ES2284328B1 - "molde de fundicion y procedimiento para su fabricacion". - Google Patents
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Abstract
Molde de fundición y procedimiento para su fabricación. Se presenta un molde de fundición, de los destinados a conformar arena de fundición para reproducir piezas, y el procedimiento para la fabricación del citado molde de fundición. El molde de fundición está constituido por un cuerpo hueco, esencialmente rígido y cerrado, cuyo interior está totalmente ocupado por un material de relleno endurecible. La pared del cuerpo hueco está provista al menos de una porción constituida por una concha de níquel dispuesta sin solución de continuidad respecto del resto de la pared del cuerpo, y estando la totalidad de la cara interna de cada concha de níquel en contacto con el citado material de relleno.
Description
Molde de fundición y procedimiento para su
fabricación.
La invención se refiere a un molde aplicable a
fundición, de los que sirven para conformar la arena de fundición
para reproducir al menos una pieza en fundición a partir de la
elaboración de un modelo de huella de un material no metálico por
cada pieza de fundición que se desea reproducir.
Es conocido que para la fabricación de una pieza
en fundición es necesario disponer de un molde que reproduzca el
negativo de dicha pieza donde colar el metal líquido. Los moldes
utilizados para este fin se clasifican en moldes permanentes,
normalmente metálicos y conocidos también como coquillas, y moldes
perdidos de arena. También existen moldes compuestos en los que se
unen partes de moldes, ya sean semicoquillas o partes de moldes de
arena.
Los moldes permanentes se preparan sin ayuda de
modelo alguno, es decir, sin ninguna reproducción de la pieza que
se desea fundir. En su lugar, se reproduce directamente en negativo
la pieza en uno o varios bloques de metal constituyendo la
coquilla, que será utilizable en numerosas fundiciones. En este tipo
de moldes, después de cada colada es necesario esperar a que la
coquilla se enfríe, lo que se convierte en una desventaja en
comparación con los moldes de arena en los que no se debe esperar
al enfriamiento del molde.
Los moldes perdidos en arena son aptos para la
colada de toda clase de metales y para piezas de cualquier
dimensión. Estos moldes están contenidos en una caja de moldeo
donde la arena de fundición queda comprimida alrededor de un modelo
de la pieza colocado en el interior.
En los moldes donde se unen varias partes de
moldes de arena, cada una de estas partes está formada por unos
marcos o bastidores a modo de cajón de arena que comprenden la
reproducción en negativo de una parte de la pieza a colar. Esta
reproducción parcial del negativo es el resultado de haber estampado
la parte correspondiente del modelo de la pieza sobre la superficie
de arena del cajón. Una vez unidas todas las partes de los moldes
de arena, el metal líquido se vierte durante el proceso de colada en
el espacio hueco creado al enfrentar todas las reproducciones
parciales en negativo.
Cabe mencionar que además de la compactación de
la arena contra el modelo de la pieza, existen otros procesos de
conformado de la arena, como el proceso al vacío, al vapor, o el
proceso por vibración.
Los modelos utilizados para la conformación de
la arena de fundición suelen ser piezas de acero, cuando se trata
de una serie larga, o piezas de resina, cuando la serie es corta o
se trabaja con prototipos. También existen modelos de madera,
aunque éstos son deformables y sensibles a la acción
atmosférica.
Debido a los esfuerzos que el modelo ha de
soportar cuando es comprimido contra la arena de fundición, lo más
usual en series largas es utilizar un modelo de acero. La exactitud
de los detalles de la superficie de la pieza a reproducir y los
efectos de dilatación y contracción, implican un riguroso estudio
del diseño del modelo y un posterior y laborioso trabajo de
mecanización, además de la imposibilidad de realizar según qué
modificaciones sobre el modelo metálico una vez éste está
acabado.
Así pues se pone de manifiesto la necesidad de
simplificar los trabajos de conformación de la arena de fundición,
sin tener que elaborar un modelo metálico para fabricar una pieza
colada con los inconvenientes que esto implica.
El molde de fundición objeto de la invención, es
de los destinados a conformar arena de fundición para reproducir
piezas en fundición.
En esencia, el molde de fundición se caracteriza
porque dicho molde está constituido por un cuerpo hueco,
esencialmente rígido y cerrado, cuyo interior está totalmente
ocupado por un material de relleno endurecible, estando la pared del
cuerpo hueco provista al menos de una porción constituida por una
concha de níquel dispuesta sin solución de continuidad respecto del
resto de la pared del cuerpo, y estando la totalidad de la cara
interna de cada concha de níquel en contacto con el citado material
de relle-
no.
no.
Según otra característica de la invención, cada
concha de níquel comprende una primera capa de níquel/cobalto
electrodepositado sobre la superficie de un correspondiente
negativo conductivizado de cada pieza a reproducir, y una segunda
capa de níquel puro electrodepositado sobre la primera capa.
