ES2634319T3 - Procedimiento para desmoldar de un molde de fundición una pieza de fundición fundida a partir de una masa de metal ligero - Google Patents

Procedimiento para desmoldar de un molde de fundición una pieza de fundición fundida a partir de una masa de metal ligero Download PDF

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Abstract

Procedimiento para desmoldar una pieza de fundición (M), fundida a partir de una masa fundida de metal ligero, de un molde de fundición (1) que comprende al menos un macho de fundición (2-7, 17, 18a-21b, 30) que forma en la pieza de fundición (M) una abertura de paso (Z1-Z3) que comunica dos lados externos de la pieza de fundición y que está fabricado a partir de un material de molde aglutinado mediante un aglutinante que se descompone por la acción de la temperatura, sometiéndose el molde de fundición (1), para el desmoldeo, en un horno (O) a un tratamiento térmico en el que se calienta a una temperatura a la que el aglutinante pierde su efecto aglutinante, caracterizado por que, en el horno (O), un paso (D1-D4) formado en el macho de fundición (18a-21b) del molde de fundición (1) que forma la abertura de paso es atravesado por una corriente de gas caliente (H), cuya temperatura corresponde al menos a la temperatura a la que el aglutinante del material de molde pierde su acción aglutinante, de modo que el macho de fundición (18a-21b) que forma la abertura de paso (Z1-Z3) se descompone, a causa de la acción del gas caliente, en fragmentos (B) o partículas de arena individuales.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para desmoldar de un molde de fundicion una pieza de fundicion fundida a partir de una masa de metal ligero
La invencion se refiere a un procedimiento para desmoldar una pieza de funcion, fundida a partir de una masa fundida de metal ligero, de un molde de fundicion. El molde de fundicion comprende a este respecto un macho de fundicion que forma en la pieza de fundicion una abertura de paso que comunica dos lados externos de la pieza de fundicion y que esta hecha a partir de un material de molde que se une mediante un aglutinante que se descompone a traves de la accion de la temperatura. Para el desmoldeo, el molde de fundicion se somete en un horno a un tratamiento termico en el que se calienta a una temperatura a la que el aglutinante del macho de fundicion pierde su accion aglutinante. Se describe un procedimiento de este tipo en el documento WO 2004/014581 A2.
Semejantes procedimientos, que se conocen entre los expertos tambien como “desarenado termico”, se emplean en la practica en particular durante la fundicion de bloques de motor o culatas para motores de combustion de metal ligero a gran escala. Las piezas de fundicion de este tipo por su diseno generalmente afiligranado complejo se funden con frecuencia en moldes de fundicion que a modo de un as! denominado “paquete de macho” se ensamblan a partir de una pluralidad de machos individuales, prefabricados en cada caso a partir de un material de molde. Sin embargo, tambien se emplean machos de fundicion fabricados a partir de material de molde en la fundicion en coquilla a fin de moldear canales y aberturas de paso previstos en la region interna de la respectiva pieza de fundicion.
Los materiales de molde, a partir de los cuales se forman los machos de fundicion del tipo discutido aqul, estan hechos generalmente a partir de una mezcla de una arena de molde apropiada y el aglutinante que en el macho de fundicion terminado aglutina las partlculas individuales de la arena de molde y garantiza as! la estabilidad de forma requerida del macho, formado a partir del material de molde. Ademas, el material de molde puede contener determinados aditivos que mejoran la interaccion entre el aglutinante y la arena de molde o el comportamiento del respectivo macho de fundicion durante el vaciado de la masa fundida.
En cuanto al aglutinante, puede ser un aglutinante inorganico solidificable a traves del suministro de calor u organico solidificable a traves del gaseado con un gas de reaccion. Estos aglutinantes tienen en comun que pierden su accion cuando superan un llmite superior de temperatura y el aglutinante se quema al menos parcialmente. Una vez que se ha llegado a este punto, los machos de fundicion fabricados usando tales aglutinantes se descomponen en fragmentos o partlculas individuales de arena que se desprenden de la pieza de fundicion. A este respecto, el objetivo es el de controlar la desintegracion de los machos de fundicion, de modo que queden cantidades tan reducidas como sea posible del material de molde dentro o sobre la pieza de fundicion.
En la practica, la temperatura a la que tiene lugar el tratamiento termico realizado para el desarenado termico se ajusta lo suficientemente alta, para que el aglutinante se queme por completo tanto como sea posible. La arena de molde que queda como residuo se puede preparar entonces con poco esfuerzo para su reutilizacion.
El desarenado termico se puede aprovechar de manera particularmente efectiva, por ejemplo, como se conoce a traves del documento DE 693 18 000 T3 (EP 0 612 276 B1), si el desarenado de la pieza de fundicion y la preparacion de la arena de molde se combinan con un tratamiento incandescente de desprendimiento de la pieza de fundicion y estas tres etapas de trabajo se llevan a cabo durante un paso continuo en un horno. A fin de mejorar el resultado de la preparacion de la arena de molde, los fragmentos de los machos de fundicion que se desprenden de las piezas de fundicion en el horno se reciben en un lecho de arena de molde que se fluidifica a traves de la inyeccion de una corriente gaseosa fluida, de modo que los fragmentos de la arena de molde se encuentran constantemente en movimiento y, como consecuencia del esfuerzo abrasivo al que son sometidos de esta manera, se desintegran rapidamente en sus partlculas individuales de arena.
