ES2603609T3 - Pieza de molde para fundición a presión de un molde para fundición a presión así como el correspondiente dispositivo para fundición a presión - Google Patents

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Johannes Wunder
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Abstract

Pieza de molde para fundición a presión (10, 11) para la zona de mazarota (38) de un molde de fundición a presión (5,6,7) con como mínimo un primer componente (17, 19) que presenta una zona de presión (40) sometida a la colada durante la realización del proceso de colado, como mínimo un segundo componente (18, 20) y como mínimo una cámara de intercambio de calor (43, 51) formada por los componentes (17, 18, 19, 20) que puede ser recorrida por un fluido para atemperar la zona de presión (40), en donde el primer componente (17, 19) presenta una superficie de transmisión de calor (41) térmicamente asociada a la zona de presión (40) perteneciente al menos a una pared de la cámara de intercambio de calor (43, 51), caracterizada por que la zona de presión (40) limita como mínimo a una zona de una zona de mazarota (38), en donde el segundo componente (18, 20) presenta un rebaje director de fluido (49) con forma de cubeta construido en él y construido abierto hacia el primer componente (17, 19) que forma una parte de la cámara de intercambio de calor (43, 51) en donde un rebaje (50, 75) del primer componente (17, 19) forma la cámara de intercambio de calor (43, 51) junto con el rebaje director de fluido (49) y la forma de la cámara de intercambio de calor (43, 51) está adaptada al trazado del como mínimo un canal de circulación (39) asociado con la zona de mazarota (38) y en donde el segundo componente (18, 20) presenta un alojamiento (42) en el cual se introduce totalmente el primer componente (17, 19).

Description

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DESCRIPCION
Pieza de molde para fundicion a presion de un molde para fundicion a presion as^ como el correspondiente dispositivo para fundicion a presion
El invento se refiere a una pieza de molde para fundicion a presion de un molde para fundicion a presion con como mmimo un primer componente que presenta una zona de presion, con como mmimo un segundo componente y como mmimo una camara de intercambio de calor formada por los componentes por la que puede circular un fluido para atemperar la zona de presion, en donde el primer componente presenta una superficie de transmision de calor asociada termicamente con la zona de presion y que pertenece a una pared de la camara de intercambio de calor. El invento se refiere ademas a un dispositivo para fundicion a presion.
Este tipo de moldes para fundicion a presion son utilizados por ejemplo para dispositivos de fundicion a presion para colar a presion. El colar bajo presion es utilizado preferiblemente para colar metal, especialmente metales no ferricos o materiales especiales. Al colar bajo presion el material colado, la colada, es comprimido a alta presion con una velocidad relativamente grande en un molde de colar, denominado tambien util de molde. Entonces se alcanzan velocidades de fluido de la colada entre 20 y 160 m/s y tiempos de efervescencia cortos entre 10 y 100 ms. El molde de colada o el molde de fundicion a presion estan hechos por ejemplo de metal, preferiblemente de un acero para trabajar en caliente. Para colar a presion se pueden diferenciar el procedimiento de camara caliente y el procedimiento de camara fna. En el primero, el dispositivo de colar a presion y el horno de mantenimiento en caliente para la colada forman una unidad. El grupo de colar, que lleva la colada al molde de colar se encuentra en la colada; en cada proceso de colada se comprime un determinado volumen de colada en el molde de colar. En el procedimiento de camara fna, por el contrario, el dispositivo de fundicion a presion y el horno de mantenimiento en caliente para la colada estan colocados por separado. Solo la cantidad necesaria para cada mazarota se dosifica en una camara de colar y desde allf se introduce en el molde de colada.
El molde para fundicion a presion esta compuesto por lo menos por una pieza de molde para fundicion a presion que presenta el primer y el segundo componente. Entonces el primer componente dispone de un vaciado el cual representa la camara de intercambio de calor. El vaciado o la camara de intercambio de calor esta cerrado por el segundo componente que esta construido en forma de placa, para asf mantener en la camara de intercambio de calor un fluido utilizado para la refrigeracion de la parte de molde de funcion a presion. Segun esto, el fluido solo puede ser introducido en la camara de intercambio de calor a traves de una entrada o una valvula de entrada y salir de la camara de intercambio de calor a traves de una salida o una valvula de salida.
El primer componente presenta la zona a presion que al realizarse el proceso de colada es sometida a presion por la colada. La zona a presion es entonces parte de una pared de la camara de intercambio de calor. Preferentemente a la misma pared pertenece la superficie de transmision de calor que esta asociada termicamente con la zona de presion. Esto significa que se puede transmitir calor entre la zona a presion y la superficie de transmision de calor y como consecuencia la zona a presion queda asociada a la superficie de transmision de calor transmitiendo calor. Preferiblemente el segundo componente esta previsto situado opuesto a la zona a presion.
Una construccion similar es ya conocida por el documento DE 35 02 895 A1. En el molde para fundicion a presion descrito en el documento DE 35 02 895 Al se presenta el problema de que no se puede realizar una atemperacion fiable y uniforme de la zona a presion. Por este motivo se debe dimensionar una refrigeracion de la pieza de molde para fundicion a presion de manera que se obtenga una refrigeracion fiable y que al mismo tiempo el enfriamiento de un componente fundido a presion que hay que fabricar no se vea perjudicado por una refrigeracion demasiado rapida y/o irregular. A partir de las condiciones lfmite de la refrigeracion suficiente de la pieza de molde para fundicion a presion y del enfriamiento lo mas uniforme posible del componente fundido a presion se obtienen ritmos comparativamente bajos en la fabricacion del componente fundido a presion, para de esta forma obtener una buena conservacion de la pieza de molde para fundicion a presion. Esto significa sin embargo que por unidad de tiempo solamente se puede fabricar un numero comparativamente bajo de componentes fundidos a presion.
Por todo esto, el invento tiene la mision de presentar una pieza de molde para fundicion a presion la cual no presente las desventajas mencionadas al comienzo sino que al mismo tiempo haga posible una buena caractenstica de enfriamiento y una alta produccion (componentes de fundicion a presion por unidad de tiempo).