De acuerdo con otra característica de la
invención, cada concha de níquel tiene un espesor mínimo de 2.5
mm.
Conforme a otra característica de la invención,
el cuerpo hueco está provisto de una tapa dotada de al menos un
orificio de colada y de al menos un orificio de salida de aire.
Según otra característica de la invención, el
material de relleno endurecible que ocupa totalmente el interior
del cuerpo hueco es una resina resistente a la temperatura,
disipadora térmica y de baja contracción lineal.
Según otro aspecto de la invención, se da a
conocer un procedimiento para la fabricación del molde aplicable a
fundición objeto de la invención.
En esencia, el procedimiento para la fabricación
del molde de fundición se caracteriza porque comprende:
- una primera etapa de elaboración y acabado
superficial de un negativo por cada modelo de huella de cada pieza
a reproducir, en resina no porosa o en placa mecanizable, en la que
el citado negativo está provisto de una banda perimetral;
- una segunda etapa de conductivización del
negativo de cada modelo de huella;
- una tercera etapa de colocación de ánodos de
enriquecimiento en cada negativo, disponiéndolos próximos a las
zonas cóncavas del mismo;
- una cuarta etapa de introducción de los
negativos con los correspondientes ánodos en un baño electrolítico
de níquel;
- una quinta etapa de elaboración de una concha
de níquel por cada negativo, obtenida por la electrodeposición de
una primera capa de níquel/cobalto sobre la superficie conductiva
del negativo, seguida de una electrodeposición de una segunda capa
de níquel puro, controlando y ajustando en cada momento la distancia
de separación de los ánodos de enriquecimiento respecto a las
citadas deposiciones a medida que éstas van depositándose sobre el
negativo, de modo que los ánodos de enriquecimiento no contacten
con las citadas deposiciones;
- una sexta etapa en la que se desmoldea el
negativo de cada concha de níquel, una vez éste se ha extraído del
baño electrolítico, diferenciándose en cada concha de níquel una
cara externa, que se corresponde con la que estaba orientada hacia
el correspondiente negativo, y una cara interna opuesta a la primera
y que está provista de arborescencias, además de una segunda banda
perimetral que se corresponde con la deposición de níquel en la
banda perimetral del negativo;
- una séptima etapa de acoplamiento con ajuste
de cada concha de níquel en una correspondiente abertura practicada
en la pared de un contenedor, quedando la cara interna de cada
concha de níquel orientada hacia el interior del contenedor; y
- una octava etapa en la que, estando provisto
el contenedor de una tapa trasera fijada mecánicamente y dotada de
al menos un orificio de colada y de al menos un orificio de salida
de aire, y habiendo unido y sellado el conjunto constituido por el
contenedor, su tapa trasera y cada concha de níquel, se rellena, a
través de cada orificio de colada, el interior del citado conjunto
con una resina resistente a la temperatura, que permita una buena
disipación térmica y de baja contracción lineal, obteniéndose el
molde de fundición.
Según otra característica de la invención, en la
segunda etapa de conductivización de cada negativo, se aplica una
pintura metálica cubriendo toda la superficie del negativo a
reproducir en el molde, quedando las zonas del negativo que no se
quieren reproducir sin cubrir, o cubiertas con pintura aislante si
el negativo es metálico.
Conforme a otra característica de la invención,
las electrodeposiciones de la quinta etapa se realizan el tiempo
necesario hasta conseguir que cada concha de níquel tenga un
espesor mínimo de 2.5 mm.
De acuerdo con otra característica de la
invención, en el baño electrolítico de níquel los electrolitos son
soluciones de sulfamato de níquel y soluciones de sulfato de
níquel.
Según otra característica de la invención, la
banda perimetral de cada negativo tiene un ancho mínimo de 10
mm.
Conforme a otra característica de la invención,
en la primera etapa, el negativo está realizado con una capa de
superficie de resina no porosa, de un color sustancialmente
diferente del de la electrodeposición de la segunda capa de níquel
puro, y con una resina de relleno aplicada por colada.
De acuerdo con otra característica de la
invención, antes de la tercera etapa de colocación de ánodos de
enriquecimiento en cada negativo, se realiza un esquema de
colocación de los ánodos sobre cada negativo y conforme a este
esquema se realiza una simulación informática de la deposición
electrolítica de níquel sobre cada negativo.
