ES2898749T3

ES2898749T3 - Método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, y aparato para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado

Info

Publication number: ES2898749T3
Application number: ES18382480T
Authority: ES
Inventors: Ibán Vicario; Iñigo Aranguren
Original assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Current assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: CN110640116A; EP3587000B1; EP3587000A1

Abstract

Un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, en el que se proporciona al menos una inserción metálica (2) en una matriz regulada térmicamente (3) y se lleva a cabo una etapa de sobrefundición de metal, en donde, por medio de dicha etapa de sobrefundición de metal, se funde un metal de sobrefundición (14), al menos parcialmente, sobre dicha al menos una inserción metálica (2), caracterizado por que el método comprende las siguientes etapas: a) proporcionar dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene una configuración preformada; b) introducir dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración preformada, en dicha matriz regulada térmicamente (3); c) mantener dicha al menos una inserción metálica (2), en su configuración preformada, en una posición predeterminada dentro de una cavidad de moldeo (4) de dicha matriz regulada térmicamente (3), mediante al menos un accionador (11, 5); d) llevar a cabo una operación de cierre de dicha matriz regulada térmicamente (3) por medio de un elemento de cierre (9); e) llevar a cabo una operación de deformación, en donde, por medio de dicha operación de deformación, dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración preformada, se deforma desde su configuración preformada hasta una configuración de fundición; f) llevar a cabo dicha etapa de sobrefundición de metal, en donde dicho metal de sobrefundición (14) es fundido en la cavidad de moldeo (4) y, al menos parcialmente, sobre dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración de fundición; g) solidificación de dicho metal de sobrefundición (14); y h) extracción de dicha al menos una inserción metálica (2), junto con dicho metal de sobrefundición (14), de dicha matriz regulada térmicamente (3) en donde la matriz regulada térmicamente (3) está configurada para controlar una temperatura de matriz, en particular diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz regulada térmicamente (3), en un intervalo de 80 °C a 500 °C, preferentemente de 200 °C a 400 °C, en particular mediante al menos un sensor de temperatura, y mediante al menos un controlador de temperatura.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, y aparato para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado. Adicionalmente, la presente invención se refiere a un aparato para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado.

Estado de la técnica

Los compuestos metálicos de fundición son bien conocidos en la técnica actual y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. En particular, es conocido el hecho de reforzar un componente de fundición con el fin de mejorar, a modo de ejemplo, la resistencia de dicho componente de fundición para el fin previsto.

Por ejemplo, es conocido el hecho de reforzar un componente de fundición con otro componente metálico que tenga una mayor resistencia, o tenga alternativamente otra característica preferida, con el fin de conseguir finalmente un denominado compuesto bide fundición de mayor resistencia, o alternativamente con otra característica preferida, en comparación con el componente de fundición sin dicho refuerzo.

En este contexto, en la presente solicitud de patente, un compuesto bimetálico de fundición reforzado se refiere a un compuesto bide fundición que, con el fin de lograr un refuerzo, se fabrica mediante las etapas de proporcionar un primer componente metálico y, a continuación, moldear un metal al menos parcialmente alrededor de dicho primer componente metálico. De esta manera, se obtiene un compuesto bimetálico de fundición reforzado que comprende dicho primer componente metálico, a modo de inserción, y que adicionalmente comprende un segundo componente de fundición, al menos parcialmente, alrededor de dicha inserción, a modo de un segundo componente metálico de sobrefundición.

Se conocen varios métodos y aparatos para fabricar tales compuestos bimetálicos de fundición reforzados. En el documento GB 873012 A se describe un compuesto bimetálico de fundición reforzado en términos de un tambor de freno o un cilindro de motor. El compuesto bimetálico de fundición reforzado se fabrica mediante dos procesos de fundición consecutivos. Es decir, en una primera etapa se fabrica una inserción metálica mediante moldeo centrífugo y, en una segunda etapa, se moldea un metal ligero sobre dicha inserción metálica. Debido a las dos etapas de fundición consecutivas, el método requiere mucho tiempo y es muy costoso. Es decir, después de la primera etapa de fundición, la inserción metálica moldeada debe enfriarse, solidificarse y retirarse de un primer molde antes de que se pueda realizar la segunda etapa de fundición en un segundo molde en el que hay que colocar la inserción metálica moldeada.

Por el documento WO 9002017 A1 se conoce un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado en términos de un bloque de válvulas en donde, en una primera etapa, se forja en frío un cilindro y, en una etapa posterior, se inserta dicho cilindro forjado en frío en un molde en el que se moldea por inyección un metal alrededor de dicho cilindro. Dicha primera etapa, consistente en conformar un cilindro preformado para que sea posteriormente fundido en dicha segunda etapa, requiere ejecutar varias operaciones de conformado por medio de al menos un aparato adicional. Por consiguiente, se necesitan al menos dos aparatos diferentes para las dos etapas consistentes en conformar un cilindro preformado y moldear por inyección alrededor de dicho cilindro. Por lo tanto, el método es extensivo en cuanto a los aparatos necesarios para la fabricación de un compuesto bimetálico de fundición reforzado y, además, el método requiere mucho tiempo y es muy costoso.

Se conocen métodos y aparatos similares para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado por los documentos JP 2004 243364 A, JP H08 309500 A, JP 2017 170469 A, US 2016228946 A1, US 4 354 545, US 2014290894 A1, US 2004222665 A1, y US 2016137232 A1. Se conoce por dicha técnica anterior la fabricación de compuestos bimetálicos reforzados en al menos dos etapas principales consecutivas. Es decir, en una primera etapa, se conforma un primer componente metálico, consistente en una inserción metálica, en un primer aparato y luego se efectúa la siguiente etapa, en donde, en dicha siguiente etapa se coloca la inserción metálica en un molde y luego se moldea un metal al menos parcialmente alrededor de dicha inserción metálica. Por lo tanto, se necesitan al menos dos aparatos diferentes para dichas al menos dos etapas principales consecutivas consistentes en conformar una inserción metálica en un primer aparato y moldear un metal alrededor de dicha inserción metálica en un segundo aparato que consiste en el molde. Por lo tanto, los métodos son extensivos con respecto a los aparatos necesarios para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado y, además, los métodos consumen mucho tiempo y son costosos.

Por lo tanto, existe la necesidad de fabricar compuestos bimetálicos de fundición reforzados de una manera menos costosa en tiempo y dinero.

Descripción de la invención

Es un objetivo de la invención proporcionar un método de fabricación de un compuesto bimetálico de fundición reforzado de acuerdo con el cual puedan fabricarse compuestos bimetálicos de fundición reforzados de una manera menos costosa en tiempo y dinero.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para la fabricación de un compuesto bimetálico de fundición reforzado de acuerdo con la reivindicación 1. Las realizaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones que hacen referencia a la reivindicación 1.

Adicionalmente, es un objetivo de la invención proporcionar un aparato para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado por medio del cual puedan fabricarse compuestos bimetálicos de fundición reforzados de una manera menos costosa en tiempo y dinero.

Este objetivo se consigue mediante un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, y se describe una realización ventajosa en la reivindicación que hace referencia a la reivindicación 14.