De acuerdo con el invento esto se obtiene con una pieza molde para fundicion a presion con las caractensticas de la reivindicacion 1. Aqrn esta previsto que el segundo componente presente como mmimo un resalte director del fluido que se introduce en la camara de intercambio de calor y/o presente un rebaje director del fluido construido abierto hacia el primer componente, en donde el rebaje director de fluido forma como mmimo una parte de la camara de intercambio de calor y/o el resalte director de fluido y/o el rebaje director de fluido forman /forma una superficie contorno de circulacion del segundo componente especialmente adaptada al trazado de la superficie de transmision de calor, y donde la forma de la camara de intercambio de calor esta adaptada al trazado de como mmimo un canal de circulacion asociado con la zona de mazarota. Ademas el segundo componente debe presentar tambien el resalte director de fluido o el rebaje director de fluido. Tanto el resalte director de fluido como tambien el rebaje director de fluido estan orientados en direccion del primer componente. Esto significa que el resalte director de fluido
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penetra en la camara de intercambio de calor y que el rebaje director de fluido esta construido abierto en direccion del primer componente. Por ello, el rebaje director de fluido debe formar como mmimo una parte de la camara de intercambio de calor de manera que por el rebaje director de fluido puede circular el fluido que va a ser utilizado para atemperar la zona de presion o la superficie de transmision de calor.
Debido a la introduccion en la camara de intercambio de calor del fluido regulado a una determinada temperatura, la temperatura de la zona de presion puede ser ajustada por control y/o regulacion como mmimo aproximadamente. Con este fin, sobre o en la parte de molde de fundicion a presion puede estar previsto como mmimo un sensor de temperatura con el cual se puede determinar como mmimo aproximadamente la temperatura de la zona de presion. En base a esta temperatura determinada, a continuacion se puede seleccionar o ajustar la temperatura y/o el caudal (volumen o masa por unidad de tiempo) del fluido. El fluido circula a traves de la camara de intercambio de calor y con ello circula por encima de la superficie de transmision de calor. Puesto que esta esta asociada termicamente o por transmision de calor a la zona de presion, de esta manera se produce una atemperacion de la zona de presion.
Habitualmente la temperatura del fluido es por ello claramente menor que la temperatura de la zona de presion o de la pieza de molde para fundicion a presion, de manera que el componente fundido a presion que hay que fabricar puede ser enfriado lo mas rapidamente posible y ser extrafdo del dispositivo de fundicion a presion. A diferencia de las piezas molde para fundicion a presion conocidas por el estado de la tecnica, segun esto la camara de intercambio de calor esta construida, por lo menos parcialmente, en el segundo componente, lo que hace posible someter de manera fiable la superficie de transmision de calor al fluido y como consecuencia una mejor caractenstica de enfriamiento o un enfriamiento mas rapido de la pieza de molde para fundicion a presion.
Alternativamente o adicionalmente, el resalte director de fluido y/o el rebaje director de fluido forman la superficie contorno de circulacion. Esta esta prevista en el segundo componente. Bajo superficie contorno de circulacion hay que entender un contorno de superficie exterior no plano. Con el contorneado asf existente del segundo componente se puede mejorar la circulacion de la superficie de transmision de calor con el fluido o someter a contacto con fluido determinadas zonas de la superficie de transmision de calor. Tambien de esta manera se puede obtener una mejor caractenstica de enfriamiento o un enfriamiento mas rapido. Preferentemente para ello, la superficie contorno de circulacion debe estar adaptada al trazado de la superficie de transmision de calor. Por ejemplo, la superficie contorno de circulacion y la superficie de transmision de calor pueden discurrir paralelas una a otra, como mmimo por zonas. De esta manera el fluido es guiado de tal manera que zonas de la superficie de transmision de calor pueden ser sometidas a contacto con fluido con toda intencion.
Por ejemplo, esto esta previsto para zonas de la superficie de transmision de calor que se corresponden con zonas de la zona de presion que estan altamente sometidas termicamente. Tambien, como alternativa, solo la superficie de transmision de calor o la superficie de transmision de calor y el segundo componente pueden presentar un contorneado como este. Preferentemente la superficie de transmision de calor y/o el segundo componente pueden estar contorneadas de tal manera que se consigue un enfriamiento lo mas uniforme posible de la pieza de molde para fundicion a presion que se va a fabricar. De esta manera se evitan tensiones en el material de la pieza de molde para fundicion a presion y asf se alcanza una gran estabilidad.
La camara de intercambio de calor de la pieza de molde para fundicion a presion debe adaptarse en su forma al trazado de como mmimo un canal de circulacion asociado a la zona de mazarota. Con ello la forma esta especialmente adaptada al contorno periferico de la zona de presion en la que se debe obtener una refrigeracion especialmente buena o uniforme. La camara de intercambio de calor puede presentar por ejemplo como mmimo un abombamiento en la zona de la superficie de transmision de calor que esta asociada termicamente al canal de circulacion o a la correspondiente zona de presion. Esto vale especialmente en una vista en planta superior, de manera que desde esta perspectiva puede existir por ejemplo un recorrido artificial con el como mmimo un abombamiento o un entrante. De esta manera se puede conseguir un efecto de refrigeracion o una caractenstica de refrigeracion extraordinarias en la zona del canal de circulacion.
En este punto hay que mencionar expresamente que la pieza de molde para fundicion a presion puede ser utilizada tanto para el procedimiento de camara caliente como para el procedimiento de camara fna y para cualesquiera composiciones de la colada.
Un desarrollo del invento preve que el rebaje director de fluido forme la camara de intercambio de calor, por lo menos en la mayor parte, especialmente completa. Por lo tanto puede estar previsto que junto al rebaje director de fluido exista otro rebaje por ejemplo en el primer componente, el cual junto con el rebaje director de fluido forme la camara de intercambio de calor. Por ello es necesario, sin embargo, que el volumen del rebaje director de fluido sea mayor que el del otro rebaje. Es especialmente ventajoso si la camara de intercambio de calor esta formada exclusivamente por el rebaje director de fluido, o sea, no se necesite otro rebaje.
