapón por el dispositivo de regulación, especialmente al aproximarse al orificio de salida.

A continuación se describe la invención con mayor detalle sirviéndose de un dibujo que representa un ejemplo de realización. Ahí se representan esquemáticamente:

Figura 1: un molde de fundición para la colada de una pieza fundida de un motor de combustión, vista en sección;

Figura 2: un dispositivo para la colada de una masa fundida de Al-Si en una primera posición de trabajo, vista en sección;

Figura 3: el dispositivo según la Figura 2 en una segunda posición de trabajo.

El molde de fundición 1 está formado como paquete principal a base de varias piezas de molde laterales 2, 3, una pieza del fondo y una pieza de cubierta 4 del molde, que en la posición de llenado del molde de fundición representada en las Figuras está situada en la parte superior, y que cubre por la parte superior la oquedad del molde 5 encerrada por las piezas del molde 2, 3, 4. Las piezas del molde 2, 3, 4 están fabricadas con un material de moldeo mezclado de arena de moldeo y un aglutinante, y se destruyen al desmoldar la pieza fundida G formada en la oquedad del molde. La pieza fundida G puede ser por ejemplo un bloque de cilindros de un motor de combustión.

En la pieza de cubierta 4 del molde del molde de fundición 1 están formados un orificio de colada 6 que se estrecha en forma de embudo en sentido hacia la oquedad del molde 5 y que desemboca en éste, y un orificio de control cilíndrico 7, que también conduce en línea recta desde la cara superior de la pieza de cubierta 4 del molde a la oquedad del molde 5.

La pieza de cubierta 4 del molde presenta un tramo del borde periférico 4a que tiene mayor grosor en la dirección de la cara inferior de la pieza de cubierta 4 del molde que el tramo interior 4b de la pieza de cubierta 4 del molde rodeado por el tramo del borde 4a. La pieza de cubierta 4 del molde descansa con el tramo del borde 4a sobre las partes laterales 2, 3, mientras que la cara inferior de sus tramos interiores 4b definen la cara superior de la pieza fundida y por lo tanto la altura al alcanzar la cual el molde de fundición 1 está totalmente lleno de masa
fundida.

En el tramo del borde 4a de la pieza de cubierta 4 del molde están moldeadas muchas cámaras de compensación de pequeño volumen 8, 9 situadas en filas a lo largo de las partes laterales 2, 3. Una de las filas de cámaras de compensación 8 está asignada a una parte lateral 2 mientras que la otra fila de cámaras de compensación 9 está situada por encima de la otra parte lateral 3 del molde de fundición 1. Dentro de sus filas, las cámaras de compensación 8 ó 9 están dispuestas distanciadas entre sí de tal modo que cada vez hay una cámara de compensación 8, 9 asignada a una zona especialmente crítica en cuanto a la acción de los picos de presión. Alternativamente, las cámaras de compensación 8, 9 pueden estar dispuestas también en sus filas de forma equidistante para asegurar una distribución lo más uniforme posible de su efecto a lo largo del molde de fundición.

El espacio ocupado por las cámaras de compensación 8, 9 es pequeño en comparación con la oquedad del molde 5. El volumen total de todas las cámaras de compensación 8, 9 supone así aproximadamente del 2% al 3% del volumen de la oquedad del molde 5.

El fondo 8a de las cámaras de compensación 8, 9 está situado siempre por debajo del nivel de llenado máximo F_{max} del molde de fundición 1, determinado por la cara inferior del tramo interior 4b de la pieza de cubierta 4 del molde, mientras que la cubierta 8b de las cámaras de compensación 8, 9 se encuentra en la dirección de la cara superior de la pieza de cubierta 4 del molde siempre claramente por encima de la cara inferior del tramo interior 4b. De este modo, el tramo superior 8c, 9c de las cámaras de compensación 8, 9 se encuentra respectivamente por encima del nivel de llenado máximo F_{max} del molde de fundición 1.