La combination de desarenado termico, preparacion de la arena de molde y tratamiento de desprendimiento incandescente de la pieza de fundicion requiere un tiempo de permanencia relativamente prolongado de las piezas de fundicion en el horno respectivo. Cuando se van a tratar por calor en un paso continuo los moldes de fundicion y las piezas de fundicion para realizar debidamente la operation tecnica a gran escala en procedimientos del tipo discutido aqul, esto lleva a hornos de paso continuo de longitud considerable. Tambien se observa que el desarenado termico de machos de fundicion que forman en la pieza de fundicion aberturas de paso se logra de manera solo poco confiable incluso cuando en cuanto a estas aberturas de paso se trata de aberturas cillndricas o similares que poseen un diametro de gran tamano.
A la luz de la tecnica anterior descrita previamente, el objetivo subyacente era el de mejorar la efectividad y el resultado de desarenado de un procedimiento del tipo indicado inicialmente.
A fin de lograr este objetivo, la invencion propone el procedimiento indicado en la revindication 1.
En las reivindicaciones finales se indican realizaciones ventajosas del procedimiento de acuerdo con la invencion y
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se describen detalladamente a continuacion como idea general de la invention.
Al igual que en el desarenado termico del tipo descrito previamente, de acuerdo con la invencion, al desmoldar una pieza de fundicion, fundida a partir de una masa fundida de metal ligero, de un molde de fundicion que comprende al menos un macho de fundicion que forma en la pieza de fundicion una abertura de paso que comunica dos lados externos de la pieza de fundicion y que esta hecha de un material de molde que se aglutina mediante un aglutinante que se desintegra por la action de la temperatura, el molde de fundicion se somete, para el desmoldeo, a un tratamiento termico en un horno, calentandolo a una temperatura a la que el aglutinante del macho de fundicion pierde su accion aglutinante.
De acuerdo con la invencion se inyecta ahora gas caliente a traves de un paso que esta formado en el macho del molde de fundicion que forma la abertura de paso, cuya temperatura corresponde al menos a la temperatura a la que el aglutinante del material de molde pierde su accion aglutinante, de modo que el macho de fundicion que forma la abertura de paso por la accion del gas caliente se desintegra en fragmentos o partlculas individuales de arena. A este respecto, el conducto de paso del molde de fundicion se dispone en el macho de fundicion que forma la abertura de paso, de modo que conduce desde un primer lado externo hacia otro lado externo del molde de fundicion.
Cuando se habla aqul de la “perdida de la accion aglutinante”, se entiende en este sentido en cada caso que el aglutinante a causa de una combustion al menos parcial o de otro tipo de descomposicion qulmica al menos de manera parcial ya no es capaz de mantener unido el material de molde del macho de fundicion.
El paso del molde de inyeccion previsto de acuerdo con la invencion ya puede estar presente al entrar en el horno. A este respecto, para evitar una perdida de accion prematura del aglutinante, se puede cerrar la abertura de paso primeramente a traves de un medio auxiliar como una cubierta delgada de material combustible, por ejemplo, carton, arena, vellon combustible o materiales similares. De este modo se contrarresta el peligro de que se produzca ya en el area del paso una corriente continua del paso con aire ambiental y con ello una combustion prematura del aglutinante del macho de fundicion que forma la abertura de paso de la pieza de fundicion. La cubierta se quema despues de muy poco tiempo en el horno, de modo que se produce el efecto aprovechado de acuerdo con la invencion, es decir, la corriente continua del paso con gas caliente en el horno.
Como alternativa, tambien es posible formar el paso recien en el horno, por ejemplo, formando el molde de fundicion de modo que el paso queda libre cuando a causa de la descomposicion del aglutinante se desprende una primera pieza de molde desde el molde de fundicion o incorporando el paso en el area de entrada del horno por accion de fuerza mecanica en el molde de fundicion.
Por lo tanto, de acuerdo con la invencion se emplea un molde de fundicion que se forma de modo que aumenta claramente la intensidad con la que se expone a la atmosfera caliente que prevalece durante el tratamiento termico, en comparacion con procedimientos convencionales. Para este fin se proporciona en el molde de fundicion al menos un paso, a traves del cual llega gas caliente formado desde la atmosfera del horno tambien hacia machos de fundicion del molde de fundicion que se encuentran dentro de la pieza de fundicion. De este modo tambien se calientan rapidamente los machos de fundicion dispuestos en el interior de la pieza de fundicion a una temperatura a la que su aglutinante pierde su accion. Esto ocurre primeramente en el macho de fundicion que esta provisto del paso a traves del que fluye el gas caliente, pero tambien, si estan presentes, en los machos de fundicion adyacentes a el, los cuales forman canales adicionales, cavidades y similares en la pieza de fundicion.
