MEZCLAS DE MATERIAL DE MOLDEO QUE CONTIENEN VIDRIO DE SILICATO DE BORO.

Mezclas de material de moldeo que contienen vidrio de silicato de boro La invención se refiere a una masa de moldeo para la producción de cuerpos moldeados para la industria de la fundición, a un procedimiento para producir tales cuerpos moldeados para la industria de la fundición, a cuerpos moldeados para la industria de la fundición y al uso de tales cuerpos moldeados para la industria de la fundición en un procedimiento para colar una pieza colada. En la producción de piezas coladas de metal se produce en primer lugar un modelo, que corresponde en su forma esencialmente a la pieza colada de metal que debe producirse. En este modelo se disponen elementos de alimentación y mazarotas. Para la producción de un molde de colada se rodea el modelo en una caja de moldeo con una mezcla de material de moldeo. La mezcla de material de moldeo está compuesta esencialmente por un material de moldeo ignífugo, por ejemplo arena de cuarzo, y un aglutinante, con el que se unen los granos del material de moldeo durante el endurecimiento para dar un cuerpo moldeado sólido. La mezcla de material de moldeo se espesa y luego se endurece. Para el endurecimiento el cuerpo moldeado puede por ejemplo calentarse, para evaporar el disolvente que esté contenido en el aglutinante o para iniciar una reacción de reticulación en el aglutinante. Pero también puede añadirse un catalizador, o bien ya durante la producción de la mezcla de material de moldeo o bien conduciendo un catalizador gaseoso a través del cuerpo moldeado espesado. Tras el endurecimiento se extrae el cuerpo moldeado de la caja de moldeo o del modelo. Los moldes de fundición se componen de moldes y machos. Mediante los moldes se define el contorno externo de la pieza colada. El contorno interno de la pieza colada o la delimitación de un espacio hueco dispuesto en la pieza colada se configura mediante machos. En el molde de colada acabado se forma entre el molde y el macho un espacio hueco de moldeo, que durante la colada se llena con metal líquido. Además de machos y moldes hay también cuerpos huecos, las denominadas mazarotas, que actúan como depósitos de compensación. Éstos captan durante la colada en primer lugar metal líquido, encargándose mediante medidas correspondientes de que el metal permanezca en fase líquida más tiempo que el metal que se encuentra en el espacio hueco de moldeo. Una vez solidificado el metal en el espacio hueco de moldeo, el metal líquido puede fluir a continuación desde este depósito de compensación, para compensar la contracción volumétrica que se produce durante la solidificación del metal. Después de montar el molde de colada dado el caso a partir de varios cuerpos moldeados, se llena el espacio hueco de moldeo del molde de colada con metal líquido. El metal líquido que fluye al interior desplaza a este respecto el aire que se encuentra en el espacio hueco de moldeo. El aire sale a través de aberturas previstas en el molde de colada o a través de secciones porosas del molde de colada, por ejemplo a través de la pared de una mazarota. Tras la solidificación de la pieza colada de metal ésta se extrae del molde de colada. Para ello puede por ejemplo hacerse vibrar el molde de colada, de modo que se descomponga de nuevo en granos. La pieza colada se libera mediante una vibración adicional de los machos internos. La superficie de las piezas coladas de metal presenta a menudo todavía defectos, de modo que es necesario un procesamiento posterior a máquina para conseguir el aspecto deseado de la superficie. El motivo de estos defectos es el calor que actúa durante el vertido del metal fundido en el molde de colada, que genera tensiones en el material del molde de colada. Esto lleva a la formación de grietas en la superficie del molde o de los machos. El metal fundido penetra en estas grietas y deja así en la pieza colada estructuras laminares, que en general se denominan también nervios foliares. Este fallo de colada se produce en particular en el caso de usar arena de cuarzo como material de moldeo, dado que la arena de cuarzo bajo la acción térmica del metal líquido experimenta una transformación de su estructura cristalina y con ello por ejemplo también de su densidad. Además se producen otros fallos de colada, tales como formación de dartas, penetración y penetraciones de metal. Para contener lo máximo posible los fallos de colada, se añaden a la mezcla de material de moldeo además de arena de cuarzo diferentes aditivos, que deben compensar