arena de moldeo adecuada para fabricar machos y moldes de fundicion

8/2/2019 Arena de Moldeo Adecuada Para Fabricar Machos y Moldes de Fundicion

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k19 OFICINA ESPANOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPANA

k11 Numero de publicacion: 2 115 563k21 Numero de solicitud: 9602752k51 Int. Cl.6: C04B 35/18

C04B 38/08B22C 1/02

k12 SOLICITUD DE PATENTE A1

k22 Fecha de presentacion: 27.12.96 k71 Solicitante/s: Iberica Ashalnd Chemical, S.A.Muelle Tomas Olabarri, 4-3

48930 Las Arenas-Guecho, Vizcaya, ES

k43 Fecha de publicacion de la solicitud: 16.06.98k72 Inventor/es: Prat Urreiztieta, Jaime

k43 Fecha de publicacion del folleto de la solicitud:16.06.98

k74 Agente: Carpintero Lopez, Francisco

k54 Ttulo: Arena de moldeo adecuada para fabricar machos y moldes de fundicion.

k57 Resumen:Arena de moldeo adecuada para fabricar machos ymoldes de fundicion.La arena de moldeo utilizada en la fabricacion demachos de fundicion que se propone, esta destinadaa mejorar la calidad de las piezas obtenidas por re-duccion de la expansion termica y de los efectos delgas, incorporando en su composicion esferas huecasde silicato de alumina para constituir espacios hue-cos distribuidos en todo el volumen del macho, quepermiten absorber la expansion del mismo durantela fusion de la pieza, habiendose previsto la incorpo-racion del citado aditivo en una proporcion respectodel total de arena de moldeo entre el 1 y el 20%.

Venta de fascculos: Oficina Espanola de Patentes y Marcas. C/Panama, 1 28036 Madrid

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DESCRIPCION

Arena de moldeo adecuada para fabricar ma-chos y moldes de fundicion.Objeto de la invencion

Esta invencion se refiere a arenas de moldeo

utilizables en la fabricacion de machos de fun-dicion que permite mejorar la calidad de la piezaresultante reduciendo los defectos provocados porla expansion del macho y la evolucion de gas.Antecedentes de la invencion

Las piezas de fundicion obtenidas utilizandomachos fabricados con arenas de moldeo presen-tan generalmente una serie de defectos en suforma que es necesario mecanizar posteriormen-te para obtener una pieza dimensionalmente co-rrecta. Estos defectos se producen porque el ma-cho, por efecto del metal fundido que se viertesobre el, sufre un calentamiento que provoca suexpansion y, como consecuencia, la aparicion degrietas en su superficie. El metal fundido pene-

tra en el interior de estas grietas formandose asuna especie de tabiques o laminillas en la super-ficie de la pieza obtenida. Este efecto no deseadose conoce con el nombre de veining o cola derata.

En la actualidad, los machos se fabrican conresinas curadas por gas o en caliente, o por resinasautofraguantes, utilizandose ademas una serie deaditivos destinados a mejorar las caractersticasde la pieza obtenida.

Para evitar la formacion del veining, son co-nocidas y utilizadas una serie de tecnicas, comopor ejemplo: Utilizacion como aditivo de oxido de hierro.

Los oxidos de hierro utilizados como aditi-

vos estan destinados a minimizar los problemascreados por la expansion del slice contenido enlas arenas, utilizandose para ello oxidos de hie-rro rojo, negro, amarillo u oxidos de hierro deSierra Leona que se incorporan a la mezcla enporcentajes que varan entre el 1 y el 3%. Estosoxidos actuan como factor de formacion de feya-lita, de tal manera que, durante la formacion dela grieta en el macho, la feyalita en estado viscosorellena las grietas minimizando as el veining. Noobstante, esta tecnica ademas de no eliminar elveining en algunos casos, presenta como inconve-niente que el oxido de hierro reduce la resisten-cia mecanica del macho y, ademas, la formacionde feyalita aumenta la tendencia a la penetracion

que provoca que la superficie exterior de la piezaobtenida presente irregularidades que deben sertratadas posteriormente. Utilizacion como aditivo de harinas de maderay polvo de carbon.

Segun esta tecnica se anaden a la arena demoldeo polvos de harina de madera o huya enproporciones que varan entre el 1 y el 3%. Estasharinas se queman durante la fusion dejando ashuecos libres distribuidos por todo el volumen delmacho que permiten que la expansion del slicese produzca en esos huecos sin necesidad de au-mentar su tamano externo, evitando, consecuen-temente, la aparicion de las grietas que provocanel veining. La principal desventaja de esta tecnica

es que, al quemarse las harinas, se produce unagran cantidad de gas que, al difundirse, puede dar

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lugar a problemas dimensionales en las piezas ob-tenidas. Asimismo, con este tipo de aditivos seproduce una reduccion en la resistencia mecanicade los machos. Utilizacion, como aditivo, de oxido de titanio.