En hornos convencionales de tratamiento termico para moldes de fundicion y piezas de fundicion del tipo mencionado aqul, la atmosfera del horno contiene oxlgeno, de modo que tambien puede contener oxlgeno el gas caliente conducido a traves del paso previsto de acuerdo con la invencion. La ventaja particular de la corriente de paso continuo del molde de fundicion con gas caliente prevista de acuerdo con la invencion consiste en que con el gas caliente llegan tambien cantidades mayores de oxlgeno hacia las areas ubicadas dentro del molde de fundicion, con lo que se promueve la combustion del aglutinante del material de molde y, por consiguiente, se acelera y se completa tambien la descomposicion de los machos de fundicion ubicados en el interior.
Ademas de la aceleracion de la descomposicion del aglutinante de los machos de fundicion, el calentamiento acelerado originado a traves de la corriente de paso continuo directo de machos de fundicion ubicados en el interior del molde de fundicion con gas caliente de acuerdo con la invencion lleva a mayores tensiones termicas dentro de los machos de fundicion que contribuyen igualmente a un aumento de la efectividad y una optimization del resultado del desarenado termico causado de acuerdo con la invencion.
Fundamentalmente es concebible forzar la corriente de gas caliente que fluye a traves del paso previsto en el molde de fundicion de acuerdo con la invencion a traves de un ventilador o algo similar. Sin embargo, los ensayos practicos demostraron que tambien es suficiente la convection natural a fin de lograr los efectos aprovechables de acuerdo con la invencion. De este modo, tiene lugar el efecto de chimenea, a traves del cual se forma una corriente de gas caliente natural a traves del paso, en casi cualquier orientation del paso. Para este proposito es particularmente ventajoso si se orienta verticalmente en el horno el conducto de paso continuo a traves del cual fluye gas caliente en
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el horno. Esto se puede realizar de manera particularmente sencilla si en cuanto a las piezas de fundicion de metal ligero se trata de bloques de motor para motores de combustion cuya en cada caso al menos una abertura de cilindro y la camara de ciguenal adyacente se moldea a traves de al menos un macho de fundicion provisto de acuerdo con la invention de un paso para el gas caliente.
Se sobrentiende, a este respecto, que es decisivo que el paso previsto de acuerdo con la invencion se extienda completamente a traves del molde de fundicion, independientemente de cuantos machos moldean la respectiva abertura de paso continuo. Por consiguiente, en un molde de fundicion previsto para la realization del procedimiento de acuerdo con la invencion, la abertura de paso de la pieza de fundicion se puede formar a traves de dos o mas machos de fundicion que presentan, cada uno, un paso, estando interconectados los pasos de los machos de fundicion y el gas caliente en el horno los atraviesa de manera conjunta. Un ejemplo para semejante realizacion es el molde de fundicion que ya se menciono anteriormente, para un bloque de motor para un motor de combustion, en el que la respectiva abertura de cilindro se moldea a traves de uno o varios machos de fundicion que se asientan sobre otro macho de fundicion que moldea la camara de ciguenal del bloque de motor. De acuerdo con la invencion todos estos machos de fundicion estan provistos de un paso, estos pasos se orientan de manera optima en forma alineada, de modo que se hace posible un flujo de corriente sin obstaculos con gas caliente.
La invencion demostro ser particularmente de ventaja en aquellos moldes de fundicion que se configuran como paquete de machos que se compone de dos o mas machos de fundicion. A este respecto, se sobrentiende que semejante paquete de machos no solamente puede comprender machos de fundicion, sino tambien de manera conocida, elementos refrigerantes de metal o arena de mineral de cromo, como hierro refrigerante para la via de soporte, la perforation de cilindro u otras areas sometidas a gran esfuerzo del motor de combustion. Se incluyen tambien coquillas refrigerantes, placas refrigerantes de hierro que pueden sustituir machos completos y todas las piezas funcionales semejantes. Del mismo modo, en el paquete de machos se pueden asentar as! denominados “revestimientos” de forma cillndrica que estan hechos de un material mas resistente que el material de fundicion a partir del cual se funde el motor y que en el motor de combustion acabado delimitan las camaras de cilindros en las que se mueven los pistones del motor durante su funcionamiento.
El calentamiento rapido e intensivo causado a traves del diseno del molde de fundicion de acuerdo con la invencion lleva especlficamente en moldes de fundicion de paquete de machos a elevadas tensiones termicas una combustion intensiva del aglutinante, lo cual favorece la descomposicion completa de los machos de fundicion, ubicados en el interior y en el exterior. De este modo, se pudo demostrar que con el desarenado termico de bloques de motor realizado de acuerdo con la invencion, la arena de los machos de fundicion provistos del paso que lleva gas caliente, los cuales forman la camara de ciguenal y las aberturas de cilindro del bloque de motor se retiro casi sin dejar residuos y tambien los machos de fundicion ubicados en el exterior pudieron ser retirados en una proportion claramente mayor de lo que es posible con procedimientos convencionales.
