PT2844409E - Método para a fundição de uma peça vazada munida com pelo menos uma abertura de passagem - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO PARA A FUNDIÇÃO DE UMA PEÇA VAZADA MUNIDA COM PELO MENOS UMA ABERTURA DE PASSAGEM A invenção refere-se a um método para a fundição de uma peça vazada, munida com pelo menos uma abertura de passagem, de um metal fundido. Nas peças vazadas em questão trata-se normalmente de blocos de motor para motores de combustão interna com elevado desempenho, que são vazados a partir de ligas de ferro fundido.

Os motores de combustão interna modernos estão ser constantemente desenvolvidos de modo a reduzir o consumo de combustível. Uma importância central aqui é a redução do volume e peso dos componentes. Esta tendência é designada entre os profissionais como "downsizing" (redução). 0 objectivo da redução é, por exemplo, o de alcançar, com dimensões menores de motor, potências que anteriormente exigiam maiores volumes de construção.

Para uma redução bem-sucedida da dimensão de motores de combustão interna, é necessário, entre outras coisas, aumentar permanentemente as características tecnológicas das suas partes individuais. Deste modo poderia, com construções modernas de motores, ser mais do que triplicada a potência alcançável para o mesmo tamanho.

Para garantir nesta densidade de potência uma capacidade adequada dos blocos de motor constituídos por ferro fundido, são agora usados no lugar do ferro fundido convencional em parte ferro fundido com grafite vermicular ou são utilizados materiais de ferro fundido de liga alta para alcançar a resistência necessária.

As peças vazadas do tipo descrito acima são geralmente vertidas em moldes de fundição, os quais são compostos por vários moldes de fundição e núcleos de fundição. Enquanto que os moldes de fundição determinam geralmente a forma externa da peça vazada, os núcleos de fundição são inseridos no molde de fundição, a fim de utilizar reentrâncias, cavidades, orifícios de passagem e semelhantes na peça vazada a ser fabricada.

Dependendo da sua localização, no ou sobre a peça vazada, e da capacidade de desenformação após a solidificação do fundido, os moldes de fundição e núcleos de fundição encontram-se concebidos como partes de moldes de fundição ou como moldes de fundição perdidos e núcleos de fundição. Enquanto que peças moldadas e núcleos de fundição duradouros são constituídos por materiais, que durante a fundição aguentam as cargas que surgem durante a fundição, e por isso podem ser reutilizados para vários processos de fundição, as peças moldadas e núcleos de fundição são constituídos de preferência por materiais para modelação, que podem ser facilmente destruídos por efeito de força ou exposição à temperatura. Se um molde de fundição com reservatório for totalmente ou pelo menos em parte constituído por peças moldadas e núcleos de fundição perdidos, é designado normalmente de forma perdida, enquanto que moldes de fundição com reservatório, que são constituídos predominantemente de peças moldadas duradouras são também designados como moldes de fundição, quando são utilizados nos mesmos núcleos de fundição perdidos. No campo da fundição de ferro são utilizados tipicamente moldes de fundição perdidos, enquanto que no campo da fundição de metais leves são utilizados frequentemente moldes de fundição duradouros ou combinação de peças moldadas duradouras e peças moldadas perdidas.

