ES2552758T3 - Procedimiento de producción adaptativo para un molde - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un molde de fundición auto-adaptativo para una pieza de fundición (5), en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas: a) construir un modelo sólido tridimensional de una pieza de fundición de acuerdo con un dibujo de una pieza de fundición para obtener una cavidad de un molde de fundición, y después diseñar un sistema de compuerta y elevador; b) diseñar compartimentos de arena del molde de fundición de acuerdo con una estructura del molde de fundición; c) de acuerdo con resultados de simulación de campo de tensiones y campo de temperaturas durante un proceso de llenado y solidificación de la pieza de fundición, utilizar materiales de arena de moldeo que presentan diferentes tipos y velocidades de contracción y determinar dimensiones de los compartimentos de arena a mezclar y fabricar para fabricar los compartimentos de arena; d) colocar un refrigerador metálico (4), un conducto de enfriamiento (3) o un conducto de ventilación de aire (2) en diferentes partes del molde de fundición; e) montar el molde de fundición y realizar un procesamiento posterior del molde de fundición montado; caracterizado por el hecho de que el procedimiento está configurado para realizar un corte a alta velocidad.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento de produccion adaptativo para un molde Campo tecnico de la invencion
La presente solicitud se refiere a un procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para una pieza de fundicion, y pertenece al campo de la tecnica de la fundicion y el procesamiento de control digital.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La fundicion puede utilizarse para producir piezas complejas, y es uno de los procedimientos de procesamiento mas importantes para la formacion de metales. Con la globalizacion del mercado y la intensificacion de la competencia, la velocidad de actualizacion de los productos se hace cada vez mas rapida, las demandas de una sola pieza de fundicion o de un pequeno lote de ellas es cada vez mayor. Especialmente, el proceso para la fabricacion de un molde de arena de una gran fundicion requiere un corto ciclo de produccion y una manera de fabricacion mas flexible. Sin embargo, algunas piezas de fundicion pueden convertirse en productos de desecho debido a un diseno estructural poco razonable y diferente coeficiente de transferencia termica, coeficiente de transmision termica interfacial y velocidad de contraccion de las piezas de fundicion. Para resolver el problema anterior, la presente solicitud presenta un procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para una pieza de fundicion el cual mejora significativamente la flexibilidad y la operatividad del diseno del molde de fundicion y hace que sea posible realizar esquemas de modelado que no son faciles de realizar o no se pueden realizar tradicionalmente.
En la actualidad, existen tres procedimientos de fabricacion para el molde de fundicion: el procedimiento tradicional de fabricacion de molde de arena, el procedimiento de fabricacion de molde de arena con creacion rapida de prototipo y el procedimiento de fabricacion de molde de arena basado en procesamiento de control digital. El procedimiento de fabricacion de molde de arena tradicional requiere mecanizar un molde de madera basado en la pieza de fundicion y despues obtener el molde de arena de fundicion a traves de la fundicion de arena de una caja de arena. El procedimiento de fabricacion de moldes de arena con creacion rapida de prototipo se basa en el principio de acumulacion discreta. En este procedimiento, se corta en primer lugar un modelo digital del molde de arena en la direccion Z para formar una serie de rodajas; y despues, de acuerdo con informacion acerca de las rodajas, se pulveriza un adhesivo o se aplica selectivamente un sinterizado con laser a cada capa del molde de arena colocado; todas las capas se acumulan entre sf para formar un molde de arena tridimensional. El procedimiento de moldeo de fundicion auto-adaptativo utiliza un procedimiento de compartimentacion y montaje para fabricar el molde de fundicion. En este procedimiento, los materiales de arena de moldeo y las velocidades de contraccion de unidades individuales de compartimentacion del molde de fundicion pueden seleccionarse por separado de acuerdo con los requerimientos sobre el campo de tensiones y el campo de temperaturas durante el proceso de llenado y solidificacion de la pieza de fundicion; el disenador puede