PT98547B

PT98547B - Processo para a realizacao de uma peca moldada de aluminio ou suas ligas provi-da de canais integrados

Info

Publication number: PT98547B
Application number: PT98547A
Authority: PT
Inventors: Eric Darsy; Philippe Meyer
Original assignee: Montupet Sa
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1991-08-01
Publication date: 1999-01-29
Also published as: JP2986585B2; FI96285B; DE69110786D1; NO178918C; DE69110786T2; FI913671A0; BR9105018A; CA2048187C; IE76321B1; FR2665384A1; FR2665384B1; ES2074246T3; ATE124306T1; PT98547A; EP0470021B1; NO913006D0; EP0470021A1; FI96285C; JPH04251656A; NO178918B

Description

PROCESSO PARA A REALIZAÇÃO DE DMA PEÇA MOLDADA DE ALUMÍNIO OU SUAS LIGAS PROVIDA DE CANAIS INTEGRADOS

A presente invenção diz respeito a um processo para a realização de peças moldadas de alumínio ou suas ligas que compreendem canais integrados com vista â distribuição de um lubrificante ou â circulação de um fluido transportador de calor.

Aplica-se em particular à fabricação de cabeças de cilindros.

É conhecido um processo deste tipo descrito nos pedidos de patente de invenção japoneses JA-55-73455 e JA-55-68168, nos quais um tubo metálico cheio de areia ou de material análogo é mergulhado numa peça moldada. Depois da solidificação, elimina-se a areia. Todavia, este processo apresenta os seguintes inconvenientes :

antes do vazamento é necessário encher os tubos com areia, o que constitui uma operação suplementar e delicada, sobretudo se os tubos forem estreitos e tortuosos;

depois do vazamento, é necessário eliminar a areia contida no interior dos canais, o que pode ser difícil se os canais forem estreitos e tortuosos;

podem não se eliminar alguns grãos de areia, que ficam agarrados ãs paredes interiores do tubo, o que pode induzir inconvenientes se os mesmos forem arrastados seguidamente para os circuitos de utilização (de lubrificante ou de arrefecimento);

dificuldades para refrigerar os tubos no decurso do vazamento.

A requerente, pretende eliminar os referidos inconvenientes realizou portanto o processo seguinte de acordo com a presente invenção.

Coloca-se um ou vários tubos principais de alumínio ou de uma das suas ligas previamente conformado(s) e eventualmente provido(s) de uma ou mais derivações no molde, numa posição determinada, podendo as extremidades abertas dos tubos corresponder ao exterior do molde, seja através deste, seja através de machos, podendo as extremidades fechadas ser mergulhas na peça.

Vaza-se então a liga da peça no interior da cavidade do molde, depois do fecho deste ultimo, para mergulhar o tubo ou sistema de tubos.

A liga que constitui os tubos, bem como as suas espessuras, são determinadas de modo a evitar qualquer fusão local quando do enchimento do molde pela liga líquida. De um modo geral preconiza-se a utilização de um tubo de A5 (Norma AFNOR-NF-57702) com uma espessura maior do que ou igual a 1 mm. Os raios de curvatura dos tubos não devem produzir na fibra em tracção adelgaçamentos demasiado grandes, incompatíveis com a resistência do tubo no momento do enchimento; de preferência o raio de curvatura ê maior do que ou igual a 3 vezes o diâmetro exterior dos tubos.

As derivações são fixadas no tubo principal :

a) quer por aros, obtidos por esmagamento axial do tubo e adaptados ao diâmetro do tubo principal. A fixação faz-se então por colagem ou soldadura. 0 posicionamento é dado pelo aro e o ajustamento da derivação no tubo principal (fig. 2);

b) quer por enfiamento à força da extremidade chanfrada da derivação num orifício do tubo principal com um aperto positivo, indo até 0,5 mm. 0 posicionamento é dado pela extremidade das ranhuras longitudinais das derivações que asseguram o aperto lateral (fig. 3);

c) ou por soldadura directa.

