ES2929466T3 - Sistema de toberas de fundición a presión - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método de fundición a presión y un sistema de fundición a presión (10) para usar en un sistema de cámara caliente (1) para la fundición a presión de metal fundido (4), que comprende una máquina de fundición a presión de cámara caliente (2) con un cuello de ganso (3) y un distribuidor de masa fundida (20), que distribuye la masa fundida (4) desde una matriz de máquina (7) entre matrices de fundición a presión calentadas uniformemente (40). Entre una zona de apertura (42) de las matrices de fundición a presión (40) y el cuello de cisne (3) se encuentra al menos una válvula de retención (48), que impide que la masa fundida (4) fluya hacia atrás desde la zona de apertura (42) en el dirección del cuello de cisne (3). De acuerdo con la invención, la válvula de retención (48) está dispuesta respectivamente entre la zona de cierre (42) de al menos los moldes de fundición a presión superiores (40) y una rama final de los canales de colada (22) en el distribuidor de colada (20) a cada uno. de los troqueles de fundición a presión (40). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de toberas de fundición a presión

La presente invención se refiere a un procedimiento fundición a presión y a un sistema de toberas de fundición a presión para el uso en un sistema de cámara caliente para la fundición a presión de masas fundidas de metal, comprendiendo una máquina de fundición a presión de cámara caliente con un crisol de fundición y un distribuidor de masa fundida, que distribuye la masa fundida uniformemente desde una tobera de la máquina entre toberas de fundición a presión calentadas uniformemente. A este respecto está dispuesta al menos una válvula de retención entre una zona de bebedero de las toberas de fundición a presión y el crisol de fundición, impidiendo la válvula de retención el reflujo de la masa fundida alejándose de la zona de bebedero en dirección al crisol de fundición.

La mazarota como subproducto de la fundición, que en los procedimientos de fundición a presión convencionales se solidifica en los canales entre la tobera de fundición a presión y el molde de fundición y une las piezas fundidas entre sí de una manera finalmente no deseable después del desmoldeo, implica un gasto adicional de material, que suele situarse entre el 40% y el 100% del peso de la pieza fundida. Incluso si la mazarota se vuelve a fundir para el reciclaje de material, conlleva pérdidas de energía y de calidad por las partes de escoria y de óxidos originadas. La fundición a presión sin mazarota evita estas desventajas.

Para la fundición a presión sin mazarota es necesario o bien acercar la masa fundida en el estado líquido del crisol de fundición al molde para cada fundición y reconducirla después, lo que conduce, no obstante, también a pérdidas de calidad, o al menos a una pérdida de tiempo, o bien mantener la masa fundida en estado líquido en el bebedero del molde. Esto último ocurre en el procedimiento de cámara caliente, en el que todos los canales se calientan hasta el bebedero de tal manera que la masa fundida permanece líquida e, idealmente, se evita al mismo tiempo un reflujo de la misma al crisol.

El reflujo al crisol puede evitarse mediante válvulas, pero también de manera especialmente ventajosa mediante un tapón de masa fundida solidificada que cierra la abertura del bebedero en la tobera de fundición a presión.

Los sistemas de toberas con distribuidores de masa fundida, toberas calentadas y equipos de cierre son conocidos por el estado de la técnica. No obstante, estos funcionan con elementos de válvula controlados activamente, como se describe en los documentos DE 10354456 A1, DE 10359692 A1 y US 2003/209532 A1. Alternativamente a ello, se usa la formación de tapones, por ejemplo conocida por los documentos US 2007/181281 A1 y US 2007/221352 A1. Los equipos para el cierre entre la última derivación del distribuidor de masa fundida y la zona de bebedero de las toberas se conocen por el documento US 2003/209532 A1, en el que está previsto un elemento de válvula controlado activamente, así como por los documentos US 2007/181281 A1 y Us 2007/221352 A1. El uso de válvulas de retención también se conoce en sistemas de cámara caliente de las máquinas de fundición a presión de cámara caliente, por ejemplo, por el documento DE 198 07568A1, en el que la válvula de retención está dispuesta, no obstante, como es habitual, alrededor de la zona de la bomba (pistón, carcasa del pistón) y por lo tanto a una distancia grande por delante de un eventual distribuidor de masa fundida.

Si bien las válvulas convencionales impiden un reflujo de la masa fundida al crisol, estas no son adecuadas en sistemas múltiples para evitar una salida de barras dispuestas a más altura hacia barras dispuestas a menor altura y la salida de la tobera de fundición a presión. Si bien esto se evite mediante un cierre mediante un tapón de masa fundida solidificada, es complicado conseguir tiempos de ciclo cortos para una dinámica elevada con este procedimiento, debido al cambio rápido necesario entre fusión y solidificación.

