PT97345A - Processo de moldagem composto para o fabrico de pecas moldadas constituidas em particular por ligas de metais leves reforcadas por insercoes - Google Patents

Description

Descrição referente à patente de invenção de Alcan Deutschland GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Hannoversclie Strasse 1, D-3400 Gõttingen, República Eederal Alemã, (inventores; Dr. Bernd Otte e ludoli Schwarz, residentes na Alem manha Ocidental), para "PROCESSO DE MOLDAGEM COMPOSTO"

DESCEIOiO A presente invenção refere-se a um processo de moldagem composto para o fabrico de peças moldadas constituídas, em particular, por ligas de metais leves reforça das por inserções, por exemplo, de materiais em forma de fibra ou de poros abertos ou análogos, em particular,partes de motor tais como êmbolos, cilindros, cabeças de cilindro e blocos de motor de motores de combustão interna, por exemplo, processo em que, em primeiro lugar, se faz um pré-molde reforçado por inserção ou inserções, por incrustação e/ou penetração das inserções ou de um feixe de inserções, por exemplo, um feixe de fibras, numa matriz de metal fundido e por solidifi-ção subsequente, e depois imersão num banho de metal fundido e inserção posterior num molde para moldagem integral ou moldagem em torno da peça final moldada.

Este processo de moldagem composto ê conhecido de DE-PS-27 01 421 e DE-OS 35 H 542. Este meto-

do de processamento conhecido é particularmente adequado para . o fabrico de peças moldadas reforçadas com fibras maiores e de estruturas complicadas e permite que se efectue, de uma forma relativamente simples, a orientação necessária das fibras ou fios na direcção principal de carga na peça moldada que está a ser fabricada.

Assim, o pré-molde reforçado com fibras ou fios tem que ser feito por um processo de moldagem especial em que o metal da matriz do pré-molde ê forçado no feixe de fibras ou fios a uma velocidade de enchimento controlada e a uma pressão determinada com precisão para assegurar um humedecimento sem defeitos de cada fibra ou fio individuais assim cot mo a formação de uma união bloqueada da substância isenta de folgas e/ou uma acção combinada de bloqueio da força entre as fibras ou fios e o metal de matriz. Permite-se, depois, que o metal da matriz solidifique.

Pode, em seguida, obter-se a moldagem integral ou moldagem em torno da peça moldada final ou em torno do pré-molde, por intermédio de um processo simples de moldagem. A moldagem da peça completa final por intermédio de processo especializados de moldagem necessários para o fabrico do pré-molde não são adequados para o fabrico de peças moldadas maiores e de estruturas mais complicadas uma vez que o dispositivo de moldagem necessário é demasiado complicado e os parâmetros de moldagem dificilmente controláveis. 0 processo de moldagem composto conhecido, inicialmente descrito não I isento de problemas. Assim o pré-molde a inserir no molde está, em geral, com a sua superfície revestida com uma pelicula de éxido que impede ou torna impossível uma ligação metalúrgica sem fendas com o metal da moldagem. Para se ter alguma hipátese de formação de uma ligação metalúrgica entre o pré-molde e o metal de moldagem, deve inserir-se o pré-molde no molde pré-aquecido a uma temperatura relativamente elevada, o que origina um aumento da formação da pelicula de éxido na - 2 -

sua superfície. Assim, apenas um fluxo intenso do metal de moldagem em torno do pré-molde pode proporcionar uma ligação livre de óxido.

Para se obter uma ligação sem defeitos, no processo conhecido de acordo com DE-OS 35 11 542, submerge· -se o pré-molde numa liga de chumbo fundida aquecida até uma temperatura compreendida entre 150°0 e 400°0 antes da sua inserção no molde para libertar a sua camada de óxido. Beste caso, proporciona-se a liga de chumbo que adere para evitar a formação, de novo, de uma camada de óxido na superfície metálica do pré-molde, antes da moldagem integral ou moldagem em torno da peça moldada final.

Contudo, este processo conhecido tem como desvantagem o facto dos elementos de liga do chumbo fundido entrarem na camada de ligação entre o pré-molde e o metal de moldagem e poderem ter uma influencia imprevisível nesta camada, nas propriedades da camada e, sob determinadas circuns tâncias, mesmo sobre a moldagem final.