En detalle, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, en donde se proporciona al menos una inserción metálica en una matriz y se realiza una etapa de sobrefundición de metal, en donde, por medio de dicha etapa de sobrefundición de metal, se moldea al menos parcialmente un metal de sobrefundición sobre dicha al menos una inserción metálica. El método se caracteriza por comprender las siguientes etapas: a) proporcionar dicha al menos una inserción metálica en una condición preformada; b) introducir en dicha matriz dicha al menos una inserción metálica en su condición preformada; c) mantener en dicha matriz dicha al menos una inserción metálica en su condición preformada en una posición predeterminada; d) llevar a cabo una operación de cierre de dicha matriz mediante un elemento de cierre; e) llevar a cabo una operación de deformación en donde, por medio de dicha operación de deformación, dicha al menos una inserción metálica, que está en su condición preformada, se deforma desde su condición preformada hasta una condición de fundición; f) llevar a cabo dicha etapa de sobrefundición de metal, en donde dicho metal de sobrefundición se moldea al menos parcialmente sobre dicha al menos una inserción metálica, que se encuentra en su condición de fundición; g) solidificar dicho metal de sobrefundición; y h) extraer de dicha matriz dicha al menos una inserción metálica junto con dicho metal de sobrefundición.

En general, de acuerdo con la presente invención, las etapas individuales del método descrito se realizan, en el orden mencionado, a partir de la etapa a) y procediendo hasta la etapa h). Sin embargo, hasta cierto punto, también son posibles modificaciones del orden de dichas etapas. Por ejemplo, dichas etapas d) y e), es decir, la operación de cierre y la operación de deformación, se pueden llevar a cabo en orden inverso o incluso a la vez. En otras palabras, la operación de deformación de la inserción metálica también se puede llevar a cabo antes de cerrar la matriz, o mientras se está cerrando la matriz.

Como material para la inserción metálica, se puede seleccionar un material del grupo de: acero, hierro, aluminio, cobre, magnesio, aleación de titanio o cualquier aleación o combinación de los metales mencionados. Como material para el metal de sobrefundición, se puede seleccionar un material del grupo de: acero, hierro, aluminio, cobre, magnesio, titanio, aleación de zinc o cualquier aleación o combinación de los metales mencionados. En general, los materiales de la inserción metálica y del metal de sobrefundición pueden ser los mismos. Sin embargo, preferentemente, para la inserción metálica se usa un material que difiera del material usado para el metal de sobrefundición, cuyo material de la inserción metálica tenga un punto de fusión más alto que el material metálico de sobrefundición. En particular, la inserción metálica puede ser una chapa metálica, preferentemente una chapa de acero. Por lo tanto, se puede conseguir un compuesto bimetálico de fundición reforzado que combine los efectos positivos de los diferentes materiales utilizados para la inserción y para el metal exterior de sobrefundición.

Por condición preformada de la inserción metálica se entiende una forma inacabada de la inserción metálica, es decir, la inserción metálica tiene una forma que difiere de la forma final prevista que supuestamente tendrá cuando esté integrada en el compuesto bimetálico de fundición reforzado que se va a fabricar. Por ejemplo, una chapa de acero delgada, plana y sustancialmente uniforme corresponde a una inserción metálica en condición preformada.

Debido a la operación de deformación, la inserción metálica se deforma desde la condición preformada hasta una condición de fundición. La condición de fundición puede corresponder sustancialmente a la forma final deseada de la inserción metálica que supuestamente tendrá en el compuesto bimetálico de fundición reforzado que se va a fabricar. Aún pueden producirse modificaciones adicionales menores, por ejemplo, debidas a la siguiente etapa de sobrefundición. Dichos cambios adicionales de la forma de la inserción metálica, debidos a la siguiente etapa de sobrefundición, también pueden tener lugar cuando se realice la operación de deformación para dar forma a la inserción metálica en su condición de fundición. En este caso, la condición de fundición de la inserción metálica no corresponde todavía por completo a la forma final prevista de la inserción metálica en el compuesto bimetálico de fundición reforzado que se va a fabricar. Sin embargo, debido a la operación de deformación, se logra un cambio sustancial de la forma de la inserción metálica entre su condición preformada y su condición de fundición. Por consiguiente, por condición de fundición de la inserción metálica se entiende la forma acabada o casi terminada de la inserción metálica, es decir, la inserción metálica tiene una forma correspondiente o casi correspondiente a su forma final prevista que supuestamente tendrá en el compuesto bimetálico de fundición reforzado que se va a fabricar y que difiere de la forma de la inserción metálica en condición preformada. Por ejemplo, la chapa de acero delgada, plana y sustancialmente uniforme en la condición preformada puede deformarse hasta una inserción metálica en condición de fundición que ha dejado de ser uniforme y que comprende dos secciones de reborde en los extremos opuestos de la inserción metálica, resultando en una inserción metálica que tiene una sección transversal en forma de U.

La operación de deformación puede ser una operación de estampación y, en particular, una operación de deformación en caliente, tal como estampación en caliente.

Por etapa de sobrefundición de metal se entiende una operación de fundición común dentro de la matriz, mediante la cual se moldea metal fundido en una cavidad de moldeo de la matriz. La inserción metálica que está dispuesta dentro de la matriz, o en particular dentro de la cavidad de moldeo, es moldeada o sobremoldeada mediante dicha etapa de sobrefundición de metal. Es decir, la inserción metálica se pone en contacto por su superficie exterior, al menos parcialmente, con el metal fundido. Además, la inserción metálica puede ser completamente cubierta, es decir, completamente sobremoldeada, dentro de la etapa de sobrefundición de metal. La operación de fundición corresponde preferentemente a un moldeo en matriz por alta presión. Sin embargo, la máquina de fundición utilizada también puede ser otra máquina de fundición en matriz, de compresión, semipermanente o en matriz por baja presión. Dependiendo del proceso de fundición, la presión sobre la inserción metálica varía desde unos pocos pascales hasta aproximadamente 1,2e+8 Pa (1.200 bares) en un moldeo en matriz por alta presión y hasta aproximadamente 2e+8 Pa (2.000 bares) en un moldeo por compresión.

Por solidificación de dicho metal de sobrefundición se entiende el proceso según el cual el metal fundido moldeado es solidificado enfriándolo al menos por debajo del punto de fusión. La solidificación de acuerdo con el método descrito puede ser pasiva, pero también puede ser promovida activamente, por ejemplo, enfriando activamente la matriz. La solidificación del metal de sobrefundición se puede completar enteramente antes de llevar a cabo la siguiente etapa del método, que es la extracción de la inserción metálica junto con el metal de sobrefundición de dicha matriz (etapa g)). Sin embargo, la siguiente etapa (etapa g) también se puede llevar a cabo cuando aún no esté completada la solidificación del metal de sobrefundición. En este caso, la solidificación del metal de sobrefundición tiene que haber avanzado ya hasta un punto que permita extraer la inserción metálica junto con el metal de sobrefundición de dicha matriz. La etapa de extraer dicha al menos una inserción metálica junto con dicho metal de sobrefundición de dicha matriz normalmente incluye también la etapa de abrir la matriz.

De acuerdo con el método descrito, puede usarse al menos una inserción metálica e integrarla finalmente como refuerzo en el compuesto bimetálico de fundición reforzado. Sin embargo, también es posible utilizar e integrar dos o más inserciones metálicas.