determinar si se coloca previamente un refrigerador metalico, un tubo de refrigeracion o un tubo de ventilacion de aire en el interior de una cavidad de molde; y puede disenarse una estructura de union de bordes apropiada para realizar la auto-localizacion y el montaje de auto-bloqueo del molde de fundicion con compartimentos, de manera que el molde de fundicion pueda adaptarse activamente al proceso de solidificacion de la pieza de fundicion con el fin de disminuir defectos de fundicion tales como contraccion de la cavidad, reduccion y grietas y mejorar la calidad de la pieza de fundicion de manera eficaz. Un ejemplo de la tecnica anterior se describe en CN 101 298 091 A para una tecnica de fundicion de un conjunto de nucleo de baja presion para un bloque de cilindros de aluminio V6 de motores de automoviles. En US 2007/044932 A1 se describe otro ejemplo de tecnica anterior que utiliza un procedimiento para producir un molde de fundicion a partir de un material de fundicion compuesto para fines de fundicion. Sin embargo, en CN 101 279 357 A se describe otro ejemplo de la tecnica anterior relativo a un procedimiento para la adopcion de un robot industrial para llevar a cabo un proceso de fresado de un molde de arena ordinario, que pertenece a la tecnologfa de fundicion cruzada, procesamiento de control numerico y robots industriales. En CN 101 259 526 A se describe todavfa otro ejemplo de la tecnica anterior utilizando un procedimiento de fabricacion de piezas fundidas para moldeo en arena general, el cual pertenece a una tecnologfa de fundicion de fabricacion rapida de accionamiento digital.
El procedimiento de fabricacion de moldes de arena a base de moldes tradicionales es diffcil para producir moldes de fundicion con una elevada precision y una buena calidad de superficial debido a un largo ciclo de procesamiento y a un elevado coste del molde de madera, un molde metalico y una caja de machos, y no puede satisfacer las demandas de procesamiento para la fundicion de una pieza o de un pequeno lote de piezas. La utilizacion de la tecnologfa de creacion rapida de prototipos para la fabricacion de moldes de arena causana las siguientes deficiencias: procesar capa a capa causa provoca una baja eficiencia de procesamiento y no es adecuado para el procesamiento de grandes moldes de fundicion; se adhieren partfculas de arena entre sf por adhesivo o sinterizacion por laser para formar un molde de fundicion que tiene una superficie interior compacta y densa que presenta una
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mala permeabilidad al aire, por lo que es facil que las piezas de fundicion presenten defectos; el procesamiento en capas provocana un efecto de escalonamiento al procesar algunas superficies complejas.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Para resolver las deficiencias anteriores de la tecnica anterior, la presente solicitud presenta un procedimiento de fabricacion de moldes de fundicion auto-adaptativo para una pieza de fundicion. El procedimiento anterior emplea un procedimiento de compartimentacion y montaje para la fabricacion del molde de fundicion para producir moldes de fundicion de arena que tienen diversas formas que mejora el rango de procesamiento y, al mismo tiempo, el molde de fundicion puede adaptarse activamente al proceso de solidificacion de fundicion lo cual mejora la calidad de la pieza de fundicion. El procedimiento anterior es particularmente adecuado para la fabricacion del molde de fundicion de una sola pieza o de un pequeno lote de piezas de fundicion de tamano medio-grande.
Para realizar el objetivo anterior, la presente solicitud presenta un procedimiento de fabricacion de moldes de fundicion auto-adaptativo para una pieza de fundicion, que incluye las siguientes etapas:
a) construir un modelo solido tridimensional de un molde de fundicion de acuerdo con un dibujo de una pieza de fundicion para obtener una cavidad de un molde de fundicion y despues disenar un sistema de compuerta y elevador;
b) disenar compartimentos de arena del molde de fundicion (nucleo) de acuerdo con una estructura del molde de fundicion;
c) utilizar diversos materiales de arena de moldeo para la fabricacion de los compartimentos de arena de acuerdo con las caractensticas estructurales de los compartimentos de arena;
d) colocar un refrigerador metalico, un conducto de enfriamiento o un conducto de ventilacion de aire en diferentes partes del molde de fundicion;
e) montar el molde de fundicion (nucleo) y realizar un procesamiento posterior del molde de fundicion montado (nucleo).