La efectividad del desarenado de los machos de fundicion ubicados en el exterior de un paquete de machos de molde de fundicion se puede mejorar adicionalmente gracias a que se forman depresiones en las partes laterales externas de los machos de fundicion que forman el molde de fundicion del paquete de machos. A traves de estas depresiones no solamente se reduce de manera conocida la arena de molde y al mismo tiempo el peso del molde de fundicion, sino que se aumenta tambien la superficie de ataque para el gas caliente. De esta manera llegan grandes cantidades de oxlgeno hacia la profundidad del macho de fundicion que forma la parte lateral correspondiente, de modo que su aglutinante se quema sustancialmente por completo en un tiempo reducido.
Siempre que el molde de fundicion sea un paquete de machos, partes laterales en forma de placas recubren por lo general el fondo, los lados y la cubierta del molde de fundicion. En particular, en un molde de fundicion disenado de esta manera se demostro que es particularmente ventajoso si el al menos un macho de fundicion que forma la abertura de paso de la pieza de fundicion entra en contacto con la parte lateral respectiva que forma la termination externa del molde de fundicion y el paso del macho de fundicion que forma la abertura de paso se prolonga en la parte lateral externa, hasta la superficie externa del molde de fundicion. El gas caliente, que fluye entonces tambien a traves del paso de la parte lateral correspondiente, hace que se calienten rapidamente las areas adyacentes al paso de la parte lateral, con la consecuencia de que el aglutinante presente all! se quema de manera acelerada y se producen tensiones que aceleran la descomposicion de la parte lateral.
Se demostro que el procedimiento de acuerdo con la invencion es particularmente efectivo cuando el tratamiento termico al que se somete el molde de fundicion en el horno se realiza como tratamiento incandescente de desprendimiento de la pieza de fundicion. El flujo de corriente continua con gas caliente, que tiene lugar en un paso ubicado en el interior del molde de inyeccion, no solamente produce un calentamiento rapido del macho de fundicion provisto en cada caso con el paso para el gas caliente, sino favorece tambien un calentamiento acelerado y al mismo tiempo mas uniforme del volumen de la pieza de fundicion, puesto que en el horno el calor ya no tiene que penetrar exclusivamente desde el lado externo hasta el interior de la pieza de fundicion, sino que tambien se conduce calor directamente hacia una region ubicada en el interior.
Al igual que la combination conocida por si misma, con una recocido por disolucion en combination con un desarenado termico, de acuerdo con la invencion se puede realizar la preparation conocida por si misma del
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material de molde, con la que los fragmentos que se forman a traves de la descomposicion del aglutinante y se desprenden de la pieza de fundicion se atrapan y se retienen dentro del horno hasta quemarse tambien el aglutinante que aun quedaba en los fragmentos. A este respecto, la descomposicion de los fragmentos en partlculas de arena de molde individuales se puede fomentar de manera conocida por si misma gracias a que se mantienen en movimiento los fragmentos atrapados en el horno a traves de la inyeccion de una corriente de gas hacia dentro del lecho de material de molde que se forma en el horno a partir de los fragmentos.
De este modo, como resultado, con la invencion se logra de manera sencilla retirar termicamente los machos de piezas de fundicion de manera mas rapida y eficiente de lo que esto es posible con procedimientos convencionales. Debido a la descomposicion mas rapida y el calentamiento rapido hasta la respectiva temperatura de tratamiento termico, se puede reducir claramente el tiempo de permanencia o el tiempo de paso continuo durante el cual el molde de fundicion respectivo permanece dentro del horno de tratamiento termico. Esto ocurre particularmente cuando el desarenado, de acuerdo con la invencion, se combina con un tratamiento de recocido por disolucion de la pieza de fundicion. De este modo, se pudo comprobar que el procedimiento de acuerdo con la invencion puede reducir claramente el tiempo de recocido por disolucion, es decir, el tiempo durante el que se tenia que mantener la pieza de fundicion en la temperatura de desprendimiento. En pruebas practicas se observo aqul que con un procedimiento de acuerdo con la invencion los tiempos de paso continuo que se requieren para el desarenado y la recocido por disolucion que ocurre durante el paso continuo de bloques de motor para motores de combustion fundidos a partir de una masa fundida de aluminio pueden ser hasta 60 minutos mas cortos que con procedimientos convencionales. Las investigaciones practicas permiten esperar que sea posible lograr reducciones aun mayores.
Luego del desarenado termico, realizado de acuerdo con la invencion, en la pieza de fundicion queda una cantidad claramente menor de arena residual que con procedimientos convencionales, puesto que no solamente en la region de la respectiva abertura de paso tiene lugar una mejor separacion de machos, sino que, a causa del calentamiento mas rapido de la pieza de fundicion, tambien se calientan con mayor rapidez otros machos ubicados en el interior del molde de fundicion, de modo que tambien con ellos se produce una descomposicion mas intensiva del aglutinante y junto con esto los machos respectivos se descomponen en fragmentos pequenos y partlculas de arena que pueden drenarse facilmente desde la pieza de fundicion. De este modo, aquellas piezas de fundicion desarenadas de acuerdo con la invencion cumplen con los mas estrictos requerimientos de calidad sin que sean necesarias medidas costosas para retirar residuos de suciedad y arena de los canales a ser formados en la pieza de fundicion.