Por este problema se presenta el objetivo de ofrecer un sistema de toberas de fundición a presión para su uso en un sistema de fundición a presión de cámara caliente para masas fundidas de metal, que permita un control de temperatura simple y una estructura simple.

El objetivo se consigue mediante un sistema de toberas de fundición a presión para el uso en un sistema de fundición a presión de cámara caliente para la fundición a presión de masas fundidas de metal en el procedimiento de cámara caliente, en el que la masa fundida se mantiene en estado líquido en un bebedero de un molde, comprendiendo el sistema de cámara caliente una máquina de fundición a presión de cámara caliente con un crisol de fundición y una tobera de máquina, mediante la que la masa fundida llega al sistema de toberas de fundición a presión, comprendiendo el sistema de toberas de fundición a presión al menos una tobera de fundición a presión superior y al menos una inferior, respectivamente con una zona de bebedero, y un distribuidor de masa fundida, que distribuye la masa fundida uniformemente de la tobera de la máquina entre las toberas de fundición a presión, estando dispuesta al menos una válvula de retención entre la zona del bebedero de las toberas de fundición a presión y el crisol de fundición, impidiendo la válvula de retención el reflujo de la masa fundida de la zona del bebedero en dirección al crisol de fundición. En este caso están previstas en primer lugar masas fundidas de baja viscosidad, sobre todo de metales no férricos, hasta la temperatura de fusión de aluminio. No obstante, de acuerdo con el estado de la técnica, la masa fundida líquida puede retirarse de una tobera superior y al mismo tiempo salir de una tobera inferior de manera no deseada debido a la fuerza de cizallamiento.

De acuerdo con la invención, para resolver este problema está previsto que la válvula de retención esté dispuesta respectivamente entre la zona del bebedero, al menos de la al menos una tobera de fundición a presión superior y una última derivación de canales de masa fundida en el distribuidor de masa fundida del sistema de cámara caliente a cada una de las toberas de fundición a presión, en particular a la al menos una tobera de fundición a presión superior. De este modo se evita en todo momento que salga masa fundida de las toberas de fundición a presión cuando no se inyecta masa fundida a través del distribuidor de masa fundida, lo que provocaría contaminaciones y riesgos, en particular cuando el molde está abierto. El riesgo de que pueda salir masa fundida se debe a que los canales de masa fundida en el distribuidor de masa fundida forman vasos comunicantes y, como resultado, la masa fundida podría fluir hacia atrás desde una tobera de fundición a presión dispuesta en la zona superior del distribuidor de masa fundida, pudiendo salir correspondientemente masa fundida de una tobera de fundición a presión dispuesta en la zona inferior del distribuidor de masa fundida por efecto de la fuerza de gravedad. No obstante, esto se impide mediante la válvula de retención en la zona entre la zona del bebedero de la tobera de fundición a presión y la última derivación en el distribuidor de masa fundida, al menos a la tobera de fundición a presión, por ejemplo, en la tobera de fundición a presión superior propiamente dicha.

Una forma de realización ventajosa prevé que las toberas de fundición a presión puedan calentarse desde el interior y/o desde el exterior en la zona de un cuerpo de tobera e incluyan zonas de bebedero que presenten al menos una conductividad térmica que corresponde a la de la propia masa fundida a procesar y/o que puedan calentarse por separado. Es especialmente ventajoso que el calentamiento se realice desde el exterior y el calor se transmita a las zonas de bebedero, de modo que pueda prescindirse de un calentamiento interior. Por lo tanto, está previsto que la tobera de fundición a presión se caliente en el exterior, pudiendo estar configurada la calefacción exterior también como calefacción impresa (calentamiento de película gruesa). La calefacción exterior puede estar formada por un manguito zunchado en caliente de latón o acero fino que contiene la calefacción.

Debido a la baja disipación de calor de la zona del bebedero, la tobera de fundición a presión puede calentarse por lo tanto indirectamente, pasando el calor de la calefacción del cuerpo de la tobera calentado a la zona del bebedero. La conductividad térmica, que es lo más elevada posible, aunque no inferior a la de la propia masa fundida (por ejemplo, Zn > 100 W/mK, Mg aproximadamente de > 60, Al alrededor de 235 W/mK) es posible gracias a una selección adecuada de los materiales, por ejemplo, una aleación de molibdeno, tungsteno o una cerámica termoconductora. Alternativa o adicionalmente, la tobera de fundición a presión se calienta en el interior, lo que también está cubierto por la invención.