Esta nueva tecnica descrita en la Patente USAnum. 4,735,973, se basa en la utilizacion de adi-tivos de oxido de titanio, estando el aditivo pre-sente en un porcentaje que vara entre el 0,5 y el5% del total de la arena y conteniendo este adi-tivo entre 15 y 95%. de oxido de titanio. Conesta tecnica se produce la expansion termica, evi-tando, en consecuencia, el veining, se mantiene laresistencia mecanica de los machos y no se pro-duce un aumento en la evolucion de gas. El in-conveniente de esta tecnica es que los machos ob-tenidos presentan una cierta tendencia a la pene-tracion, siendo necesaria la aplicacion de pinturasu otros tratamientos sobre la superficie de los ma-chos obtenidos antes de proceder a la fusion de lapieza. Utilizacion de arenas naturales de baja expan-sion.

Esta tecnica utiliza, para la formacion del ma-cho, arenas especiales del tipo de slice redonda osubangular, arenas de cromita, arenas de circonioy arenas de olivina que, debido a sus diferentesgrados de expansion termica, dan lugar a la re-duccion del veining e incluso a la eliminacion to-tal de este. El inconveniente fundamental de estatecnica es el alto coste de este tipo de arenas conel consiguiente aumento del coste de obtencion delos machos. Utilizacion de arenas electrofundidas de baja ex-pansion.

Segun esta tecnica, la arena de slice utili-zada habitualmente para la fabricacion de ma-chos se funde en hornos electricos hasta conse-guir una especie de pasta sin capacidad de expan-sion. Posteriormente, la pasta obtenida se muelehasta conseguir un polvo de arena que se mez-cla, aproximadamente, al 50% con arena de slice.De esta manera, se evita la expansion del ma-cho, ya que el polvo obtenido a partir de la pastade slice no presenta capacidad de expansion y,consecuentemente, no se producen grietas ni elcorrespondiente veining. El inconveniente funda-mental de esta tecnica es la mayor complejidaddel proceso productivo que encarece el coste finalde obtencion de los machos.Descripcion de la invencion

La presente invencion se refiere a una arenade moldeo utilizada para la obtencion de ma-chos, que evita la aparicion de grietas durantela expansion del macho, pero sin aumentar laevolucion del gas y manteniendo las propiedadesmecanicas del macho obtenido.

Mas concretamente, la arena propuesta estacompuesta por esferas huecas de silicato de alumi-na, de forma que, durante el fundido de la pieza,la expansion del slice presente en la arena delmacho no provoca un aumento en el volumen delmismo, sino que la expansion queda absorbida porlos espacios interiores de las esferas huecas. Deesta manera, se evita completamente la aparicionde grietas en la superficie del macho y, consecuen-temente, el veining.

La arena propuesta esta formada por esferas

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huecas de silicato de alumina, se incorpora a laarena de moldeo en un porcentaje que vara entreel 1 y el 20% y, preferentemente, entre el 2 y el20%.

Con esta arena se obtienen machos de menordensidad con lo que se reduce la evolucion delgas, pero sin que por ello disminuya su resistenciamecanica. Asimismo, se reduce la penetracion dela pieza obtenida debido a que las esferas huecasde silicato de alumina tapan los espacios intergra-nulares del macho produciendo un efecto similaral de la pintura, por lo que se mejora la piel de lapieza obtenida.Descripcion de los dibujos

Para complementar la descripcion que se estarealizando y con objeto de ayudar a una mejorcomprension de las caractersticas de la invencion,se acompana a la presente memoria descriptiva,como parte integrante de la misma, un juego dedibujos en donde con caracter ilustrativo y no li-mitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Representa un grafico de barrasen el que se observa el efecto veining para distin-tas tecnicas de conformacion de machos, corres-pondiendo la posicion 04 a la tecnica basada enla utilizacion del aditivo ob jeto de la invencion enun porcentaje del 10%.

La figura 2.- Representa un grafico de barrasen el que se observa la resistencia mecanica ob-tenida segun las distintas tecnicas de fabricacionde machos, correspondiendo la posicion 04 a latecnica basada en la utilizacion del aditivo objetode la invencion en un porcentaje del 10%.

La figura 3.- Representa un grafico de barrasen el que se observa la densidad de los machos ob-tenidos segun las distintas tecnicas de fabricacion.

La figura 4.- Representa un grafico compara-tivo del veining y penetracion obtenidos con eladitivo objeto de la invencion y con aditivo deoxido de titanio segun la Patente USA 4,735,973.