Além disso, o pré-aquecimento transmitido ao pré-molde por uma liga de chumbo fundida aquecida, apenas a uma temperatura compreendida entre 150 e 400°C não é, em geral, suficiente para assegurar a ligação completa do pré-molde com 0 metal de moldagem.

As temperaturas de fusão das ligas de moldagem de alumínio estão compreendidas entre 540°C e 600°C. Um pré-molde colocado no molde a uma temperatura essencialmente mais baixa origina que o metal fundido da moldagem solidifique imediatamente nas superfícies vizinhas do pré-molde de tal modo que não se pode garantir, de uma forma suficientemente segura, a formação de uma ligação metalúrgica sem fendas en tre este metal e 0 pré-molde. - 5 -

É assim, um objectiyo da presente invenção garantir, de uma forma tão simples quanto possível, uma ligação metalúrgica aceitável, sem fendas entre o pré-molde e o metal de moldagem, num processo de moldagem composto do tipo referido inicialmente. De acordo com esta invenção isto é conseguido por imersão do pré-moIde, antes da sua inserção no molde, num banho de metal fundido que ê constituído pelo mesmo metal ou por um metal semelhante, ou pela mesma liga metálica ou liga metálica semelhante ao metal da matriz do prá-molde ou ao metal utilizado para a moldagem final e que é aquecida a uma temperatura superior ao ponto de fusão do material da matriz. É de considerar que o metal de matriz do pré-molde no banho fundido é, pelo menos, essencialmente fundido. Oontudo, esta invenção baseia-se no reconhecimento de que neste caso, a inserção ou o feixe de inserções no pré-mol-de tais como, por exemplo, um feixe de fibras ou um material espumoso de poros abertos, em associação com as forças de ade são e de coesão do metal de matriz que envolve cada fibra ou a estrutura do material espumoso ou análogos, proporcionam o com pésito completo do pré-molde com uma estabilidade suficiente para o seu transporte no molde e para sua moldagem subsequente. Esta suerpreendente estabilidade é tal que se pode submeter o pré-molde a um movimento de rotação ou um movimento alternativo , no banho de metal fundido para lavar a sua superfície de éxidos aderentes, sem que se desintegra no banho de metal fundido. Ê naturalmente um pré-requesito que a inserção ou o feixe de inserções tanha uma composição tal que sejam suscepti veis de resistirem às condições térmicas e químicas durante o passo de imersão.

Esta estabilidade de ligação do pré--molde também no estado substancial ou inteiramente fundido com o seu metal de matriz é surpreendente, uma vez que é suposto saber-se que ae devem evitar o amaciamento ou fusão do pré-molde por razões de estabilidade. - 4- -

0 pré-molde pretratado de acordo com esta invenção possui, depois da sua transferência para o molde, uma temperatura próxima da temperatura de moldagem do metal de moldagem, uma vez que o calor de fusão do metal da matriz no pré-molde evita o seu rearrefecimento rápido até uma temperatura inferior à temperatura de fusão. A camada de óxido que se forma inevitavelmente na superfície fundida do pré-molde depois da sua remoção do banho de metal fundido pode retirar-se, facilmente, por lavagem com o fluxo do metal de moldagem durante o processo de moldagem de tal forma que se pode obter uma ligação limpa das ligas fundidas da matriz, da camada superficial e do metal de moldagem com um maior grau de certeza possível sem retirar os elementos de liga pertubadores deste Gompósito.

Pode proporcionar-se a moldagem integral na moldagem final do pré-molde prl-tratado reforçado por inser ções, por intermédio de qualquer processo de moldagem desejado tal como, moldagem em areia, moldagem a frio, moldagem de baixa pressão ou moldagem em pressão e suas variantes de acordo com o processo de moldagem composto da invenção. Gomo metal para moldagem integral ou moldagem em torno da peça final pode utilizar-se uma liga dealumínio-silício, por exemplo, G· Àl Si Ou Ni Mg. A inserção ou feixe de inserção pode ser impregnada, sob pressão, com o metal de matriz e ser incrustada neste metal, durante o fabrico do pré-molde, de tal forma que o seu volume seja, pelo menos, 10 % do volume total do pré-molde. Para o pré-molde pode utilizar-se uma inserção de, por exemplo, grafite espumosa de poros abertos, cerâmica espumosa, metal espumoso ou análogos, ou um feixe de fibras, fibras que são constituídas, por exemplo, de quantidades predominante 3, por exemplo 95 de óxido de alumínio (AlgOj) e quantidades menores, por exemplo 5 %» de óxido de silício (SiOg). 0 metal