Tipicamente trata-se nos materiais para modelação, dos quais são constituídas as peças moldadas e núcleos de fundição, de uma areia misturada com um ligante adequado, que são solidificados ao produzir as respectivas peças moldadas ou núcleos de fundição através de uma reacção química, de tal forma que ao solidificar o fundido vazado no molde de fundição, apresentam uma capacidade suficiente de retenção da forma. Os componentes dos materiais para modelação podem assim ser coordenados de tal modo um para o outro, que o respectivo núcleo de fundição ou a respectiva peça moldada, logo durante o arrefecimento da peça vazada na sequência das tensões que surgem neste caso, quebram automaticamente. Alternativamente ou adicionalmente, a desintegração das peças moldadas e núcleos de fundição perdidos pode ter lugar através da aplicação de forças que actuam mecanicamente. Deste modo os núcleos de fundição podem ser destruídos em pequenas peças através da vibração irregular da respectiva peça vazada, que retira automaticamente o seu material para modelação, ou a destruição dos núcleos de fundição é acelerada através de perfuração, pressionamento ou lavagem. 0 pré-requisito para isso é todavia respectivamente que a peça vazada no essencial esteja totalmente arrefecida, para que as cargas que surgem durante a destruição mecânica ou térmica dos núcleos de fundição e peças moldadas perdidas não conduzam a quaisquer danos da peça vazada. 0 processo de arrefecimento da peça vazada tem uma influência decisiva sobre as suas propriedades mecânicas. Podem surgir problemas durante o arrefecimento de uma peça vazada por a peça vazada arrefecer a velocidades diferentes na sequência de distribuição não uniforme de material ou dissipação de calor não uniforme em algumas zonas. Na consequência de um tal arrefecimento não uniforme podem surgir pressões internas da peça vazada, que podem conduzir a uma deterioração drástica da sua resistência mecânica. A fim de minimizar o aparecimento de tais tensões, durante a fundição de peças vazadas, com espessuras de parede muito variáveis, é realizado o arrefecimento deliberadamente lento da temperatura de moldagem até uma temperatura que se situa geralmente abaixo de 600°C. Para este efeito os equipamentos para fundição utilizados na prática encontram-se munidos com troços de arrefecimento de um determinado comprimento, sendo que estes troços de arrefecimento podem compreender, adicionalmente, as denominadas "estações de arrefecimento" nas quais os moldes de fundição com reservatório com os quais as peças vazadas a serem arrefecidas nos mesmos podem repousar ao longo de um certo período, a fim de retardar adicionalmente o arrefecimento. Se não houver meios disponíveis para garantir um arrefecimento suficientemente lento, ou mesmo após um arrefecimento lento deste género, ainda existem tensões residuais muito elevadas na peça vazada, sendo que as peças vazadas têm que ser sujeitas a um recozimento adicional, para aliviar a tensão em questão.

Como uma possibilidade alternativa para minimizar as tensões de tracção na zona interior de um bloco de motor, foi proposto na DE 10 2008 048 761 AI arrefecer o fundido, após a fundição para o molde de fundição, de tal maneira que a solidificação do fundido é provocada primeiro no interior do corpo do fundido ou a solidificação tem lugar de uma zona do corpo do fundido direccionada para um alimentador. Isto é para ser conseguido pelo facto de a solidificação da respectiva peça vazada ser influenciada por meio de diferentes desempenhos de arrefecimento de, pelo menos, dois circuitos de arrefecimento independentes, previstos no respectivo molde de fundição. No entanto, isto só pode ser conseguido quando o respectivo molde de fundição é concebido, pelo menos nas áreas em que a capacidade de arrefecimento deve ser selectivamente aplicada, como um molde de fundição permanente. Deste modo, para a moldagem das aberturas dos cilindros do respectivo bloco de motor, encontram-se previstas árvores especialmente moldadas, que após a solidificação podem ser retiradas da peça vazada sem ser destruídas. Neste caso provou ser vantajoso para a remoção das árvores após a solidificação, se com o arrefecimento do bordo das aberturas do cilindro for começado num outro momento do que com o arrefecimento da superfície do cilindro e o arrefecimento do bordo do cilindro for executado com uma intensidade diferente do que o arrefecimento da superfície do cilindro. Deste modo, a solidificação do bloco do motor vazado deve ser executada de tal modo na zona das aberturas do cilindro, que o bloco de motor pode ser retirado da forma num momento no qual ele se encontra solidificado mas ainda apresenta uma elevada temperatura.

Uma outra possibilidade de um arrefecimento selectivamente acelerado de zonas da peça vazada, que se encontram no interior do respectivo componente, encontra-se descrita na DE 11 2006 000 627 T5. O molde de fundição de areia conhecido deste documento para a produção de uma peça vazada de uma liga de alumínio compreende um troço, o qual é produzido por meio de um solvente, em particular água, e um troço adicional, o qual é produzido por meio de um ligante, que não pode ser dissolvido com o solvente em questão. Esta divisão das partes do molde de fundição de areia faz com que seja possível eliminar o núcleo produzido respectivamente baseado no ligante solúvel por exposição ao solvente, deste modo por exemplo através da aplicação por meio de um jacto de água, de modo que as áreas da peça vazada expostas ao efeito do solvente arrefecem mais rapidamente do que o resto da peça vazada. No entanto, esta solução refere-se somente a cavidades que estão presentes na peça vazada, e exige antecipadamente um desenho complexo do molde de fundição de areia a partir de diferentes materiais para modelação.