Un desarrollo ventajoso preve que el rebaje director de fluido este construido con forma de cubeta en el segundo componente. Segun esto, el rebaje director de fluido es un rebaje que esta incluido en el segundo componente de tal manera que solo esta prevista una abertura, de manera que el rebaje director de fluido esta situado abierto en direccion del primer componente. Especialmente, el rebaje director de fluido debe estar limitado como mmimo
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lateralmente por el segundo componente. En una forma constructiva como esta un tercer componente unido o que puede ser unido al segundo componente, por ejemplo mediante una union atomillada, puede, por ejemplo, formar el fondo del rebaje director de fluido.
Otro diseno del invento preve que el primer componente esta construido del tipo tapa o plano. Bajo tipo de tapa hay que entender entonces, un diseno del primer componente en el cual este, visto en seccion transversal, en sus zonas de borde se cierre mas que en una zona central en direccion del segundo componente. Esto puede ser realizado por ejemplo, mediante un abombado del primer componente o mediante la prevision de un nervio de borde. Como alternativa, el primer componente puede estar construido tambien plano presentando, visto en seccion transversal, un recorrido plano, o sea la separacion al segundo componente es esencialmente constante.
Segun un desarrollo del invento esta previsto que un rebaje del primer componente forme, como mmimo por zonas, la camara de intercambio de calor. Una forma constructiva como esta ya fue mencionada anteriormente. La camara de intercambio de calor puede estar formada totalmente por el rebaje del primer componente, en donde en este caso, el resalte director de fluido del segundo componente se introduce en el rebaje. Como alternativa, pueden estar previstos tanto el rebaje del primer componente como el rebaje director de fluido del segundo componente y formar conjuntamente la camara de intercambio de calor. Se prefiere para ello que el volumen del rebaje director de fluido sea mayor que el del rebaje.
Un desarrollo del invento preve que la camara de intercambio de calor este unida por fluido como mmimo con una conexion para fluido construida especialmente como conducto de fluido. Para introducir fluido en la camara de intercambio de calor y/o extraer fluido de la misma esta prevista la conexion de fluido con la cual se conecta la camara de intercambio de calor al fluido. Preferiblemente a la camara de intercambio de calor estan asociadas dos conexiones de fluido, pudiendo el fluido ser introducido en la camara de intercambio de calor a traves de una de las conexiones de fluido y por la otra ser extrafdo de la camara de intercambio de calor .Las conexiones de fluido pueden estar construidas para ello como conductos de fluido, construidas por ejemplo similares a una tubena.
Un diseno ventajoso del invento preve que el conducto de fluido este previsto, como mmimo por zonas, en el primer componente y/o en el segundo componente. El conducto de fluido discurre por tanto parcialmente a traves del primer y/o del segundo componente. Por ejemplo, el conducto de fluido esta previsto como un taladro y forma por tanto un taladro para la introduccion de fluido o un taladro para la extraccion de fluido. Si varias conexiones para fluido o conductos para fluido desembocan en la camara de intercambio de calor entonces ellas estan situadas preferiblemente claramente separadas unas de otras, especialmente cuando a la camara de intercambio de calor le entra fluido mediante una conexion para fluido y mediante la otra conexion para fluido se extrae fluido. En este caso se prefiere una disposicion de las desembocaduras de las conexiones para fluido o conductos para fluido de la camara de intercambio de calor en lados opuestos de la misma, vistos en la direccion de la circulacion.
Otro diseno del invento preve que el primer componente o el segundo componente presente un alojamiento en el cual se puede introducir el segundo componente o el primer componente, como mmimo por zonas, especialmente completamente. Despues de la introduccion del primer o del segundo componente en el alojamiento este queda preferiblemente rodeado por el correspondiente otro componente del tal manera que como mmimo queda firmemente sujeto en direccion lateral, o sea que no sea posible ningun deslizamiento de uno de los componentes respecto del otro en esta direccion. Para apoyar uno de los componentes en direccion vertical, en el otro componente puede estar prevista una superficie de apoyo en la zona del alojamiento. Esta superficie de apoyo esta construida preferiblemente como nervio de apoyo el cual en una zona exterior del alojamiento discurre alrededor de otras zonas del alojamiento. La superficie de apoyo puede actuar conjuntamente con otra superficie opuesta de uno de los componentes para generar un efecto de sellado entre uno y otro componente.
Un desarrollo preferido preve que una zona a presion del segundo componente limite la zona de mazarota. Junto a la zona de presion del primer componente esta prevista tambien la zona de presion del segundo componente limitando a la zona de mazarota, de manera que la zona de presion y la zona de presion la limitan conjuntamente como mmimo por zonas. Tambien puede estar previsto que tanto el primer componente como tambien el segundo componente esten sometidos a la colada durante el proceso de colado. Adicionalmente puede estar igualmente previsto que la zona de presion del segundo componente limite al molde de colada o a la admision de colada.
Puede estar previsto que el primer componente este unido con el segundo componente de manera liberable, especialmente mediante una union atornillada. Esta previsto que el primer componente este construido separado del segundo componente. A continuacion se unen los como mmimo dos componentes para formar la pieza de molde para fundicion a presion y son unidos uno con otro pudiendo ser soltados, formandose entonces la camara de intercambio de calor. Por principio, la union liberable puede ser formada como se desee. Sin embargo se prefiere una union roscada con como mmimo un tornillo o un perno roscado.
Adicionalmente o como alternativa el primer y/o el segundo elemento puede presentar un alojamiento de sensor para un sensor de temperatura. El sensor de temperatura sirve para determinar la temperatura del primer o del segundo componente, por lo menos aproximadamente. Sobre la base de la temperatura determinada se puede llevar a cabo una atemperacion del fluido o un ajuste del caudal de fluido controlando y/o regulando. Se prefiere si el alojamiento
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de sensor esta situado de tal manera que el sensor de temperatura puede captar por lo menos aproximadamente la temperature de la zona de presion o de la zona de presion del primer o del segundo componente.