Según otra característica de la invención,
después de la octava etapa se realiza un control dimensional del
molde obtenido.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, un modo de realización preferido del molde
de fundición objeto de la invención. En dichos dibujos:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de la
pieza en fundición a fabricar con el molde de fundición objeto de
la invención;
la Fig. 2 es una vista en perspectiva de un
modelo de huella de la pieza en fundición de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva de un
negativo del modelo de huella de la Fig. 2;
la Fig. 4 es una vista en perspectiva de otra
realización de un negativo del modelo de huella de la Fig. 2;
la Fig. 5 es una vista en perspectiva de la
concha de níquel correspondiente al negativo de la Fig. 3;
la Fig. 6 es otra vista en perspectiva de la
concha de níquel de la Fig. 5;
la Fig. 7 es una vista en perspectiva del
montaje de la concha de níquel de la Fig. 5 en un contenedor;
la Fig. 8 es una vista en perspectiva del molde
de fundición;
la Fig. 9 es una vista en sección de un corte
horizontal de la concha de níquel de la Fig. 4 electrodepositada
sobre el negativo de la Fig. 3;
la Fig. 10 es una vista en detalle de un corte
parcial transversal de la concha de níquel de la Fig. 5; y
la Fig. 11 es una vista en perspectiva de un
bloque de arena conformada por el molde de fundición de la Fig.
8;
la Fig. 12 es una vista parcial en sección de un
corte transversal del acoplamiento de la concha de níquel de la
Fig. 5 en un contenedor;
la Fig 13 es una vista en perspectiva de una
segunda realización de una concha de níquel; y
la Fig. 14 es una vista parcial en sección de un
corte transversal del acoplamiento de la concha de níquel de la
Fig. 13 en un contenedor.
Para fabricar una pieza 2 de fundición son
conocidos los moldes perdidos de arena, confinados en una caja de
moldeo. Una caja de moldeo suele estar formada por dos o más partes
de moldes perdidos y cada una de estas partes comprende un bloque
de arena de fundición 10 que reproduce parcialmente en negativo la
pieza 2 de fundición. Obviamente, el número de partes de moldes
perdidos que forman la caja de moldeo de un molde perdido de arena
dependerá de la geometría de la pieza o piezas a fabricar.
En la Fig. 11 se ha representado un bloque de
arena de fundición 10 cuya cavidad reproduce en negativo la mitad
de la pieza 2 de la Fig. 1. Teniendo en cuenta que la pieza 2 de
fundición de la Fig. 1 es simétrica con respecto de su eje axial,
el molde perdido de arena podrá estar formado por dos partes de
moldes perdidos enfrentadas. Cada una de estas partes de moldes
deberá comprender el bloque de arena de fundición 10 de la Fig. 11,
de modo que al enfrentar ambas partes, quedará configurado un
espacio interior, reproducción en negativo de la pieza 2 de la Fig.
1, que será llenado con metal líquido durante el proceso de
colada.
La conformación de la arena de fundición 10
representada en la Fig. 11 puede hacerse según diferentes procesos,
como el consistente en compactar la arena presionando el bloque de
arena de fundición contra un costoso modelo metálico de la pieza 2
o bien contra un molde de fundición 1 como el representado en la
Fig. 8.
Como se observa en la Fig. 8, el molde de
fundición 1 está constituido por un cuerpo hueco, rígido y cerrado,
representado en los dibujos como un cuerpo prismático, provisto de
una tapa 93 trasera unida mecánicamente al marco perimetral del
cuerpo hueco prismático mediante cuatro tornillos, no representados,
o cualquier otro medio similar. En el dibujo se aprecia que la
pared del cuerpo hueco está provista de una porción constituida por
una concha de níquel 8, dispuesta sin solución de continuidad
respecto del resto de la pared del cuerpo hueco. El interior del
cuerpo hueco prismático está relleno de una resina epoxi resistente
a la temperatura, de baja contracción lineal y que disipa
fácilmente la temperatura, estando la totalidad de la cara interna
84 de la concha de níquel 8 en contacto con este material de
relleno. Por su parte, tal y como muestra la Fig. 7, la tapa 93
trasera está provista de un orificio de colada 94 para introducir
la resina en el interior del cuerpo hueco prismático y de cuatro
orificios de salida de aire 95.
A continuación se describe el procedimiento para
la fabricación de un molde de fundición 1, representado en la Fig.
8, que permite conformar un bloque de arena de fundición 10 de la
forma mostrada en la Fig. 11 para la colada de la pieza 2 de
fundición de la Fig. 1.
La situación de partida para la obtención de la
concha de níquel 8 comprendida en el molde de fundición 1 consiste
en disponer de un modelo de huella 3, representado a modo de
ejemplo en la Fig. 2, modelizado tridimensionalmente en un archivo
informático o bien disponer de un plano acotado. La forma más
habitual en la que se entregan actualmente los planos para realizar
un molde es mediante el archivo informático con la modelización
tridimensional. Este archivo permite, mediante un programa
traductor de datos, su transformación en un archivo de mecanizado,
con el que se puede realizar el modelo de huella 3 mediante placa
moldeable y/o mecanizable de material no metálico, como por ejemplo
poliuretano de densidad superior a 0.75 g/cm^{3}.