Uma outra proposta apropriada para uma aplicação especifica e adequada para a fundição de metal leve para o arrefecimento acelerado de uma zona em torno de uma abertura de passagem de uma peça vazada encontra-se apresentada na DE 10 2010 003 346 AI. Nos processos aí descritos para a fundição de um pistão para um motor de combustão interna, após a solidificação da camada de superfície na região dos furos do pino do pistão, são retiradas as árvores previstas para a moldagem destes furos e arrefecidas através da zona do respectivo furo pelo fluido refrigerante, que é introduzido através de pelo menos uma das árvores. 0 documento JPH03138068 A descreve um método para o fabrico de um bloco de cilindros no qual é soprado gás de arrefecimento através de uma abertura de ventilação a partir do fundo para o ainda existente núcleo de areia existente na camisa do cilindro, assim que a temperatura da camisa do cilindro tiver alcançado o ponto de transformação AI.

No contexto da técnica anterior, previamente descrita, o objecto da invenção consiste em proporcionar um método que torna possível com pouca despesa em dispositivos, a produção de peças vazadas que apresentam orifícios de passagem com propriedades mecânicas optimizadas.

De acordo com a invenção, este objectivo foi alcançado pelo método especificado na reivindicação 1.

As formas de realização vantajosas da invenção encontram-se especificadas nas reivindicações dependentes e serão a seguir descritas pormenorizadamente tal como o conceito de acordo com a invenção. 0 processo de acordo com a invenção para a fundição de uma peça vazada munida com pelo menos uma abertura de passagem de um metal fundido compreende portanto os seguintes passos de trabalho: a) proporcionar um molde de fundição, no qual se encontra proporcionado pelo menos um núcleo de fundição para a realização da abertura de passagem, sendo que o núcleo de fundição é composto por um material para modelação que compreende um ligante, que se decompõe sob a acção de força ou temperatura, b) fundição do metal fundido para dentro do molde de fundição formando a peça vazada, c) arrefecimento da peça vazada no molde de fundição a uma temperatura que se situa abaixo da temperatura em liquido do metal fundido, todavia acima de uma temperatura mínima, até que tenha lugar, no caso de um arrefecimento acelerado, a formação de estruturas de alta resistência, d) produção de um canal de passagem, o qual se encontra conduzido através da abertura de passagem da peça vazada e desagua respectivamente num lado externo do molde de fundição, em que o ligante do material para modelação queima através do calor introduzido durante a fundição do metal fundido no molde de fundição, sendo que o molde de fundição pode também através da, pelo menos, destruição parcialmente mecânica do núcleo de fundição que forma a respectiva abertura de passagem e as zonas proporcionadas no seu prolongamento do molde de fundição, e) arrefecimento da peça vazada no molde de fundição sob escoamento do canal de passagem com um fluido refrigerante. A invenção tem como objectivo, logo durante o arrefecimento da peça vazada que se segue à fundição do metal fundido, produzir um estado, através de uma intervenção no molde de fundição, através do qual a peça vazada numa zona do lado interior, que é crucial para a sua futura capacidade de carga, arrefecer com uma velocidade que é visivelmente maior do que a velocidade com a qual a peça vazada iria arrefecer nesta zona, quando o molde de fundição de modo convencional fica até ao arrefecimento até à temperatura ambiente no estado em que foi feito a fundição.

Para este efeito, de acordo com a invenção, num momento no qual a peça vazada ainda não está completamente arrefecida durante o processo de arrefecimento, é produzido no molde de fundição um canal de passagem, sendo que este canal de passagem atravessa toda a peça vazada. Este canal de passagem deve ser produzido no momento no qual a peça vazada se encontra de tal modo endurecida que se encontre rígida quanto à forma. É necessário pelo menos um canal de passagem.

Através deste canal de passagem flui de seguida um fluido refrigerante. 0 escoamento com o fluido refrigerante faz com que o material circundante à abertura de passagem da peça vazada arrefeça muito mais rapidamente do que seria o caso se o molde de fundição permanecesse fechado de uma maneira convencional, até que a peça vazada tenha atingido a temperatura final de arrefecimento prescrita. Dependendo do respectivo fluido refrigerante utilizado, da taxa de fluxo do fluido refrigerante, do tipo e a maneira, do tipo e modo como o canal produzido no molde de fundição de acordo com a invenção se encontra realizado e conduzido, podem neste caso ser alcançadas taxas de arrefecimento que são mais elevadas do que as taxas de arrefecimento que são alcançadas no lado externo do molde de fundição.

Através do método de acordo com a invenção, pode assim o gradiente de temperatura entre as áreas interiores e exteriores ser drasticamente reduzido, e simultaneamente aumentar no geral a taxa de arrefecimento da peça vazada. Desta forma, por um lado, as tensões termicamente induzidas são reduzidas a um mínimo na peça vazada. Por outro lado nas peças vazadas produzidas de acordo com a invenção são alcançadas resistências, que se situam visivelmente acima das resistências, que as peças vazadas arrefecidas vazadas de modo convencional, e no molde de fundição, sem medidas adicionais.