Igualmente puede pensarse en que entre el primer y el segundo componente esta prevista una junta que sella la camara de intercambio de calor. Para impedir un escape imprevisto del fluido fuera de la camara de intercambio de calor, esta esta asociada con la junta. Por ejemplo, la junta puede estar disenada como un anillo toroidal y esencialmente rodear la camara de intercambio de calor en direccion circunferencial. Una sustitucion del fluido que se encuentra en el interior de la camara de intercambio de calor es en cualquier caso posible mediante la conexion para fluido o el conducto de fluido.
El invento se refiere ademas a un dispositivo para fundicion a presion con como mmimo una pieza de molde para fundicion a presion, en especial de acuerdo con las ejecuciones anteriores, en donde la pieza de molde para fundicion a presion es parte de un molde para fundicion a presion y dispone, como mmimo, de un primer componente que presenta una zona de presion, como mmimo un segundo componente y como mmimo una camara de intercambio de calor formada por los componentes y que puede ser circulada por un fluido para atemperar la zona de presion, en donde el primer componente presenta una superficie de intercambio de calor asociada termicamente con la zona de presion que pertenece a una pared de la camara de intercambio de calor y la zona de presion limita como mmimo una parte de una zona de mazarota. Entonces esta previsto que el segundo componente presente como mmimo un resalte director de fluido que se introduce en la camara de intercambio de calor y/o un rebaje director del fluido construido abierto hacia el primer componente, en donde el rebaje director del fluido forma como mmimo una parte de la camara de intercambio de calor y/o el resalte director del fluido y/o el rebaje director del fluido forman / forma una superficie contorno de circulacion del segundo componente adaptada especialmente al trazado de la superficie de transmision de calor y donde la forma de la camara de intercambio de calor esta adaptada al trazado de como mmimo un canal de circulacion asociado a la zona de mazarota. El dispositivo para fundicion a presion es por ejemplo una maquina de fundicion a presion y esta construida para fabricar componentes fundidos a presion. Entre otros elementos generalmente conocidos, dispone, como mmimo, de una pieza de molde para fundicion a presion la cual esta disenada o desarrollada segun las ejecuciones precedentes.
Una ejecucion ventajosa del invento preve que cada como mmimo un molde para fundicion a presion forma una unidad molde de colada, una unidad mazarota y/o una unidad de admision de colada del dispositivo para fundicion a presion, en donde la unidad molde de colada presenta un molde de colada, la unidad de mazarota presenta la zona mazarota y la unidad de admision de colada presentan una admision de colada. Por ello el molde de colada, la zona de mazarota y la admision de colada estan limitadas cada una por lo menos por zonas, por las zonas de presion del primer componente de la pieza de molde para fundicion a presion del molde para fundicion a presion. En la unidad molde de colada esta previsto el molde de colada en el cual se coloca la colada y de la cual, a continuacion, se puede extraer el componente de fundicion a presion. La alimentacion de la colada se produce a traves de la unidad de mazarota y/o de la unidad de admision de colada. Habitualmente, la unidad molde de colada y la unidad de mazarota estan compuestas por como mmimo dos piezas molde de fundicion a presion mientras que la unidad de admision de colada presenta solamente como mmimo una pieza de molde para fundicion a presion.
Un desarrollo del invento preve que el molde de colada, la zona de mazarota y/o la admision de colada estan unidos unas con otras por fluido para ser circuladas por un material de colada. El material de colada liquido o fundido es denominado tambien como colada. Como ya se ha expuesto anteriormente la alimentacion de colada al molde de colada se produce a traves de la zona de mazarota o de la admision de colada. Segun esto, debe estar prevista la union por fluido entre el molde de colada, la zona de mazarota o la admision de colada. El molde de colada, la zona de mazarota y la admision de colada representan por consiguiente zonas de colada a traves de las cuales va a circular la colada o el material de colada.
Segun un desarrollo del invento esta previsto que las camaras de intercambio de calor de la unidad molde de colada, de la unidad de mazarota y/o de la unidad de admision de colada esten unidas entre sf por fluido, especialmente a traves de como mmimo un paso o como mmimo un conducto, para ser recorridas por el fluido. Tanto la unidad molde de fundicion, la unidad de mazarota como tambien la unidad de admision de colada pueden componerse cada una de un molde para fundicion a presion el cual por su parte presenta como mmimo dos partes de molde para fundicion a presion. La unidad molde de colada, la unidad de mazarota y/o la unidad de admision de colada presentan cada una, segun esto, una camara de intercambio de calor. Estas camaras de intercambio de calor deben estar unidas unas con otras de manera que el fluido pueda recorrerlas a todas conjuntamente.
De esta manera puede estar previsto, por ejemplo, que la camara de intercambio de calor de la unidad molde de colada presente una conexion de alimentacion de fluido para alimentar el fluido, y la unidad de admision de colada presente una conexion de salida de fluido para extraer el fluido. El fluido alimentado a traves de la conexion para alimentar un fluido recorre, segun esto, en primer lugar la unidad molde de colada, a continuacion la unidad de mazarota y despues la unidad de admision de colada y sale del dispositivo para fundicion a presion a traves de la conexion para salida de fluido. Como alternativa puede estar logicamente previsto que las camaras de intercambio de calor de la unidad molde de colada, la unidad de mazarota y la unidad de admision de colada presenten cada una conexiones para fluido separadas unas de otras.
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Finalmente esta previsto que la camara de intercambio de calor de la unidad molde de colada, la unidad de mazarota y/o la unidad de admision de colada esten unidas con como mmimo una conexion comun para fluido. De esta manera, como ya se ha expuesto anteriormente, es posible alimentar el fluido simultaneamente a la unidad molde de colada, la unidad de mazarota y la unidad de admision de colada sin tener que prever conexiones separadas para fluido. De esta manera se puede reducir la inversion de construccion para el dispositivo para fundicion a presion o para cada una de las partes de molde de fundicion a presion.