La forma tradicional, y cada vez menos
utilizada, es la de obtener el modelo de huella 3 a partir de un
plano acotado. En este caso, el modelo de huella 3 se realiza
manualmente en madera o en resina.
En dicha Fig. 2 se observa el modelo de huella 3
conforme a la pieza 2 de fundición de la Fig. 1. La utilidad del
modelo de huella 3 radica en que sobre éste es posible realizar
todas las modificaciones y ajustes para conseguir la pieza 2 de
fundición con las especificaciones finales, ya que los materiales
en los que está hecho son fácilmente modificables.
La primera etapa para la fabricación del molde
de fundición 1 consiste en la elaboración y acabado superficial de
un negativo 4 del modelo de huella 3. Este negativo 4 está hecho de
resina no porosa y su superficie exterior debe ser de un color
visiblemente diferente al de la deposición del níquel, es decir, de
un color distinto al gris. Para la realización del negativo 4,
primero se aplica con brocha una capa de superficie de una resina y
posteriormente se aplica por colada una resina de relleno que
presenta una elevada estabilidad dimensional. Para aquellos casos
en los que el volumen de colada de resina supera un espesor de 10
mm, se pone en el interior del negativo 4 un núcleo para evitar
espesores excesivos en la colada que podrían crear una reacción
exotérmica desfavorable para el proceso.
También es posible realizar el negativo 4 en
placa mecanizable, si los requerimientos de estabilidad dimensional
son importantes, a pesar de que el hecho de ajustar las dimensiones
con placa implica una duración de tiempo elevada, y por
consiguiente, un mayor coste. En estos casos, es aconsejable que la
placa tenga una densidad superior a 1 g/cm^{3} para asegurar un
correcto acabado superficial.
Como se verá más adelante, un factor a tener en
cuenta a la hora de realizar el negativo 4 es que éste ha de tener
una banda 41 perimetral con un ancho mínimo de 10 mm, como se
muestra en las dos realizaciones de negativos 4 de las Figs. 3 y 4
en los que la banda 41 perimetral es plana. En ocasiones el propio
modelo de huella 3 utilizado ya dispone de una banda, para que
directamente el negativo 4 ya se cree con esta banda 41 perimetral
plana.
En la segunda etapa del procedimiento de
elaboración del molde 1 de fundición se lleva a cabo la
conductivización del negativo 4. La citada conductivización
consiste en aplicar, generalmente con una pistola de aire o
dispositivo similar, una pintura de plata con un espesor de micras
sobre la superficie total del negativo 4 que se desea reproducir en
la concha de níquel 8 electrodepositado. En el caso de negativos 4
hechos con placa metálica, se debe aplicar una pintura aislante en
la superficie metálica del negativo 4 sobre la que no se quiera
electrodepositar níquel. Es importante asegurarse que la banda 41
perimetral plana del negativo 4 queda conductivizada, ya que la
deposición de níquel en esta zona permitirá un posterior encastre
de la concha de níquel 8 en el contenedor
9.
9.
Como se ha mencionado anteriormente, la concha
de níquel 8 es una concha formada por la electrodeposición de dicho
metal sobre el negativo 4. Esta electrodeposición se lleva a cabo
en una baño electrolítico de níquel formado básicamente por dos
electrodos, ánodo y cátodo, sumergidos en un electrolito conductor
que contiene las sales metálicas, y por una fuente de corriente
continua. Cuando la corriente circula entre los dos electrodos, los
iones metálicos en solución Ni^{2+} se reducen a níquel metal en
la superficie catódica y se van depositando micra a micra
produciendo un depósito continuo. El fenómeno de crecimiento de
todos los puntos por electrodeposición se conoce como
electroformado y permite ser aplicado ventajosamente para la
fabricación de muchos productos finos, como las hojas de metal,
cuya fabricación por procesos metalúrgicos implica un mayor
coste.
No obstante, el proceso de electroformado no
está limitado exclusivamente a la deposición de metales para formar
objetos finos sino que también permite elaborar electroformas a
partir de un depósito de metal de un espesor determinado sobre la
superficie conductivizada de un negativo 4, pudiendo separar
posteriormente la electroforma del citado negativo 4.
En el electroformado del níquel que constituye
la concha de níquel 8, los dos electrolitos utilizados son
soluciones de sulfamato de níquel y soluciones de sulfato de
níquel, debido a sus favorables propiedades físicas y mecánicas.
Propiedades como la dureza, la ductilidad o las tensiones internas
de la electroforma pueden variarse cambiando el electrolito y las
condiciones de operación del mismo. Se ha demostrado que las
soluciones de sulfamato de níquel y de sulfato de níquel permiten
obtener velocidades de deposición muy altas en comparación con otros
electrolitos.