Como resultado, después de extraer la al menos una inserción metálica junto con el metal de sobrefundición de dicha matriz, el producto obtenido es un compuesto bimetálico de fundición reforzado, a modo de compuesto de matriz de metal, con una inserción metálica consistente, por ejemplo, en una chapa. Todas las etapas mencionadas del método se pueden realizar con una única matriz. No hay necesidad de otros aparatos para llevar a cabo la deformación de la inserción metálica hasta su forma final deseada, ni para llevar a cabo el recubrimiento de esta inserción metálica con el metal de sobrefundición. Por consiguiente, se logra un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado según el cual se pueden fabricar compuestos bimetálicos de fundición reforzados de una manera menos costosa en tiempo y dinero. Se obtiene una reducción de espacio para la maquinaria, así como una reducción de maquinaria y de costes de producción y un aumento de la productividad del proceso.

En una realización preferida, dicha operación de deformación se realiza mediante al menos un accionador, en donde dicho al menos un accionador es un accionador mecánico, un accionador hidráulico, un accionador neumático, un accionador magnético o un accionador eléctrico. Resulta preferible que haya dos o más accionadores. Los accionadores pueden disponerse dentro o fuera de la cavidad de moldeo de la matriz pero, en caso de disponerse fuera de la cavidad de moldeo, los accionadores también forman parte de la matriz y están adaptados para interactuar con la inserción metálica, en su condición preformada, después de que haya sido introducida en la cavidad de moldeo. Los accionadores ejecutan la operación de deformación de la inserción metálica gracias a sus movimientos. Los accionadores pueden realizar movimientos lineales, rotativos o combinados para permitir la deformación. Adicionalmente, los accionadores pueden garantizar el posicionamiento de la inserción en la matriz. Por lo tanto, los accionadores también pueden ser responsables de llevar a cabo la etapa c) del método, es decir, mantener la inserción metálica en una posición predeterminada en la matriz. De este modo, los accionadores también pueden ser a la vez posicionadores. Los accionadores también pueden tener un movimiento retráctil, es decir, pueden ser retráctiles, con el fin de dejar suficiente espacio para que el metal fundido de sobrefundición fluya hasta la cavidad de moldeo de la matriz y se moldee alrededor de la inserción metálica. Los accionadores o posicionadores pueden ser varillas espaciadoras, montadas de forma retráctil sobre resortes, que presionen contra la sección deformable de la inserción metálica. En general, los accionadores pueden llevar a cabo la operación de deformación mediante magnetismo, adherencia, extracción, vacío, ventosas o gravedad.

En una realización particular, dicha operación de deformación se lleva a cabo antes de dicha operación de cierre. En otras palabras, la etapa e) del método, consistente en la operación de deformación, se lleva a cabo antes de la etapa d), es decir, antes de cerrar la matriz.

En otra realización específica, dicha operación de deformación se lleva a cabo después de dicha operación de cierre. En otras palabras, la etapa e) del método, consistente en la operación de deformación, se lleva a cabo después de la etapa d), es decir, después de haber cerrado la matriz.

En una realización particular, dicha operación de deformación se lleva a cabo, al menos en parte, mediante dicha operación de cierre y, después de dicha operación de deformación, se lleva a cabo una operación de retracción y de cierre, en donde, mediante dicha operación de retracción y de cierre, se invierte al menos en parte dicho elemento de cierre y se lleva a cabo una operación de cierre adicional de dicha matriz. Por consiguiente, las etapas d) y e) del método se llevan a cabo al mismo tiempo. La operación de cierre puede, de este modo, ser responsable de la operación de deformación de la inserción metálica. En el caso de que al menos un accionador efectúe la operación de deformación, el accionador puede estar integrado en el elemento de cierre mediante el cual se lleva a cabo la operación de cierre. La operación de deformación se puede llevar a cabo, al menos en parte, mediante la operación de cierre, es decir, la operación de deformación se puede llevar a cabo además mediante operaciones adicionales tales como las operaciones de unos accionadores dispuestos adicionalmente dentro de la cavidad de moldeo. En este caso, una combinación de accionadores dispuestos dentro de la cavidad de moldeo para la operación de cierre ejecutan la operación de deformación pretendida. Se lleva a cabo una operación posterior de retracción y de cierre de modo que, en primer lugar, el elemento de cierre se invierte nuevamente, al menos en parte, para dejar suficiente espacio para que el metal fundido de sobrefundición fluya posteriormente hacia la cavidad de moldeo de la matriz y se moldee alrededor de la inserción metálica. En segundo lugar, después de que el elemento de cierre se haya invertido al menos en parte, es posible que sea necesario volver a cerrar la matriz para permitir la siguiente etapa de sobrefundición. Gracias a dicha realización particular, se consigue un método eficaz ya que el movimiento necesario de la operación de cierre se puede combinar con el movimiento necesario de la operación de deformación, tal como un estampado en caliente. La fuerza de cierre del elemento de cierre se puede utilizar eficazmente para llevar a cabo la operación de deformación.

En una realización particular, dicha operación de retracción y de cierre incluye un movimiento de deslizamiento de dicho elemento de cierre hacia un lado sustancialmente perpendicular a la dirección de cierre de dicho elemento de cierre. Debido al movimiento inverso del elemento de cierre en combinación con el movimiento de deslizamiento, queda suficiente espacio para que el metal fundido de sobrefundición fluya posteriormente hacia la cavidad de moldeo de la matriz para moldearse alrededor de la inserción metálica.

En otra realización específica, dicha operación de retracción y de cierre incluye un movimiento de rotación de dicho elemento de cierre alrededor de un eje sustancialmente paralelo a la dirección de cierre de dicho elemento de cierre. Debido al movimiento inverso del elemento de cierre en combinación con el movimiento de rotación hasta un ángulo predeterminado, queda suficiente espacio para que el metal fundido de sobrefundición fluya posteriormente hacia la cavidad de moldeo de la matriz para moldearse alrededor de la inserción metálica.

En una realización que forma parte de la invención reivindicada, dicha matriz es una matriz regulada térmicamente, en donde dicha matriz regulada térmicamente puede controlar la temperatura de matriz, en particular diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz, en un intervalo de 80 °C a 500 °C, preferentemente de 200 °C a 400 °C, en particular por medio de al menos un sensor de temperatura y por medio de al menos un controlador de temperatura, preferentemente un controlador PID. Se prefiere que la matriz pueda ser calentada, en particular de manera diferente en diferentes áreas o zonas de la matriz. Por lo tanto, se puede lograr una transferencia de calor eficaz desde las superficies calentadas de la matriz hasta inserción metálica colocada en la matriz. Como preparación de la operación de deformación, puede ser preferible calentar de manera diferente diferentes áreas de la inserción metálica. Por lo tanto, la inserción metálica se puede deformar eficazmente desde su condición preformada hasta su condición de fundición. Por consiguiente, proporcionar la matriz regulada térmicamente es ventajoso para la operación de deformación de la inserción metálica. Además, se puede influir sobre las propiedades finales deseadas de los compuestos bimetálicos de fundición reforzados regulando la temperatura de la inserción metálica antes de la etapa de sobrefundición, en particular proporcionando una temperatura diferente a diferentes áreas de la inserción metálica. Se prefiere que cada área de la matriz a calentar de manera diferente tenga un solo sensor de temperatura y un solo controlador de temperatura, preferentemente un controlador PID, para controlar eficazmente la temperatura de las diferentes áreas. Para mantener eficazmente el control térmico de la matriz, se puede emplear en la matriz un sistema de enfriamiento así como un sistema de calentamiento. Los sistemas de enfriamiento y calentamiento pueden ser calentadores de cartucho, enfriadores de chorro, enfriadores de agua y aceite y otros sistemas de control de temperatura o combinaciones de los mismos.