El invento sera descrito a continuacion con mas detalle sobre la base de los ejemplos constructivos representados en el dibujo, sin que esto represente una limitacion del invento. Se muestra:
La Figura 1, una representacion en despiece ordenado de un dispositivo para fundicion a presion con una unidad molde de colada, una unidad de mazarota y una unidad de admision de colada, en donde cada una de ellas presenta un molde para fundicion a presion compuesto por dos partes molde para fundicion a presion, la Figura 2, una representacion lateral seccionada del dispositivo para fundicion a presion, la Figura 3, una de las partes del molde de fundicion a presion de la unidad de mazarota, con un primer componente y un segundo componente, en una vista que muestra un corte vertical de la pieza de molde para fundicion a presion,
la Figura 4, el primer componente de la pieza de molde para fundicion a presion conocido por la figura 3, la Figura 5, el segundo componente de la pieza de molde para fundicion a presion conocido por la figura 3, la Figura 6, el segundo componente de la pieza de molde para fundicion a presion en una vista que muestra un corte horizontal en un plano en el cual discurren conductos para fluido del segundo componente,
La figura 1 muestra un dispositivo para fundicion a presion 1, por ejemplo una maquina de fundicion a presion o una parte de ella. El dispositivo para fundicion a presion 1 sirve para la fabricacion de uno o varios componentes fundidos a presion (no representados). Dispone de una unidad molde de colada 2, una unidad de mazarota 3 y una unidad de admision de colada 4. La unidad molde de colada 2 se compone de un primer molde para fundicion a presion 5, la unidad de mazarota 3 de un segundo molde para fundicion a presion 6 y la unidad de admision de colada 4 de un tercer molde para fundicion a presion 7. El primer molde para fundicion a presion 5 se compone de dos piezas molde de fundicion a presion 8 y 9 y el segundo molde para fundicion a presion se compone de las piezas molde para fundicion a presion 10 y 11. El tercer molde para fundicion a presion 7 se compone de una pieza de molde para fundicion a presion 12. La pieza de molde para fundicion a presion 8 presenta un primer componente 13 y un segundo componente 14. Analogamente, a las piezas molde para fundicion a presion 9 a 12 estan asociados los primeros componentes 15, 17, 19 y 21 y los segundos componentes 16, 18, 20 y 22.
Primeramente, a continuacion, entraremos con mas detalle en las piezas molde para fundicion a presion 8 y 9 de la unidad molde de colada 2. La unidad molde de colada 2 presenta un molde de colada 23 el cual como mmimo por zonas se encuentra entre las zonas de presion 24 y 25 de los primeros componentes 13 y 15. El molde de colada 23 presenta esencialmente una forma que reproduce en negativo la imagen de un componente de fundicion a presion que hay que fabricar. Con un proceso de colada realizado mediante el dispositivo para fundicion a presion 1 se introduce en el molde de colada 23, entre las zonas de presion 24 y 25, material de colada o colada y despues del enfriamiento y endurecimiento de la colada el componente fundido a presion es extrafdo del molde de colada 23.
Fundamentalmente, las piezas molde para fundicion a presion 8 y 9 estan construidas similares, por lo que en principio solo entraremos en la pieza de molde para fundicion a presion 8 y solamente se hara mencion de las diferencias respecto de la pieza de molde para fundicion a presion 9. El segundo componente 14 de la pieza de molde para fundicion a presion 8 presenta un rebaje para fluido 26 el cual forma completamente una camara de intercambio de calor 27 de la pieza de molde para fundicion a presion 8. Por este motivo, el primer componente 13 esta construido plano o en forma de placa y sera colocado sobre el segundo componente 14 de tal manera que cierra la camara de intercambio de calor 27 o el rebaje de fluido 26. Para ello, el rebaje director de fluido 26 esta construido en forma de cubeta en el segundo componente 14. Esto significa que el segundo componente 14 cierra el rebaje director de fluido 26 con excepcion de la abertura 28 orientada hacia el primer componente 13.
Para alojar al primer componente 13, el segundo componente 14 presenta un alojamiento 29 el cual esta construido de tal manera que el segundo componente 14 puede alojar completamente al primer componente 13. Por ello, la zona de presion 24 del primer componente 13 esta esencialmente sobre un plano con superficies de sellado 30, las cuales actuan conjuntamente con superficies de sellado (no representadas) correspondientes de la pieza de molde para fundicion a presion 9, para durante el proceso de colada sellar el molde de colada 23 respecto de un entorno del dispositivo para fundicion a presion 1. En el alojamiento 29 esta prevista una superficie de asiento 31 la cual esta construida como un nervio de apoyo circunferencial y sirve como un apoyo del primer componente 13 en el alojamiento 29.
En la camara de intercambio de calor 27 desembocan dos conexiones para entrada de fluido 32 y dos conexiones para salida de fluido 33, en donde de estas ultimas solamente es visible una de ellas. Las conexiones de entrada de fluido 32 y las conexiones de salida de fluido 33 atraviesan, como conexiones de entrada de fluido o como conexiones de salida de fluido, las paredes que limitan a la camara de intercambio de calor 27 para hacer posible un suministro con un fluido a la camara de intercambio de calor 27. Para ello, el fluido puede ser alimentado en la
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camara de intercambio de calor 27 a traves de las conexiones para entrada de fluido 32 y ser extrafdo mediante las conexiones de salida de fluido 33. La disposicion aqm representada debe ser entendida totalmente a modo de ejemplo. As^ las conexiones de entrada de fluido 32 y las conexiones de salida de fluido 33 pueden ser intercambiadas, por lo que la camara de intercambio de calor 27 puede ser recorrida por el fluido en diferentes direcciones. Enfrente de la zona de presion 24 hay situada una superficie de transmision de calor 34, que es recorrida con el fluido existente en la camara de intercambio de calor 27. La superficie de transmision de calor 34 pertenece entonces a una pared de la camara de intercambio de calor 27, preferiblemente la misma pared que la zona de presion 24.
La pieza de molde para fundicion a presion 9 directamente opuesta a la pieza de molde para fundicion a presion 8 se diferencia de la primera esencialmente en que aqm, el primer componente 15 presenta un rebaje 35 que forma, como mmimo por zonas, una camara de intercambio de calor 36 de la pieza de molde para fundicion a presion 9. Ademas el segundo componente 16 de la pieza de molde para fundicion a presion 9 presenta solamente una conexion 37 para entrada del fluido.