Además de los electrolitos, los otros dos
componentes básicos para el electroformado son el ánodo y el
cátodo. En el caso que nos ocupa, el ánodo utilizado es de níquel
metal y éste se irá disolviendo según las condiciones anódicas
utilizadas. Por su parte, el cátodo es el negativo 4
conductivizado, que es donde se irá depositando el níquel durante
la electrodeposición del metal.
El electroformado que constituye la concha de
níquel 8 permite obtener una gran precisión en la reproducción de
formas y detalles superficiales, como los que presenta la pieza 2
de fundición de la Fig.
1.
1.
Volviendo a las etapas del procedimiento de
fabricación del molde de fundición 1 de la Fig. 8, después de la
etapa de conductivización del negativo 4 se lleva a cabo la tercera
etapa, consistente en la colocación de los ánodos de enriquecimiento
en el negativo 4. Mediante los ánodos de enriquecimiento se
pretende conseguir que el espesor final de la deposición de níquel
sea lo más homogéneo posible, propiciando a la vez una homogeneidad
en la intensidad de corriente en todo el electrolito.
En esta etapa, los ánodos de enriquecimiento se
disponen en el negativo 4 conductivizado, teniendo en cuenta que,
una vez introducido el negativo 4 en el baño electrolítico, en las
zonas cóncavas 43 habrá una caída del campo eléctrico y en las
zonas convexas una alta intensidad de campo. Por este motivo, es muy
importante disponer los ánodos de enriquecimiento próximos a las
zonas cóncavas 43 del negativo 4 conductivizado.
Opcionalmente, antes de la tercera etapa de
colocación de los ánodos de enriquecimiento en el negativo 4
conductivizado, se realiza un esquema de dicha colocación, pudiendo
convertir dicho esquema de colocación en un archivo informático que
permita realizar una simulación por ordenador de la deposición
electrolítica del níquel sobre el negativo 4.
La cuarta etapa consiste en introducir el
negativo 4 con los correspondientes ánodos de enriquecimiento en un
baño electrolítico de níquel como el descrito anteriormente. Para
poder introducir el negativo 4, y extraerlo después, éste tendrá que
sujetarse con unas cinchas para posicionarlo correctamente en la
cuba electrolítica del baño.
Una vez dentro del baño electrolítico, en las
zonas del negativo 4 consideradas como críticas deberán aproximarse
al máximo los ánodos al negativo 4, controlando durante el proceso
de electrodeposición que dichos ánodos no lleguen a contactar con
la deposición, ya que dicho contacto los inutilizaría. Para ello,
los ánodos de enriquecimiento estarán colocados en una estructura
metálica envolvente (no representada) del negativo 4 con regulación
móvil para permitir variar y ajustar la distancia de estos ánodos
al níquel que se vaya depositando sobre la superficie
conductivizada del negativo 4.
Otro de los problemas que se pueden presentar
está relacionado con la disposición del negativo 4 dentro del baño
electrolítico de níquel, ya que pueden existir zonas en las que el
electrolito no circule, zonas sin circulación de fluido, provocando
de este modo un empobrecimiento localizado de la concentración del
níquel. Para solventar este problema, se generan corrientes en el
baño para que siempre exista un movimiento de corriente en todas
las zonas del baño, aumentando la potencia y colocando termopares
de corriente próximos a estas zonas complicadas.
Del modo indicado anteriormente se obtiene una
homogeneidad tanto en la intensidad de corriente como en los iones
de níquel dentro del baño electrolítico.
La quinta etapa comprende la elaboración de la
concha de níquel 8 por electrodeposición de una primera capa 81 de
níquel/cobalto sobre la superficie conductiva del negativo 4,
seguida de una electrodeposición de una segunda capa 82 de níquel
puro. La primera capa 81 de níquel/cobalto sirve para dar mayor
dureza a la capa sobre la que se depositará el níquel puro. Como ya
se ha comentado, es muy importante controlar y ajustar en cada
momento la distancia de separación de los ánodos de enriquecimiento
respecto a las citadas deposiciones a medida que éstas se depositan
sobre el negativo. La Fig. 9 muestra la sección de un corte
horizontal de la concha de níquel 8 electrodepositada sobre el
negativo 4 de la Fig. 3.
Para obtener una concha de níquel 8 apropiada
para un molde de fundición 1, ésta deberá tener un espesor variable
comprendido entre 2.5 y 3 mm, ya que la irregularidad del espesor
suele variar unos 0.5 mm y por debajo de un espesor de 2.5 cm
podría haber dificultades posteriores si se quisiera realizar alguna
modificación de pieza, situación muy habitual en el campo de la
fundición. Este espesor de deposición será el que marcará el tiempo
que deberá estar el negativo 4 conductivizado en el baño, por lo
que las electrodeposiciones de la quinta etapa se realizarán el
tiempo necesario hasta conseguir que la concha de níquel 8 tenga un
espesor mínimo de 2.5 mm.