En otra realización particular del método, durante la solidificación de dicho metal de sobrefundición, al menos un elemento de accionamiento, en particular al menos una clavija de compresión, comprime dicho metal de sobrefundición cuando dicho metal de sobrefundición se encuentra en un estado semisólido. Por consiguiente, se puede lograr un producto final consistente en un compuesto bimetálico de fundición reforzado con mejores propiedades en comparación con un producto que no haya sido comprimido en su estado semisólido, ya que, por ejemplo, se reduce la porosidad de retracción o se incrementa la unión respectiva entre la inserción metálica y el metal de sobrefundición.

Como el al menos un elemento accionador, también se puede utilizar al menos uno de los accionadores que llevan a cabo la operación de deformación.

En otra realización particular del método, después de la etapa h) se lleva a cabo una operación de acabado de dicha al menos una inserción metálica junto con dicho metal de sobrefundición. Tal operación de acabado, después de que el compuesto bimetálico de fundición reforzado haya sido retirado de la matriz, puede ser, por ejemplo, una operación de recorte o cualquier otro proceso de mecanizado o acabado. Por lo tanto, se puede lograr un componente bimetálico de fundición reforzado de mayor calidad.

En una realización particular del método, después de que dicha al menos una inserción metálica junto con dicho metal de sobrefundición hayan sido extraídos de dicha matriz, las superficies internas de dicha matriz se limpian al menos en parte y se pulverizan al menos en parte con un agente de desmoldeo. Por lo tanto, se puede evitar que algunas partes del metal de sobrefundición queden pegadas a la matriz. A esto puede ayudar un posible control de temperatura de las diferentes zonas del interior de la matriz. Como resultado, se logra un método eficiente ya que puede iniciarse más rápidamente el siguiente ciclo de producción para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado. El proceso de pulverización y posterior secado, que se emplea después de que la pieza bimetálica moldeada haya sido expulsada de la matriz, también se puede emplear para mantener una temperatura de matriz deseada en cada sección de la matriz antes de comenzar un nuevo ciclo de fabricación.

En otra realización específica, dicha al menos una inserción metálica que se encuentra en una condición preformada se proporciona en una condición precalentada. Por lo tanto, se puede conseguir un método más eficaz ya que se puede reducir el tiempo del posible calentamiento interno de la inserción metálica antes de la etapa de llevar a cabo el sobrefundición de la inserción metálica.

En una realización particular del método, antes de la etapa a) se somete dicha al menos una inserción metálica a una operación de preconfiguración con el fin de alcanzar dicha condición preformada de dicha al menos una inserción metálica, preferentemente por medio de corte, prensado en frío o en caliente, creación de prototipos en 3D, moldeo o mecanizado de dicha al menos una inserción metálica. Por lo tanto, se puede conseguir un compuesto bimetálico de fundición reforzado que comprende como refuerzo una inserción metálica con una forma arbitrariamente compleja. Los límites potenciales para deformar la configuración de la inserción metálica mediante la etapa de la operación de deformación pueden compensarse por el hecho de que el diseño final previsto de la inserción metálica se logra mediante una combinación de la operación de preconfiguración y la operación de deformación.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un aparato para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, preferentemente para llevar a cabo un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, comprendiendo el aparato una matriz, en donde dicha matriz comprende una cavidad de moldeo; y un elemento de cierre que se puede mover en una dirección de cierre para cerrar dicha cavidad de moldeo. El aparato está caracterizado por que comprende adicionalmente: al menos un accionador que está adaptado para llevar a cabo una operación de deformación sobre una inserción metálica cuando está dispuesta dentro de dicha cavidad de moldeo, en donde dicho al menos un accionador es un accionador mecánico, un accionador hidráulico, un accionador neumático, un accionador magnético o un accionador eléctrico.

Por lo tanto, se proporciona un aparato por medio del cual se puede fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado con menos máquinas, por ejemplo, una sola máquina, sin la necesidad de una pluralidad de aparatos. No se necesitan varios aparatos para la necesaria operación de deformación de la inserción metálica y la etapa de sobrefundición.

De acuerdo con la anterior descripción del método, el accionador o los accionadores pueden estar integrados en el elemento de cierre o dispuestos en el interior, o también en el exterior, de la cavidad de moldeo de la matriz. Están adaptados para interactuar con una inserción metálica dispuesta dentro de la matriz para llevar a cabo una operación de deformación de la inserción metálica. Las ventajas que se han descrito anteriormente con respecto al método son correspondientemente válidas para el aparato de acuerdo con la invención.

En una realización reivindicada del aparato, dicha matriz es una matriz regulada térmicamente, en donde dicha matriz regulada térmicamente puede controlar la temperatura de matriz, en particular diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz, en un intervalo de 80 °C a 500 °C, preferentemente de 200 °C a 400 °C, en particular por medio de al menos un sensor de temperatura y por medio de al menos un controlador de temperatura, preferentemente un controlador PID. Por lo tanto, se puede llevar a cabo un ventajoso control de temperatura de las diferentes partes de la matriz y, de este modo, una regulación térmica de la inserción metálica que se dispondrá dentro de la cavidad de moldeo del aparato, de acuerdo con la anterior descripción de las correspondientes características del método.

Los diferentes aspectos y realizaciones de la invención definidos en lo anterior pueden combinarse entre sí, siempre y cuando sean compatibles entre sí.

A partir de la descripción detallada que sigue resultarán evidentes ventajas y peculiaridades adicionales de la invención, que se señalarán particularmente en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Para completar la descripción y con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman una parte integral de la descripción e ilustran una realización de la invención, lo que no debería interpretarse como una restricción del alcance de la invención, sino únicamente como un ejemplo de cómo puede realizarse la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras:

La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 2A muestra un esquema de principio que representa el método así como el aparato de acuerdo con la presente invención, en el que el método lleva a cabo las etapas de colocar una inserción metálica en la matriz y sujetar la inserción metálica en la matriz.

La Figura 2B muestra un esquema de principio correspondiente a la reproducción de la Fig. 2A, en el que el método lleva a cabo esta vez las etapas de la operación de cierre y la operación de deformación.

La Figura 2C muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Fig. 2A y la Fig. 2B, en el que el método lleva a cabo esta vez un movimiento de retracción de los accionadores.

La Figura 2D muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Fig. 2A, la Fig. 2B y la Fig. 2C, en el que el método lleva a cabo esta vez la etapa de sobrefundición de metal.

La Figura 2E muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Fig. 2A, la Fig. 2B, la Fig. 2C y la Fig. 2D, en el que el método lleva a cabo esta vez la etapa de apertura de la matriz y extracción de la pieza.