Las expresiones anteriormente expuestas para las partes de molde de fundicion a presion 8 y 9 pueden ser transmitidas directamente a las partes de molde de fundicion a presion 10 y 11. Sin embargo, a continuacion se entrara brevemente en ellas. Las partes de molde de fundicion a presion 10 y 11 son partes componentes de la unidad de mazarota 3, en la cual existe una zona de mazarota 38 o esta limitada por los primeros componentes 17 y 19. La zona de mazarota 38 se apoya entonces en los canales de circulacion 39 mecanizados en los primeros componentes 17 y 19 (aqm expuestos solamente para el primer componente 17). En los canales de circulacion 39 existe tambien una zona de presion 40 de la unidad de mazarota 3.
Opuesta a la zona de presion 40, en el primer componente 17 esta prevista una superficie de transmision de calor 41. Si el primer componente 17 esta situado en el alojamiento 42 para el previsto del segundo componente 18, entonces la superficie de transmision de calor 41 junto con el segundo componente 18 limita una camara de intercambio de calor 43 de la pieza de molde para fundicion a presion 10. En el alojamiento 42 esta prevista una superficie de apoyo 44 la cual esta construida como nervio circunferencial de apoyo. El alojamiento 42 esta construido por ello de tal manera que el segundo componente 18 puede alojar completamente al primer componente 17 de manera que superficies de sello 45 del primer componente 17 se alinean con superficies de sello 46 del segundo componente 18 y actuan conjuntamente con superficies de sellado aqm no representadas del primer componente 19 y del segundo componente 20 para sellar la zona de mazarota 38 respecto de un entorno del dispositivo para fundicion a presion 1.
En el segundo componente 18 hay prevista como mmimo una conexion para entrada de fluido 47 y una conexion para salida de fluido 48, las cuales desembocan en la camara de intercambio de calor 43. La camara de intercambio de calor 43 esta construida aqm como un rebaje director de fluido 49.
La pieza de molde para fundicion a presion 11 prevista directamente opuesta a la pieza de molde para fundicion a presion 10 esta construida analogamente a esta. Especialmente, las manifestaciones expuestas para la pieza de molde para fundicion a presion 10 pueden ser aplicadas sin mas a la pieza de molde para fundicion a presion 11 y a la inversa. La figura 1 muestra que el primer componente 19 de la pieza de molde para fundicion a presion 1 presenta un rebaje 50. Si el primer componente 19 se coloca en el segundo componente 20 entonces este rebaje 50 sirve para formar una camara de intercambio de calor 51. Analogamente al primer componente 18 de la pieza de molde para fundicion a presion 10, el segundo componente 20 presenta una conexion 52 para la entrada de fluido y una conexion 53 para la salida de fluido.
La figura 1 muestra tambien la unidad de admision de colada 4 con el tercer molde de fundicion a presion 7. A la unidad de admision de colada 4 hay asociado un anillo de refrigeracion 54 el cual presenta una camara de intercambio de calor 55 que puede ser cerrada con una placa de cierre 56. El anillo de refrigeracion 54 presenta por ello una abertura central 57 en la cual encaja una prolongacion directriz de material fundido 58 del primer componente 21 de la pieza de molde para fundicion a presion 12. Sobre la prolongacion directriz de material fundido 58 hay construido un canal de circulacion como entrada de colada 59 el cual a traves de otras zonas del primer componente 21 se extiende hasta la unidad de mazarota 3. A lo largo de esta entrada de colada 59 puede circular material colado (colada) para llegar hasta la unidad molde de colada 2 a traves de la unidad de mazarota 3. En el canal de circulacion 59 existe tambien una zona de presion 60. Esta se encuentra enfrente de una superficie de transmision de calor 61 (aqm no representada) respecto de una pared del primer componente 21. Esta superficie de transmision de calor 61 se encuentra en una camara de intercambio de calor 62 que esta formada por un rebaje 63 del primer componente 21.
La camara de intercambio de calor 62 esta abierta en direccion del segundo componente 22. El segundo componente 22 sirve entonces para cerrar la camara de intercambio de calor 62 o el rebaje 63. El segundo componente 22 presenta un resalte director de fluido 64 que penetra en la camara de intercambio de calor 62. El resalte director de fluido 64 forma una superficie contorno de circulacion 65 del segundo componente 22. La superficie contorno de circulacion 65 es un contorno superficial no plano y presenta una zona concava 66. La zona concava 66 esta formada conjuntamente con el resalte director de fluido 64. En la camara de intercambio de calor 62
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de la pieza de molde para fundicion a presion 12 hay conectadas tanto una conexion para entrada de fluido 67 como una conexion para salida de fluido 68. Sin embargo esto no puede ser reconocido en la figura 1.
El dispositivo para fundicion a presion 1 representado en la figura 1 sirve para fabricar componentes fundidos a presion a partir de material colado, que existe en forma de colada. Para la fabricacion de componentes fundidos a presion las partes molde para fundicion a presion 8 y 10 y las partes molde para fundicion a presion 9 y 11 se mueven una hacia la otra de manera que el molde de colada 23 o la zona de mazarota 38 quedan sellados. A continuacion y a traves de la abertura 57 de la unidad de admision de colada 4 se introduce la colada que esta bajo presion la cual se mueve a lo largo de la admision de colada 59 en direccion de la unidad de mazarota 3 y circula en su zona de mazarota 38 o en sus canales de circulacion 39. Los canales de circulacion 39 se ocupan de un reparto de la corriente de colada de manera que, visto en direccion lateral, puede ser dirigida a diferentes posiciones. A la unidad de admision de colada 4 se envfa colada durante tanto tiempo hasta que el molde de colada 23 este lleno.
A continuacion se enfna la colada para lo que se introduce un fluido en las camaras de intercambio de calor 27, 36, 43, 51, 55 y 62. La temperatura del fluido o su caudal masico es elegido de tal manera que exista una caractenstica de enfriamiento del componente fundido a presion, la mejor posible. Para ello es especialmente necesario que enfriar a este lo mas uniformemente posible para garantizar una estabilidad suficientemente alta del componente fundido a presion.