el cambio volumétrico del material de moldeo. Por ejemplo se añade a la arena de cuarzo óxido de hierro en cantidades de aproximadamente del 1 al 3% en peso. A partir del cuarzo y del óxido de hierro puede formarse fayalita, con lo que se reduce las tensiones que se producen en el molde de colada y con ello se reduce la tendencia a la formación de nervios foliares. Sin embargo es desventajosa la reducida resistencia mecánica del molde de colada que se observa en el caso de la adición de óxido de hierro. Además la formación de fayalita conduce a un mayor peligro de una penetración de metal en el molde de colada, lo que genera irregularidades en las piezas coladas, que a su vez deben procesarse posteriormente. Además para reducir la formación de nervios foliares puede añadirse a la mezcla de material de moldeo material orgánico, tal como serrín o polvo de carbón en cantidades de aproximadamente el 1 al 3% en peso. El material orgánico se quema durante del proceso de colada. A este respecto se generan por todo el volumen del molde de 2 E06777147 24-11-2011   colada espacios huecos, mediante los cuales se absorbe el crecimiento volumétrico de la arena de cuarzo, de modo que no resulta hacia fuera ninguna modificación del tamaño del molde de colada. Es desventajoso en estos aditivos la cantidad de gas generada durante la combustión. Si el gas no puede salir del molde de colada, se forman en el metal líquido burbujas por el gas que entra, que forman espacios huecos en la pieza colada solidificada. Además mediante la adición de los aditivos orgánicos descritos anteriormente se reduce la estabilidad del molde de colada, de modo que éste puede resistir peor las cargas mecánicas que se producen durante la operación de colada. Además también puede contenerse la formación de nervios foliares mediante la adición del 0,5 al 5% en peso de óxido de titanio a la arena de moldeo, tal como se describe por ejemplo en el documento US 4.735.973. Mediante el óxido de titanio se reduce la dilatación térmica del material de moldeo y así se evita en gran medida la formación de nervios foliares. El dióxido de titanio tampoco perjudica la resistencia mecánica del molde de colada y tampoco se produce mediante el aditivo una formación de gases adicionales. Sin embargo en las mezclas de material de moldeo, que contienen óxido de titanio como aditivo, se observa una tendencia elevada a la penetración del metal líquido en las zonas de pared del molde de colada, de modo que antes del vertido debe tratarse la superficie del molde de colada con un lubricante de moldeo u otros materiales. Como posibilidad adicional para mejorar la calidad de la pieza colada, pueden usarse también materiales de moldeo con una dilatación térmica reducida, tal como por ejemplo arena de cromita, de circonio o de olivino. Los moldes de fundición producidos a partir de estos materiales de moldeo provocan sólo en una medida reducida la formación de nervios foliares. Sin embargo, estos materiales de moldeo son relativamente caros. Finalmente la arena también puede tratarse de tal manera que en primer lugar se funde en el horno para dar una especie de pasta y se muele tras la solidificación. La arena obtenida se mezcla con aproximadamente un 50% de arena de cuarzo. El material de moldeo así obtenido ya no se dilata durante el vertido, de modo que casi no se aprecia ya ninguna formación de nervios foliares. Es desventajosa en este método la complejidad para la producción del material de moldeo y los elevados costes originados por ello. En el documento EP 0 891 954 A1 se describen mezclas de material de moldeo, que contienen un porcentaje de microesferas huecas de silicato de aluminio. Mediante la adición de microesferas huecas de silicato de aluminio puede contenerse considerablemente la formación de grietas en la superficie del molde de colada. La dilatación térmica del material de moldeo se compensa mediante los espacios huecos de las esferas. El aditivo no reduce ni la capacidad de carga mecánica de los moldes de fundición, ni conduce a una formación de gas reforzada. Sin embargo, para poder obtener un resultado óptimo durante la colada, debe seleccionarse el porcentaje de las esferas huecas con respecto a la mezcla de material de moldeo total en el intervalo de aproximadamente el 10 - 20%. De este modo aumentan a su vez los costes para la producción del... [Seguir leyendo]

