PT1266870E - Molde para máquina de formar objectos em vidro e método para a sua fabricação - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO EP í GRAFE: "MOLDE PARA MÁQUINA DE FORMAR OBJECTOS EM VIDRO E MÉTODO PARA A SUA FABRICAÇÃO" A presente invenção é relativa a um molde para uma máquina de formar objectos em vidro e para um método de fazer um molde, particularmente em que a micro estrutura do material do molde é ajustada para obter as caracteristicas de transferência térmica desejadas.

Antecedentes e objecto da invenção A tecnologia do fabrico de recipientes em vidro é actualmente servida pela chamada máquina de secção individual. Estas máquinas incluem uma pluralidade de secções de fabricação separadas ou individuais, cada uma delas contendo uma multiplicidade de mecanismos de operação para converter uma ou mais cargas ou amálgamas de vidro fundido em recipientes de vidro côncavos e para transferir os recipientes através de estações sucessivas da secção da máquina. Cada secção da máquina inclui tipicamente um ou mais moldes brancos nos quais se forma inicialmente a amálgama de vidro através de uma 1 operação de sopro ou de pressão, um ou mais braços invertidos para transferir os moldes brancos para moldes de sopro nos quais os recipientes são soprados até à forma final, pinças para remover os recipientes formados para um prato e um mecanismo de remoção para transferir os recipientes moldados para uma máquina transportadora. A patente US-A 4,362,544 inclui uma discussão dos antecedentes tanto dos processos de formação de objectos em vidro por sopro-e-sopro e por pressão-e-sopro e revela uma máquina de secção individual electro-pneumática adaptada para ser utilizada em ambos os processos. No passado, os moldes brancos e de sopro de uma máquina de formação de objectos em vidro eram refrigerados geralmente por ar direccionado para ou através das peças do molde. Propôs-se nas patentes US-A 3,887,350 e US-A 4,142,884, por exemplo, que se direccionasse um liquido, tal como água, através das passagens das peças do molde para melhorar a extracção de calor.

Os materiais dos moldes para fabrico de objectos de vidro de qualidade têm de apresentar as seguintes caracteristicas: boa resistência à abrasão, boa resistência à quebra por ciclo térmico, boas propriedades mecânicas, boas propriedades de libertação de vidro, facilidade de ser maquinado, facilidade de reparação, e viabilidade económica. O ferro dúctil, que se define como um ferro em que a grafite micro estrutural livre 2 se encontra na forma de esferas tem sido proposto como material de moldes para fabricar objectos em vidro quando se deseja uma condutividade térmica reduzida (quando comparada com o ferro cinzento, por exemplo). Exemplos específicos de objectos em vidro em que o ferro dúctil é tipicamente empregado como material de moldes, são os recipientes que necessitam apenas de uma baixa remoção térmica no equipamento do molde, tal como os frascos farmacêuticos ou cosméticos. Contudo, o ferro dúctil não tem sido empregue no fabrico de moldes para recipientes maiores tais como garrafas de cerveja por causa das suas baixas propriedades de resistência de ciclo térmico e de transferência de calor. Foi proposta a utilização de ferro dúctil Ni-Resist para o fabrico de objectos em vidro. 0 maior teor em níquel do ferro dúctil Ni-Resist contribui para que apresente melhores propriedades de libertação do vidro. No entanto, o ferro dúctil Ni-Resist austenítico padrão não exibe a condutividade térmica e a resistência à quebra por ciclo térmico desejadas. A patente europeia EP1084994A2, publicada em 21 de Março de 2001 revela que o corpo ou corpos (seja do molde branco ou do molde de sopro) de uma secção individual de uma máquina de formação de objectos em vidro podem ser construídos com ferro dúctil Ni-Resist austenítico. Este ferro dúctil é preferencialmente ferro dúctil Ni-Resist austenítico do tipo 3 D, segundo a norma ASTM-A439-84, mas modificado para possuir teores reforçados de silício e molibdénio. 0 ferro tipo D2-C é um dos exemplos revelados. 0 teor em silício é preferencialmente superior a 3.0 % em peso e mais preferencialmente 4.20 ± 0,20 % em peso. O teor em molibdénio é preferencialmente superior a 0,5 % em peso e mais preferencialmente 0,70 ± 0,10 % em peso. O teor reforçado em silício reduz a condutividade térmica do material do molde. O teor reforçado em molibdénio melhora a resistência à quebra por ciclo térmico. O teor reforçado em níquel característico dos materiais Ni-Resist melhora as suas propriedades de libertação do vidro. A composição em ferro dúctil Ni-Resist austenítico desta aplicação também lhe confere propriedades desejáveis de resistência à abrasão e outras propriedades mecânicas, facilidade de maquinação e de reparação e viabilidade económica desejável. Os materiais Ni-Resist austeníticos também fornecem um micro estrutura mais estável do que a do ferro cinzento, por exemplo, até uma temperatura de 775° C (1400° F). A patente US-A 3,421,886 revela a composição química de um ferro forjado grafitico com pelo menos 50 % da grafite na forma vermicular e um processo para produzir este ferro forjado grafitico onde se ajusta o teor em titânio de um banho de ferro cinzento até 0,15 a 0,5 % e se incorpora cerca de 4 0,005 a 0,06 % em magnésio, assim como 0,001 a 0,015 % de um metal do grupo IIIB. O ferro forjado grafitico assim obtido não é um ferro dúctil Ni-Resist austenitico.