La figura 5.- Representa un grafico en el que seobserva la resistencia a la traccion de machos ob-tenidos con distintos porcentajes del aditivo objeto de la invencion, representandose las curvascorrespondientes a la resistencia a la traccion a lasalida de la caja, despues de 24 horas y con unahumedad relativa del 100%.Descripcion detallada de la invencion

En las figuras 1 y 2 se han representado unosgraficos de barras que muestran el efecto veiningy la resistencia a la traccion de machos obtenidosutilizando un 2% de resina y distintos metodos defabricacion segun los aditivos o arenas que incor-poran. En estas figuras se han representado enla posicion 04 las propiedades obtenidas con unmacho que incorpora como aditivo microesferasde silicato de alumina en un porcentaje del 10%,pudiendo observarse la ausencia total del efectoveining y unas buenas propiedades de resistenciamecanica.

En la figura 3 se ha representado en un graficode barras la densidad de los machos obtenidossegun distintas tecnicas de fabricacion, corres-pondiendo la segunda posicion a un macho queincorpora el aditivo objeto de la invencion, ob-teniendose una densidad muy reducida respectoa los otros sistemas, densidad que permite redu-cir la evolucion de gas y la penetracion en la pieza

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obtenida.En la figura 4 se ha representado un grafico

comparativo del veining y penetracion obtenidocon el aditivo objeto de la invencion y con unaditivo de oxido de titanio segun la Patente USAnum. 4,735,973. En este grafico se observa cla-ramente como el veining en ambas tecnicas esmuy similar y se va reduciendo hasta desaparecercuando el porcentaje del aditivo aumenta progre-sivamente hasta alcanzar el 10%. No obstante,la penetracion utilizando aditivos de titanio au-menta a medida que aumenta el porcentaje deaditivo, mientras que utilizando como aditivo mi-croesferas de silicato de alumina, la penetracionpermanece constante y en un nivel muy reducido.

No se considera necesario hacer mas extensaesta descripcion para que cualquier experto en lamateria comprenda el alcance de la invencion ylas ventajas que de la misma se derivan.

Los materiales, forma, tamano y disposicionde los elementos seran susceptibles de variacionsiempre y cuando ello no suponga una alteracionen la esencialidad del invento.

Los terminos en que se ha redactado esta me-moria deberan ser tomados siempre en sentidoamplio y no limitativo.Ejemplos de fabricacionEjemplo I

- 100% de arena C-55

- 0% de microesferas de silicato de alumina

- 1% de resina isocure 325


- catalizador de DMEA

Se obtiene un macho con las siguientes carac-tersticas:

TS SH2 cc. 302 68 941 hora 76 9524 horas 88 981 h aire y 24 h100% humedad 23 73Peso probetas 448,9

Ejemplo II

- 95% de arena C-55

- 5% de microesferas de silicato de alumina- 1% de resina isocure 325





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Ejemplo III

- 90% de arena C-55







Ejemplo IV

- 80% de arena C-55

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Siendo:

SH: Resistencia a la abrasion (SCRATCHHARDNESS)

TS: Resistencia a la traccion (TENSILESTRENGHT)

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REIVINDICACIONES

1. Arena de moldeo adecuada para fabricarmachos y moldes de fundicion, destinada a me-jorar la calidad de las piezas obtenidas por reduc-cion de la expansion termica y de los efectos delgas, caracterizada esencialmente porque en sucomposicion incorpora esferas huecas de silicato

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de alumina para constituir espacios huecos distri-buidos en todo el volumen del macho, que per-miten absorber la expansion del mismo durantela fusion de la pieza, habiendose previsto la in-corporacion del citado aditivo en una proporcionrespecto del total de arena de moldeo entre el 1 yel 20%.

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k21 N. solicitud: 9602752k22 Fecha de presentacion de la solicitud: 27.12.96

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INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

k51 Int. Cl.6: C04B 35/18, 38/08, B22C 1/02

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categora Documentos citados Reivindicaciones

afectadas

X WO-9423865-A (FOSECO INTERNATIONAL LIMITED) 27.10.94 1-12* P agina 1, lneas 1-16; pagina 5, lneas 15-20;reivindicaciones 1,6,8,10,11,12,13 *

X US-4874726-A (KLEEB et al.) 17.10.89 1-8* Columna 2, lneas 14-32 *

X US-5443603-A (KIRKENDALL) 22.08.95 1-8* Columna 4 *

Categora de los documentos citados

X:

Y:

A:

de particular relevancia

de particular relevancia combinado con otro/s de la

misma categora

refleja el estado de la tecnica

O:

P:

E:

referido a divulgacion no escrita

publicado entre la fecha de prioridad y la de presentacion

de la solicitud

documento anterior, pero publicado despues de la fecha

de presentacion de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n

:

Fecha de realizacion del informe Examinador Pagina

19.05.98 J. Garca-Cernuda Gallardo 1/1


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CORRECCION DE ERRATAS DE FOLLETO DE PATENTE (IET)

k11 N. de publicacion : ES 2 115 563 A1k21 Numero de solicitud: 9602752k43 Fecha publicacion de la solicitud: 16.06.98k51 Int. Cl.6: C04B 35/18, 38/08, B22C 1/02

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