También es ventajoso un equipo de protección térmica previsto en la zona del bebedero de cada tobera de fundición a presión, que reduce la disipación de calor desde la zona del bebedero en dirección al molde de fundición. Un aislamiento térmico en la zona del bebedero es especialmente adecuado para ello. Para este fin, se puede utilizar un aislamiento térmico que está realizado como anillo aislante hecho de un material con baja conductividad térmica que envuelve la zona del bebedero, como por ejemplo aleaciones de titanio o cerámicas, como una capa aislante de aire, gas o vacío en el interior de la zona del bebedero y/o como capa constante de aire entre el cuerpo de la tobera de fundición a presión y el molde de fundición que forma un espacio de aire uniforme o circunferencial como espacio aislante. El aislamiento sirve para evitar pérdidas de calor y minimizar la potencia de calefacción.

La zona del bebedero del molde presenta preferentemente un aislamiento que reduce la disipación de calor hacia el interior del molde. El aislamiento es parte de la tobera y no está formado por el molde o la masa fundida, como es el caso en el moldeo por inyección de plástico. Además, alternativa o adicionalmente al aislamiento térmico también está previsto calentar la zona del bebedero del molde, por así decirlo, como un "aislamiento activo" para reducir la disipación de calor desde la zona del bebedero también mediante estas medidas. Gracias a ello, la masa fundida permanece líquida en la zona del bebedero y no tiene que volver a fundirse después de que se haya separado la pieza de fundición. Esto conduce a un calentamiento sencillo de la tobera, a pesar de todas las ventajas de mantener la masa fundida en la tobera. Para ello también está previsto fabricar el frente de la tobera de material aislante.

Alternativamente está prevista otra forma de realización de una contracalefacción para reducir la disipación de calor. Esta contracalefacción está realizada preferentemente como segmento cuya temperatura puede ser controlada por separado dispuesto alrededor de la zona del bebedero y/o como una zona del bebedero que puede ser calentada por separado. Ha resultado ser especialmente ventajosa una contracalefacción que utiliza para su funcionamiento un proceso cíclico de CO2 altamente dinámico.

Un canal de masa fundida, que presenta un canto de ruptura en la zona de la zona del bebedero de la tobera de fundición a presión que está configurado de tal manera que forma un punto de rotura controlada predeterminado que reduce la sección transversal en la masa fundida solidificada en la zona del bebedero, en la que se separa el artículo del molde al levantar la zona del bebedero, hace que el producto presente una alta calidad. El canto de ruptura está dispuesto en un lado o bien circunferencialmente en el lado exterior de un conductor central o bien en el interior del conductor de masa fundida, respectivamente en el extremo inferior dispuesto más cerca de la zona del bebedero. También está prevista una disposición en los dos lados.

Además, ha resultado ser favorable que en la zona del bebedero esté dispuesto un sensor de temperatura. Este sensor de temperatura genera valores de medición que pueden usarse para el control de la calefacción de la tobera. Una calefacción de tobera controlada permite un control óptimo del procedimiento, aumenta la productividad y la calidad del producto y reduce el desgaste de la tobera de fundición a presión. El sensor de temperatura en la zona frontal de la tobera, la zona cercana al bebedero, favorece un funcionamiento optimizado de la calefacción usándose sus valores de medición para el control de la calefacción de la tobera.

Ha resultado ser especialmente ventajoso que la válvula de retención esté dispuesta en el canal de tobera de la propia tobera de fundición a presión. Una válvula de retención adecuada tiene una bola que se mueve libremente, preferentemente en una jaula, que coopera con un asiento de válvula.

Es favorable que la tobera presente una geometría de bebedero específica. Así, un anillo asegura una ruptura limpia; también están previstas formas de cruz o estrella. Se realiza un taladro longitudinal en el conductor central que forma el anillo, que se extiende hasta más allá de la zona del bebedero. Esto permite un mejor flujo de la masa fundida con una ruptura igual de buena. La calidad de la ruptura mejora aún más gracias a un canto de ruptura que puede estar dispuesto en el interior y/o en el exterior en la zona del bebedero. Ventajosamente, la tobera de fundición a presión dispone por lo tanto de una geometría de bebedero adaptada a los respectivos requisitos.

El bebedero se enfría solo cuando el calor fluye hacia la pieza fundida, el producto, y enfría la zona del bebedero, mientras la pieza fundida sigua unida con la zona del bebedero. No obstante, la zona del bebedero no se enfría demasiado porque, debido a un aislamiento térmico en la zona del bebedero de la tobera, solo se disipa poco calor directamente al molde. Gracias a ello tiene lugar una canalización del flujo de calor, esencialmente por medio de la masa fundida líquida o solidificada.

