MX2015006228A - Manguito de mazarota con boquete de aire. - Google Patents

Abstract

Un manguito de mazarota (100) para su uso en una operación de moldeo por fundición que tiene un cuerpo cilíndrico en donde está la pared exterior (14) que puede no ser cónica o puede estrecharse uniformemente desde la parte inferior a la parte superior (12) del cuerpo. El manguito de mazarota se caracteriza por una pluralidad de cavidades (102) que se forman en la pared lateral, extendiéndose desde la parte superior en una dirección axial del cuerpo. Estas cavidades proporcionan boquetes de aire cuando el manguito de mazarota se inserta en un molde, disminuyendo la pérdida de calor en la interfaz entre el manguito de mazarota y el molde.

Description

MANGUITO DE MAZAROTA CON BOQUETE DE AIRE Campo Téenico Las modalidades divulgadas de la presente invención se refieren a un manguito de mazarota para su uso en la fundición del metal fundido y, en particular, a un manguito de mazarota que se forma alrededor de una superficie exterior del mismo para proporcionar cavidades cerradas cuando el manguito de mazarota se inserta en una cavidad de mazarota de un molde para fundición. En una modalidad más particular, las cavidades se colocan en el manguito para funcionar como depresiones generalmente verticales a lo largo del exterior del manguito cuando el manguito de mazarota se coloca operativamente en el molde para fundición.

Antecedentes de la Técnica Como se describe en la Patente estadounidense 6,640,874, entre otras referencias de la técnica previa, los manguitos de mazarota y su uso son bien conocidos en la técnica previa. Un manguito de mazarota funciona en un molde para fundición como un conducto y como un depósito. Cuando el metal fundido es vertido en una cavidad preformada conformada acorde a la naturaleza del producto que está siendo formado, una porción del metal vertido fluye en y se acumula en la mazarota. A medida que el metal en la cavidad se solidifica, la contracción del metal solidificado en el molde darla lugar a cambios dimensionales y posiblemente a cavidades internas, en ausencia de una mazarota.

La pérdida de calor del metal en la cavidad de la mazarota se produce principalmente en la interfaz del metal con el molde. Al colocar estratégicamente uno o más manguitos de mazarota en el molde para fundición, cada manguito de mazarota estando en comunicación de gravedad-liquido alimentado con la cavidad, y al mantener el metal fundido en el manguito en su estado fundido, el metal fundido puede, después del vertido, fluir desde el manguito hacia el molde, compensando la contracción. Si no se logra este objetivo, el metal en el manguito de mazarota simplemente se solidifica y se vuelve otro accesorio de la fundición que debe ser retirado al terminar el producto.

Los manguitos de mazarota en sí no son parte de la fundición terminada. Una vez que la fundición se ha enfriado adecuadamente, se eliminan las mazarotas como parte del molde para fundición.

Se han hecho esfuerzos continuos en la industria de la fundición para proporcionar manguitos de mazarota que logren su objetivo de una manera efectiva. La naturaleza continua de este esfuerzo habla en gran medida acerca de la necesidad de mejoras adicionales.

Por lo tanto, existe una necesidad en la téenica previa de un manguito de mazarota mejorado.

Breve Descripción de la Invención Esta y otras ventajas insatisfechas son proporcionadas por un manguito de mazarota para su uso en una operación de moldeo por fundición. El manguito tiene un cuerpo con una pared exterior que se extiende de una parte inferior con una parte superior del cuerpo. El manguito de mazarota se caracteriza por una pluralidad de cavidades que se forman en la pared lateral, extendiéndose desde la parte superior en una dirección axial del cuerpo.

En algunos casos, el cuerpo es cilindrico. En otros casos, el cuerpo es frustocónico, preferiblemente con un diámetro que disminuye uniformemente desde la parte inferior hasta la parte superior.

En algunos casos, cada una de la pluralidad de cavidades es preferiblemente sustancialmente se icilindrica, cada cavidad tiene un eje que está alineado preferiblemente a lo largo de un área de circunferencia virtual de la pared lateral exterior que no comprende las cavidades. En algunos de estos casos, cada cavidad se caracteriza por un radio, de tal forma que los ejes de las cavidades adyacentes están espaciados a una distancia de por lo menos cuatro radios alrededor de la circunferencia del manguito de mazarota. En algunos de estos casos, cada cavidad abarca preferiblemente un ángulo en el rango de aproximadamente 120° a aproximadamente 180°, medido desde el eje de la cavidad.

En algunos casos, cada cavidad se extiende a lo largo de la pared exterior sobre una mayoría de una distancia desde la parte superior hacia la parte inferior, pero cada cavidad termina sobre la parte inferior.

En algunos casos, la pluralidad de cavidades está sustancialmente uniformemente espaciada alrededor de una circunferencia del cuerpo.