Claims (1)

1. de matriz do prê-molde -pode ser alumínio com um ponto de fusão de aproximadamente 660°0. Para o banho fundido de imersão pode utilizar-se, por exemplo, uma liga de alumínio e silioio tal como AISilQ que se pode levar até uma temperatura de banho superior a 700°C, de preferência, aproximadamente 780°C. Neste banho fundido, pode fazer-se a imersão do pré-molde de acordo com o seu tamanho, durante um ou vários minutos atl ao seu aquecimento completo. Depois do metal da matriz do prl-molde estar oompleta ou essencialmente num estado fundido depois do seu tratamento no banho de imersão, tal como na moldagem, submete-se o pré-molde a contracção normal por solidificação durante a solidificação da peça de moldagem completa final. Para evitar a ocorrência de cavidades de contracção devem-se tomar preceuçoes no molde, incluindo no metal de matriz inserções ou feixes de inserções, ou análogos, durante a progressão controlada da solidificação da peça moldada final. REIVINDICAÇÕES - lã _ Processo de moldagem composto para o fabrico de peças moldadas constituídas, em particular, por ligas de metais leves reforçadas por inserções, por exemplo, de materiais em forma de fibra ou de poros abertos ou análogos, em particular, partes de motor tais como êmbolos, cilindros, cabeças de cilindro e blocos de motor de motores de combustão interna, em que, primeiramente, se faz um pré-molde reforçado por inserção ou inserções, por incrustação e/ou penetração das inserções ou de um feixe de inserções, por exemplo, um feixe de fibras numa matriz de metal fundido e subsequentemente soli - 6 -

   dificar, depois imergir mim banho de metal fundido e subsequentemente inserir num molde para a moldagem integral ou mol dagem da peça moldada final, caracterizado pelo facto de se fazer a imersão do pre-molde num banho de metal fundido constituido pelo mesmo metal ou por um metal semelhante ou pela mesma liga de metal ou liga de metal semelhante ao do metal da matriz do pré-molde ou do metal utilizado para a peça moldada final e se aquecer a uma temperatura superior â temperatura do ponto de fusão do material de matriz.

   2a - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se imergir o pré-molde num banho de metal fundido de uma forma tal que o seu metal de matriz é completa ou essencialmente fundido no banho, e este pre-molde I subsequentemente inserido neste estado fundido no molde para moldagem integral ou moldagem à volta da peça moldada final. 3ã - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se mover o pré-molde com um movimento rotativo ou alternativo no banho de metal fundido. - 4-â - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se impregnar a inserção ou o feixe da inserções com matriz de metal, sob pressão, e se incrustarem neste metal de forma tal que o seu volume é pelo menos 10 % do volume total do pré-molde· - 7 -

   - 5* - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se utilizai1 um feixe de fibras, sendo as fibras constituídas, como quantidade predominante, por exemplo, 95 %, de óxido de alumínio (AlgOj), e a menor quantidade, por exemplo 50%, de óxido de sílicio (SiOg)· — Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se utilizar uma inserção de grafite espumosa de poro aberto, cerâmica espumosa, metal espumoso ou análogos. Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se lavar a camada de óxido que se forma na superfície fundida do pré--molde a ser inserido no molde, do pré-molde, na sequência da moldagem integral ou moldagem à volta do metal da peça moldada final, pelo fluxo deste metal. - 8a - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se utilizar como matriz do material do pré-molde alumínio com um ponto de fusão de cerca de 660°C. - 9» - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se utilizar - 8 - para o barho fundido de imersão, uma liga de alumínio-silício, por exemplo, AISilO» cuja temperatura é aumentada até uma tem peratura de banho superior a 700°C, de preferência, aproximada mente 780°0. - 10 a - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se fazer a imersão do pré-molde no banho de metal fundido durante um ou vários minutos, de acordo com o seu tamanho, até ficar completamente aquecido. - 11S - Processo de moldagem composto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material de moldagem integral ou de moldagem à volta do metal consistii numa liga de alumínio-silício, por exemplo, de G· AI Si 12 Ou Ni Mg, A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente alemã apresentado em 12 de Abril de 1990, sob o Na. P HO 11 948.5. Lisboa, 12 de Abril de 1991

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