A traves de la descomposicion rapida, lograda de acuerdo con la invencion y el rapido calentamiento de la pieza de fundicion, es posible reducir los tiempos requeridos para la separacion termica de machos y para el tratamiento combinado asociado de recocido por disolucion. Esto a su vez permite que los hornos requeridos para la realizacion del procedimiento en el paso continuo puedan ser construidos con longitudes mas cortas y, por consiguiente, de manera mas economica, y que puedan ser operados con gastos energeticos mas reducidos. A traves del paso previsto de acuerdo con la invencion se logra ademas una reduccion de material de molde y de peso, lo que contribuye adicionalmente a la reduccion de costos lograda a traves del procedimiento de acuerdo con la invencion.
A continuacion se describira la invencion de manera mas detallada haciendo referencia a un dibujo que representa un ejemplo de realizacion. En los dibujos muestran, en cada caso:
la figura 1 la figura 2 la figura 3
la figura 4
un molde de fundicion en una vista en perspectiva,
el molde de fundicion, de acuerdo con la figura 1, en una vista desde arriba,
el molde de fundicion, de acuerdo con la figura 1, en una seccion a lo largo de la llnea de seccion X-X indicada en la figura 1,
la secuencia de las etapas de trabajo, completadas durante la fabricacion de una pieza de fundicion, incluyendo el procedimiento de acuerdo con la invencion,
la figura 5 el desarrollo de la temperatura en la pieza de fundicion de bloque de motor, durante el paso continuo a traves de un horno de paso continuo, hasta alcanzar la temperatura de recocido por disolucion, en funcion del tiempo.
El molde de fundicion 1, en forma de paraleleplpedo, se utiliza para la fundicion de un bloque de motor M, para un motor de combustion que no se ilustra aqul en mayor detalle.
El molde de fundicion 1 se ensambla como paquete de machos a partir de una pluralidad de machos de fundicion. Los machos de fundicion se fabrican en cada caso, de manera conocida por si misma, a partir de un material de molde que se formo como mezcla formada por de arena de molde y un aglutinante organico y eventualmente aditivos agregados opcionalmente en una sopladora de machos, no ilustrada aqul, dando lugar a los machos de fundicion que se solidificaron a continuacion a traves del gaseado con un gas reactivo.
Como alternativa, los machos se pueden fabricar con todos los procedimientos de fabricacion de machos organicos
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conocidos en el estado de la tecnica, como por ejemplo caja caliente, Hotbox, Croning, procedimientos de moldeo manual y procedimientos de autosolidificacion sin catalizadores.
Los machos de fundicion del molde de fundicion 1 incluyen un macho de fundicion 2 que forma el fondo del molde de fundicion 1 y sobre el que se estructuran los demas machos de fundicion del molde de fundicion 1, dos machos de fundicion 3, 4, de los cuales en cada caso uno esta asociado a uno de los lados longitudinales del molde de fundicion 1 y los cuales delimitan el molde de fundicion 1 en sus lados longitudinales, dos machos de fundicion 5, 6, de los cuales en cada caso uno esta asociado a uno de los lados frontales del molde de fundicion 1 y los cuales delimitan el molde de fundicion 1 en sus lados frontales, y un macho de cubierta 7 que cierra al molde de fundicion 1 en su lado superior.
En los machos de fundicion 3, 4 que forman la terminacion lateral del molde de fundicion 1, en sus lados longitudinales, y los machos de fundicion 5, 6 que forman la terminacion lateral del molde de fundicion 1, en sus lados frontales, se forman, en cada caso, una pluralidad de depresiones 8, 9. Las depresiones 8, 9 se disponen, a este respecto, de tal modo y en tal profundidad dentro del respectivo macho de fundicion 3-6 que, por un lado, en la region de su fondo queda un grosor de pared que es suficiente para delimitar de manera segura la camara de fundicion confinada por el molde de fundicion 1, pero por otro lado entre las depresiones 8, 9 quedan solamente tabiques 10, 11 con un grosor que garantiza una dureza suficiente para la rigidez de molde del respectivo macho 36, pero al mismo tiempo hace posible una ruptura simple de los tabiques 8, 9 y de manera simultanea la del respectivo macho de fundicion 3-6 cuando queda inefectivo el aglutinante del material de molde a partir del cual se forman los machos de fundicion 3-6.
Dentro del macho de cubierta 7, se forman cuatro aberturas de canal de paso continuo 13-14, orientadas de manera perpendicular a la superficie de cubierta externa plana 12 del macho de cubierta 7 y dispuestas en intervalos uniformes, que conducen desde la superficie de cubierta 12 hacia dentro del espacio confinado por los machos de fundicion 2-7.
Dentro de la region de borde adyacente a la superficie de cubierta 12 de las aberturas de paso 6, se forma un saliente circunferencial. Sobre este saliente se asienta en cada caso una cubierta E de aproximadamente 1 cm de grosor, fabricada a partir del material de molde del que esta formado tambien el macho de cubierta 7 propiamente dicho, a partir de carton o fieltro combustible, el cual se extiende de manera suelta dentro de la abertura 13-16, a fin de mantener cerradas las aberturas de paso 13-16, despues de vaciar la pieza de fundicion de bloque de motor M, hasta que comienza el tratamiento termico realizado para el desarenado y la recocido por disolucion. Como alternativa a una cubierta separada E, las aberturas de paso 13-16 tambien se pueden cerrar con una capa de cubierta comunicada de una sola pieza con el material de macho circundante del macho de cubierta 7, la cual, cuando se expone a la temperatura reinante durante el tratamiento termico, se rompe rapidamente y deja libre la respectiva abertura de paso 13-16. En las figuras 2 y 3 se omiten las cubiertas E, de modo que quedan visibles los pasos despejados D1-D4, formados de la manera descrita mas adelante, previstos de acuerdo con la invencion.