También está realizado de acuerdo con la invención un procedimiento de fundición a presión que usa un sistema de toberas de fundición a presión según la descripción anteriormente expuesta. El procedimiento de fundición a presión comprende las etapas de procedimiento:

• colocación de la tobera de fundición a presión calentada permanentemente y uniformemente en el molde de fundición;

• apertura de la válvula de retención al inyectar la masa fundida a través del canal de masa fundida y la zona del bebedero hasta el interior del molde de fundición;

• solidificación de la masa fundida para formar un producto en el molde de fundición hasta el interior de la zona del bebedero, fluyendo calor desde la zona del bebedero hacia el producto;

• levantamiento de la tobera de fundición a presión, ruptura del producto y falta de disipación del calor de la zona del bebedero;

• fusión de la masa fundida solidificada en la zona del bebedero de todas las toberas de fundición a presión por el calor que fluye posteriormente desde el cuerpo de la tobera, evitándose una salida de la masa fundida de las toberas inferiores en el distribuidor, que sale de las toberas superiores a través del distribuidor, cerrando las válvulas de retención en la zona de las toberas superiores.

Un procedimiento de este tipo no requiere la formación de un tapón de masa fundida que proporcione estanqueidad en la zona del bebedero, de manera que puede aumentarse la frecuencia del ciclo en la fundición a presión y puede reducirse la carga alternativa térmica en la tobera de fundición a presión. Además, se aumenta la seguridad contra la salida de masa fundida.

Una configuración ventajosa del procedimiento prevé que la tobera de fundición a presión pueda calentarse desde el interior y/o desde el exterior en la zona de un cuerpo de la tobera de fundición a presión e incluya la zona del bebedero, cuyo material presenta una conductividad térmica que corresponde al menos a la conductividad térmica de la propia masa fundida y/o puede calentarse por separado.

Otros detalles, características y ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a los dibujos correspondientes. Muestran:

la figura 1: un sistema de toberas de fundición a presión de acuerdo con la invención en una representación esquemática;

la figura 2: un sistema de toberas de fundición a presión de acuerdo con la invención con dos toberas de fundición a presión en una vista en corte esquemática;

la figura 3: otra forma de realización de la tobera de fundición a presión;

la figura 4: una forma de realización de un detalle de la tobera de fundición a presión de acuerdo con la invención en la zona del bebedero;

la figura 5: otra forma de realización del sistema de toberas de fundición a presión de acuerdo con la invención; la figura 6: otra forma de realización del sistema de toberas de fundición a presión de acuerdo con la invención; la figura 7: otra forma de realización de la tobera de fundición a presión de acuerdo con la invención y la figura 8: varias geometrías de bebedero diferentes.

La figura 1 muestra un sistema de cámara caliente 1, que comprende una forma de realización de un sistema de toberas de fundición a presión 10 de acuerdo con la invención, conectado con una máquina de fundición a presión de cámara caliente 2 ya generalmente conocida en una representación esquemática. La máquina de fundición a presión de cámara caliente 2 comprende un crisol de fundición 3 que contiene masa fundida 4. Esta se mueve hacia abajo por un pistón 5, accionado por un accionamiento de pistón 6, de modo que la masa fundida 4 llega al sistema de toberas de fundición a presión 10 a través de una tobera de máquina 7.

En el sistema de toberas de fundición a presión 10, la masa fundida 4 se introduce en primer lugar a presión en el distribuidor de masa fundida 20, que distribuye la masa fundida 4 entre las toberas de fundición a presión 40 individuales. Las toberas de fundición a presión 40 están conectadas directamente con la mitad fija del molde 32 como parte del molde de fundición 30. Entre la mitad fija del molde fija 32 y una mitad móvil del molde 34 hay una cavidad 36, en la que se forma el producto después de inyectar la masa fundida 4 y la solidificación de la misma.

La figura 2 muestra una vista en sección esquemática de una forma de realización de un sistema de toberas de fundición a presión 10 de acuerdo con la invención con dos toberas de fundición a presión 40, una superior y otra inferior. Las toberas de fundición a presión 40 están insertadas en la mitad fija del molde 32 del molde de fundición 30 y están conectadas con el distribuidor de masa fundida 20. Dos asientos radiales 24 y un asiento axial 26, sobre los que se apoya la tobera de fundición a presión 40, aseguran la posición de estas en el interior del molde de fundición 30. La función de estanqueización del asiento radial delantero 24 puede mejorarse adicionalmente también mediante un elemento de estanqueidad adicional, aquí no representado. La función de este intersticio se describe con más detalle con referencia a la figura 3.