En la sexta etapa del procedimiento se desmoldea
el negativo 4 de la concha de níquel 8, una vez éste se ha extraído
del baño electrolítico. En condiciones normales, la concha de
níquel 8 representada en las Figs. 5 y 6 se separará fácilmente del
negativo 4. Si esto no fuera así, se recomienda no forzar el
desmoldeo ya que la concha de níquel 8 podría deformarse.
La Fig. 10 muestra una sección parcial de un
corte transversal de la concha de níquel 8 obtenida según el
negativo 4 de la Fig. 3. En el dibujo se aprecia que en la concha
de níquel se distinguen claramente dos caras, una cara externa 83,
que se corresponde con la que estaba orientada hacia el negativo 4
durante la electrodeposición, y una cara interna 84, opuesta a la
externa y que está provista de arborescencias 85. También se
aprecia en las Figs. 6 y 9 que sobre la banda 41 plana perimetral
del negativo 4 se ha formado en la concha de níquel 8 una
correspondiente segunda banda 86 perimetral plana, provista también
de arborescencias 85.
El níquel electroformado, es decir, la concha de
níquel 8 obtenida, tiene una gran resistencia en los procesos de
moldeado por compresión, donde se alcanzan elevadas presiones,
consigue una extremada precisión en la reproducción de detalles
superficiales y presenta una buena resistencia al desgaste y a la
corrosión, por lo que se considera una material apto técnicamente
para la fabricación de moldes de fundición 1. Entre sus propiedades
físicas más importantes figuran la resistencia a la tracción, la
ductilidad o elongación, la dureza y la tensión interna. Por su
parte, el níquel presenta mayor resistencia al desgaste en caliente
que otros metales.
Las propiedades mecánicas y físicas de la
electroforma o concha de níquel 8 son de especial importancia ya
que ésta es la que trabajará sola una vez se haya separado del
negativo 4. Este hecho es el que diferencia a una concha de níquel 8
de un recubrimiento de níquel, ya que este último se deposita sobre
un sustrato para mejorar la apariencia o resistencia del sustrato
frente a la corrosión, motivo por el que las propiedades mecánicas
del recubrimiento no son normalmente de gran importancia.
En la séptima etapa del procedimiento se procede
al acoplamiento de la concha 8 de níquel en un contenedor 9,
representado en los dibujos con configuración prismática, provisto
de una tapa 93 trasera, representado en la Fig. 7. Este contenedor
9 está provisto de una abertura practicada en su pared cuyo contorno
comprende una zona de acoplamiento 92, denominada también zona de
encastre, adaptada para recibir con ajuste el encaje de la segunda
banda 86 plana de la concha de níquel 8. Para facilitar el
acoplamiento y encaje, y conseguir que la concha de níquel 8 quede
enrasada con la pared superior del contenedor 9, se recomienda
pulir la zona perimetral de la segunda banda 86, eliminando las
arborescencias 85 de esta zona, como se aprecia en la Fig. 6,
realizando un planeado de la parte de apoyo del acoplamiento de la
concha de níquel 8. Anteriormente se ha comentado que la banda
plana 41 perimetral del negativo 4 tiene un ancho mínimo de 10 mm.
Este ancho es el que proporciona que la segunda banda 86 de la
concha 8 de níquel sea capaz de apoyarse en citada zona de
acoplamiento 92.
Según lo anterior, la concha de níquel 8
acoplada por encaje con ajuste a la pared del contenedor 9,
provisto a su vez de una tapa trasera 93 dotada de un orificio de
colada 94 y de varios orificios de salida de aire 93, constituye un
cuerpo hueco, rígido y cerrado.
Las Figs. 12 y 14 muestran una sección
transversal del acoplamiento de la concha de níquel 8 de las Figs.
5 y 13, respectivamente, en una abertura de una de las paredes del
cuerpo contenedor 9. Como se ha comentado anteriormente, la
abertura del contenedor 9 está provista en su contorno de una zona
de acoplamiento 92 destinada a recibir con ajuste el encaje de la
segunda banda 86 plana de la concha de níquel 8. En la Fig. 12 la
zona de acoplamiento 92 está formada por un entrante perimetral
externo sobre el que se apoya la segunda banda 86 plana de la
concha de níquel 8 de la Fig. 5. Se observa que la concha de níquel
8 queda encajada con ajuste y dispuesta sin solución de
continuidad, enrasada, respecto del resto de la pared del
contenedor 9.