La Figura 3A muestra un esquema principal que representa el método así como el aparato de acuerdo con la presente invención en correspondencia con las reproducciones de las Figs. 2A a 2E, con una etapa alternativa para una operación de retracción y de cierre del elemento de cierre.

La Figura 3b muestra un esquema de principio correspondiente a la reproducción de la Fig. 3A, con una etapa alternativa adicional para una operación de retracción y de cierre del elemento de cierre.

Descripción de un modo para poner en práctica la invención

La siguiente descripción no debe tomarse en un sentido limitativo, sino que se proporciona únicamente con el fin de describir los principios generales de la invención. Las realizaciones de la invención se describirán ahora a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos mencionados anteriormente que muestran elementos y resultados según la invención.

En la siguiente descripción, los mismos signos de referencia se refieren a los mismos elementos y, respectivamente, las mismas características. Por consiguiente, una descripción ofrecida con respecto a una figura específica también es válida con respecto a elementos de otras figuras. De este modo se evita una descripción repetida. Adicionalmente, las características individuales descritas con respecto a una realización específica también son aplicables en realizaciones diferentes.

La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado de acuerdo con la presente invención. En una primera etapa I), que es una etapa opcional, se puede llevar a cabo una preconfiguración de una inserción metálica. Como material para la inserción metálica, se puede seleccionar un material del grupo de: acero, hierro, aluminio, cobre, magnesio, aleación de titanio o cualquier aleación o combinación de los metales mencionados. Mediante dicha preconfiguración, por ejemplo, mediante corte, prensado en frío o en caliente, creación de prototipos en 3D, moldeo o mecanizado, se proporciona una inserción metálica en una condición preformada que está destinada a integrarse en el compuesto bimetálico final.

En las siguientes dos etapas, las etapas a) y b), que son las primeras etapas esenciales del método presentado, se proporciona la inserción metálica en su condición preformada y se introduce en una matriz. En particular, la inserción metálica se coloca en una cavidad de moldeo de la matriz, donde la inserción metálica se mantiene en una condición predeterminada, por ejemplo, mediante posicionadores tales como unas varillas espaciadoras, montadas de forma retráctil sobre resortes, que pueden presionar sobre la inserción metálica. En general, los posicionadores pueden adaptarse para llevar a cabo la operación de posicionamiento mediante magnetismo, adherencia, extracción, vacío, ventosas o gravedad. La inserción metálica se puede proporcionar opcionalmente en una condición precalentada. La inserción metálica puede ser, a modo de ejemplo, una chapa de acero plana.

A continuación, en la etapa d), se lleva a cabo una operación de cierre de la matriz mediante un elemento de cierre y, en la etapa e), se lleva a cabo una operación de deformación. Mediante dicha operación de cierre, se asegura que se pueda llevar a cabo la operación de fundición subsiguiente, consistente en la etapa de sobrefundición de metal, para la cual es necesario que la cavidad de moldeo de la matriz esté cerrada. Por medio de dicha operación de deformación, la inserción metálica se deforma desde su condición preformada hasta una condición de fundición. La operación de deformación puede ser una operación de estampación y, en particular, una operación de deformación en caliente, tal como estampación en caliente. La operación de deformación puede ser llevada a cabo por al menos un accionador, por ejemplo, accionadores mecánicos, accionadores hidráulicos, accionadores neumáticos, accionadores magnéticos o accionadores eléctricos, y los posicionadores también pueden llevar a cabo la operación de deformación. En este caso, los posicionadores corresponden a los accionadores.

Dichas etapas d) y e), es decir, la operación de cierre y la operación de deformación, también se pueden llevar a cabo con el orden intercambiado o incluso al mismo tiempo. En otras palabras, la operación de deformación de la inserción metálica también se puede llevar a cabo antes de cerrar la matriz, o mientras se está cerrando la matriz.

A continuación, en la etapa f) se lleva a cabo la etapa de sobrefundición de metal. De este modo, se moldea un metal de sobrefundición en la matriz, al menos parcialmente sobre la inserción metálica. Al llevar a cabo dicha etapa se busca una unión entre la inserción metálica y el metal de sobrefundición, con el fin de lograr eventualmente un compuesto bimetálico de fundición reforzado.

Como material para el metal de sobrefundición, se puede seleccionar un material del grupo de: acero, hierro, aluminio, cobre, magnesio, titanio, aleación de zinc o cualquier aleación o combinación de los metales mencionados. En general, los materiales de la inserción metálica y del metal de sobrefundición pueden ser los mismos. Sin embargo, preferentemente, para la inserción metálica se usa un material diferente del material que se usa para el metal de sobrefundición, cuyo material de la inserción metálica tiene un punto de fusión más alto que el material metálico de sobrefundición. Por lo tanto, se puede conseguir un compuesto bimetálico de fundición reforzado que combina los efectos positivos de los diferentes materiales utilizados para la inserción metálica y para el metal de sobrefundición exterior.

La operación de fundición corresponde preferentemente a un moldeo en matriz por alta presión. Sin embargo, la máquina de fundición utilizada también puede ser otra máquina de fundición en matriz, de compresión, semipermanente o por baja presión. Dependiendo del proceso de fundición, la presión sobre la inserción metálica varía desde unos pocos pascales hasta aproximadamente 1,2e+8 Pa (1.200 bares) en un moldeo en matriz por alta presión y hasta aproximadamente 2e+8 Pa (2.000 bares) en un moldeo por compresión.

En la siguiente etapa g) se produce la solidificación del metal de sobrefundición. De este modo, se logra una unión entre la inserción metálica y el metal de sobrefundición. La pieza resultante será el compuesto bimetálico de fundición reforzado previsto. Para mejorar las propiedades del compuesto bimetálico de fundición reforzado resultante, se puede llevar a cabo una operación de compresión durante la etapa g), es decir, durante la solidificación del metal de sobrefundición. En particular, al menos una clavija de compresión puede comprimir el metal de sobrefundición cuando dicho metal de sobrefundición se encuentra en un estado semisólido durante la solidificación de dicho metal de sobrefundición. Por lo tanto, se puede reducir la porosidad de contracción o se puede aumentar la respectiva unión entre la inserción metálica y el metal de sobrefundición. Como el al menos un elemento accionador para la operación de compresión, también puede usarse al menos uno de los accionadores o posicionadores.

En una última etapa esencial del método, la etapa h), se extrae de la matriz la inserción metálica junto con el metal de sobrefundición convertidos en el compuesto bimetálico de fundición reforzado. Dentro de esta etapa también se abre la matriz, es decir, se abre el elemento de cierre deshaciendo la operación de cierre de la matriz.

Opcionalmente, según se ha mencionado en la etapa II) de la Figura 1, se puede llevar a cabo una operación de acabado del compuesto bimetálico de fundición reforzado después de haberlo extraído de la matriz. Por ejemplo, se puede someter el compuesto bimetálico de fundición reforzado a una operación de recorte o cualquier otro proceso de mecanizado o acabado para mejorar aún más sus propiedades.