Cuando el sistema de toberas de fundición a presión 10 está en funcionamiento, la tobera de la máquina se encuentra en un resalto de la tobera de la máquina 12 y está unida mediante el mismo con el distribuidor de masa fundida 20 bajo presión mecánica y, por lo tanto, está unida de manera estanca. Gracias a ello, la masa fundida puede llegar desde el crisol de fundición a un canal de masa fundida 22 del distribuidor de masa fundida 20 y a las toberas de fundición a presión 40 en su respectivo canal de tobera 41. La masa fundida fluye desde el canal de la tobera 41 a través de la válvula de retención 48 que abre en la dirección del flujo hacia la zona del bebedero 42, donde se inyecta en la cavidad 36. Allí se forma el producto en la cavidad una vez solidificada la masa fundida. Además, la masa fundida también puede solidificarse en la zona del bebedero 42, ya que el calor de la masa fundida se disipa a través del molde de fundición 30 (que en muchos se enfría adicionalmente).

En una forma de realización especialmente ventajosa, la válvula de retención está configurada como válvula de bola y de tal manera que la bola presenta un peso reducido y una carrera corta, por ejemplo de un milímetro. Esta propiedad asegura una alta dinámica en el funcionamiento de la tobera de fundición a presión de acuerdo con la invención.

Para poder retirar el producto acabado, se levanta la mitad móvil del molde 34. A este respecto, el producto se separa de la zona del bebedero 42 de la tobera de fundición a presión 40. Con la ruptura del producto y la retirada de la mitad móvil del molde 34 se suprime al mismo tiempo la disipación de calor hacia el interior del molde de fundición 30. El calor generado por una calefacción de tobera 43 y cedido a la tobera de fundición a presión 40 calienta a continuación la zona de bebedero 42 hasta tal punto que la masa fundida que se ha solidificado en la zona del bebedero 42 vuelve a ser fundida. La calefacción de tobera 43 está configurada aquí como un manguito, por ejemplo de latón o acero fino, que contiene la calefacción y se coloca por deslizamiento en el cuerpo de la tobera de fundición inyectada 40.

De esta manera, la zona del bebedero en las toberas de fundición a presión 40 vuelve a quedar abierta para que salga la masa fundida. Siempre que haya una sola tobera de fundición a presión 40, las fuerzas capilares o la falta de compensación de la presión impedirán la salida de la masa fundida. No obstante, si hay varias toberas de fundición a presión, sobre todo dispuestas una encima de otra, puede entrar aire en la tobera de fundición a presión 40 superior a través de la zona del bebedero 42. El aire que entra provoca en este caso la compensación de presión en el canal de masa fundida 22 del distribuidor de masa fundida 20, de modo que la masa fundida puede refluir desde la tobera de fundición a presión superior 40 al canal de masa fundida 22 y puede salir de la tobera de fundición a presión inferior 40 de forma no deseada, sobre todo cuando el molde de fundición 30 está abierto. Por supuesto, esto también se aplica si la masa fundida no se solidifica en la zona del bebedero, sino que sigue siendo fluida.

Para evitar que la masa fundida salga al exterior, de acuerdo con la invención está prevista la válvula de retención 48, que impide un reflujo de la masa fundida al canal de masa fundida 22 del distribuidor de masa fundida 20. De esta manera, por falta de compensación de la presión, tampoco puede salir masa fundida de la tobera de fundición a presión inferior 40. Gracias a ello, la zona del bebedero 42, también de la tobera respectivamente inferior, sigue prácticamente estanca, también sin una medida adicional para el cierre, como por ejemplo un tapón de masa fundida solidificado o una aguja de tobera.

La figura 3 muestra una forma de realización de la tobera de fundición a presión 40 del sistema de tobera de fundición a presión 10 de acuerdo con la invención, incluida una vista detallada de la zona del bebedero 42 en una vista en corte esquemática. La tobera de fundición a presión 40 está conectada con el distribuidor de masa fundida 20 de manera que existe una conexión entre su canal de masa fundida 22 y el canal de tobera 41. La válvula de retención 48, aquí representada esquemáticamente, también está dispuesta ventajosamente en el canal de tobera 41. No obstante, también podría estar dispuesta en cualquier posición deseada en la sección representada del canal de masa fundida 22.

Además, está representada la calefacción de tobera 43 y (solo en la representación detallada) una parte de la mitad fija del molde 32 en el que se apoya la tobera de fundición a presión 40. Está previsto un aislamiento térmico para evitar una disipación del calor desde la tobera de fundición a presión 40 a la mitad fija del molde 32 a través del apoyo en la zona del bebedero 42, el asiento radial 24. En el ejemplo mostrado, este aislamiento está formado por un espacio de aire 58, que envuelve una parte esencial de la tobera de fundición a presión 40, y sobre todo por un aislamiento del bebedero 50. El aislamiento del bebedero 50 está dispuesto directamente en la zona del bebedero 42. Está formado por un espacio hueco en el que se ha introducido aire, otro gas o un material aislante. Además, está previsto que la zona del bebedero esté hecha de un material diferente, que tenga una menor conductividad térmica, por ejemplo, una cerámica. El aislamiento del bebedero 50 puede realizarse mediante la unión positiva o material de partes configuradas correspondientemente, que delimitan el espacio hueco.