El tramo 8d de las cámaras de compensación 8, 9 situado por debajo del nivel de llenado máximo F_{max} del molde de fundición 1 se comunica respectivamente con la oquedad del molde 5 del molde de fundición 1 a través de un canal 10, 11 moldeado en el macho de la tapa 4 y que transcurre horizontalmente. La desembocadura de los canales 10, 11 correspondiente a la oquedad del molde 5 está situada respectivamente por la cara interior del tramo del borde orientado hacia la oquedad del molde 5. Los canales 10, 11 tienen altura reducida y una anchura tal que está dimensionada para que la sección de los canales 10, 11 sea por una parte suficiente para asegurar la entrada sin obstrucciones de la masa fundida a las cámaras de compensación 8, 9, pero al mismo tiempo sea tan reducida que como consecuencia de la evacuación de calor al volumen de la pieza moldeada de cubierta 4 que rodea los canales 10, 11, el volumen de masa fundida contenida en los canales 8, 9 se solidifica inmediatamente de cesar el llenado de la oquedad del molde 5.

Para la colada de la pieza fundida G se posiciona el molde de fundición 1 mediante un dispositivo de transporte y elevación 12 debajo de la boca de un canal de alimentación 13, de modo que el orificio de colada 6 del molde de fundición 1 queda acoplado de forma ajustada al orificio de la boca del canal de alimentación 13. En esta posición, el orificio de control 7 del molde de fundición 1 queda situado debajo de un láser 14 que dirige su rayo láser a través del orificio de control 7 a la oquedad 5 del molde de fundición 1.

El canal de alimentación 13 está realizado en una tubuladura de conexión que está formada en la cara inferior de un recipiente de colada 16 y está conectado al orificio de descarga 17 del recipiente de masa fundida 16, que se puede abrir y cerrar mediante un tapón 18. Para este fin, el tapón 18 se puede levantar mediante un dispositivo de ajuste 19 desde una posición de cierre en la que asienta con su extremo grueso de forma estanca en el orificio de descarga 17, a una posición de apertura en la que deja libre el orificio de descarga 17, de modo que la masa fundida de Al-Si S contenida en el recipiente de masa fundida 16 puede fluir al canal de alimentación 13. Del mismo modo se puede descender el tapón 18 por el dispositivo de ajuste 19 para cerrar el orificio de descarga 17. Tanto la elevación como el descenso tienen lugar para ello de forma regulada, de modo que el dispositivo de ajuste 19 puede detener al tapón 18 en cualquier posición con el fin de regular el caudal de volumen de masa fundida S que pasa a través del orificio de descarga 17.

El dispositivo de ajuste 19 recibe las señales de mando para elevar y descender el tapón 18 de un dispositivo de regulación y control 20. El dispositivo de regulación y control 20 está acoplado a un dispositivo de medición y evaluación 21, que tiene a su vez asignado el láser 14 y un sensor 22, que detecta el rayo láser L reflejado en la superficie de la masa fundida S que ha entrado en la oquedad del molde 5.

Al llenar el molde de fundición 1 con masa fundida S (tapón 18 elevado al máximo), el dispositivo de medición y evaluación 21 determina constantemente el nivel de llenado F en la oquedad del molde 5 a partir del rayo láser L emitido por el láser 14 y detectado por el sensor 22, y suministra los correspondientes resultados de medida al dispositivo de regulación y control 20. Cuando el nivel de llenado F alcanza una altura F_{crit1}, el dispositivo de regulación y control 20 emite una primera señal de control al dispositivo de ajuste 19, como consecuencia de la cual desciende el tapón 18 a una posición en la que si bien el orificio de descarga 17 del recipiente de masa fundida 12 está todavía abierto, sin embargo el paso de masa fundida S ya solamente tiene lugar de modo frenado. La altura de llenado F_{crit1} está distanciada del nivel de llenado máximo F_{max} del molde de fundición 1 de tal modo que hacia el final de proceso de colada el llenado del molde de fundición solamente tiene lugar de modo frenado.

En cuanto el nivel de llenado F ha alcanzado de este modo una segunda altura de llenado crítica F_{crit2}, el dispositivo de regulación y control 20 emite una segunda señal de mando al dispositivo de ajuste 19, como consecuencia de la cual éste empuja el tapón 18 completamente dentro del orificio de descarga 17 de modo que ya no entra masa fundida 5 en el canal de alimentación 13. La posición de la altura de llenado F_{crit2} está dimensionada de tal modo que la cantidad de masa fundida S_{z} todavía existente en el canal de alimentación 13 es suficiente para llenar con masa fundida S la oquedad del molde 5 en su totalidad y las oquedades de compensación 8, 9 como máximo en su zona inferior 8b, 9b. En función del diseño del molde de fundición 1 el nivel de llenado F_{crit2} puede coincidir con el nivel de llenado máximo F_{max}.