Particularmente eficaz provou ser o método de acordo com a invenção na produção de peças vazadas de um fundido de ferro. Neste caso a temperatura mínima na qual a peça vazada é arrefecida no máximo até à produção do canal de passagem a ser introduzido no molde de fundição (passo de trabalho c)) , é ajustada de tal modo, que ela se encontra acima da temperatura Al, à qual tem lugar a transformação da austenite. Através do arrefecimento acelerado, possibilitado pela invenção, no interior da peça vazada, pode ser produzida desta forma uma maior proporção de estrutura de têmpera, que contribui para um aumento significativo da resistência. No caso de ligas de ferro fundido utilizadas em particular na área da moldagem de blocos de motor, a temperatura mínima situa-se, a qual durante o arrefecimento no passo c) não cai abaixo, tipicamente na gama de 1153 - 600°C.

No caso do fluido refrigerante pode-se tratar por exemplo de ar ou um outro meio gasoso. Por exemplo, no caso em que é exigido uma certa taxa de arrefecimento mínima elevada, é concebível utilizar vapor de água ou uma mistura de vapor de água e ar, como fluido refrigerante. 0 escoamento do canal de passagem com um fluido refrigerante gasoso que se encontra nas proximidades do molde de fundição tratado de acordo com a invenção é uma consequência do efeito de chaminé, que através da libertação de energia térmica da peça vazada entra no fluido refrigerante gasoso que entra respectivamente no canal de passagem na sequência da convecção. Este efeito pode ser promovido pelo facto de a peça vazada estar de tal modo orientada com o molde de fundição ou o canal de passagem introduzido no molde de fundição se encontrar realizado de tal modo, que a direcção principal do canal de passagem se encontra orientada verticalmente. Neste caso o ar existente no canal de passagem, ou que flui através dele, pode subir sem impedimentos no canal de passagem.

Se forem necessárias taxas de fluxo mais elevadas, o fluido refrigerante também pode ser guiado num fluxo forçado através do canal de passagem. Para este efeito, o fluxo do fluido refrigerante pode ser forçado por meio de um dispositivo transportador, que pode ser por exemplo um ventilador ou uma bomba. 0 dispositivo transportador em questão pode para isso ser posicionado, por exemplo, em frente a uma tubeira proporcionada em uma das faces externas do canal de passagem ou, se necessário, após o proporcionamento do canal de passagem, ser inserido dentro dele.

Naturalmente que o processo de acordo com a invenção pode também ser aplicado em peças vazadas que apresentam várias aberturas de passagem. Neste caso, em caso de necessidade, é gerado na zona de cada abertura de passagem um canal de passagem, o qual de seguida é atravessado pelo fluido refrigerante, para efectuar o arrefecimento acelerado de acordo com a invenção na respectiva abertura de passagem.

Podem ser alcançados sucessos especialmente grandes com o processo de acordo com a invenção, se na peça vazada tratada de acordo com a invenção se tratar de um bloco de motor para um motor de combustão interna e a abertura de passagem for pelo menos uma abertura de cilindro prevista no bloco de motor. Neste caso os núcleos de fundição, que formam as respectivas aberturas de cilindro, ficam completos, por exemplo antes do arrefecimento completo da peça vazada assim como a peça vazada que forma o cárter e as partes da peça vazada, que se encontram proporcionadas no prolongamento da abertura do cilindro, pelo menos de tal modo afastadas que o ar ou um outro fluido de arrefecimento gasoso pode escoar através da abertura do cilindro, enquanto que as outras partes do perfil se encontram rodeadas pela peça vazada. Dado que através da invenção é possibilitado um arrefecimento acelerado no interior da peça vazada, são alcançadas no geral resistências mais elevadas do que é possível nos processos de moldagem convencionais, nos quais as peças vazadas arrefecem na forma fechada só devido à dissipação de calor que tem lugar ao longo dos lados externos do molde de fundição. Neste caso é concebível alcançar, através de um arrefecimento acelerado localmente, uma resistência mais elevada na zona, que limita a respectiva abertura do cilindro, do que na zona envolvente que se encontra mais afastada do bloco de motor, que ali arrefece mais lentamente do que na zona varrida directamente pelo fluido refrigerante e assim manter a sua dureza elevada.