El aislamiento del bebedero 50 impide de manera especialmente efectiva una gran parte de la disipación de calor a través del asiento radial 24. De esta manera es posible el calentamiento de la zona de bebedero 42 y fundir la masa fundida allí solidificada mediante la calefacción de tobera 43 existente, sin tener que disponer una calefacción adicional en la zona del bebedero 42. No obstante, la presente invención también incluye una solución alternativa de este tipo, que presenta una calefacción de tobera separada para la zona del bebedero.

La representación detallada muestra también mediante líneas de puntos dibujadas con flechas cómo tiene lugar el flujo de masa fundida en la última sección del canal de tobera 41 hasta la zona del bebedero 42. En el ejemplo de realización representado, la zona del bebedero 42 presenta una geometría del bebedero anular. Esta se forma porque el canal de masa fundida 41 presenta un conductor central 61 cerca de la zona del bebedero 42, que introduce la masa fundida hacia el exterior en una ranura cilíndrica, por lo que resulta la geometría del bebedero anular. La figura 8 muestra otras geometrías ventajosas del bebedero.

La figura 4 muestra una forma de realización de un detalle de la tobera de fundición a presión 40 de acuerdo con la invención en la zona del bebedero 42 en una vista en corte esquemática. Al igual que en la figura 3, se muestra aquí el flujo de masa fundida en el canal de tobera 41.

Una característica importante de la tobera de fundición a presión 40 de acuerdo con la invención se muestra en la zona del bebedero 42. Este comprende un canto de ruptura 60, que puede estar configurado en un lado o en dos lados, es decir, en el interior del conductor central 61 y/o en el exterior en la parte inferior del conductor de masa fundida 41 como elevación respectivamente circunferencial. Está representada una realización en dos lados en la zona interior y exterior, provocando el canto de ruptura 60 una reducción de la sección transversal entre el producto, que está formado por la masa fundida solidificada, y la zona del bebedero "congelada", el tapón de masa fundida allí formado. Esta reducción de la sección transversal forma un punto de rotura controlada, en el que el producto se separa de manera definida del tapón de masa fundida en la zona del bebedero, asegurando que el producto tenga un bebedero limpio que no requiera ningún repaso.

La figura 5 muestra una representación esquemática de una forma de realización del sistema de toberas de fundición a presión 10 de acuerdo con la invención, similar a la representación de la figura 3, con una representación detallada de la zona del bebedero 42, que muestra además de la mitad fija del molde 32 también la mitad móvil del molde 34 y la cavidad 36.

No obstante, hay una serie de diferencias en comparación con el ejemplo de realización de la figura 3. Estos se refieren al entorno de la zona del bebedero 42 y la calefacción de tobera 44. Esta última está insertada en una ranura circunferencial en el cuerpo de la tobera de fundición a presión 40.

Una parte de la mitad fija del molde fijo 32 está representada en la zona del bebedero 42, que está configurada de tal manera que se forma un espacio de aire 58 aislante entre esta y la tobera de fundición a presión 40. Además, en esta zona está dispuesto un sensor de temperatura 62, que está conectado mediante de una línea de alimentación 63. El canal para la línea de alimentación también puede utilizarse en la representación detallada para una línea de suministro para la calefacción.

La figura 6 muestra una vista en corte esquemática, incluyendo una representación detallada, de una forma de realización del sistema de toberas de fundición a presión 10 de acuerdo con la invención, que difiere a su vez de la representada en las figuras 3 y 5 en la forma del calentamiento y la configuración de la zona del bebedero 42. Para mejorar el aislamiento térmico con respecto a la mitad fija del molde 32, en la zona del bebedero 42 se utiliza un anillo aislante 59, por ejemplo de una aleación de titanio. Este está dispuesto en la zona del bebedero 42 y lo envuelve en la zona del asiento radial 24.

En el ejemplo de realización representado, el calentamiento de la tobera de fundición a presión 40 se realiza mediante una calefacción de tobera impresa 45, que está aplicada en forma de espiral en el cuerpo de la tobera de fundición a presión 40 y está protegida por un manguito protector móvil.

La figura 7 muestra una representación esquemática en corte de otra forma de realización de una tobera de fundición a presión 40' de acuerdo con la invención que difiere esencialmente de las formas de realización anteriormente descritas. Presenta una calefacción de tobera 46, que está configurada como una varilla de calefacción dispuesta en el interior. La calefacción de tobera 46 está envuelta por el canal de tobera 41, que por ello presenta la forma de un cilindro hueco. De esta manera, el calor de calefacción puede llevarse muy fácilmente directamente a la zona del bebedero 42, sin que haya que tomar medidas especiales para el aislamiento térmico para contrarrestar la disipación de calor. Esta forma de realización es especialmente ventajosa para el uso de masas fundidas con una temperatura de fusión de más de 600 0C o en el caso de un bebedero múltiple, con el que varias cavidades dispuestas a poca distancia entre sí pueden ser abastecidas con masa fundida desde una tobera de fundición a presión.