Despues del endurecimiento o del enfriamiento de la colada, las piezas molde de fundicion a presion 8 y 10 y las piezas molde de fundicion a presion 9 y 11 se desplazan separandose una de otra de manera que el molde de colada 23 y la zona de mazarota 38 quedan libres. Igualmente el anillo de refrigeracion 54 se aleja de la unidad de admision de colada 4. A continuacion el componente fundido a presion junto con la mazarota que permanece en la zona de mazarota 38 y el material colado que permanece en la zona de la unidad de admision de colada 4 pueden ser extrafdos del dispositivo para fundicion a presion 1. En el marco de un mecanizado posterior se retira la mazarota del componente fundido a presion y preferiblemente es fundida de nuevo.
La figura 2 muestra una vista en seccion del dispositivo para fundicion a presion 1 en donde se muestra una disposicion de las piezas molde de fundicion a presion 8 a 12 que existe durante el proceso de colado. Las piezas molde de fundicion a presion 8 y 9 y las piezas molde de fundicion a presion 10 y 11 se encuentran totalmente juntas unas con otras. Resulta claro que el molde de colada 23 no esta limitado solamente por la zona de presion 24 de la pieza de molde para fundicion a presion 8 y una zona de presion no dibujada de la pieza de molde para fundicion a presion 9, sino que los segundos componentes 14 y 16 presentan cada uno una zona de presion 69 o 70 que tambien definen al molde de colada 23. Con esto, la zona de presion 69 esencialmente plana queda cerrada con la zona de presion 24 y la zona de presion 70 con la zona de presion 25 del primer componente 15 de la pieza de molde para fundicion a presion 9. Nuevamente se puede reconocer que los primeros componente 13 y 15 estan totalmente alojados en cada uno de los segundos componentes 14 y 16 para lo que en el caso de la pieza de molde para fundicion a presion 8 esta previsto el alojamiento 29.
Ademas se puede reconocer que los componentes 13 y 14 asf como 15 y 16, como tambien 17 y 18 asf como 19 y 20 estan sujetos unos con otros mediante una union atornillada 71. Para ello cada union atornillada 71 presenta un tornillo 72 como mmimo. Tambien se puede reconocer que en los segundos componentes 14 y 16 esta previsto un alojamiento para sensor 73 en el cual se puede situar un sensor de temperatura, aqrn no representado. Mediante este sensor de temperatura se puede determinar la temperatura de los segundos componentes 14 y 16, o como mmimo aproximadamente la temperatura de las zonas de presion 24 y 25. Sobre la base de estas temperaturas determinadas a continuacion se ajusta por control y/o regulacion, la temperatura del fluido o su caudal masico. De esta manera, la colada existente en el dispositivo para fundicion a presion 1 puede ser refrigerada rapida y precisamente a una temperatura determinada. Entre cada uno de los componentes 13 y 14, 15 y 16, 17 y 18, 19 y 20 asf como entre 21 y 22 esta prevista una junta 74 que rodea todas las camaras de intercambio de calor 27, 36, 43, 51 o 62 asociadas a cada uno. Con esto en las camaras de intercambio de calor 27, 36, 43, 51 y 62 se puede ajustar una presion de fluido mas alta sin que el fluido pueda escaparse de ellas de manera indeseada.
La figura 2 deja claro otra vez que la camara de intercambio de calor 27 de la pieza de molde para fundicion a presion 8 solo puede estar formada por el rebaje director de fluido 26 del segundo componente 14. Por el contrario cada una de las camaras de intercambio de calor 36, 43, 51 puede estar formada conjuntamente por los rebajes 35 y 50 de los primeros componentes 15 y 19 asf como un rebaje 75 del primer componente 17. Ademas tambien queda claro que las piezas molde de fundicion a presion 8, 9 ,10 y 11 estan construidos fundamentalmente similares mientras que la pieza de molde para fundicion a presion 12 muestra una construccion estructural diferente. En esta, como ya se ha descrito anteriormente, el resalte director de fluido 64 penetra en la camara de intercambio de calor 62 la cual esta formada en el primer componente 21 por el rebaje 63. Entonces esta previsto ademas que el contorno de la superficie de transmision de calor 61 esta adaptado, por lo menos por zonas, al contorno de la zona de presion 60. Parcialmente, la superficie contorno de circulacion discurre de tal manera respecto de la superficie de transmision de calor 61 que como mmimo por zonas se forma una seccion transversal para la circulacion del fluido aproximadamente de tamano constante.
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La figura 3 muestra una vista en seccion de la pieza de molde para fundicion a presion 10, con su primer componente 17 y el segundo componente 18. La pieza de molde para fundicion a presion 10 esta construida de un tipo conocido. Por lo demas, se puede hacer referencia a las ejecuciones precedentes.
La figura 4 muestra el primer componente 17 de la pieza de molde para fundicion a presion 10 en una vista desde abajo. En ella esta claro que el primer componente 17 dispone de un rebaje 75. Este rebaje 75 presenta unas lenguetas 80 las cuales esencialmente discurren por debajo de los canales de circulacion 39 para refrigerar suficientemente las zonas de presion 40 que se encuentran en el, porque la superficie de transmision de calor 41 tambien esta en esa zona y puede ser recorrida por el fluido. Cada una de las lenguetas 80 corresponde con uno de los canales de circulacion 39.
La figura 5 muestra el segundo componente 18 de la pieza de molde para fundicion a presion 10. El primer componente 17 anteriormente descrito esta entonces disenado como una pieza de insercion en el alojamiento 42. Esta claro que en el caso de la pieza de molde para fundicion a presion 10 de la unidad de mazarota 3, el segundo componente 18 presenta una zona de los canales de circulacion 39, y construye a estos junto con el primer componente 17. La forma constructiva aqrn mostrada corresponde con las ya conocidas de manera que nuevamente se hace referencia a las ejecuciones precedentes.