Particularmente simples e simultaneamente económico e flexível deixa-se realizar o processo de acordo com a invenção na prática por o molde de fundição se encontrar realizado totalmente, ou pelo menos na zona da abertura de passagem, como pacote de base, cujas peças moldadas e núcleos de fundição, que se encontram proporcionados na zona da abertura de passagem e prolongamento do núcleo de fundição que forma a abertura de passagem, são constituídos por um material para modelação, o qual se decompõe sob o efeito da força ou da temperatura.

Particularmente favorável entre as condições de produção práticas, provou ser, quando na execução do processo de acordo com a invenção é renunciado totalmente a uma técnica de fundição ligada a uma caixa de molde e o molde de fundição se encontra realizado no total como um pacote núcleo.

Uma vez que o molde de fundição de acordo com a invenção, pelo menos na zona da abertura de passagem a ser munida com o canal de passagem da peça vazada, é constituído por núcleos de fundição perdidos ou peças moldadas, os núcleos de fundição e peças moldadas correspondentes são produzidos de materiais para modelação convencionais, os quais, tal como descrito no inicio, são constituídos por uma areia, um ligante orgânico e inorgânico, sendo que ao material para modelação podem naturalmente ser adicionados certos aditivos para optimizar a sua propriedade. 0 ligante do material para modelação pode neste caso de um modo em si conhecido estar de tal modo realizado, que o ligante que garante a capacidade de manutenção da forma das peças moldadas e núcleos de fundição queima através do calor, ao vazar o metal fundido no molde de fundição. Neste caso, os núcleos de fundição e peças moldadas afectados desintegram-se automaticamente em pedaços pequenos, que escorrem do molde de fundição ou peça vazada, de seguida, também automaticamente libertando o canal de passagem.

Alternativamente ou adicionalmente, tendo em vista a subida da efectividade e finalidade do método de acordo com a invenção com o objectivo de aumentar a eficácia e a finalidade do método da invenção, pode ser também vantajoso induzir selectivamente por maquinagem mecânica a destruição necessária para a formação do canal de passagem do molde de fundição das peças moldadas e núcleos de fundição. Para este efeito, os núcleos de fundição ou peças moldadas atribuídos à respectiva abertura de passagem da peça vazada podem ser impressos por meio de um carimbo ou o canal de passagem pode ser proporcionado no molde de fundição por meio de um berbequim.

Para permitir um arrefecimento o mais possível rápido e intensivo da zona do material que envolve a respectiva abertura de passagem da peça vazada, na produção do canal de passagem o pelo menos um dos núcleos de fundição que formam a abertura de passagem e a zona proporcionada no seu prolongamento do molde de fundição é na prática regularmente totalmente retirado.

Deve todavia na zona do respectivo orifício de passagem da peça vazada na verdade ter lugar um arrefecimento rápido, neste caso todavia o fluido refrigerante não revestir directamente as superfícies que limitam a respectiva abertura de passagem da peça vazada, podendo deste modo em especial por meio de processamento mecânico o canal de passagem ser conduzido deste modo através da respectiva abertura de passagem da peça vazada, de modo que o núcleo de fundição que forma a abertura de passagem da peça vazada só é apenas parcialmente removido. Entre o canal de passagem e a superfície interna da abertura de passagem só permanece então areia do núcleo de fundição, que ainda tem um certo efeito de isolamento. Por conseguinte o arrefecimento da zona adjacente à abertura de passagem dependente da espessura do material do núcleo de fundição restante não tem lugar tão rapidamente, tal como seria o caso num afastamento completo do núcleo de fundição que forma a abertura de passagem, e uma ultrapassagem directa das superfícies internas da abertura de passagem com o fluido refrigerante. A economia do método de acordo com a invenção pode ser aumentada ainda mais, em que o molde de fundição apresenta pelo menos duas cavidades de molde de fundição para a fundição simultânea de pelo menos duas peças vazadas, sendo o metal fundido conduzido através de um canal de entrada para dentro das cavidades do molde de fundição.

De seguida a invenção será pormenorizadamente descrita tomando como referência um desenho que representa um exemplo de forma de realização. As figuras representam respectivamente simplificadas, esquematicamente e não à escala:

Figura 1 dispositivo para a fundição de duas peças vazadas em secção longitudinal;

Figura 2 dispositivo da figura 1 durante a fundição de um fundido de ferro numa vista em corte que corresponde à figura 1;

Figura 3 dispositivo da figura 1 após a solidificação do fundido de ferro numa vista em corte que corresponde à figura 1;

Figura 4 dispositivo de acordo com a figura 1 durante a introdução de canais de passagem numa vista em corte que corresponde à figura 1;