En algunos casos, el cuerpo es sustancialmente hueco, con una pared o superficie interior que es cilindrica o que se estrecha desde la parte inferior a la parte superior de una manera que corresponde con la pared lateral.

Breve Descripción de los Dibujos Se logrará una mejor comprensión de las modalidades divulgadas a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos en los cuales los caracteres de referencia idénticos se refieren a partes idénticas, y en donde: La Figura 1 es una vista en perspectiva de un manguito de mazarota formado como se conoce en la téenica previa antes de proporcionar los boquetes de aire de la invención reivindicada; La Figura 2 es una vista en perspectiva del manguito de mazarota formado de la Figura 1, después de que se han formado los boquetes de aire en el mismo; y La Figura 3 es una vista en perspectiva de un manguito de mazarota de la invención reivindicada, mostrada en una vista en sección parcial en un patrón de molde.

Descripción Detallada En general, los manguitos de mazarota son de uno de dos tipos. Los manguitos de mazarota ocultos comprenden un manguito de mazarota hueco en forma de domo, que se abre en la parte inferior. Los manguitos de mazarota descubiertos tienen generalmente forma anular, es decir, se abren tanto en la parte superior como en la parte inferior. La fabricación de los manguitos de mazarota ocultos es más costosa. Su uso está reservado normalmente para aplicaciones especiales. Los manguitos de mazarota descubiertos, por otro lado, permiten al operador de fundición ver el progreso de la fundición visualizando el nivel del metal fundido en el manguito de mazarota. Para efectos de esta descripción de patente, el término "manguito de mazarota" se utiliza genéricamente para aplicarse a ambos tipos, a menos que se haga referencia especifica a uno de los tipos.

Los manguitos de mazarota pueden insertarse en la cavidad del molde después de que se ha formado el molde. Esto se conoce generalmente como un manguito insertable. El manguito de mazarota también puede ser colocado en el patrón y formar el molde alrededor del manguito para crear la cavidad de mazarota. Esto se conoce generalmente como un manguito "apisonado". Generalmente en la téenica previa, la pared del manguito tendrá un espesor uniforme y se ajustará firmemente en el molde con un espacio insignificante entre el manguito y el molde.

Nuevamente, y hablando aún de manera general, los manguitos de mazarota se fabrican de materiales aislantes de calor, con la intención de ralentizar la solidificación del metal fundido contenido dentro del manguito de mazarota antes de que pase a la cavidad en el molde para fundición. Como alternativa o adicionalmente, los manguitos de mazarota pueden hacerse de materiales exotérmicos con la intención de generar calor para mantener la fluidez del metal fundido. Los manguitos de mazarota típicos son fabricados de materiales refractarios, incluyendo fibras artificiales. Pueden incluir combustibles tales como aluminio o silicio que se utilizan para producir sus óxidos aislantes de calor respectivos durante una reacción exotérmica dentro del manguito de mazarota. Las propiedades que se buscan optimizar en el diseño de la mazarota incluyen baja densidad y alta porosidad, ya que los mismos facilitan las propiedades aislantes de calor.

Los auxiliares de alimentación se utilizan para ralentizar y controlar la solidificación de la mazarota. Estos pueden ser manguitos aislantes o exotérmicos o de "acabado caliente". Un manguito consiste de un material que recubre al menos parte de la cavidad de la mazarota, para ralentizar la pérdida de calor de la mazarota al proporcionar aislamiento o entrada de calor adicional de un material exotérmico o ambos. Los acabados calientes son materiales aislantes o exotérmicos usados para cubrir la parte superior de la mazarota después de verter en donde la mazarota está abierta hasta la parte superior del molde.

Los manguitos pueden fabricarse de una variedad de materiales diferentes incluyendo fibras refractarias, arena, esferas refractarias huecas, así como otros materiales refractarios. Los manguitos de fibra refractaria se forman típicamente al depositar la fibra y otros ingredientes sobre una forma de malla de alambre que crea las dimensiones internas del manguito. La fibra y otros ingredientes están en una mezcla a base de agua y se depositan en la forma al aspirar un vacío hacia el interior de la forma. Esto crea un manguito con una superficie externa un poco áspera. Los manguitos hechos de arena o de esferas huecas además de otros ingredientes pueden ser formados al soplar una mezcla de los ingredientes secos y un aglomerante líquido de fundición en un molde/caja de machos y al curar el aglomerante en el molde para crear un manguito sólido con ambas formas, la interna y la externa, formadas por el molde. Las paredes de un manguito de mazarota hechas de arena o de esferas huecas tenderán a ser más uniformes que las hechas de materiales fibrosos, y esto puede hacer que los manguitos de mazarota de arena/esferas huecas sean más susceptibles a la implementación del concepto inventivo.