Adicionalmente, después de que el compuesto bimetálico de fundición reforzado haya sido extraído de dicha matriz, las superficies interiores de la matriz pueden ser limpiadas opcionalmente, al menos en parte, y pulverizadas al menos en parte con un agente de desmoldeo. Por lo tanto, se puede evitar que algunas partes del metal de sobrefundición queden pegadas a la matriz y se logra un método eficiente, ya que el siguiente ciclo de producción para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado puede iniciarse más rápidamente.

La matriz que se utiliza en el método descrito es una matriz regulada térmicamente. De este modo, se puede controlar la temperatura de la matriz. En particular, se pueden establecer diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz. Esto se puede hacer calentando diferentes áreas de la matriz de una manera intensa y distintiva. La matriz o sus diferentes áreas se pueden calentar hasta 500 °C. Durante el método, cuando se coloca la inserción metálica en la matriz, la matriz o sus diferentes áreas tienen preferentemente una temperatura comprendida entre 200 °C y 400 °C. La temperatura de la matriz o de sus diferentes áreas se controla mediante un sensor de temperatura, así como un controlador de temperatura, preferentemente un controlador PID, por cada área de matriz diferente. De forma complementaria, la matriz, así como sus diferentes áreas de matriz, se pueden enfriar de forma controlada. Los sistemas de enfriamiento y calentamiento pueden ser calentadores de cartucho, enfriadores de chorro, enfriadores de agua y aceite y otros sistemas de control de temperatura o combinaciones de estos.

Después de llevar a cabo el método según se muestra en la figura 1 y según se ha descrito anteriormente al menos en cuanto a las etapas a) hasta h), el producto obtenido es un compuesto bimetálico de fundición reforzado a modo de compuesto de matriz metálica con una inserción metálica, por ejemplo, una chapa. Las etapas mencionadas se pueden llevar a cabo mediante una sola matriz o máquina. No hay necesidad de que otros aparatos lleven a cabo la deformación de la inserción metálica hasta su forma final deseada, ni que lleven a cabo el recubrimiento de esta inserción metálica con el metal de sobrefundición. Por consiguiente, se logra un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado según el cual se pueden fabricar compuestos bimetálicos de fundición reforzados de una manera menos costosa en tiempo y dinero. Se obtiene una reducción de espacio para la maquinaria, así como una reducción de maquinaria y de costes de producción y un aumento de la productividad del proceso.

La Figura 2A muestra un esquema de principio que representa el método, así como un aparato 1 de acuerdo con la presente invención, en el que el método lleva a cabo las etapas de colocar una inserción metálica 2 en la matriz 3 y sujetar la inserción metálica 2 en la matriz 3. La inserción metálica 2 se coloca en el interior de la matriz 3, en particular en una cavidad de moldeo 4 de la matriz 3, donde la inserción metálica 2 es sujetada por dos accionadores laterales 5. Estos accionadores laterales 5, por lo tanto, sirven como posicionadores de la inserción metálica 2. Los dos accionadores laterales 5 forman parte de una parte fija 6 de la matriz 3. La inserción metálica 2 es, en la realización mostrada, una chapa delgada plana que es proporcionada a la matriz 3 en una condición preformada.

La matriz 3 comprende también, además de la parte fija 6, una parte móvil 7 que está situada opuesta a la parte fija 6 y que es móvil en una dirección de cierre 8. La dirección de cierre 8 es la dirección en la que se mueve la parte móvil 7 para que se lleve a cabo la operación de cierre del método, es decir, para cerrar la matriz 3, en particular la cavidad de moldeo 4, para que se pueda llevar a cabo la etapa de sobrefundición de metal.

La parte móvil 7 de la matriz 3 comprende un elemento de cierre 9 que está adaptado para cerrar la cavidad de moldeo 4 de la matriz 3 mediante su movimiento hacia la dirección de cierre 8. Para dicho movimiento en la dirección de la dirección de cierre 8. La parte móvil 7 de la matriz 3 comprende adicionalmente una parte de expulsión 10 que está adaptada para extraer la parte acabada de la matriz 3 o, respectivamente, de la cavidad de moldeo 4.

El elemento de cierre 9 comprende adicionalmente un accionador consistente en un accionador de prensado en caliente 11. El accionador de prensado en caliente 11 está adaptado para llevar a cabo una operación de estampación en caliente sobre la pieza de inserción metálica 2 y el accionador de prensado en caliente 11 es una parte de la parte móvil 7 de la matriz 3, así como el elemento de cierre 9. Por lo tanto, el accionador de prensado en caliente 11 también se puede mover hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección de cierre 8. El movimiento a lo largo de la dirección de cierre 8 se puede llevar a cabo independientemente del movimiento del elemento de cierre 9, o también en relación con el movimiento del elemento de cierre 9. Ambos movimientos del elemento de cierre 9 y el accionador de prensado en caliente 11 son sustancialmente movimientos lineales a lo largo de la dirección de cierre 8 e independientes entre sí.

Por otra parte, el aparato 1 está provisto de una trayectoria de metal 12, por cuya trayectoria de metal 12 se puede introducir el metal fundido de sobrefundición en la matriz 3, particularmente en la cavidad de moldeo 4. Por consiguiente, la trayectoria de metal 12 está conectada a la cavidad de moldeo 4 de una manera que permite el flujo de metal líquido por la trayectoria de metal 12 hasta la cavidad de moldeo 4.

La Figura 2B muestra un esquema de principio correspondiente a la reproducción de la Figura 2A, en el que el método lleva a cabo esta vez las etapas de la operación de cierre y la operación de deformación. Es decir, el método o, respectivamente, el aparato 1, está representado en un estado de acuerdo con las dos etapas subsiguientes al estado representado antes en la Figura 2A.

En la Figura 2B, la parte móvil 7 se ha movido a lo largo de la dirección de cierre 8 en dirección a la parte fija 6 de la matriz 3, con el fin de llevar a cabo la operación de cierre. Al mismo tiempo, se ha llevado a cabo la operación de deformación de la inserción metálica 2, por lo que en la Figura 2B la inserción metálica 2 está representada en su condición de fundición, que se diferencia de su condición preformada en que la inserción metálica 2 se ha deformado desde ser una chapa delgada y plana hasta ser una chapa que comprende dos secciones laterales de reborde 13.

La operación de deformación de la inserción metálica 2 se ha llevado a cabo por medio del accionador de prensado en caliente 11, que se ha movido en la dirección de cierre 8 junto con el elemento de cierre 9 o, respectivamente, la parte móvil 7 de la matriz 3. Por lo tanto, se ha utilizado la fuerza de cierre para llevar a cabo la operación de deformación. La operación de deformación corresponde a una operación de estampación en caliente cuando se calienta la inserción metálica 2 dentro de la matriz 3. Este calentamiento se puede lograr mediante un precalentamiento de la inserción metálica 2 antes de colocarla dentro de la matriz 3 o mediante el calor existente en el interior de la matriz 3, por ejemplo debido a las superficies calientes de la matriz. La operación de deformación se apoya en los dos accionadores laterales 5 o posicionadores.