Figura 5 dispositivo da figura 1 durante o escoamento dos canais de passagem com um fluido refrigerante com uma vista em corte que corresponde à figura 1. 0 dispositivo 1 para a fundição simultânea de duas peças vazadas Zl, Z2 compreende um molde de fundição 2, que se encontra suportado sobre uma armação 3. No caso das peças vazadas Zl, Z2 trata-se de blocos de motor convencionalmente concebidos, os quais estão destinados respectivamente à construção de respectivamente um motor de combustão interna de quatro cilindros em linha. 0 molde de fundição 2 como pacote núcleo é constituído por peças moldadas externas 4, 5, 6, 7 e pelos núcleos de fundição 8-19 proporcionados no interior do molde de fundição 2. Enquanto que as peças moldadas 4-7 determinam a forma externa da peça vazada a ser moldada Zl, Z2, os núcleos de fundição 8, 9 formam o molde de fundição interno do cárter Kl, K2 com as chumaceiras da cambota LI, L2 e os núcleos de fundição 10 - 17 como aberturas de cilindro realizadas como abertura de passagem 01, 02 da peça vazada

Zl, Z2. As partes do molde de fundição dispostas respectivamente lateralmente 5, 7 formam neste caso respectivamente uma parte frontal da respectiva peça vazada Zl, Z2, enquanto que o núcleo de fundição 18 respectivamente proporcionado oposto à respectiva peça moldada 5, 7 externa atribuída aqui no interior do molde de fundição 2 forma a parte frontal proporcionada da respectiva peça vazada Zl, Z2. Os outros núcleos de fundição 19 servem por exemplo para a produção de canais de água ou óleo nas peças vazadas Zl, Z2. O molde de fundição 2 encontra-se neste caso de tal modo alinhado, que a direcção principal H das aberturas de passagem 01, 02 se encontra orientada na direcção vertical V.

As cavidades 20, 21 limitadas, com o molde de fundição 2 não preenchido, pelas peças moldadas 4 - 7 e núcleos de fundição 8 - 19 do molde de fundição 2, encontram-se ligadas, por meio de entradas de corte adicionais aqui não mostradas, a uma porta 22 comum, disposta centralmente no molde de fundição 2 e orientada verticalmente. A porta central 22 encontra-se por sua vez ligada a um canal de alimentação 23 realizado do mesmo modo no lado superior do molde de fundição 2, através da qual tem lugar o enchimento do molde de fundição 2 com fundido de ferro S. A porta 22 e as outras portas não mostradas aqui do molde de fundição 2 encontram-se proporcionadas de tal modo que o enchimento das cavidades do molde de fundição 20, 21 tem lugar na direcção efectiva R da gravidade. O molde de fundição 2 apoia-se sobre uma grelha suportada por bases 24 da armação 3.

As peças moldadas externas 4, 5, 6, 7 núcleos de fundição 8-19 são moldados de materiais para modelação misturados, disponíveis comercialmente, feitos de um ligante inorgânico e uma areia, que é solidificado por aplicação de calor e remoção da humidade, de tal forma que para a manutenção do molde de fundição 2 e as forças que surgem durante o processo de fundição possui suficiente estabilidade na forma. Através da elevação da temperatura que tem lugar durante a fundição do ferro fundido S, tem lugar todavia logo uma desintegração, em especial daquelas peças moldadas 4, 5, 6, 7 e núcleos de fundição 8 - 19, que tem lugar directamente do calor do fundido de ferro S.

Após o enchimento do molde de fundição 2 com o fundido de ferro S (figura 2) as peças vazadas Zl, Z2 arrefecem para uma gama de temperatura mínima que se situa entre 850 - 650°C, na qual por um lado o material do fundido de ferro solidifica, por outro lado todavia a temperatura das peças vazadas Zl, Z2 ainda é demasiado elevada, que pode ser gerada uma estrutura de têmpera por um arrefecimento acelerado. Optimamente, a temperatura encontra-se neste caso de tal modo elevada, que a microestrutura das peças vazadas Zl, Z2 ainda se encontra inteiramente austenítica.