Segundo a tecnologia actual, os moldes brancos e de sopro de uma secção individual de uma máquina de formar objectos em vidro são concebidos totalmente separados uns dos outros para se obterem as propriedades térmicas e outras mais desejáveis nas diversas condições em que os moldes operam. Um objecto geral da presente invenção é fornecer um material geral que pode ser utilizado tanto para os moldes brancos como para os de sopro de uma secção individual de uma máquina de formação de objectos de vidro, sendo as propriedades de transferência de calor dos moldes ajustadas na altura do fabrico por ajuste selectivo da composição do metal previamente à forja dos corpos dos moldes.

Sumário da invenção A condutividade térmica dos moldes brancos e de sopro para formação de objectos de vidro de ferro Ni-Resist é controlada selectivamente pela formação de grafite compactada na micro estrutura do molde durante a preparação da fusão e da forja dos corpos dos moldes. Especificamente, com um ferro Ni-Resist tipo D5 segundo a norma ASTM-A439-84, a grafite compactada 5 forma-se selectivamente na micro estrutura do corpo do molde controlando as concentrações de magnésio e enxofre na composição do ferro mantendo-as dentro da gama dos 0.01 a 0.04 % em peso de magnésio e entre 0.00 a 0,01 % em peso de enxofre e adicionando titânio à composição do ferro dentro da gama de 0.01 a 0.25 % em peso, em particular entre 0.1 e 0.25 % em peso de titânio. Enquanto que a formação de grafite compactada numa micro estrutura dúctil fundida é normalmente considerada indesejável para os moldes de formação dos recipientes em vidro, descobriu-se que a formação de grafite em quantidades pequenas mas significativas proporciona a oportunidade de ajustar à medida as caracteristicas da condutividade térmica do corpo do molde.

Um molde para uma máquina de formação de objectos em vidro segundo um melhoramento da invenção compreende um ferro dúctil Ni-Resist de grafite compactada austenitico com um teor em magnésio na gama dos 0,01 a 0,04 % em peso, um teor em enxofre entre 0,00 e 0,01 % em peso e um teor em titânio entre 0,01 e 0,25 % em peso. No melhoramento preferido da invenção, o ferro austenitico Ni-Resist (tipo D5) de grafite compactada possui um teor apreciável ou mensurável de grafite compactada de 40 % em peso ou mais, o que é o mesmo que dizer que pelo menos 40% da grafite se encontra na sua forma compactada em vez de nodular. O melhoramento preferido da invenção consiste 6 essencialmente numa percentagem de carbono de 1,50 a 2,40 % em peso, numa percentagem de silício de 1,00 a 2,80 % em peso, numa percentagem de manganês de 0,05 a 1,00 % em peso, em particular de 0,5 a 1,00 % em peso, numa percentagem de fósforo de 0,00 a 0,80 % em peso, numa percentagem de níquel de 34,0 a 36,0 % em peso, numa percentagem de crómio de 0,00 a 0,10 % em peso, numa percentagem de molibdénio de 0,00 a 0,80% em peso, numa percentagem de magnésio de 0,01 a 0,04 % em peso, numa quantidade de enxofre de 0,00 a 0,01 % em peso, numa quantidade de titânio de 0,01 a 0,25 % em peso e no equilíbrio com o ferro.