Alternativamente, el dispositivo de regulación y control puede emitir simplemente una señal de mando al dispositivo de ajuste 19, concretamente cuando se alcance la altura de llenado crítica, de modo que se cierre completamente el tapón 18. Dados los tiempos sensiblemente constantes que se precisan para el llenado del molde, se puede descender ya previamente el tapón de modo parcial controlado por el tiempo, de modo que así también se consigue que el llenado del molde de fundición tenga lugar hacia el final del proceso de llenado sólo de modo frenado.

Debido a su reducido volumen, la cantidad de masa fundida que al llenar el molde de fundición 1 con masa fundida S entra en los canales 10, 11, se solidifica esencialmente inmediatamente después de terminado el proceso de llenado, de modo que se sella la comunicación entre las cámaras de compensación 8, 9 y la oquedad del molde 5 del molde de fundición 1. El molde de fundición 1 se puede llevar ahora sin problemas para un ulterior tratamiento en el que por ejemplo se gire 180º alrededor de su eje longitudinal para que la pieza fundida G pueda solidificarse controladamente con una solidificación orientada en sentido opuesto al de llenado.

Referencias

1

Molde de fundición

2, 3

Partes laterales del molde

4

Parte de cubierta del molde

5

Oquedad del molde

G

Pieza fundida

6

Orificio de colada

7

Orificio de control

4a

Tramo del borde de la pieza de cubierta 4 del molde

4b

Tramo interior del núcleo de la cubierta 4

8, 9

Cámaras de compensación

8a

Fondo de las cámaras de compensación 8, 9

8b

Cubierta de las cámaras de compensación 8, 9

8c, 9c

Tramos superiores de las cámaras de compensación 8, 9

8d

Tramo inferior de las cámaras de compensación 8, 9

10, 11

Canales

12

Dispositivo de transporte y elevación

13

Canal de alimentación

14

Láser

15

Tubuladura de conexión

16

Recipiente de masa fundida

17

Orificio de descarga del recipiente de masa fundida 16

18

Tapón

19

Dispositivo de ajuste

20

Dispositivo de regulación y control

21

Dispositivo de medición y evaluación

22

Sensor

F_{max}

Nivel de llenado máximo del molde de fundición 1

F

Nivel de llenado en el molde de fundición 1

F_{crit1}

Primera altura de llenado crítica

F_{crit2}

Segunda altura de llenado crítica

L

Rayo láser

S

Masa fundida de Al-Si

S_{z}

Cantidad de masa fundida todavía presente en el canal de alimentación 13 después de cerrar el orificio de descarga 17.

Claims (16)

1. Molde de fundición para la fabricación de una pieza fundida a partir de una masa metálica fundida (S) con una oquedad del molde (5) para reproducir una pieza fundida y con un orificio de colada para verter la masa fundida metálica (M) en la oquedad del molde (5), caracterizado por tener como mínimo una oquedad de compensación (8, 9) que está unida a la oquedad del molde (5) a través de un canal (10, 11), y que presenta por lo menos un tramo (8c, 9c) situado por encima del nivel de llenado máximo (F_{max}) del molde de fundición (1) durante la solidificación de la masa fundida metálica (S).

2. Molde de fundición según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección de los canales (10, 11) está limitada de tal modo que queda cerrado inmediatamente después de terminarse el proceso de llenado del molde por masa fundida metálica (S) ya solidificada.

3. Molde de fundición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar fabricado a partir de un material de moldeo que presenta una arena de moldeo y un aglutinante.

4. Molde de fundición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la oquedad de compensación (8, 9) está en comunicación con un tramo de la oquedad del molde (5) situada en la parte superior durante la colada de la masa metálica fundida (S).

5. Molde de fundición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por presentar un orificio de control (7) hacia la oquedal del molde (5) para controlar el nivel de llenado (F) de la masa fundida metálica (S) en la oquedad del molde (5).

6. Molde de fundición según la reivindicación 5, caracterizado porque el orificio de control (7) corta un plano horizontal común con la oquedad del molde (5) y la oquedad de compensación (8, 9).

7. Molde de fundición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar compuesto de varias piezas del molde (2, 3, 4).

8. Molde de fundición según la reivindicación 7, caracterizado porque la oquedad de compensación (8, 9) está moldeada en una pieza de la cubierta (4) del molde.