1. Masa de moldeo para la producción de moldes de fundición para la industria de la fundición, que comprende al menos: un material de moldeo ignífugo, un aglutinante para endurecer la masa de moldeo, un porcentaje de un vidrio de borosilicato en forma de un producto granulado o de un polvo, encontrándose el diámetro medio D50 de las partículas del polvo o producto granulado en el intervalo de desde 5 hasta 500 m. 2. Masa de moldeo según la reivindicación 1, caracterizada porque el vidrio de borosilicato está contenido en la masa de moldeo en un porcentaje de al menos el 0,001% en peso, con respecto al material ignífugo. 3. Masa de moldeo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el vidrio de borosilicato está contenido en forma de microesferas huecas en la masa de moldeo. 4. Masa de moldeo según la reivindicación 3, caracterizada porque las microesferas huecas presentan un diámetro medio inferior a 200 m. 5. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizada porque las microesferas huecas presentan un grosor de pared del 5 - 30% de su diámetro externo. 6. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque las microesferas huecas presentan una densidad aparente inferior a 1,2 g/ml. 7. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el vidrio de borosilicato presenta un porcentaje de boro, calculado como B2O3, superior al 3% en peso. 8. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el vidrio de borosilicato presenta un punto de ablandamiento inferior a 1500ºC. 9. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el aglutinante se selecciona de aglutinantes para caja fría, aglutinantes para caja caliente, aglutinantes de silicato, en particular vidrio líquido, y aglutinantes autoendurecibles. 10. Masa de moldeo según la reivindicación 9, caracterizada porque el aglutinante para caja fría se selecciona del grupo de resinas de fenol-uretano, resinas epoxídicas-acrílicas, resinas fenólicas alcalinas, vidrio líquido y resinas autoendurecibles. 11. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la masa de moldeo comprende además del vidrio de borosilicato al menos un aditivo adicional para reducir la formación de nervios foliares. 12. Masa de moldeo según la reivindicación 11, caracterizada porque el al menos un aditivo adicional se selecciona de compuestos orgánicos combustibles, mica y óxido de hierro. 13. Masa de moldeo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la masa de moldeo comprende una adición de al menos una fuente de ácido y/o un ácido orgánico o inorgánico. 14. Masa de moldeo según las reivindicaciones 1 a 8, estando configurada la masa de moldeo como lubricante de moldeo. 15. Procedimiento para la producción de un cuerpo moldeado para la industria de la fundición, en el que - se proporciona un modelo, que corresponde al menos a una sección de una pieza colada, - se introduce una mezcla de material de moldeo, que contiene al menos un material de moldeo ignífugo y un aglutinante, en el modelo, 13 E06777147 24-11-2011   - se endurece la mezcla de material de moldeo para dar un cuerpo moldeado; y - se extrae el cuerpo moldeado del modelo; caracterizado porque el procedimiento se realiza de tal manera que se forman al menos secciones del cuerpo moldeado, que durante la colada de metales entran en contacto con metal líquido, a partir de una masa de moldeo según una de las reivindicaciones 1 a 14. 16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la mezcla de material de moldeo introducida en el modelo está formada por una masa de moldeo según una de las reivindicaciones 1 a 13. 17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque tras la extracción del cuerpo moldeado fuera del modelo se cubren al menos superficies del cuerpo moldeado, que durante una operación de colada entran en contacto con metal líquido, con una masa de moldeo según una de las reivindicaciones 1 a 14. 18. Cuerpo moldeado para la industria de la fundición, constituido por un material de moldeo ignífugo, caracterizado porque al menos en las secciones del cuerpo moldeado, que durante una operación de colada entran en contacto con metal líquido, está contenido vidrio de borosilicato. 19. Cuerpo moldeado según la reivindicación 18, caracterizado porque el vidrio de borosilicato está contenido en forma de microesferas huecas. 20. Uso de un cuerpo moldeado para la industria de la fundición según una de las reivindicaciones 18 ó 19, en un procedimiento para colar una pieza colada de un metal. 14 E06777147 24-11-2011   E06777147 24-11-2011   16 E06777147 24-11-2011   17 E06777147 24-11-2011   18 E06777147 24-11-2011   19 E06777147 24-11-2011   E06777147 24-11-2011   21 E06777147 24-11-2011   22 E06777147 24-11-2011