PT86026B

PT86026B - Maquina de moldagem sob pressao de pecas metalicas que contem eventualmente fibras de materiais ceramicos

Info

Publication number: PT86026B
Application number: PT86026A
Authority: PT
Inventors: Jean Charbonnier
Original assignee: Pechiney Aluminium
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1993-08-31
Also published as: IE872921L; NO167635B; KR910009368B1; GR3000173T3; FR2605913A1; IS1397B6; NO874507D0; NO874507L; FI82620B; NO167635C; IE62774B1; AU8045687A; DK566687A; JPS63115664A; JPH0230789B2; CA1302045C; EP0270466B1; IS3275A7; US4777998A; FI874796A

Description

ALUMINUM PÉCHINEY

MAQUINA DE MOLDAGEM SOB PRESSÃO DE PEÇAS METÁLICAS

QUE CONTÊM EVENTUALMENTE FIBRAS DE MATERIAIS CERÂMICOS

A presente invenção diz respeito a uma máquina de moldagem sob pressão de peças metálicas, designadamente de ligas de alumínio e de litio ou de ligas de magnésio, ligas estas que contem eventualmente fibras de materiais cerâmicos.

técnico da especialidade de moldagem em molde permanente está familiarizado com os processos de moldagem sob pressão de peças metálicas em que se empregam em especial máquinas de câmara fria nas quais uma liga no estado líquido, colocada num contentor solidário com um molde, ê empelida por um êmbolo para um cunho num intervalo de tempo relativamente curto.

-r ~ 2 exercício de uma pressão que pode exceder 10 MPa pro move seguidamente a alimentação da peça de liga líquida durante a sua solidificação.

Esses processos permitem obter peças de grande precisão dimensional com um estado superficial muito bom, o que evita recorrer ulteriormente a um acabamento ã máquina muito caro. Além disso, a ausência de rebarbas proporciona uma exactidão muito maior do que na moldagem por gravidade. Finalmente, não ê nece_s sãrio proceder a tratamentos térmicos, devido ãs iucis caracterís^ ticas mecânicas apresentadas pelas peças brutas de moldagem.

-2( Todas estas vantagens fazem da moldagem sob pressão um processo cada vez mais utilizado, em particular nas fundições de metais leves tais como o alumínio e o magnésio.

No entanto, surgiram algumas dificuldades quando da aplicação deste processo de moldagem a novos produtos tais como, por exemplo, as ligas de alumínio-lítio, certas ligas de magnésio e os produtos compósitos que contêm, além destes metais, fibras de materiais cerâmicos.

De facto, sabe-se que as ligas de alumínio-lítio e de magnésio são particularmente sensíveis ã oxidação e que a ligação fibra-metal nos compósitos pode ser muito enfranquecida pela presença no metal de Óxidos ou outros compostos que resultam de uma acção do ambiente circundante.

Ora, a maior parte das máquinas de moldagem sob pressão de câmara fria não têm tido em conta, até agora, esta interacção entre os produtos moldados e o ar.

Assim, por exemplo, na máquina de moldagem sob pressão descrita na patente de invenção norte-americana NÇ 4088178, a alimentação do contentor com metal efectua-se mediante dessolida^ rização do sistema de injecção do molde, e, em seguida, inclinação relativamente â vertical e enchimento do contentor por meio de uma concha. E evidente que se se operar desta maneira, não se podem obter peças convenientes a partir de ligas que se oxidam com muita facilidade,

Anteriormente ã patente de inyenção anterior, a patente de inyenção norte-americana N? 3058179 já tinha realizado, com

-3um objectivo completamente diferente, uma maquina que resolve em parte o problema de interacção. De facto, o contentor ê neste caso alimentado sem contacto com ar, por intermédio de uma tubagem que mergulha num recipiente hermético que contém o metal a moldar no estado líquido e tem na parte superior uma chegada de gas inerte sob pressão por meio da qual se cria uma sobrepressão ã superfície do líquido para o impelir para o contentor. Segundo esta disposição, evita-se o contacto do metal líquido com a atmosfera no momento do enchimento do contentor, mas não se re solve com isso o problema de interacção. De facto, quando do nw vimento para cima do êmbolo no contentor, a fim de comprimir o metal no cunho, o ar contido no cilindro onde desliza o embolo e que rodeia a haste do êmbolo, é posto em contacto com a tubagem de entrada de líquido no contentor. Como neste instante o metal contido na tubagem começa a refluir para o recipiente, aspira este ar e fica assim oxidado.