9. Molde de fundición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por estar prevista más de una oquedad de compensación (8, 9).

10. Dispositivo para la colada de masa metálica fundida (S) para formar una pieza fundida (G) en un molde de fundición (1) realizado conforme a una de las reivindicaciones anteriores,

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con un recipiente de masa fundida (16) que presenta un orificio de descarga (17) para la masa metálica fundida (S),

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con un canal de alimentación (13) conectado al orificio de descarga (17),

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con un dispositivo (12) para acoplar el molde de fundición (1) a un recipiente de masa fundida (16), de tal modo que el orificio de colada (6) del molde de fundición (1) queda conectado al canal de alimentación (13) en el estado acoplado,

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con un dispositivo de medida (21) para determinar la cantidad de masa fundida cargada en el molde de fundición (1),

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con un dispositivo de fundición (20) para regular el flujo de masa fundida desde el recipiente de masa fundida (16) al molde de fundición (1), y

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con un dispositivo de control (20) que evalúa la cantidad de masa fundida determinada por el dispositivo de medida (21) y emite una señal de control para cerrar el orificio de descarga (17) del recipiente de masa fundida (16) cuando se alcance un determinado nivel de llenado en el molde de fundición (1),

caracterizado porque

el dispositivo de control (20) está realizado para emitir una señal de mando cuando la cantidad de masa fundida vertida en el molde de fundición (1) haya alcanzado un valor límite (F_{crit2}), para el cual la cantidad de masa metálica fundida (S_{z}) todavía presente entonces en el canal de alimentación (13) es suficiente para llenar completamente la oquedad del molde (1) y llenar como máximo una parte de la oquedad de compensación (8, 9).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de medida (21) vigila el nivel de llenado en el molde de fundición (1), y porque el dispositivo de control (20) emite la señal de control cuando la masa metálica fundida ha alcanzado en la oquedad del molde (5) un nivel de llenado (F_{crit2}), para el cual el volumen de masa metálica fundida (S_{z}) todavía presente en el canal de alimentación (13) es suficiente para llenar totalmente la oquedad del molde (5) y llenar como máximo una parte de la oquedad de compensación (8, 9).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el molde de fundición (1) está realizado conforme a una de las reivindicaciones 5 a 9, y el dispositivo de medida (21) comprende un láser (14) que dirige un rayo láser (L) a través del orificio de control (7) sobre la superficie de la masa fundida (S) cargada en el molde de fundición (1), así como un sensor (22) que capta el rayo láser (L) reflejado por la superficie de la masa fundida (S).

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el dispositivo de regulación (20) comprende un tapón (18) para cerrar el orificio de descarga (17) del recipiente de masa fundida (16) así como un dispositivo de ajuste (19) para levantar el tapón (19) desde su posición de cierre y para bajarlo a su posición de cierre.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de regulación (20) regula el movimiento de ajuste del tapón (18).

15. Procedimiento para la colada de masa metálica fundida (S) para formar una pieza fundida (G) en un molde de fundición (1), en el cual la masa metálica fundida se conduce de forma regulada desde un recipiente de masa fundida (16) a través de un canal de alimentación (13) al molde de fundición (1) y se interrumpe el flujo de masa metálica fundida (S) al canal de alimentación (13) cuando en la oquedad del molde (5) se ha llenado una determinada cantidad de masa metálica fundida, caracterizado porque como molde de fundición (1) se emplea un molde de fundición (1) realizado conforme a una de las reivindicaciones 1 a 9, y se interrumpe la afluencia de masa fundida (S) al canal de alimentación (13) cuando la masa metálica fundida (S) ha alcanzado en la oquedal del molde (5) un nivel de llenado (F_{crit2}) para el cual la cantidad de masa metálica fundida (S_{z}) todavía presente en el canal de alimentación (13) es suficiente para llenar completamente la oquedal del molde (5) y llenar como máximo una parte de la oquedad de compensación (8, 9).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque se vigila el nivel de llenado (F) en el molde de fundición (1) y se interrumpe la afluencia de masa metálica fundida (S) al canal de alimentación (13) cuando el nivel de llenado (F) ha alcanzado una altura (F_{crit2}) para la cual el volumen de masa metálica fundida (S_{z}) todavía presente entonces en el canal de alimentación (13) es suficiente para llenar totalmente la oquedad del molde (5) y llenar como máximo una parte de la oquedad de compensación (8, 9).