Las propiedades aislantes o exotérmicas de un manguito de mazarota son predominantemente determinadas por el material utilizado para crear el manguito. Por ejemplo, un manguito de fibra refractaria tiene típicamente una densidad menor que el material del molde y proporciona aislamiento debido a su menor capacidad de calor y conductividad térmica. Un manguito de arena exotérmica puede contener un porcentaje relativamente alto de material exotérmico, típicamente termita de una mezcla de polvo metálico de aluminio y óxido de hierro. Cuando la azarota se llena de metal fundido, la termita enciende y proporciona una fuente de calor secundario para la mazarota.

Centrando la atención ahora en la Figura 1, se muestra una vista en perspectiva de una pieza en bruto de manguito de mazarota (10). Esta pieza en bruto de manguito (10) se muestra siendo ligeramente frustocónica, con un diámetro que disminuye uniformemente y monotónicamente desde una parte inferior o base a una parte superior (12). Tanto la parte superior (12) como la base son descritas como normales a un eje central de la pieza en bruto (10). Dependiendo de la aplicación, en algunas aplicaciones puede ser deseable redondear la superficie superior en más de una forma de viñeta, especialmente cuando el manguito de mazarota será del tipo oculto que se insertará de una manera "apisonada". Aunque la pieza en bruto de manguito de mazarota (10) es del tipo oculto, tiene la parte superior aplanada (12).

Debe quedar claro de la modalidad ilustrada que la pieza en bruto de manguito (10) podría fácilmente ser cilindrica, con un diámetro constante de la parte superior a la base. La pieza en bruto de manguito (10) muestra una textura suave y consistente al exterior las paredes (14) y puede producirse a partir de una variedad de diferentes materiales.

En la Figura 2 Se proporciona una vista en perspectiva de una modalidad (100) de un manguito de mazarota que tiene el concepto inventivo. En la modalidad especifica (100), que también se ilustra como que es del tipo oculto, hay tres depresiones o cavidades (102) formadas en la pared exterior (14). Esta pluralidad de cavidades (102) se ilustra como estando dispuesta en un espacio sustancialmente uniforme alrededor de la circunferencia de la pared exterior (14), aunque no se considera que el espacio uniforme sea esencial para la eficacia del manguito de mazarota que se está formando.

Aunque que el cuerpo de la modalidad (100) se ilustra como cilindrica, los expertos reconocerán que algunas situaciones de fundición requerirán de otras formas, tal como una forma de óvalo o de cara plana, pero que estas formas también pueden conformarse con una pluralidad de cavidades de la misma manera como se ilustra con la modalidad cilindrica.

Las depresiones o cavidades (102) en la modalidad (100) son descritas como que son sustancialmente semicilindricas. Un eje de cada cavidad semicilindrica (102) está generalmente alineado a lo largo de la pared exterior (14), con el efecto de que los respectivos ejes reflejan la naturaleza ligeramente conata o generalmente cilindrica de todo el manguito de mazarota (100). Un extremo superior de cada cavidad (102) está abierto y proporciona una circunferencia "ondulada" a la parte superior (12). Las cavidades (102) se ilustran como que se extienden a una porción sustancial de la altura del manguito de mazarota (100) desde la parte superior del manguito en dirección axial del manguito, pero cada cavidad claramente termina sobre la base. Esto resulta en un anillo cilindrico alrededor de la base del manguito de mazarota, con la intención de formar un sello hermético con el molde, impidiendo que el metal liquido fluya en las cavidades durante el vertido.

En relación con el tamaño y el número de las cavidades (102), es de esperarse que, en el caso de las cavidades semicilindricas que tienen un radio R, los ejes de las cavidades adyacentes estarán separados por una distancia de por lo menos 4R alrededor de la circunferencia del manguito de mazarota (100). Dicho de otra manera, se evitará que por lo menos la mitad de la superficie original de las paredes exteriores (14) haga contacto con el molde, aunque puede resultar deseable quitar aproximadamente el 40% de la pared lateral durante la creación de las cavidades.

Tal como se ilustra, las cavidades (102) son semicilindricas, es decir, el eje de la cavidad está situado efectivamente a lo largo de la superficie o pared exterior (14), y un ángulo de aproximadamente 180° está subtendido entre los bordes adyacentes de una cavidad determinada. En general, puede ser más preferido incluir menos de 180°, es decir, posicionar el eje fuera de la superficie (14), que a más de 180° del cilindro subtendido, lo que resultarla cuando el eje se colocara dentro de la superficie (14). Esto impediría la formación de una superficie re-entrante a lo largo de los bordes de la cavidad que estaría sujeta a rompimiento. En cualquier caso, la porción subtendida del cilindro sería de por lo menos 120° y en casi todos los casos sería menor a 180°.