Dentro del espacio confinado por los machos de fundicion 2-7, sobre un macho de fundicion central 17 que forma la parte superior de la camara de ciguenal K de la pieza de fundicion de bloque de motor M, en un asiento previsto en cada caso para este fin, se asientan cuatro pares de machos de fundicion anulares, apilados, en cada caso dos, uno sobre el otro, 18, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b y 21a, 21b. Los pares de machos de fundicion 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b y 21a, 21b delimitan con sus superficies circunferenciales externas en cada caso una de las cuatro camaras de cilindro de la pieza de fundicion de bloque de motor M, de las cuales, por razones de claridad, en la figura 4 se representan simbolicamente solo tres camaras de cilindro Z1-Z3. Las camaras de cilindro forman en cada caso una abertura de paso de la pieza de fundicion de bloque de motor M. Las aberturas anulares confinadas por los machos de fundicion 18a-21b se orientan al mismo tiempo de manera alineada entre ellas y en relacion con las aberturas de paso 13-16 asociadas en cada caso del macho de cubierta 7, asentado de manera adyacente sobre el borde asociado del respectivo macho de fundicion superior 18b, 19b, 20b, 21b, creando la continuidad de las aberturas de paso 13-16.
Como prolongacion del espacio anular del respectivo macho de fundicion 18a, 19a, 20a, 21a de los machos de fundicion 18a-21b se forma en el macho de fundicion 17 en forma de placa en cada caso una abertura adicional de paso 22-25 que se dispone igualmente de manera alineada a la abertura de paso 13-16 asociada del macho de cubierta 7.
En su extremo inferior asociado al macho de fondo 2, las aberturas de paso 22-25 se prolongan en cada caso en una abertura de paso 26-29. Las aberturas de paso 26-29 se forman ensanchandose en forma de embudo en la direccion del macho de fondo 2 en un macho de fundicion adicional 30 que moldea la parte inferior de la camara de ciguenal K y se asienta sobre el macho de fondo 2.
Dentro del macho de fondo 2 se forman finalmente cuatro aberturas de paso adicionales 31-34, de las cuales en cada caso una esta asociada a una de las aberturas de paso 26-29.
Las aberturas de paso 13, 22, 26 y 31 orientadas de manera alineada entre ellas y coaxialmente a un eje longitudinal
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en comun L1 forman, de manera conjunta con las aberturas anulares, rodeadas por los machos de fundicion 18a, 18b un primer paso D1, el cual conduce desde la superficie plana de apoyo 35, con la que el macho de fondo 2 durante el funcionamiento se para sobre la respectiva base, hacia la superficie de cubierta igualmente plana 12 del macho de cubierta 7.
De manera correspondiente, las aberturas de paso 14, 23, 27 y 32 orientadas en forma alineada entre ellas y coaxialmente a un eje longitudinal L2 dispuesto en forma paralela al eje longitudinal L1 forman conjuntamente con las aberturas anulares rodeadas por los machos de fundicion 19a, 19b un segundo paso D2, las aberturas de paso 15, 24, 28 y 33 orientadas en forma alineada entre ellas y coaxialmente a un eje longitudinal L3 dispuesto en forma paralela al eje longitudinal L1 forman conjuntamente con las aberturas anulares rodeadas por los machos de fundicion 20a, 20b un tercer paso D3 y las aberturas de paso 16, 25, 29 y 34 orientadas de forma alineada entre ellas y coaxialmente a un eje longitudinal L4 dispuesto igualmente en forma paralela al eje longitudinal L1 forman conjuntamente con las aberturas anulares rodeadas por los machos de fundicion 21a, 21b un cuarto paso D4.
Para fabricar un bloque de motor M, en una primera estacion de procesamiento se ensambla el molde de fundicion 1, a partir de los machos de fundicion 2-7, 17, 18a-21b y 30, al igual que otros machos de fundicion no ilustrados aqul por razones de claridad.
A continuacion se llena el molde de fundicion 1 con masa fundida de aluminio. A este respecto, el molde de fundicion 1 se orienta alrededor de un eje de rotacion orientado horizontalmente de modo que el se dispone arriba y el macho de cubierta 2 se dispone abajo en la direccion de la fuerza de gravedad. De este modo, una abertura de llenado no visible en las figuras 1-3 de un alimentador tampoco ilustrado en las figuras 1-3, con el cual se realiza el llenado del molde de fundicion 1, para el llenado se dispone arriba, mientras que el alimentador se encuentra abajo en la direccion de la fuerza de gravedad. Al finalizar el procedimiento de llenado, el molde de fundicion 1 se gira nuevamente alrededor del eje de giro orientado horizontalmente, de modo que ahora el alimentador y el macho de fundicion 7 se ubican arriba, mientras que la abertura de llenado del alimentador se dispone abajo en direccion de la fuerza de gravedad. A traves de este metodo conocido tambien como “fundicion por rotacion” se logra una solidificacion uniforme de la pieza de fundicion en el molde de fundicion 1.