El canal de tobera 41 en forma de cilindro hueco no presenta válvula de retención, que en caso de usarse una tobera de fundición a presión 40' de este tipo debe estar dispuesta en el canal de masa fundida del distribuidor de masa fundida.

El canal de tobera 41 se convierte en la zona del bebedero 42, que en el presente ejemplo de realización tiene una configuración puntiforme.

En la figura 8 se muestran otras formas de bebederos.

La vista a) muestra una geometría de bebedero de una tobera múltiple, que permite llenar un molde múltiple. En este caso, la masa fundida no solo se inyecta en una cavidad, sino en varias cavidades dispuestas a poca distancia entre sí, de modo que se pueden fabricar varias piezas con una sola tobera.

La vista b) muestra una geometría de bebedero como puede verse en corte en las figuras 2 a 6 y que está configurada como bebedero anular con una gran sección transversal para tiempos de fundición cortos. La punta dispuesta en el interior del anillo, el conductor central 61 (véanse las figuras 3 y 4), asegura la conducción del calor desde el cuerpo de tobera calentado a la zona del bebedero y está hecha para ello de un material de una conductividad térmica especialmente elevada, por ejemplo de una aleación adecuada. De esta manera, una vez que se separa el producto y se suprime el disipador térmico, la masa fundida dado el caso solidificada en la zona del bebedero vuelve a fundirse rápidamente, de modo que puede comenzar un nuevo ciclo de fundición a presión para la fabricación de otro producto.

A esto también contribuye en particular cuando toda la zona del bebedero está hecha del material que tiene una conductividad térmica especialmente elevada.

La vista c) complementa el bebedero anular alrededor de un bebedero puntiforme dispuesto de manera central en el anillo, de modo que puede conseguirse caudal de masa fundida aún mayor. También puede estar previsto un bebedero puntiforme sin el bebedero anular adicional. Una variante de este tipo ya puede verse en la tobera de fundición a presión 40 representada en la figura 7.

Las vistas d) a f) muestran respectivamente una geometría de bebedero que promete una inyección más rápida de la masa fundida en la cavidad con una estabilidad similar en la zona del bebedero, especialmente si tiene un volumen mayor. Para ello sirven unas ranuras en la zona del bebedero que parten lateralmente de la geometría del bebedero anular en forma de una línea, de dos líneas cruzadas o como geometría de bebedero en forma de estrella.

Lista de referencias

1 Sistema de cámara caliente

2 Máquina de fundición a presión de cámara caliente

3 Crisol de fundición

4 Masa fundida

5 Pistón

6 Accionamiento de pistón

7 Tobera de la máquina

10 Sistema de toberas de fundición a presión

12 Resalto de la tobera de la máquina

20 Distribuidor de masa fundida

22 Canal de masa fundida

24 Asiento radial

26 Asiento axial

30 Molde de fundición

32 Mitad fija del molde

34 Mitad móvil del molde

36 Cavidad

36’ Producto

40,40’ Tobera de fundición a presión

41 Canal de tobera

42 Zona del bebedero

Calefacción de tobera (manguito)

Calefacción de tobera (ranura circunferencial)

Calefacción de tobera (manguito móvil)

Calefacción de tobera (calefacción interior)

Válvula de retención

Aislamiento del bebedero

Espacio de aislamiento

Anillo aislante

Canto de ruptura

Conductor central

Sensor de temperatura

Línea de alimentación

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de toberas de fundición a presión (10) para el uso en un sistema de cámara caliente (1) para la fundición a presión de masas fundidas de metal (4) en el procedimiento de cámara caliente, en el que la masa fundida se mantiene en estado líquido en un bebedero de un molde, comprendiendo el sistema de cámara caliente (1) una máquina de fundición a presión de cámara caliente (2) con un crisol de fundición (3) y una tobera de máquina (7) a través de la cual la masa fundida llega al sistema de toberas de fundición a presión (10), comprendiendo el sistema de toberas de fundición a presión (10) al menos una tobera de fundición a presión superior y al menos una inferior (40), respectivamente con una zona de bebedero (42), y un distribuidor de masa fundida (20) que distribuye la masa fundida (4) uniformemente desde la tobera de la máquina (7) entre las toberas de fundición a presión (40), estando dispuesta al menos una válvula de retención (48) entre la zona del bebedero (42) de las toberas de fundición a presión (40) y el crisol de fundición (3), impidiendo la válvula de retención (48) el reflujo de la masa fundida (4) alejándose de la zona de bebedero (42) en dirección al crisol de fundición (3), caracterizado por que la válvula de retención (48) está dispuesta respectivamente entre la zona del bebedero (42) de al menos la al menos una tobera de fundición a presión superior (40) y una última derivación de los canales de masa fundida (22) en el distribuidor de masa fundida (20) del sistema de cámara caliente (1) hacia la al menos una tobera de fundición a presión superior (40).