La figura 6 muestra una vista en seccion del segundo componente 18. Completando lo anteriormente descrito queda claro que la conexion para entrada de fluido 47 y la conexion para la salida de fluido 48 estan construidas cada una de ellas como conducto de entrada de fluido o como conducto de salida de fluido. Tambien aqrn se debe hacer referencia a las ejecuciones precedentes.
Hay que hacer nuevamente referencia a que como mmimo las piezas molde de fundicion a presion 8, 9, 10 y 11 estan todas construidas muy similares, de manera que las propiedades anteriores confirmadas ampliamente en estos elementos pueden ser traspasadas sobre cada otro de esos elementos.
Con el dispositivo para fundicion a presion 1 y las piezas molde de fundicion a presion 8 a 12 aqrn representadas, se puede conseguir una buena circulacion a traves de las camaras de intercambio de calor 27, 36, 43, 51 y 62 y con ello un alto intercambio de calor o una buena refrigeracion del molde de colada 23, de la zona de mazarota 38 y de la admision de colada 59. De esta forma se reduce el tiempo de endurecimiento de la pieza de molde a presion que hay que fabricar y al mismo tiempo se produce un enfriamiento homogeneo de la misma. En las zonas que hay que enfriar, existe por tanto en cada momento, una imagen de temperatura esencialmente homogenea. Especialmente, para el diseno de las piezas molde de fundicion a presion 8 y 9, se utiliza un proceso de estudio por el Metodo de Elementos Finitos (MEF) en la zona del molde de colada 23.
El fluido utilizado para la refrigeracion puede ser o gaseoso o lfquido. Mediante un diseno dirigido de las camaras de intercambio de calor 27, 36, 51, 55, y 62 se puede aumentar la efectividad del atemperado o de la refrigeracion. Por ejemplo, para ello tambien en las piezas molde de fundicion a presion 8, 9, 10 y 11 estan previstos resaltes directores de fluido en el sentido de la pieza de molde para fundicion a presion 12, los cuales se introducen en la correspondiente camara de intercambio de calor 27, 36, 43, 51 o 55. Este tipo de resaltes directores de fluido sirve por ejemplo, como turbuladores para generar turbulencias y con ello aumentar la transicion de calor.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Pieza de molde para fundicion a presion (10, 11) para la zona de mazarota (38) de un molde de fundicion a presion (5,6,7) con como mmimo un primer componente (17, 19) que presenta una zona de presion (40) sometida a la colada durante la realizacion del proceso de colado, como mmimo un segundo componente (18, 20) y como mmimo una camara de intercambio de calor (43, 51) formada por los componentes (17, 18, 19, 20) que puede ser recorrida por un fluido para atemperar la zona de presion (40), en donde el primer componente (17, 19) presenta una superficie de transmision de calor (41) termicamente asociada a la zona de presion (40) perteneciente al menos a una pared de la camara de intercambio de calor (43, 51), caracterizada por que la zona de presion (40) limita como mmimo a una zona de una zona de mazarota (38), en donde el segundo componente (18, 20) presenta un rebaje director de fluido (49) con forma de cubeta construido en el y construido abierto hacia el primer componente (17, 19) que forma una parte de la camara de intercambio de calor (43, 51) en donde un rebaje (50, 75) del primer componente (17, 19) forma la camara de intercambio de calor (43, 51) junto con el rebaje director de fluido (49) y la forma de la camara de intercambio de calor (43, 51) esta adaptada al trazado del como mmimo un canal de circulacion (39) asociado con la zona de mazarota (38) y en donde el segundo componente (18, 20) presenta un alojamiento (42) en el cual se introduce totalmente el primer componente (17, 19).
  2. 2. Pieza de molde para fundicion a presion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el rebaje director de fluido (49) forma la camara de intercambio de calor (43, 51).
  3. 3. Pieza de molde para fundicion a presion segun la reivindicacion 2, caracterizada por que el primer componente (17, 19) esta construido del tipo tapa o plano.
  4. 4. Pieza de molde para fundicion a presion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la camara de intercambio de calor (43, 51) esta unida para el fluido con como mmimo una conexion para fluido (47, 48, 52, 53) construida como un conducto de fluido.
  5. 5. Pieza de molde para fundicion a presion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el conducto de fluido esta previsto, por lo menos por zonas, en el primer componente (17, 19) y/o en el segundo componente (18, 20).
  6. 6. Pieza de molde para fundicion a presion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que una zona de presion (69, 70) del segundo componente (18, 20) limita la zona de mazarota (38).
  7. 7. Dispositivo para fundicion a presion (1) con como mmimo una pieza de molde para fundicion a presion (10, 11) segun una o varias de las reivindicaciones precedentes.
  8. 8. Dispositivo para fundicion a presion (1) segun la reivindicacion 7, caracterizado por que cada como mmimo un molde para fundicion a presion (8, 9, 10, 11, 12), una unidad molde de colada (2), una unidad de mazarota (3) y/o una unidad de admision de colada (4) forman el dispositivo para fundicion a presion (1), en donde la unidad molde de colada (2) presenta un molde de colada (23), la unidad de mazarota (3) presenta una zona de mazarota (38) y /o la unidad de admision de colada (4) presenta una admision de colada (59).
  9. 9. Dispositivo para fundicion a presion (1) segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que el molde de colada (23), la zona de mazarota (38) y/o la admision de colada (59) estan unidos por fluido para ser recorridos por un material de colada.
  10. 10. Dispositivo para fundicion a presion (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que las camaras de intercambio de calor (27, 36, 43, 51, 55, 62) de la unidad de molde de colada (2), de la unidad de mazarota (3) y/o de la unidad de admision de colada (4) estan unidas entre sf por fluido mediante como mmimo un taladro pasante o como mmimo un conducto para que circule el fluido a traves de ellas.
  11. 11. Dispositivo para fundicion a presion (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que las camaras de intercambio de calor (27, 36, 43, 51, 55, 62) de la unidad de molde de colada (2), de la unidad de mazarota (3) y/o de la unidad de admision de colada (4) estan unidas con como mmimo una conexion para fluido comun.
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