No antes de comenzar la solidificacion y, a mas tardar, despues de solidificarse completamente la masa fundida de aluminio en el molde de fundicion 1, el molde de fundicion 1 ingresa dentro de un horno de paso continuo O, en el que se desarena el bloque de motor M, el bloque de motor M se somete a un tratamiento de recocido por disolucion y el material de molde, que se desprende del bloque de motor M de los machos de fundicion del molde de fundicion 1, se prepara para su reutilizacion.
El molde de fundicion 1 que ingresa en el horno 1 se calienta para este fin hasta la temperatura de recocido por disolucion, la cual, dependiendo de la aleacion de fundicion de Al procesada en cada caso se ubica normalmente en la region desde 450 hasta 550 °C. Esta temperatura de recocido por disolucion es mayor que la temperatura a partir de la que se quema el aglutinante del material de molde de los machos del molde de fundicion 1.
A causa de la conveccion natural, a este respecto, se producen corrientes de gas caliente H que fluyen desde abajo a traves de los pasos D1-D4 del molde de fundicion 1. De este modo comienza la descomposicion del molde de fundicion 1 no solamente en la region de los machos externos de fundicion 2-7, sino tambien en las regiones alcanzadas por las corrientes de gas caliente H1-H4 de los machos de fundicion 17, 18a-21b y 30 en el interior del molde de fundicion 1. Al mismo tiempo, el metal ligero del bloque de motor M se calienta rapidamente no solo desde el lado externo del molde de fundicion 1, sino tambien desde adentro hasta la temperatura de recocido por disolucion.
Al avanzar el calentamiento y la combustion simultanea del aglutinante de su material de molde, el aglutinante se vuelve cada vez mas inefectivo, los machos de fundicion laterales 2-7 y los machos de fundicion 2-7, 17, 18a-21b y 30 comienzan a fracturarse. Los fragmentos que se desprenden de la pieza de fundicion de bloque de motor M y las partlculas de arena B se atrapan en un lecho de arena SB previsto por debajo de la via transportadora F del molde de fundicion 1 en el horno O.
A fin de mantener en movimiento los fragmentos B, recolectados en el lecho de arena SB, para promover su trituracion y regeneracion, se inyecta gas caliente HG mediante inyectores incorporados en el fondo del horno O hacia dentro del lecho de arena SB. A traves de la fluidificacion as! lograda y el atemperado del lecho de arena SB, se quema el aglutinante que queda todavla en los fragmentos B de machos de fundicion y los fragmentos B se desintegran en sus partlculas individuales de arena. La arena de molde S obtenida a traves de esta preparation se envla para su reutilizacion de regreso hacia la maquina disparadora de machos, la cual fabrica los machos de fundicion, con los que se ensambla el respectivo molde de fundicion 1.
En la medida en que se transporta la pieza de fundicion de bloque de motor M, en direccion hacia la salida del horno O, mas completo sera el desarenado del bloque de motor M, hasta que finalmente se desprenden del mismo incluso los fragmentos B mas pequenos.
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Al llegar a la salida del horno O, se ha concluido tambien el tiempo requerido para el tratamiento de recocido por disolucion, de modo que la pieza de fundicion de bloque de motor M se puede enfriar hasta temperatura ambiente en una estacion por la que pasa directamente a continuacion. Luego se realiza un procesamiento mecanico en el que se separa el alimentador y se llevan a cabo operaciones de procesamiento adicionales de desprendimiento de virutas en el bloque de motor M. Finalmente se realiza entonces de manera opcional un tratamiento de externalizacion.
En la figura 5 se representa el desarrollo de la temperatura de la pieza de fundicion de bloque de motor M en el horno O para una pieza de fundicion de bloque de motor desarenada en la forma de operacion convencional y sometida a recocido por disolucion (llnea discontinua) y una pieza de fundicion de bloque de motor semejante, desarenada y sometida a recocido por disolucion de acuerdo con la invention (llnea continua). Los moldes de fundicion que contienen la respectiva pieza de fundicion ingresaron en el horno O despues de llegar a una temperatura inferior a la temperatura de liquidus de la masa fundida de aluminio, a partir de la cual se vaclan las piezas de fundicion, pero sin una solidification completa de la respectiva pieza de fundicion de bloque de motor. Gracias a que las piezas de fundicion de bloque de motor ya se envlan al horno O en un estado semisolido solamente, se puede aprovechar el calor de fundicion que aun se conserva en este estado.