Outra dificuldade que causa maior preocupação ainda ê a seguinte: dada a grande velocidade de deslocação do êmbolo (mais de 0,5 m/seq), a linacão da tubagem com a atmosfera do cilindro do êmbolo faz-se com muita rapidez, de manerra que iniciaj, mente o metal ainda não começou a refluir para o recipiente quando esta ligação se efectua. Daqut resulta então um escoamento de metal no interior do cilindro que dificulta rapidamente a boa marcha do embolo e conduz na maior parte dos casos a uma paragem da maquina. Foi para vencer estas dificuldades que a requerente procurou e encontrou uma nova máquina.

Esta máquina inscrevesse no âmbito da patente de inveji

-4ί ção norte-americana Νθ 3058179, quer dizer que combina, com o dispositivo de moldagem sob pressão, uma alimentação de metal por intermédio de uma tubagem que mergulha num recipiente do qual o metal é repelido em direcção ao contentor por meio da acção de uir.a pressão P2 de gãs. A maquina e caracterizada pelo facto de a referida tubagem estar equipada num ponto da sua parede próximo do contentor com uma alimentação de gãs inerte e uma bolsa sob pressão PI dependente da posição do embolo e de P2,

Nestas condições, supondo o molde pronto para ser alimentado, a moldagem decorre da maneira seguinte: gãs inerte e insuflado sob uma pressão na tubagem. Como o êmbolo esta então em posição descida, a ligação entre o contentor e a tubagem existe e este gãs pode espalhar-se até ao cunho do molde, purgar^ do-o assim do ar que contem.

Em seguida, cria-se uma sobrepressão na superfície do banho de metal contido no recipiente. Para que o metal suba na tubagem, é então necessário que esta sobrepressão P? seja maior do que Quando o metal enche a tubagem e o contentor, o êmbolo sobe rapidamente para promover a compressão do metal, Logo que o êmbolo oculta o ortffcio de ligação entre a tubagem e o contentor, o que é detectado por meio de um apalpador ou um detector qualquer, insufla-se tmedtatamente o gas de maneira que P^ se torne xaior do que P^, Neste momento, o metal ê repelido em direcção ao recipiente e impede^se qualquer escoamento de metal em direcção ao cilindro no momento em que a haste do 'êmbolo atinge o nível do orifício. Este gas enche então todo o volume deixado entre o metal, e a suq pressão repele o ar proveniente do cilindro do êmbolo. E de notar que o compriemnto do êmbolo

-5deve ser maior do que a altura do orifício que relaciona a tubagem com o contentor, para que o metal seja repelido antes de o cilindro ser colocado em relação com a tubagem. Seguidamente , quando o êmbolo vai descer de novo e deixar de ocultar o orifício, o gas insuflado, então com fraca pressão, vai introduzir-se no contentor e impedir qualquer entrada de ar proveniente do molde que estã então aberto, ate que o valor de P?, que foi reduzido para 0 para facilitar o regresso do metal ao recipiente , aumente de novo para dar início a um novo ciclo de moldagem.

Por outro lado, previu-se no ponto de insuflação do gas a colocação de uma espécie de bolsa colocada na parte superior da tubagem e no interior da qual se mantêm uma almofada de gas para impedir a entrada de metal no sistema de insuflação.Esta bolsa tem uma sonda que detecta uma diminuição anormal da altura da almofada de gas e comanda então a abertura de uma valvula particular encarregada de assegurar o complemento de pressão necessário para manter a altura desejada.