De acuerdo con la realización según se muestra en la Figura 2B, la operación de cierre de la matriz 3 así como la operación de deformación de la inserción metálica 2 se han llevado a cabo al mismo tiempo, particularmente en la misma etapa, es decir, mediante el cierre de la matriz 3 gracias al movimiento lineal del elemento de cierre 9 y el accionador de prensado en caliente 11. Como alternativa, las dos etapas, a saber, la operación de cierre y la operación de deformación, también se pueden llevar a cabo de manera subsiguiente. Es decir, la matriz 3 podría cerrarse después de haberse llevado a cabo una operación de deformación o, alternativamente, antes de que se lleve a cabo posteriormente una operación de deformación.

La Figura 2C muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Figura 2A y la Figura 2B, en un estado en el que, de acuerdo con el método, se lleva a cabo un movimiento de retracción de los accionadores. Es decir, el accionador de prensado en caliente 11, así como los dos accionadores laterales 5, se retraen o se alejan de sus posiciones anteriores, como se muestra en la figura 2B. Por consiguiente, el accionador de prensado en caliente 11 se aleja de la parte fija 6 de la matriz 3 a lo largo de la dirección de cierre 8 o, dicho de otra forma, en contra de la dirección de cierre 8. Los dos accionadores laterales 5 se mueven lateralmente alejándose de las dos secciones laterales de reborde 13 de la inserción metálica 2. Dichos movimientos de retracción de los accionadores se indican de manera exagerada en la Figura 2C por medio de flechas de puntos.

Debido a dichos movimientos de retracción de los accionadores, la cavidad de moldeo 4 se libera nuevamente de tal modo que permite el flujo de metal líquido a través de la trayectoria de metal hasta la cavidad de moldeo 4. Antes de los movimientos de retracción, la inserción metálica 2 entró en contacto con los accionadores, en particular con el accionador de prensado en caliente 11, así como los dos accionadores laterales 5 (véase la Figura 2B) y, por consiguiente, el flujo de metal fundido de sobrefundición no pudo alcanzar su destino, consistente en la inserción metálica 2. Al mismo tiempo, el movimiento de retracción del accionador de prensado en caliente 11 no conduce a una apertura de la matriz 3 o, respectivamente, de la cavidad de moldeo 4. En otras palabras, no se deshace la operación de cierre de la matriz 3. Esto se debe al hecho de que el accionador de prensado en caliente 11 se puede mover en contra de la dirección de cierre 8 independientemente del elemento de cierre 9, cuyo elemento de cierre 9 todavía sirve para mantener cerradas la matriz 3 y la cavidad de moldeo 4.

Sin embargo, también sería posible abrir de nuevo la matriz 3 o, respectivamente, la cavidad de moldeo 4, mediante dicha operación de retracción, de modo que sea necesaria una nueva operación de cierre de la matriz 3. Este caso se denomina operación de retracción y de cierre.

La Figura 2D muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Figura 2A, la Figura 2B y la Figura 2C, en un estado del método según el cual se lleva a cabo la etapa de sobrefundición de metal. La cavidad de moldeo 4 de la matriz 3 todavía está cerrada por el elemento de cierre 9, aunque el accionador de prensado en caliente 11 se encuentra en una condición retraída. El metal de sobrefundición fundido 14 se ha introducido en la cavidad de moldeo 4 después de haber pasado a través de la trayectoria metálica 12. El metal de sobrefundición fundido 14 está rodeando la inserción metálica 2 por todas sus superficies internas. Adicionalmente, las superficies externas de las dos secciones laterales de reborde 13 también están en contacto con el metal de sobrefundición fundido 14 debido al movimiento de retracción previo de los accionadores laterales 5.

La Figura 2E muestra un esquema de principio correspondiente a las reproducciones de la Figura 2A, la Figura 2B, la Figura 2C y la Figura 2D, en un estado del método según el cual se lleva a cabo la etapa de apertura de la matriz y extracción de la pieza. Después de la solidificación del metal de sobrefundición 14, se puede extraer la inserción metálica 2 junto con el metal de sobrefundición 14 que está unido a la inserción metálica 2. Por lo tanto, el compuesto bimetálico de fundición reforzado es retirado de la matriz 3 o, respectivamente, de la cavidad de moldeo 4. La operación de extracción del compuesto bimetálico de fundición reforzado se combina con una operación de apertura de la matriz 3. En particular, la parte móvil 7 de la matriz 3 se aleja de la parte fija 6 de la matriz 3 y, al mismo tiempo, la parte de expulsión 10 de la matriz 3 extrae de la cavidad de moldeo 4 el compuesto bimetálico de fundición reforzado, esto es, la inserción metálica 2 junto con el metal de sobrefundición 14. La posición lateralmente retraída de los dos accionadores laterales 5 o posicionadores permite este movimiento de la inserción metálica 2 junto con el metal de sobrefundición 14, ya que los dos accionadores laterales 5 o posicionadores ya no están sujetando la inserción metálica 2 dentro de la cavidad de moldeo 4.

Después de la extracción del compuesto bimetálico de fundición reforzado, también se puede llevar a cabo una operación de acabado final del compuesto bimetálico de fundición reforzado, por ejemplo, una operación de mecanizado. Adicionalmente, la cavidad de moldeo 4 o las superficies internas de la matriz 3 pueden tratarse con un agente de desmoldeo para facilitar los procesos de producción posteriores.

Tanto la Figura 3A como la Figura 3B muestran un esquema de principio que representa el método y el aparato de acuerdo con la presente invención en correspondencia con las reproducciones de las Figuras 2A a 2E, con una etapa alternativa para una operación de retracción y de cierre del elemento de cierre 9. En el estado que se muestra en la Figura 3A así como en la Figura 3B, ya se ha llevado a cabo el proceso de deformación de la inserción metálica 2. Por consiguiente, la inserción metálica 2 comprende sus dos secciones laterales de reborde 13. Sin embargo, la etapa de sobrefundición de metal aún no se ha llevado a cabo y la inserción metálica 2 está dispuesta en la cavidad de moldeo 4 sin que esté aún presente ningún metal de sobrefundición.

Tanto en la Figura 3A como en la Figura 3B se lleva a cabo una operación de retracción y de cierre, en donde, por medio de una operación de retracción y de cierre, el elemento de cierre 9 es invertido al menos parcialmente y se lleva a cabo una operación de cierre adicional de la matriz 3. La operación de cierre adicional de la matriz 3 aún no se ha llevado a cabo en las realizaciones mostradas en la Figura 3A y la Figura 3B. Sin embargo, se muestra el tipo de movimiento de retracción de los elementos de cierre 9.

En la Figura 3A, el movimiento de retracción del elemento de cierre 9 incluye un movimiento de deslizamiento del elemento de cierre 9, según se indica por la flecha 15, hacia un lado sustancialmente perpendicular a la dirección de cierre 8. A diferencia de esto, en la Figura 3B el movimiento de retracción del elemento de cierre 9 incluye un movimiento de rotación del elemento de cierre 9, según indica la flecha 16, alrededor de un eje sustancialmente paralelo a la dirección de cierre 9.

En ambos casos, después de los movimientos de retracción de los elementos de cierre 9, esto es, después de que se haya abierto la cavidad de moldeo 4 de la matriz 3, tiene que llevarse a cabo una nueva operación de cierre de la boquilla 3 con el fin de cerrar de nuevo la cavidad de moldeo 4 para que esté preparada para la siguiente etapa de sobrefundición de metal, según se ha descrito anteriormente en relación con las realizaciones anteriores. Por consiguiente, el elemento de cierre 9 no hace el cierre final de la cavidad de moldeo 4, sino otro elemento de cierre subsiguiente adicional y, por lo tanto, el elemento de cierre 9 puede considerarse como una herramienta de deformación móvil.