La temperatura de la pieza de fundicion en la forma de operacion convencional y de acuerdo con la invencion al ingresar en el horno O era de aproximadamente 430 °C en cada caso. Sin embargo, la pieza de fundicion atravesada por una corriente de gas caliente de acuerdo con la invencion alcanzo la temperatura de recocido por disolucion TLG de aproximadamente 485 °C de forma claramente mas rapida que la pieza de fundicion calentada convencionalmente sin ser atravesada por una corriente. En consecuencia, la pieza de fundicion atravesada por una corriente de gas caliente de acuerdo con la invencion permanecio en el horno convencional O aproximadamente 90 minutos mas en la temperatura de recocido por disolucion TLG que la pieza de fundicion tratada convencionalmente. Por consiguiente, puesto que el desarenado en el procedimiento de acuerdo con la invencion se realizo de manera sustancialmente mas efectiva, el procedimiento de acuerdo con la invencion hace posible acortar el proceso de desarenado y de recocido por disolucion en aproximadamente 30 % en comparacion con procedimientos convencionales.
Sfmbolos de referenda
1 Molde de fundicion
2 Macho de fundicion de fondo
3, 4 Machos de fundicion que delimitan los lados longitudinales del molde de fundicion 1
5, 6 Machos de fundicion que delimitan los lados frontales del molde de fundicion 1
7 Macho de cubierta
8, 9 Depresiones
10, 11 Tabiques
12 Superficie de cubierta del macho de cubierta 7
13-16 Aberturas de paso del macho de cubierta 7
17 Macho de fundicion
18a-21b Machos de fundicion de forma anular
22-25 Aberturas de paso del macho de fundicion 17
26-29 Aberturas de paso del macho de fundicion 30
30 Macho de fundicion
31-34 Aberturas de paso del macho de fondo 2
35 Superficie de apoyo del macho de fundicion de fondo 2
B Fragmentos de macho de fundicion
D1-D4 Pasos
E Cubierta
H Gas caliente
HG Corrientes de gas caliente
K Camara de ciguenal del bloque de motor M
M Pieza de fundicion del bloque de motor
O Horno de paso continuo
S Arena de molde preparada
SB Lecho de arena
Z1-Z3 Camaras de cilindros del bloque de motor M F Via de transporte

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para desmoldar una pieza de fundicion (M), fundida a partir de una masa fundida de metal ligero, de un molde de fundicion (1) que comprende al menos un macho de fundicion (2-7, 17, 18a-21b, 30) que forma en la pieza de fundicion (M) una abertura de paso (Z1-Z3) que comunica dos lados externos de la pieza de fundicion y que esta fabricado a partir de un material de molde aglutinado mediante un aglutinante que se descompone por la accion de la temperatura, sometiendose el molde de fundicion (1), para el desmoldeo, en un horno (O) a un tratamiento termico en el que se calienta a una temperatura a la que el aglutinante pierde su efecto aglutinante, caracterizado por que, en el horno (O), un paso (D1-D4) formado en el macho de fundicion (18a-21b) del molde de fundicion (1) que forma la abertura de paso es atravesado por una corriente de gas caliente (H), cuya temperatura corresponde al menos a la temperatura a la que el aglutinante del material de molde pierde su accion aglutinante, de modo que el macho de fundicion (18a-21b) que forma la abertura de paso (Z1-Z3) se descompone, a causa de la accion del gas caliente, en fragmentos (B) o partlculas de arena individuales.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el paso (D1-D4) del macho de fundicion (18a-21b) del molde de fundicion (1) esta orientado verticalmente en el horno (O).
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la abertura de paso (Z1-Z3) de la pieza de fundicion (1) esta formada por dos o mas machos de fundicion (18a-21b) que presentan cada uno un paso (D1-D4) y por que los pasos (D1-D4) de los machos de fundicion (18a-21b) asociados a una abertura de paso (Z1-Z3) se conectan entre si y en el horno (O) pueden ser atravesados de forma conjunta por una corriente de gas caliente (H).
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el molde de fundicion (1) esta configurado como paquete de machos compuesto por dos o mas machos de fundicion (2-7, 17, 18a-21b, 30).
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por que estan formadas depresiones (8, 9) en los machos de fundicion (3-6) que forman las partes laterales externas del molde de fundicion (1).
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un macho de fundicion (18a-21b) que forma la abertura de paso (Z1-Z3) de la pieza de fundicion (M) topa con una parte lateral (7) que forma la terminacion externa del molde de fundicion (1) y el paso (D1-D4) del macho de fundicion (18a-21b) que forma la abertura de paso (Z1-Z3) se prolonga en la parte lateral externa (7) hasta la superficie externa (12) del molde de fundicion (1).
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el tratamiento termico al que se somete el molde de fundicion (1) en el horno (O) se realiza como tratamiento de recocido por disolucion de la pieza de fundicion (M).
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los fragmentos (B) que se forman por la descomposicion del aglutinante y que se desprenden de la pieza de fundicion (M) de al menos el macho de fundicion (2-7, 17, 18a-21b, 30) que forma la abertura de paso se recogen y se retienen en el horno (O) hasta que se haya quemado tambien el aglutinante contenido todavla en los fragmentos (B).
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pieza de fundicion (M) es un bloque de motor para un motor de combustion interna y por que la abertura de paso formada por el al menos un macho de fundicion (18a-21b) es una abertura de cilindro (Z1-Z3) de esta pieza de fundicion (M).
  10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el molde de fundicion (1) y la pieza de fundicion (M) atraviesan el horno (O) en un paso continuo.
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