Mediante la imposición de estas cavidades (102), se forman un número correspondiente de boquetes de aire cerrados entre el manguito y el molde cuando el manguito se inserta en el molde. Estas cavidades (102) atraparán el aire en ellas. Las cavidades llenas de aire (102) tendrían muy baja capacidad de calor y conductividad térmica en comparación con el material del molde y el manguito. Reducirían aún más el área de contacto entre el molde y el manguito, reduciendo la pérdida de calor conductivo. Las cavidades (102) también proporcionan un aislamiento adicional. Esto podría resultar en un mejor rendimiento del manguito y también resultaría en un manguito de menor peso y menor costo de material, ya que el espesor de la pieza en bruto de manguito de mazarota no aumentaría con el fin de proporcionar las cavidades.

Aunque no se ha probado completamente, se espera que el manguito (100) pueda mejorar la eficiencia de alimentación y que permita el uso de azarotas y manguitos más pequeños para mejorar la producción de la fundición.

El uso del manguito de mazarota (100) se muestra de una manera esquemática en perspectiva en la Figura 3, en donde el manguito de mazarota se muestra montado en un patrón de molde (40), y, más en particular, en un tapón de montaje (42) del patrón de molde. Para aplicaciones "apisonadas" en donde el manguito de mazarota se coloca directamente en el patrón y la arena de moldeo es compactada alrededor del manguito para formar la mazarota con manguito, se puede colocar papel, cartón, película de plástico o un material similar que forme la superficie exterior de la cavidad llena de aire y evitar la infiltración de la arena de moldeo debido a que el molde se apisona en su posición.

Como claramente se muestra en la Figura 3, el manguito de mazarota (100) será significativamente hueco, ya sea debido al proceso por el cual se forma inicialmente o por la remoción de material. La superficie interior (104) tendrá preferentemente una forma cónica de la parte inferior a la parte superior (12) que corresponderá a la de la superficie exterior (14), excepto por las cavidades que sólo se encuentran en la superficie exterior.

El manguito de mazarota ilustrado que tiene las características inventivas es un llamado manguito de mazarota "oculto" como se describió anteriormente. Sin embargo, una persona con conocimientos medios en la materia podrá aplicar las enseñanzas de la presente descripción para proporcionar las mismas características inventivas en un manguito de mazarota descubierto.

Habiendo mostrado y descrito una modalidad preferida de la invención, los expertos en la materia se darán cuenta de que pueden hacerse muchas variaciones y modificaciones para afectar la invención descrita y aún así estar dentro del alcance de la invención reivindicada. Por lo tanto, muchos de los elementos indicados anteriormente pueden ser modificados o reemplazados por elementos diferentes que proporcionarán el mismo resultado y estarán dentro del espíritu de la invención reclamada.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un manguito de mazarota (100) para su uso en una operación de moldeo por fundición, el manguito es un cuerpo que tiene una pared exterior (14) que se extiende desde una parte inferior a una parte superior (12) del cuerpo, caracterizado porque una pluralidad de cavidades (102) se forman en la pared lateral, extendiéndose desde la parte superior en una dirección axial del cuerpo.

2. El manguito de mazarota de conformidad con la reivindicación 1, en donde el cuerpo es cilindrico.

3. El manguito de mazarota de conformidad con la reivindicación 1, en donde el cuerpo es frustocónico, preferiblemente con un diámetro que disminuye uniformemente desde la parte inferior hasta la parte superior.

4. El manguito de mazarota de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde cada una de la pluralidad de cavidades es sustancialmente semicilindrica, cada cavidad tiene un eje que está alineado a lo largo de la pared lateral.

5. El manguito de mazarota de conformidad con la reivindicación 4, en donde cada cavidad se caracteriza por un radio, de tal forma que los ejes de las cavidades adyacentes están espaciados a una distancia de por lo menos cuatro radios alrededor de la circunferencia del manguito de mazarota.

6. El manguito de mazarota de conformidad con la reivindicación 4, en donde cada cavidad abarca un ángulo en el rango de aproximadamente 120° a aproximadamente 180°, medido desde el eje de la cavidad.

7. El manguito de mazarota de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde cada cavidad se extiende a lo largo de la pared lateral sobre al menos la mayor parte de una distancia de la parte superior hacia la parte inferior, terminando sobre la parte inferior.

8. El manguito de mazarota de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones que anteceden, en donde la pluralidad de las cavidades están espaciadas uniformemente alrededor de una circunferencia del cuerpo.

9. El manguito de mazarota de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el cuerpo es sustancialmente hueco, con una pared o superficie interior que corresponde a la forma de la pared exterior, menos la pluralidad de cavidades.