A profundidade de penetração de uma derivação no tubo principal é da ordem de 1 mm, em relação â sua superfície interior. Este posicionamento ê fixado pela posição do aro, no caso a), ou por ranhuramento longitudinal exterior por estampagem da extremidade do tubo derivado, no caso b). Neste último caso, as sobrespessuras obtidas no diâmetro asseguram então o aperto lateral e os rebordos de extremidade das ranhuras asseguram o posicionamento axial do tubo derivado no tubo principal. 0 posicio namento do tubo (ou do sistema de tubos) no molde assegura a sua centragem em relação à sua posição de referência, oferece a possibilidade de dilatação axial dos tubos e o bloqueio em rotação destes últimos.

posicionamento do tubo (ou do sistema de tubos) no molde é realizado por exemplo por um cotovelo a 90°, exterior à parte útil da peça moldada e introduzida num macho adjacente ao molde com uma folga da ordem de 1 a 2 mm, para um comprimento total máximo de 50 cm aproximadamente. A outra extremidade do tubo é inserida num macho com cavidade cilíndrica que permite a dilatação axial livre do tubo mas, por outro lado, assegurando uma centragem perfeita do sistema de tubos no molde. 0 molde propriamente dito é feito de areia, de metal ou misto, nas condições habituais para o vazamento das ligas de alumínio. As ligas habitualmente utilizadas são as AS7G ou AS5U3G nos estados Y20,23 ou Y30,33, de acordo com a norma AFNOR NF-A-57702.

-5As cotas entre eixos das derivações serão corrigidas, em relação âs cotas pretendidas, com um coeficiente que tem em conta deformações do tubo principal quando do vazamento e a solidificação da peça: isto ê, o alongamento sob a acção do calor do metal líquido e contracção no momento da solidificação da peça.

A temperatura de vazamento da peça é a temperatura mais baixa que permita obter uma boa resistência da peça e a não fusão do tubo. A temperatura de vazamento é menor do que ou igual a 760°C, de preferência compreendida entre 720°G e 740°C.

A título indicativo, os diâmetros interiores usuais dos tubos usados estão geralmente compreendidos entre 3 e 15 mm.

Ê preferível escolher as ligas do tubo ou sistema de tubos e da peça vazada de modo tal que a temperatura de fusão da liga da peça moldada seja inferior ou igual â do metal (ou liga) que constitui os tubos (ou sistema de tubos).

I

Durante a fase de enchimento, o tempo de contacto entre o sistema de tubos e o metal fundido deve ser menor do que 10 segundos, de preferência 5 segundos.

O tubo (ou sistema de tubos) pode(m) também ser arrefecido(s) no decurso da operação de vazamento por uma circulação de um fluido de arrefecimento, tal como ar comprimido ou vapor de azoto líquido.

-6Compreender-se-á melhor a presente invenção com o auxílio do exemplo seguinte, ilustrado nas fig. 1 a 3 e reproduzindo as condições de vazamento de uma parte de cabeça de cilindros.

A fig. 1 representa uma vista em corte de um tubo e das suas derivações, no seu lugar num molde, para o vazamento, em alçado (IA) segundo a linha (II-II) da fig. IB e em planta (IB) segundo a linha (I-I) da fig. IA.

Para maior clareza dos desenhos não se representou o sistema de alimentação da peça vazada por gravidade.

A fig. 2 mostra em corte o pormenor da junção de uma derivação no tubo principal por meio de um aro modelado e colado (fig. 2A a 2D), nas diferentes fases da sua modelação.

A fig. 3 representa o pormenor da junção de uma derivação no tubo principal por enfiamento â força, sendo a fig. 3A uma vista em alçado de uma derivação, a fig. 3B uma vista de topo e a fig. 3C um corte axial do enfiamento à força obtido.

Um tubo (1) provido de 3 derivações fechadas (2) é colocado num molde (3) constituído por uma parte inferior (4) e uma parte superior (5), que se apoia entre as mesmas pelo plano de junção (6); o tubo (1) tem as dimensões seguintes: diâmetro 12 x 8 mm e as derivações 6x4 mm. 0 molde é constituído por uma mistura

-Ί-

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PET-SET da firma ASHLAND AVERBENE, cuja composição é :

sílica 55AFA isocianato : 0,6% (em peso) resina fenólica : 0,6% (em peso) catalisador PP 3/4 = 20% da quantidade de resina (em peso).

As derivações estão providas de um aro (7), modelado e colado no tubo principal (1) com a ajuda de uma cola (10) cianoacrílica (Black Max da firma LOCTITE).

O tubo principal (1) possui um cotovelo na extremidade (8) colocado na parte (9) do molde (3), com uma folga (12) compreendida entre 1 e 2 mm, que permite posicionar com precisão o tubo (1) provido das suas derivações no molde (3). A outra extremidade achatada (13) do tubo (1) de 50 cm de comprimento, é direita e pode deslizar na parte (10) do molde (3) (dilatação térmica livre para o exterior do molde).