A criação das diferenças de pressão e P? convenientes obtém-se por meio de um manómetro diferencial, comandado por um apalpador ou detector de posição qualquer, e que actua devido ã abertura ou ao fecho de valvulas convenientes, valor de P? deve ser pelo menos igual ao valor da pressão meta 1oestatica exercida pelo metal quando enche o cunho. Quando a diferença P^ - P?, ela e da ordem de 0,01 MPa,

A invenção pode ser Ilustrada por meio dos desenhos anexos, que representam:

- A Figura 1: uma vista em corte vertical axial de uma instalação de moldagem.

- A Figura 2: um esquema da instalação de alimentação do recipiente e da tubagem com gãs.

Na Figura 1, estão representados o disco inferior 1 fj_ xo e o disco superior 2 mõvel de uma mãquina vertical de moldagem sob pressão. Entre estes dfscos estã colocado o molde 3 que tem um cunho 4. 0 disco inferior tem um dispositivo de injecção cons_ tituído pelo contentor 5, no qual desliza o êmbolo 6 suportado pela haste 7, animada de um movimento de vai-vém devido ao efeito do macaco 18. 0 referido contentor estã ligado por intermédio do orifício 8 ã tubagem 9. que mergulha no banho 10 de metal a mol_ dar contido no cadinho 11 colocado no recipiente 12 impermeável , que pode ser posto sob pressão por meio da chegada do gãs 13 , a fim de enviar o metal· pela tubagem 9 em direcção ao contentor

5. De acordo com a invenção, insufla-se um gãs inerte na canalj_ zação 14 num ponto 15 da tubagem 9., segundo uma pressão ligada ã pressão existente no recipiente conforme a posição do êmbolo _detectada pelo apalpador 17, pressão essa que pode ser controlada pelo manómetro diferencial regulador 16.

Na Figura 2 estão novamente representados os elementos da figura 1, isto é, o contentor 5, o embolo 6, a haste 7, o orj fício 8, a tubagem 9, o banho de metal 10, o cadinho 11, o recipiente 12, a chegada de gãs- 13, a canalização 14, o ponto de insuflação 15, o manómetro 16 e o apalpador 17,

Ao lado destes elementos, estão representados todos os

que permitem fazer funcionar a instalação, Estes- elementos sao os seguintes, no sentido de circulação dos gases-:

- sobre a chegada de gas 13:

- o distensor de alta pressão 20

- o distensor de baixa pressão 21

- a e 1 ectrovã 1 vu 1 a 22 que promove quer a passagem do gãs- em direcção ao recipietne quer a ligação do recipiente ao ar

- o regulador de debito 23

- a valvula automática sem retorno 24

- sobre a canalização 14:

- o distensor de alta pressão 25

- o distensor de baixa pressão 26

- a electrovalvula 27 de 2 vias

- a electrovalvula 28 de 3 vias-, tima das quais comunica com a atmosfera. Este binário de válvulas permite regular a pressão P-j na tubagem em relação ã pressão P£ no recipiente por intermédio do manómetro diferencial 16,

De facto, se P^ estiver correcta, estas duas válvulas estarão fechadas, e se P^ for excessivamente pequena, a válvula 27 esta aberta e a entrada de ar da -válvula 28 esta fechada; se P-] é grande de mais, a vãlv-ula 27 está fechada e a entrada de ar da válvula 28 está aberta.

- a el ectrovãl vula 29., cuja abertura permite um grande debito de gãs insuflado

- o regulador de debito 30.

- a válvula automática sem retorno 31

- o debitÕmetro 32

- a e1ectrovã1vu1 a 33, que assegura a paragem ou a passagem de gas insuflado em direcção a 15

- a electrovãlvu1 a 34 com o seu regulador de débito 35 que , devido a uma falha do circuito de gãs insuflado, só se abre se a sonda 36 indicar uma subida de metal ao nivel do ponto 15 e o risco de obturação da canalização.