Preferiblemente, los diversos materiales de arena de moldeo pueden emplear granulos de circon, polvo de mullita, arena de cuarzo o grafito principalmente segun los lugares y las tasas de contraccion de unidades de molde de fundicion individuales.
Preferiblemente, la precision de corte del molde de arena de un compartimento de arena individual es de hasta ± 0,1 mm, y la precision de ajuste entre compartimentos de arena es de hasta ± 0.1~1mm, que depende principalmente de las dimensiones de los compartimentos de arena individuales.
Preferiblemente, de acuerdo con resultados de simulacion de solidificacion de campo de tensiones y campo de temperaturas durante el proceso de llenado y de solidificacion de la fundicion, se determina la variedad y la velocidad de contraccion de la arena del molde para el compartimento de arena individual (el molde de fundicion) y, a continuacion se determina la dimension del compartimento de arena a mezclar y fabricar para construir un modelo de fundicion del compartimento de arena individual.
Preferiblemente, el montaje de los compartimentos de arena se realiza principalmente en base a las dimensiones de montaje de compartimentos de arena individuales.
En el procedimiento de fabricacion del molde de fundicion auto-adaptativo para la pieza de fundicion, el molde de arena es compartimentado de acuerdo con los dibujos de la pieza de fundicion a procesar, y despues se realiza una planificacion de la trayectoria de acuerdo con la estructura del molde de arena con compartimentos.
En comparacion con el presente procedimiento tradicional de fabricacion de moldes de fundicion, el procedimiento para la realizacion rapida de prototipos y el procedimiento de procesamiento de control digital, el procedimiento de fabricacion moldes de fundicion auto-adaptativos para la pieza de fundicion de la presente solicitud presenta las siguientes ventajas.
1. Tiene una elevada eficiencia y una alta velocidad. En comparacion con el procedimiento de fabricacion tradicional de moldes de fundicion, los procesos de fabricacion para el molde de madera, el molde metalico y la caja de machos se omiten en el procedimiento de la presente solicitud; en comparacion con el procedimiento para la realizacion rapida de prototipos, en el procedimiento de la presente solicitud puede realizarse un corte a alta velocidad.
2. El molde de fundicion producido presenta un buen rendimiento de fundicion. En comparacion con el procedimiento para la realizacion rapida de prototipos, en el procedimiento de fabricacion de la presente solicitud se evita el problema de una pieza demasiado compacta y densa debido a la adhesion o sinterizacion selectiva.
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3. Presenta una elevada flexibilidad de procesamiento y una buena calidad de la pieza fundicion. En comparacion con el procedimiento de fabricacion por fresado del molde de arena basado en una maquina herramienta, el procedimiento de fabricacion de la presente solicitud presenta un rango de procesamiento mas amplio y una mayor flexibilidad de procesamiento, mejora en gran medida la flexibilidad y la operatividad del diseno del molde de fundicion, y hace que sea posible realizar esquemas de modelado que tradicionalmente no son faciles de realizar o no pueden realizarse.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La presente solicitud se describira en lo sucesivo adicionalmente en combinacion con dibujos y realizaciones.
La figura 1 es una vista esquematica de fabricacion de moldes de fundicion auto-adaptativos de una pieza de fundicion; y
La figura 2 es un diagrama de flujo de la fabricacion de moldes de fundicion auto-adaptativos de la pieza de fundicion.
Numeros de referencia:
1- diferentes arenas de moldeo
2- conducto de ventilacion de aire
3- conducto de enfriamiento
4- refrigerador metalico
5- pieza de fundicion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente solicitud se describira en detalle en lo sucesivo en relacion con las figuras 1 y 2; sin embargo, la presente solicitud no se limita a las mismas.