Por otra parte, en la Fig. 14 la zona de
acoplamiento 92 está formada por un entrante interno en el que
queda encajada la segunda banda 86 plana de la concha de níquel 8
de la Fig. 13. En este caso, la concha de níquel 8 tendrá que
introducirse por la parte trasera del contenedor 9, quitando la
tapa 93 trasera. Cabe mencionar en este punto que es recomendable
haber realizado un enriquecimiento de la deposición de níquel sobre
la banda 41 perimetral del negativo 4 para obtener una segunda
banda 86 plana perimetral de la concha de níquel 8 de mayor espesor
a los efectos de reforzar el acoplamiento y anclaje de la concha en
la pared del contenedor 9.
En las Figs. 12 y 14 se aprecia que la cara
interna 84 de la concha de níquel 8 queda orientada hacia el
interior del contenedor 9, y por tanto, hacia el interior del
cuerpo hueco, rígido y cerrado, por lo que la única cara que queda
vista exteriormente es la cara externa 83, que será la que
contactará con la arena de fundición 10 para su conformación.
Una vez acoplada la concha de níquel 8 en el
contenedor, se procede a fijar mecánicamente la tapa 93 trasera al
citado contenedor, por ejemplo atornillándola a la base del marco
perimetral que forma el contenedor 9. Como se aprecia en la Fig. 7,
la tapa 93 trasera está provista de un orificio de colada 94 y de
varios orificios de salida de aire 95.
Estando unido y sellado el conjunto constituido
por el contenedor 9, su tapa 93 trasera y la concha de níquel 8,
formando todo ello un cuerpo hueco, rígido y cerrado, se procede a
rellenar, a través del orificio de colada 94, el interior del citado
cuerpo hueco con un material de relleno endurecible, una resina,
por ejemplo tipo epoxi, que sea resistente a la temperatura, de
baja contracción lineal y que permita una buena disipación térmica.
De esta forma se obtiene el molde de fundición 1 representado en la
Fig. 8.
Es destacable que la parte de la concha de
níquel 8 no vista en el molde de fundición 1, es decir, la cara
interna 84, no se ha pulido ni se ha procedido a eliminar las
arborescencias 85 que presenta, ya que precisamente la rugosidad de
estas arborescencias 85 mejora la adhesión de la resina con la que
se rellena el interior del cuerpo hueco, rígido y cerrado, que
constituye el molde de fundición 1.
Una vez acabado el molde de fundición 1, éste se
somete a un control dimensional, tras el cual se considera apto
para su utilización en la conformación de la arena de fundición
10.
En la descripción anterior basada en los
dibujos, se ha explicado el proceso de fabricación de un molde de
fundición 1 que comprende una sola concha de níquel 8. Cabe añadir
que un solo molde de fundición 1 puede comprender más de una concha
de níquel 8, dependiendo si se quiere utilizar el molde 1 de
fundición para la fabricación de más de una pieza 2 de
fundición.
De este modo, si se quiere conformar la arena de
fundición 10 para colar varias piezas 2 de fundición, el contenedor
9 tendrá en su pared tantas aberturas como modelos de huella 3
correspondientes a las piezas 2 a colar y en estas aberturas se
acoplarán correspondientes conchas de níquel 8. La tapa 93 trasera
de la que está provista el contenedor 9 se dotará de al menos un
orificio de colada 94 y de varios orificios de salida de aire 95
para rellenar con el material de relleno endurecible el interior
del cuerpo hueco rígido y cerrado que constituye el molde de
fundición 1, quedando en contacto con el material de relleno la
cara interna 84 de cada concha de níquel 8.
Claims (13)
1. Molde de fundición (1) , de los destinados a
conformar arena de fundición (10) para reproducir piezas (2),
caracterizado porque dicho molde está constituido por un
cuerpo hueco, esencialmente rígido y cerrado, cuyo interior está
totalmente ocupado por un material de relleno endurecible, estando
la pared del cuerpo hueco provista al menos de una porción
constituida por una concha de níquel (8) dispuesta sin solución de
continuidad respecto del resto de la pared del cuerpo, y estando la
totalidad de la cara interna (84) de cada concha de níquel en
contacto con el citado material de relleno.
2. Molde de fundición (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque cada concha de níquel
(8) comprende una primera capa (81) de níquel/cobalto
electrodepositado sobre la superficie de un correspondiente negativo
(4) conductivizado de cada pieza (2) a reproducir, y una segunda
capa (82) de níquel puro electrodepositado sobre la primera
capa.
3. Molde de fundición (1) según la
reivindicación 2, caracterizado porque cada concha de níquel
(8) tiene un espesor mínimo de 2.5 mm.
4. Molde de fundición (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo
hueco está provisto de una tapa (93) dotada de al menos un orificio
de colada (94) y de al menos un orificio de salida de aire (95).