Se este estado for atingido (figura 3) , são introduzidas condutas de passagem Gl, G2 no molde de fundição 2 (figura 4), das quais respectivamente uma das abertura de passagem 01, 02 da peça vazada Zl, Z2 se encontra atribuída. Para este efeito, com a ajuda de ejectores 26, 27, dos quais igualmente respectivamente um se encontra atribuído a uma das aberturas de passagem 01, 02 das peças vazadas Zl, Z2, que neste momento se desintegram em fragmentos mais pequenos, são empurrados para fora do molde de fundição 2 os núcleos de fundição 10 - 17 que formam as aberturas de passagem 01, 02 das peças vazadas Zl, Z2, assim como os troços que se situam acima do seu prolongamento VI, V2 pensado da peça moldada 4 externa que forma a tampa do molde de fundição 2 e os núcleos de fundição 8, 9 que formam o cárter Kl, K2 com o apoio da árvore de manivelas assim como os troços que se encontram no prolongamento VI, V2 abaixo dos núcleos de fundição 8, 9 da peça moldada 6 que forma o fundo do molde de fundição 2. Os canais de passagem Gl, G2 assim realizados e que atravessam as aberturas de passagem 01,02 desaguam de modo correspondente com a sua extremidade superior respectivamente no lado externo superior, formado pela superfície externa da peça moldada da tampa 4 e com a sua extremidade inferior no lado externo inferior formado pela superfície externa da peça moldada do fundo 6 do molde de fundição 2.

Os troços ejectados da peça moldada e pedaços de núcleos de fundição desintegram-se neste caso em material M de pequenas peças passíveis de escoar, que cai através da grelha e que se recolhe no chão, abaixo da grelha 2. O escoamento do material para modelação M do molde de fundição 2 pode ser suportado, caso necessário, de um modo em si conhecido, através de vibração irregular, batedura ou outros tratamentos mecânicos. O material M que cai do molde de fundição 2 pode ser transportado através de um dispositivo transportador aqui não mostrado.

Após os canais de passagem Gl, G2 estarem livres e assim ser possível um escoamento das peças vazadas Zl, Z2 na direcção vertical V, é colocado abaixo do molde de fundição 2 um dispositivo de bocais 28, através do qual uma corrente de fluido de arrefecimento Ml, M2 acelerado por meio de um ventilador aqui não representado é assoprada de baixo na direcção vertical R para o molde de fundição 2 (figura 5). Nos exemplos de forma de realização aqui descritos, no caso do fluido refrigerante trata-se de ar. A respectiva corrente de fluido refrigerante Ml, M2, flui através dos canais de passagem G1-G2 que passam através das aberturas de passagem 01, 02 das peças vazadas

Zl, Z2 e provoca um arrefecimento rápido dos troços de parede varridos por ele da peça vazada Zl, Z2. Deste modo forma-se, em especial na área das aberturas de passagem 01, 02 da chumaceira da cambota LI, L2 e do tirante Al, A2 que se apoia respectivamente na chumaceira da cambota LI, L2, uma estrutura caracterizada por perlite de tiras finas simultaneamente com grão fino, que apresenta uma resistência mais elevada, do que a resistência que é alcançada nas peças vazadas, que de modo convencional arrefecem num molde de fundição fechado sozinhos através de perda de calor natural através das suas partes externas do molde de fundição. Por conseguinte, a diferença de temperatura entre as zonas adjacentes proporcionadas no interior das peças vazadas Zl, Z2, nas aberturas de passagem 01, 02, na chumaceira da cambota LI, L2 e nos tirantes Al, A2 que se apoiam respectivamente na chumaceira da cambota LI, L2 e as zonas externas que se encontram muito afastadas das peças vazadas Zl, Z2 encontra-se minimizada, a qual devido as espessuras de parede pequenas ali existentes arrefecem com taxas de arrefecimento comparáveis.

No total é deste modo alcançado que os gradientes de temperatura entre a zona externa e zona interna das peças vazadas Zl, Z2 permaneçam pequenos. 0 gradiente de temperatura pequeno reduz as tensões de tracção residual na zona interior. Simultaneamente, as taxas de arrefecimento mais elevadas resultam numa maior resistência à tracção das ligas de ferro fundido, de modo que no processo de acordo com a invenção como resultado nas peças vazadas Zl, Z2 são alcançadas capacidades de carga que são 50% mais elevadas do que a capacidade de carga de blocos de motor produzidos convencionalmente, arrefecidos lentamente no molde de fundição.