2. Sistema de toberas de fundición a presión según la reivindicación 1, estando prevista en la zona del bebedero (42) de cada tobera de fundición a presión (40) un equipo de protección térmica, que reduce la disipación de calor desde la zona del bebedero (42) en dirección al molde de fundición (30).

3. Sistema de toberas de fundición a presión según la reivindicación 2, estando configurado el equipo de protección térmica como aislamiento térmico (58, 59) en la zona del bebedero (42) o como contracalefacción dispuesta en la zona del bebedero para reducir la disipación de calor, estando realizada la contracalefacción como segmento cuya temperatura puede ser controlada por separado dispuesto alrededor de la zona del bebedero (42) y/o como una zona del bebedero que puede ser calentada por separado (42).

4. Sistema de toberas de fundición a presión según la reivindicación 3, estando configurado el aislamiento térmico como anillo aislante (58) hecho de un material con baja conductividad térmica que envuelve la zona del bebedero (42) como aislamiento de bebedero (50), configurado como capa aislante de aire, gas o vacío en el interior de la zona del bebedero (42) y/o como espacio aislante (58) entre el cuerpo de la tobera de fundición a presión (40) y el molde de fundición (30).

5. Sistema de toberas de fundición a presión según la reivindicación 4, estando prevista para el funcionamiento de la contracalefacción un equipo que aplica un proceso cíclico de CO2.

6. Sistema de toberas de fundición a presión según una de las reivindicaciones 1 a 5, presentando un canal de tobera (41) en la zona del bebedero (42) de la tobera de fundición a presión (40) un canto de ruptura (60) en la circunferencia exterior de un conductor central (61) y/o en la circunferencia interior del canal de la tobera (41), estando configurado el canto de ruptura (60) de tal manera que forma un punto de rotura controlada en la masa fundida (4) solidificada en la zona del bebedero (42), en el que se separa el producto (36') al levantarse la zona del bebedero (42) del molde de fundición (30).

7. Sistema de toberas de fundición a presión según una de las reivindicaciones 1 a 6, estando dispuesto un sensor de temperatura (62) en la zona del bebedero (42).

8. Sistema de toberas de fundición a presión según una de las reivindicaciones 1 a 7, estando dispuesta la válvula de retención (48) en el canal de tobera (41) de la tobera de fundición a presión (40).

9. Sistema de toberas de fundición a presión según una de las reivindicaciones 1 a 8, estando configurada la válvula de retención (48) como bola libremente móvil, que coopera con un asiento de válvula.

10. Procedimiento de fundición a presión con el uso de un sistema de toberas de fundición a presión según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por las etapas del procedimiento

• colocación de las toberas de fundición a presión (40) calentadas permanentemente y uniformemente en el molde de fundición (30);

• apertura de la al menos una válvula de retención (48) al inyectar la masa fundida (4) a través del canal de masa fundida (41) y la zona del bebedero (42) hasta el interior del molde de fundición (30);

• solidificación de la masa fundida (4) para formar un producto (36’) en el molde de fundición (30) hasta el interior de la zona del bebedero (42), fluyendo calor desde la zona del bebedero (42) hacia el producto;

• levantamiento de la tobera de fundición a presión (40), ruptura del producto (36’) y falta de disipación del calor de la zona del bebedero (42);

• fusión de la masa fundida solidificada en la zona del bebedero (42) de todas las toberas de fundición a presión (40) por el calor que fluye posteriormente desde la tobera de fundición a presión (40), evitándose una salida de la masa fundida (4) de la al menos una tobera de fundición de presión inferior (40) en el distribuidor de masa fundida (20), que sale de las toberas de fundición a presión superiores (40) a través del distribuidor de masa fundida (20), cerrando al menos la válvula de retención (48) en la zona de una tobera de fundición a presión superior (40).

11. Procedimiento de fundición a presión según la reivindicación 10, pudiendo calentarse la tobera de fundición a presión (40) desde el interior y/o desde el exterior en la zona de un cuerpo de la tobera de fundición a presión (40) y comprendiendo la zona de bebedero (42), cuyo material tiene una conductividad térmica que corresponde al menos a la conductividad térmica de la masa fundida y/o puede calentarse por separado.