Claims

No decurso de um ciclo de moldagem, a instalação funci£ na da maneira seguinte:

1. Máquina de moldagem sob pressão de câmara fria pa_ ra a fabricação de peças metálicas que contêm eventualmente fi_ bras de materiais cerâmicos, formada por um disco inferior (1) fixo e um disco superior (2) móvel entre os quais esta colocado um molde (3) que tem um cunho (4) da peça a moldar, estando o referido disco inferior equipado com um dispositivo de injecção constituído por um contentor (5) no qual desliza um êmbolo (6) suportado por uma haste (7), estando o referido contentor ligado pelo orifício (8) a uma tubagem [9] que mergulha num banho (10) líquido do metal a moldar contido num recipiente (12) impermeável, podendo o referido recipiente ser submetido a uma pressão P2 por meio de uma chegada de gâs (13) a fim de enviar o metal para o contentor, caracterizad? Delo facto de, com o fim de evitar qualquer derramamento de metal líquido sobre a haste do êmb£ lo e qualquer entrada de ar na tubagem (9.), a referida tubagem ter num ponto (15) da sua parede próximo do contentor (5) uma alimentação de gâs inerte (14) e uma bolsa sob pressão PI que depende da posição do êmbolo Q5) e de P2,

1. Estando o molde aberto para extrair a peça, o recipiente estã ã pressão atmosférica por intermédio da vãlvula 22, o embolo em posição descida, a vãlvula 29 fechada, o manómetro diferencial 16 na posição Ρ] > P2 Se maneira que um debito de gãs pequeno chegue a 15 por intermédio do regulador de debito 30 e da vãlvula 33.

2. Maquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de sendo P£ maior do que P^ durante o período de alimentação de metal do contentor e do cunho, P^ se tornar maior do que P^ no momento em que o embolo, no seu movimento ascendente, oculta o orifício [8£,

2. 0 molde volta a ser fechado, pronto para uma nova injecção. A situação dos elementos precedentes mantém-se igual, de maneira que 0 gas limpa 0 cunho é expulsa deste 0 ar.

3. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracteri τΐ Κ zada pelo facto de o valor de P^ ser diminuído no momento em que o embolo, no seu movimento descendente, destapa a abertura (8) atê que P£ aumente.

3. Depois de dada a ordem de injecção, a vãlvula 33 fecha-se, isolando a câmara.15, 0 que anula a condição P^ > P^ ao mesmo tempo que a válvula 29. se abre. A vãlvula 22 assegura a passagem do gãs para 0 recfptente e provoca a subida de metal líquido para 0 contentor. Quando 0 êmbolo inicia a subida, com a vãlvula 29 aberta, estã pronto para exercer a pressão de gãs P-j > P2 suficiente para tmpedfr a introdução de metal no circuji to de insuflação de gãs por formação de uma almofada de prote£ ção no ponto 15.

4. Logo que o embolo oculta o orifício 8, a válvula

33 e aberta de modo que se torne maior do que P? e acelere o retorno de metal para o recipiente para evitar qualquer derram^ mento de metal no cilindro no momento em que a haste de embolo surge ao nível do orifício 8 e qualquer entrada de ar provenieji te do referido cilindro.

5. 0 êmbolo continua a sua progressão para cima duran te a solidificação da peça, enquanto a válvula 22 ê aberta ao ar para fazer cair P^. P-j estã modulada sobre P^, de maneira a ter constantemente P^ 5> P₂-

6. As válvulas são mantidas na mesma posição, abre-se o molde e o êmbolo, no seu movimento ascendente, expulsa a pastilha de injecção.

7. 0 embolo volta ã posição descida. No momento em que destapa o orifício 8, a vãlvula 29 fecha-se de maneira que o regulador 30 promova uma pequena pressão de gãs a fim de purgar o contentor.

0 ciclo de moldagem ? então recomeçado,

E evidente que todas estas operações se tornam automáticas se se utilizarem aparelhos de regulação e de controlo bem conhecidos dos entendidos na matéria.

τΐο-

4. Maquina de acordo com a reivindicação 1, caracteri zada pelo facto de as diferenças de pressão PI e P2 serem obtidas por meio de um manómetro diferencial (16) comandado por um apalpador (17).