REFERÊNCIAS 1 Dispositivo para a fundição simultâneo de duas peças vazadas Zl, Z2 2 Molde de fundição 3 Armação 4-7 Peças moldadas externas do molde de fundição 2 8-19 Núcleos de fundição 20, 21 Cavidades do molde de fundição 2 22 Porta central do molde de fundição 2 23 Canal de alimentação do molde de fundição 2 24 Suportes da armação 3 25 Grelha da armação 3 26, 27 Mecanismo ejector 28 Dispositivo injector

Al, A2 Tirante das peças vazadas Zl, Z2 G1-G2 Canais de passagem do molde de fundição 2 H Direcção principal das aberturas de passagem 01,02

Kl, K2 Cárter das peças vazadas Zl, Z2 LI, L2 Chumaceira da cambota das peças vazadas Zl, Z2 M Material para modelação

Ml, M2 Correntes do fluido de arrefecimento 01,02 Aberturas de passagem (aberturas do cilindro) das peças vazadas Zl, Z2 R Direcção de actuação da gravidade S Fundido de ferro V Direcção vertical VI, V2 Prolongamento pensado das aberturas de passagem 01, 02 do molde de fundição 2 Zl, Z2 peças vazadas (blocos de motor)

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patentes citados na descrição • DE 102008048761 Ai [0010] • DE 112006000627 T5 [0011] • DE 102010003346 Ai [0012] • JP H03138068 A [0013]

Lisboa, 17 de Dezembro de 2015

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para a fundição de uma peça vazada (Zl, Z2), munida com pelo menos uma abertura de passagem, de um metal fundido (S) , caracterizado por compreender os seguintes passos: a) proporcionar um molde de fundição (2), no qual se encontra proporcionado pelo menos um núcleo de fundição (8-19) para a realização da abertura de passagem (01, 02), sendo que o núcleo de fundição (8-19) é composto por um material para modelação que compreende um ligante, que se decompõe sob a acção de força ou temperatura, b) fundição do metal fundido (S) para dentro do molde de fundição (2) formando a peça vazada (Zl, Z2), c) arrefecimento da peça vazada (Zl, Z2) no molde de fundição (2) a uma temperatura que se situa abaixo da temperatura em liquido do metal fundido (S), todavia acima de uma temperatura mínima, até que tenha lugar, no caso de um arrefecimento acelerado, a formação de estruturas de alta resistência, d) produção de um canal de passagem (Gl, G2), o qual se encontra conduzido através da abertura de passagem (01, 02) da peça vazada (Zl, Z2) e desagua respectivamente num lado externo do molde de fundição (2), queimando o ligante no material para modelação do núcleo de fundição (8-19) que representa a abertura de passagem (01, 02) por meio da entrada de calor no molde de fundição (2) quando vaza o metal fundido no referido molde de fundição, ou destruindo mecanicamente, pelo menos em parte, o respectivo núcleo de fundição (8-19) que representa a abertura de passagem (01, 02) e as zonas do molde de fundição (2) proporcionadas na extensão (VI, V2) do referido núcleo, e) arrefecimento da peça vazada (Zl, Z2) no molde de fundição (2) enquanto um fluido refrigerante (Ml, M2) escoa através do canal de passagem (Gl, G2).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o metal fundido ser um fundido de ferro e a temperatura mínima, acima da qual o arrefecimento termina no passo de trabalho c), corresponder à temperatura AI do metal fundido.
3. 3. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o metal fundido (S) ser um fundido de ferro e a temperatura, à qual a peça vazada (Zl, Z2) é arrefecida no passo de trabalho c) no molde de fundição (2), se situar na gama dos 1153 - 600°C.
4. 4. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a peça vazada (Zl, Z2) ser um bloco de motor para um motor de combustão interna e a abertura de passagem (01, 02) uma abertura de cilindro prevista na peça vazada (Zl, Z2).
5. 5. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o molde de fundição (2) se encontrar realizado como pacote de base, cujas peças moldadas (4-7) e núcleos de fundição (8 - 19), que se encontram proporcionados na zona da abertura de passagem (01, 02) e o prolongamento (VI, V2) dos núcleos de fundição (8 - 19) que formam a abertura de passagem (01, 02), são constituídos por um material para modelação, o qual se decompõe sob o efeito da força ou da temperatura.
6. 6. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a direcção principal (H) do canal de passagem (Gl, G2) se encontrar orientada verticalmente .
7. 7. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por, para a produção do canal de passagem (Gl, G2) o núcleo de fundição (8 - 19), que forma a abertura de passagem (01, 02), e a zona proporcionada no seu prolongamento (VI, V2) do molde de fundição (2), serem totalmente retirados.
8. 8. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o fluido refrigerante (Ml, M2) ser conduzido acelerado numa corrente forçada através do canal de passagem (Gl, G2).
9. 9. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o fluido refrigerante ser gasoso.
10. 10. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o molde de fundição (2) apresentar pelo menos duas cavidades do molde de fundição (20, 21) para a fundição simultâneo de pelo menos duas peças vazadas (Zl, Z2) e por o metal fundido ser guiado para dentro das cavidades (20, 21) por meio de um alimentador (23) ou porta (22) comum. Lisboa, 17 de Dezembro de 2015