Um método para fazer um molde para uma máquina de formação de objectos de vidro de acordo com um melhoramento da invenção compreende os passos de forjar o molde em ferro dúctil Ni-Resist do tipo D5 segundo a norma ASTM-A439-84, ao mesmo tempo que se controla selectivamente a condutividade térmica do molde, por controlo selectivo dos teores em magnésio do molde entre 0,01 e 0,04 % em peso, em enxofre entre 0,00 e 0,01 %em peso, e de titânio entre 0,01 e 0,25% em peso. 0 ajustamento selectivo das características de transferência térmica do material do molde durante o processo de formação do molde, permite a implementação do mesmo material de base tanto para o molde em branco como para o molde de sopro, ao mesmo tempo que proporciona a oportunidade para ajustar selectivamente as 7 características de transferência de calor de cada tipo de molde, segundo necessidades especificas de sua utilização.

Descrição detalhada dos melhoramentos preferidos

Os corpos dos moldes para uma máquina de formação de objectos de vidro (seja o corpo do molde branco ou do de sopro) são feitos em ferro dúctil Ni-Resist austenitico, de acordo com os presentes melhoramentos preferidos da invenção. 0 ferro dúctil Ni-Resist é um ferro dúctil que apresenta um elevado teor em níquel. 0 ferro dúctil Ni-Resist tipo D5 forjado segundo a norma ASTM-A439-84 tem a seguinte composição: 1,5 a 2,40 % em peso de carbono, 1,00 a 2,80 % em peso de silício, 0,05 a 1,00% em peso de manganês, 0,00 a 0,80 % em peso de fósforo, 34 a 36 % em peso de níquel, 0,00 a 0,10 % em peso de crómio, 0,00 a 0,80 % em peso de molibdénio, cerca de 0,03 a 0,06 % em peso de magnésio, cerca de 0,01 % em peso de enxofre e ferro em equilíbrio correspondente. De acordo com a presente invenção, as concentrações de magnésio e enxofre na amálgama ou «calor» anterior à forja são reduzidas para 0,01 a 0,04 % em peso de magnésio e para 0,00 a 0,01 % em peso de enxofre e adiciona-se uma quantidade de titânio à amálgama ou «calor» suficiente para se obter uma concentração de titânio de 0,01 a 0,25 % em peso, particularmente de 0,10 a 0,25 % em peso de titânio. A redução da concentração de magnésio aumenta a 8 tendência da estrutura de grafite ser compacta em vez de nodular. Da mesma forma, a redução do enxofre aumenta a formação de grafite compacta. A adição de titânio aumenta a tendência da grafite para assumir a forma compacta em vez de nodular < 2 ajuda na formaçao de grafite compacta Os três elementos têm de ser controlados de forma a assegurar a repetição/regularidade da micro estrutura. Assim, a composição dos corpos dos moldes segundo a presente invenção é: 1,5 a 2,40 % em peso de carbono, 1,00 a 2,80 % em peso de silício, 0,05 a 1,00 % em peso de manganês, 0,00 a 0,08 % em peso de fósforo, 34 a 36 % em peso de níquel, 0,00 a 0,10 % em peso de crómio, 0,00 a 0,80 % em peso de molibdénio, 0,01 a 0,04 % em peso de magnésio, 0,00 a 0,01 % em peso de enxofre, 0,01 a 0,25 % em peso de titânio e ferro em equilíbrio correspondente. A redução das concentrações de magnésio e de enxofre, a adição de titânio, produzem grafite compactada na micro estrutura dos corpos dos moldes. A concentração de grafite compactada na micro estrutura do molde é selectivamente controlável pelo controlo das concentrações de magnésio, enxofre e titânio da amálgama ou «calor» anterior à forja. Portanto, a mesma amálgama básica pode ser usada para a produção tanto do molde em branco como do molde de sopro, sendo as características de transferência de calor ajustadas para a implementação de qualquer um dos moldes branco ou de sopro através do controlo selectivo das concentrações de 9 magnésio, enxofre e titânio.