Os aros são obtidos por esmagamento axial do tubo (2) que constitui as derivações (fig. 2A, B e C) sendo estas, depois da modelação, coladas no tubo (1) (fig. 2D).

A penetração da derivação no tubo tem lugar num comprimento (1) da ordem de 1 mm.

Uma vez o tubo (1) e as suas derivações posicionados no molde (3), como se acaba de descrever, vaza-se na cavidade (11) uma liga AS5U3G, a uma temperatura de 730°C e com uma velocidade de 120 1/minuto.

Depois da solidificação, desmolda-se a peça provida do seu sistema de canais integrados, a qual é em seguida desembaraçada dos comprimentos excedentes inúteis, (8) e (13), por exemplo.

Na fig. 3 estã representado um outro modo de união da derivação (2) no tubo (1).

Consiste em formar por estampagem na extremidade do tubo de derivação ranhuras longitudinais (20) na face exterior, o que forma rebordos longitudinais ligeiros (21) com a altura (a) (de cerca de 0,3 mm) e um rebordo extremo (22).

tubo é depois chanfrado num comprimento (b) da ordem de 1 mm e enfia-se depois à força na abertura (23) do tubo (1) até que os rebordos (22) que funcionam como batentes assegurem a profundidade de penetração (1) pretendida.

processo segundo a presente invenção permite obter peças com um sistema de canais interiores que podem apresentar um desenho complexo, sem recorrer a uma maquinagem precisa e longa em máquinas especializadas, e sem ter de voltar a fechar as saídas dos canais inúteis em serviço e necessárias apenas pelas fases de perfuração.

Este processo simples e pouco dispendioso é adaptável à produção em série de todos os tipos de peças moldadas tais como cabeças de cilindros, cilindros de válvulas de compressores, sistemas de lubrificação, convectores, etc..

Claims

1. Processo para a obtenção de uma peça moldada de alumínio ou as suas ligas contendo canais integrados, caracterizado por :

se colocar um tubo (1) (ou sistema de tubos) de alumínio ou uma das suas ligas, com a espessura maior do que ou igual a 1 mm, previamente modelado, num molde (3), numa posição determinada, ficando as extremidades do tubo (ou sistema de tubos) no exterior do molde ou dos machos que nele estão introduzidos, se vazar a liga da peça na cavidade do molde, e depois da moldação, se eliminarem as partes excedentárias do tubo (ou do sistema de tubos).

2. Processo de vazamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a peça moldada de alumínio ou as suas ligas ser uma cabeça de cilindro.

3. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o sistema de tubos ser constituído por um tubo (1) que pode estar provido de uma ou várias derivações (2).

-114. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as derivações (2) serem fixadas no tubo (1) por aros modelados (7) e colados (10).

5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as derivações (2) serem fixadas no tubo (1) por enfiamento â força.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a extremidade da derivação (2) estar provida de ranhuras longitudinais (20) obtidas por estampagem, antes do enfiamento à força.

7. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 5 ou 6, caracterizado por o aperto do diâmetro ser positivo, podendo ir até 0,5 mm.

8. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 4 a 7, caracterizado por a ou as derivações (2) penetrar(em) no tubo (1).

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a penetração (1) ser da ordem de 1 mm.

10. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o tubo (ou sistema de tubos) (1) ser

-12posicionado antes do vazamento no molde (1) de maneira perfeitamente centrada, com a possibilidade de dilatação axial dos tubos e um bloqueio em rotação.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o posicionamento do tubo (ou sistema de tubos) ser realizado por um cotovelo a 90° (2) exterior à parte útil da peça moldada (1), inserido num macho (9) exterior ao molde com uma folga (12) e pela extremidade achatada (13) do tubo.

12. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por, durante o vazamento da peça, se fazer circular um fluido de arrefecimento no tubo (ou sistema de tubos) d).

13. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado por a temperatura de fusão do tubo (ou sistema de tubos) ser superior ou igual â da liga vazada que constitui a peça moldada.

14. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado por a liga que constitui a peça moldada ser de alumínio comercialmente puro [tipo (A5)].

15. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado por a temperatura de vazamento ser inferior a 760°C.

-1316. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a temperatura de vazamento estar compreendida entre 720°C e 740°C.

17. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 15 ou 16, caracterizado por o tempo de contacto entre o tubo (ou sistema de tubos) e o metal fundido ser inferior a 10 segundos, e de preferência 5 segundos.