En el contexto de la presente invención, el término "comprende" y sus derivados (tales como "que comprende/comprendiendo", "que incluye/incluyendo", "incluye", etc.) no deberían entenderse en un sentido excluyente, es decir, no deberían interpretarse estos términos como que excluyen la posibilidad de que lo descrito y definido pueda incluir elementos adicionales, etapas, etc.

En el contexto de la presente invención, el término "aproximadamente" y los términos de su familia (tal como "aproximado", etc.) se deben entender como que indican valores muy cercanos a aquellos que acompañan el término mencionado anteriormente. Es decir, se debe aceptar una desviación dentro de unos límites razonables con respecto a un valor exacto, ya que un experto en la materia comprenderá que una desviación de este tipo con respecto a los valores indicados es inevitable debido a imprecisiones de medición, etc. Lo mismo se aplica a los términos "en torno a" y "alrededor" y "sustancialmente".

La presente invención obviamente no se limita a la una o más realizaciones específicas descritas en el presente documento, sino que también abarca cualquier variación que cualquier experto en la materia pueda considerar (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro del alcance general de la invención, como se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado,

en el que se proporciona al menos una inserción metálica (2) en una matriz regulada térmicamente (3) y se lleva a cabo una etapa de sobrefundición de metal, en donde, por medio de dicha etapa de sobrefundición de metal, se funde un metal de sobrefundición (14), al menos parcialmente, sobre dicha al menos una inserción metálica (2), caracterizado por que el método comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene una configuración preformada;

b) introducir dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración preformada, en dicha matriz regulada térmicamente (3);

c) mantener dicha al menos una inserción metálica (2), en su configuración preformada, en una posición predeterminada dentro de una cavidad de moldeo (4) de dicha matriz regulada térmicamente (3), mediante al menos un accionador (11, 5);

d) llevar a cabo una operación de cierre de dicha matriz regulada térmicamente (3) por medio de un elemento de cierre (9);

e) llevar a cabo una operación de deformación, en donde, por medio de dicha operación de deformación, dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración preformada, se deforma desde su configuración preformada hasta una configuración de fundición;

f) llevar a cabo dicha etapa de sobrefundición de metal, en donde dicho metal de sobrefundición (14) es fundido en la cavidad de moldeo (4) y, al menos parcialmente, sobre dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene su configuración de fundición;

g) solidificación de dicho metal de sobrefundición (14); y

h) extracción de dicha al menos una inserción metálica (2), junto con dicho metal de sobrefundición (14), de dicha matriz regulada térmicamente (3)

en donde la matriz regulada térmicamente (3) está configurada para controlar una temperatura de matriz, en particular diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz regulada térmicamente (3), en un intervalo de 80 °C a 500 °C, preferentemente de 200 °C a 400 °C, en particular mediante al menos un sensor de temperatura, y mediante al menos un controlador de temperatura.

2. El método de la reivindicación 1, en el que dicha operación de deformación es llevada a cabo por el al menos un accionador (11; 5), en donde dicho al menos un accionador (11; 5) es un accionador mecánico, un accionador hidráulico, un accionador neumático, un accionador magnético o un accionador eléctrico.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha operación de deformación se lleva a cabo antes de dicha operación de cierre.

4. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha operación de deformación se lleva a cabo después de dicha operación de cierre.

5. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha operación de deformación se lleva a cabo, al menos parcialmente, mediante dicha operación de cierre y, después de dicha operación de deformación, se lleva a cabo una operación de retracción y de cierre, en donde, mediante dicha operación de retracción y de cierre, dicho elemento de cierre (9) es invertido al menos parcialmente y se lleva a cabo una operación de cierre adicional de dicha matriz regulada térmicamente (3).

6. El método de la reivindicación 5, en el que dicha operación de retracción y de cierre incluye un movimiento deslizante (15) de dicho elemento de cierre (9) hacia un lado sustancialmente perpendicular a una dirección de cierre (8) de dicho elemento de cierre (9).

7. El método de la reivindicación 5, en el que dicha operación de retracción y de cierre incluye un movimiento de rotación (16) de dicho elemento de cierre (9) alrededor de un eje que es sustancialmente paralelo a una dirección de cierre (8) de dicho elemento de cierre (9).

8. El método de la reivindicación 1, en el que el al menos un controlador de temperatura es un controlador PID.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que, durante la solidificación de dicho metal de sobrefundición (14), al menos un elemento de accionamiento, en particular al menos una clavija de compresión comprime dicho metal de sobrefundición (14), cuando dicho metal de sobrefundición (14) se encuentra en un estado semisólido.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que, después de la etapa h), se lleva a cabo una operación de acabado de dicha al menos una inserción metálica (2) junto con dicho metal de sobrefundición (14).

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que, después de que dicha al menos una inserción metálica (2) junto con dicho metal de sobrefundición (14) hayan sido extraídos de dicha matriz regulada térmicamente (3), las superficies internas de dicha matriz regulada térmicamente (3) se limpian al menos en parte y se pulverizan al menos en parte con un agente de desmoldeo.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que dicha al menos una inserción metálica (2), que tiene una configuración preformada, es proporcionada en una condición de precalentamiento.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el que, antes de la etapa a), se lleva a cabo una operación de preconfiguración de dicha al menos una inserción metálica (2) con el fin de lograr dicha configuración preformada de dicha al menos una inserción metálica (2), preferentemente por medio de corte, prensado en frío o en caliente, creación de prototipos en 3D, fundición o mecanización de dicha al menos una inserción metálica (2).

14. Un aparato (1) para fabricar un compuesto bimetálico de fundición reforzado, preferentemente para llevar a cabo un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende:

- una matriz regulada térmicamente (3), en donde dicha matriz regulada térmicamente (3) comprende una cavidad de moldeo (4), configurada para recibir al menos una inserción metálica (2) y un metal de sobrefundición para fundir, al menos parcialmente, sobre dicha al menos una inserción metálica (2); y

- un elemento de cierre (9), que se puede mover en una dirección de cierre (8), para cerrar dicha cavidad de moldeo (4),

caracterizado por que el aparato (1) comprende adicionalmente:

al menos un accionador (11; 5), que está adaptado para llevar a cabo una operación de sujeción y una operación de deformación de la al menos una inserción metálica (2), cuando está dispuesta dentro de dicha cavidad de moldeo (4), siendo dicho al menos un accionador (11; 5) un accionador mecánico, un accionador hidráulico, un accionador neumático, un accionador magnético o un accionador eléctrico, y

estando configurada dicha matriz regulada térmicamente (3) para controlar una temperatura de matriz mediante al menos un sensor de temperatura y mediante al menos un controlador de temperatura, en particular diferentes temperaturas de matriz en diferentes áreas de la matriz regulada térmicamente (3) en un intervalo de 80 °C a 500 °C, preferentemente de 200 °C a 400 °C.

15. El aparato (1) de la reivindicación 14, en el que el al menos un controlador de temperatura es un controlador PID.