Foi portanto aqui revelado um molde e um método para fabrico de moldes que cumpre totalmente todos os objectos e objectivos previamente estabelecidos. Em particular, a redução selectiva simultânea das concentrações de magnésio e de enxofre e a adição de titânio a um ferro dúctil Ni-Resist austenitico proporciona o controlo selectivo das caracteristicas de transferência de calor dos corpos dos moldes através da formação selectiva de grafite compactada na micro estrutura forjada do molde. Assim, pode utilizar-se a mesma estrutura básica de ferro dúctil Ni-Resist forjado tanto para os moldes em branco como para os moldes de sopro, sendo as caracteristicas de transferência de calor ajustadas por controlo selectivo destes constituintes menores. As modificações e variações do molde e do método de fabrico do molde serão imediatamente evidentes aos olhos dos vulgares entendidos na arte.

Lisboa, 2 de Setembro de 2008 10

Claims (1)

1. REIVINDICAÇAOS Ia - Molde para uma máquina de formação de objectos de vidro compreendendo ferro dúctil Ni-Resist austenitico caracterizado por ter uma micro estrutura com uma quantidade apreciável de grafite compactada e composta essencialmente por 1, 50 a 2, 40 o, "0 em peso de carbono, 1, 00 a 2, 40 o, "0 em peso de silício, 0, 05 a 1, 00 o, "0 em peso de manganês, 0, 00 a 0, 08 o, "0 em peso de fósforo, 34 ,0 a 36 , o o, "0 em peso de níquel, o, 00 a 0, 10 o, "0 em peso de crómio, 0, 00 a 0, 80 o, "0 em peso de molibdénio o, 01 a 0, 04 o. Ό em peso de magnésio, 0, 00 a 0, 01 o 0 em peso de enxofre, o, 01 a 0, 25 o 0 em peso de titânio e ferro no equilíbrio correspondente. 2a - Molde de acordo com o estabelecido na reivindicação 1, caracterizado por pelo menos 40 % da grafite na dita micro estrutura ser grafite compactada. 1 3a - Método para fazer um molde para uma máquina de formação de objectos em vidro caracterizado por compreender os passos seguintes: (a) forjar o molde em ferro dúctil Ni-Resist austenítico contudo com uma micro estrutura que apresente uma quantidade apreciável de grafite compactada e consistindo essencialmente de 1, 50 a 2, 40 o O em peso de carbono, 1, 00 a 2, 80 o O em peso de silício, 0, 05 a 1, 00 o 0 em peso de manganês, 0, 00 a 0, 08 O, "0 em peso de fósforo, 34 ,0 a 36 , o o, "0 em peso de níquel, 0, 00 a 0, 10 o, "0 em peso de crómio, 0, 00 a 0, 80 o, "0 em peso de molibdénio 0, 01 a 0, 04 o, "0 em peso de magnésio, 0, 00 a 0, 01 Q, -0 em peso de enxofre, 0, 01 a 0, 25 o, 0 em peso de titânio e ferro no equilíbrio correspondente; (b) controlar selectivamente a condutividade térmica do molde durante o dito passo (a) de forja tendo em vista a utilização pretendida do molde como molde branco ou molde de sopro, 2 através do controlo selectivo do teor em magnésio do molde 0 e em 008 entre 0,01 e 0,04 % em peso, do teor em enxofre entre 0, 0,01 % em peso, e do teor em titânio entre 0,01 e 0,25 % peso. Lisboa, 2 de Setembro de 3