El procedimiento de la presente solicitud puede incluir las siguientes etapas:
(1) construir un modelo solido tridimensional de una pieza de fundicion mediante un software tridimensional y obtener una cavidad de un molde de fundicion a cortar de acuerdo con el modelo solido;
(2) disenar la estructura de compartimentos de arena individuales de manera individual de acuerdo con los requisitos de funcionamiento de la pieza de fundicion, determinar la cantidad y la dimension de compartimentos de arena individuales, y optimizar la trayectoria de procesamiento;
(3) preparar compartimentos de arena individuales: para una parte de puntos calientes o una parte gruesa de la pieza fundicion se utilizan granulos de circon que tienen una granularidad de malla 50/100 para mezclarse con adhesivo, endurecedor y aditivo para producir una compartimento de arena individual, pueden emplearse tambien otros materiales de moldeo que presenten un buen coeficiente de transferencia termica para producir dicho compartimento de arena, tal como grafito; para partes regulares de la pieza de fundicion, se utiliza arena de cuarzo que tiene una granularidad de malla 70/140 para mezclarse con adhesivo, endurecedor y aditivo para producir otros compartimentos de arena individuales; para partes de la pieza de fundicion que requieran una alta precision dimensional y una elevada capacidad de refraccion puede emplearse polvo de mullita para producir mas compartimentos de arena individuales;
(4) montar el compartimento de arena individual solidificado en un banco y cortar el compartimento de arena montado;
(5) colocar un refrigerador metalico y un conducto de ventilacion de aire en partes correspondientes del compartimento de arena de acuerdo con toda la estructura del molde de fundicion;
(6) montar los compartimentos de arena individuales producidos;
(7) procesar posteriormente el molde de fundicion montado.
Durante el proceso de montaje de los compartimentos de arena, la arena del molde y la velocidad de contraccion de unidades de compartimento individuales del molde de fundicion pueden seleccionarse individualmente de acuerdo con los requisitos de campo de tensiones y el campo de temperaturas durante el proceso de llenado y solidificacion
de la pieza de fundicion, y se determina si el refrigerador metalico, el conducto de refrigeracion o el conducto de ventilacion de aire pueden colocarse dentro de una cavidad del molde de acuerdo con los requisitos anteriores, de manera que el molde de fundicion puede adaptarse activamente al proceso de solidificacion de la pieza de fundicion.
5 La realizacion anterior es solo una de las realizaciones de la presente solicitud. Para el experto en la materia,
pueden realizarse modificaciones y sustituciones en la presente solicitud dentro del alcance de la solucion tecnica de la presente solicitud, y estas modificaciones y sustituciones deben considerarse que se encuentran dentro del alcance de proteccion de la presente solicitud.
Claims (4)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para una pieza de fundicion (5), en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:(1) construir un modelo solido tridimensional de una pieza de fundicion de acuerdo con un dibujo de una pieza de fundicion para obtener una cavidad de un molde de fundicion, y despues disenar un sistema de compuerta y elevador;b) disenar compartimentos de arena del molde de fundicion de acuerdo con una estructura del molde de fundicion;c) de acuerdo con resultados de simulacion de campo de tensiones y campo de temperaturas durante un proceso de llenado y solidificacion de la pieza de fundicion, utilizar materiales de arena de moldeo que presentan diferentes tipos y velocidades de contraccion y determinar dimensiones de los compartimentos de arena a mezclar y fabricar para fabricar los compartimentos de arena;d) colocar un refrigerador metalico (4), un conducto de enfriamiento (3) o un conducto de ventilacion de aire (2) en diferentes partes del molde de fundicion;e) montar el molde de fundicion y realizar un procesamiento posterior del molde de fundicion montado; caracterizado por el hecho de que el procedimiento esta configurado para realizar un corte a alta velocidad.
- 2. Procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para la pieza fundicion (5) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los diversos materiales de arena de moldeo pueden emplear granulos de circon, polvo de mullita, arena de cuarzo o grafito principalmente de acuerdo con posiciones y velocidades de contraccion de unidades de molde de fundicion individuales.
- 3. Procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para la pieza fundicion (5) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que la precision de corte del molde de arena de un compartimento de arena individual es de hasta ± 0,1 mm, y la precision de ajuste entre compartimentos de *arena es de hasta ± 0.1~1mm que depende de dimensiones de los compartimentos de arena individuales.
- 4. Procedimiento de fabricacion de un molde de fundicion auto-adaptativo para la pieza fundicion (5) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el montaje de los compartimentos de arena se realiza en base a dimensiones de montaje de compartimentos de arena individuales.
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