5. Molde (1) de fundición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
material de relleno endurecible que ocupa totalmente el interior
del cuerpo hueco es una resina resistente a la temperatura,
disipadora térmica y de baja contracción lineal.
6. Procedimiento para la fabricación del molde
de fundición (1) según las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque comprende:
- una primera etapa de elaboración y acabado
superficial de un negativo (4) por cada modelo de huella (3) de
cada pieza (2) a reproducir, en resina no porosa o en placa
mecanizable, en la que el citado negativo está provisto de una banda
(41) perimetral;
- una segunda etapa de conductivización del
negativo de cada modelo de huella;
- una tercera etapa de colocación de ánodos de
enriquecimiento en cada negativo, disponiéndolos próximos a las
zonas cóncavas (43) del mismo;
- una cuarta etapa de introducción de los
negativos con los correspondientes ánodos en un baño electrolítico
de níquel;
- una quinta etapa de elaboración de una concha
de níquel (8) por cada negativo, obtenida por la electrodeposición
de una primera capa (81) de níquel/cobalto sobre la superficie
conductiva del negativo, seguida de una electrodeposición de una
segunda capa (82) de níquel puro, controlando y ajustando en cada
momento la distancia de separación de los ánodos de enriquecimiento
respecto a las citadas deposiciones a medida que éstas van
depositándose sobre el negativo, de modo que los ánodos de
enriquecimiento no contacten con las citadas deposiciones;
- una sexta etapa en la que se desmoldea el
negativo de cada concha de níquel, una vez éste se ha extraído del
baño electrolítico, diferenciándose en cada concha de níquel una
cara externa (83), que se corresponde con la que estaba orientada
hacia el correspondiente negativo, y una cara interna (84) opuesta a
la primera y que está provista de arborescencias (85), además de
una segunda banda (86) perimetral que se corresponde con la
deposición de níquel en la banda (41) perimetral del negativo;
- una séptima etapa de acoplamiento con ajuste
de cada concha de níquel en una correspondiente abertura practicada
en la pared de un contenedor (9), quedando la cara interna de cada
concha de níquel orientada hacia el interior del contenedor; y
- una octava etapa en la que, estando provisto
el contenedor de una tapa (93) trasera fijada mecánicamente y
dotada de al menos un orificio de colada (94) y de al menos un
orificio de salida de aire (95), y habiendo unido y sellado el
conjunto constituido por el contenedor, su tapa trasera y cada
concha de níquel, se rellena, a través de cada orificio de colada,
el interior del citado conjunto con una resina resistente a la
temperatura, que permita una buena disipación térmica y de baja
contracción lineal, obteniéndose el molde de fundición.
7. Procedimiento para la fabricación de un molde
de fundición (1) según la reivindicación 6, caracterizado
porque en la segunda etapa de conductivización de cada negativo
(4), se aplica una pintura metálica (52) cubriendo toda la
superficie del negativo a reproducir en el molde, quedando las
zonas (42) del negativo que no se quieren reproducir sin cubrir, o
cubiertas con pintura aislante (51) si el negativo es metálico.
8. Procedimiento para la fabricación de un molde
de fundición (1) según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque las electrodeposiciones de la quinta
etapa se realizan el tiempo necesario hasta conseguir que cada
concha de níquel (8) tenga un espesor mínimo de 2.5 mm.
9. Procedimiento para la fabricación de un molde
de fundición (1) según una de las reivindicaciones 6 a 8,
caracterizado porque en el baño electrolítico de níquel los
electrolitos son soluciones de sulfamato de níquel y soluciones de
sulfato de níquel.
10. Procedimiento para la fabricación de un
molde de fundición (1) según una de las reivindicaciones 6 a 9,
caracterizado porque la banda plana (41) perimetral de cada
negativo (4) tiene un ancho mínimo de 10 mm.
11. Procedimiento para la fabricación de un
molde (1) para fundición según una de las reivindicaciones 6 a 10,
caracterizado porque en la primera etapa, el negativo (4)
está realizado con una capa de superficie de resina no porosa, de un
color sustancialmente diferente del de la electrodeposición de la
segunda capa (82) de níquel puro, y con una resina de relleno
aplicada por colada.
12. Procedimiento para la fabricación de un
molde de fundición (1) según una de las reivindicaciones 6 a 11,
caracterizado porque antes de la tercera etapa de colocación
de ánodos de enriquecimiento en cada negativo (4), se realiza un
esquema de colocación de los ánodos sobre cada negativo y conforme a
este esquema se realiza una simulación informática de la deposición
electrolítica de níquel sobre cada negativo.
13. Procedimiento para la fabricación de un
molde de fundición (1) según una de las reivindicaciones 6 a 12,
caracterizado porque después de la octava etapa se realiza
un control dimensional del molde obtenido.
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20071101 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2284328B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180809 |