Aparato para el moldeo de polvo con matriz y procedimiento de moldeo para obtener un producto moldeado a partir de polvo.

Aparato de moldeo de polvos en matriz para moldeo de polvo, que comprende:

una matriz (2) con un orificio pasante (1) para formar un lado de un producto compactado (A), estando definido 5 verticalmente el orificio pasante (1) por una superficie superior (2A) de la matriz (2);

un punzón inferior (3) a ajustar en el orificio pasante (1) desde abajo;

un punzón superior (4) a ajustar en el orificio pasante (1) desde arriba; y

unos medios de aplicación de lubricante para aplicar un lubricante (L) al orificio pasante (1), permitiendo dichos medios de aplicación de lubricante que se aplique el lubricante (L) al orificio pasante (1) antes de llenar desde arriba el orificio pasante (1) con un polvo (M) en crudo, estando ajustado el punzón inferior (3) de manera que se permite que el punzón superior (4) se ajuste en el orificio pasante (1) después del llenado del polvo (M) en crudo,

caracterizado porque dicha superficie superior (2A) es una superficie tratada para hacerla hidrófoba, estando formada la superficie superior con una capa (21) de tratamiento superficial que tiene una capacidad mejorada de repulsión de líquido en la superficie superior (2A), de manera que la capa (21) de tratamiento superficial tiene un ángulo (Y') de contacto con el lubricante (L) mayor que el ángulo (X') de contacto de la superficie (2A) fabricada del material de la propia matriz (2) con el lubricante (L); y porque dicho lubricante (L) es un líquido de dispersión o bien una solución producida dispersando o disolviendo lubricante en agua.

Aparato para el moldeo de polvo con matriz y procedimiento de moldeo para obtener un producto moldeado a partir de polvo

Sector técnico de la Invención

La presente invención se refiere a un aparato de moldeo de polvos en matriz y a un procedimiento de moldeo para obtener un producto de polvo moldeado.

Descripción de la técnica relacionada

Un producto compactado en crudo, que se utiliza para la fabricación de productos sinterizados, se forma prensando en un molde polvos en crudo tales como polvos basados en Fe, polvos basados en Cu o similares, y formando a continuación un producto sinterizado mediante un proceso de sinterización. En el proceso de moldeo, el producto compactado experimenta un proceso de moldeo por compresión, utilizando un molde. Sin embargo, en el momento del moldeo por compresión, se genera una fricción entre el producto compactado y el molde. Por esta razón, cuando se mezclan polvos en crudo, se añade un lubricante de ácido graso insoluble en agua, tal como estearato de zinc, estearato de calcio, estearato de litio, etc., de manera que imparte lubricación.

Sin embargo, el procedimiento de aplicación de un lubricante a polvos en crudo tiene limitaciones en la mejora de la densidad de un producto compactado. Por consiguiente, para obtener un producto compactado de alta densidad, se ha propuesto un procedimiento para formar un producto compactado que pueda compensar la ausencia de lubricación aplicando a un molde el mismo lubricante que el añadido a los polvos en crudo, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de lubricante añadido a los polvos en crudo.

Este procedimiento convencional de moldeo se da a conocer, por ejemplo, en la publicación de la patente japonesa registrada número 3309970 (ver los párrafos 0012 y 0013). Este procedimiento comprende las etapas de: aplicar mediante una pistola de pulverización agua dispersada en un lubricante alto en ácidos grasos a una superficie interior de un molde calentado, para recubrir la superficie interior con la misma; y moldear por compresión polvos de metal llenando el molde con los polvos de metal y comprimiéndolos a una presión tal que el lubricante alto en ácidos grasos se une químicamente a los polvos de metal de manera que producen una película de jabón metálico, en que el molde se calienta y la superficie interior del mismo se recubre con un lubricante alto en ácidos grasos tal como estearato de litio; los polvos de metal calientes llenan este molde y son sometidos a moldeo por compresión, a una presión tal que el lubricante alto en ácidos grasos se une químicamente a los polvos metálicos de manera que se produce la película de jabón metálico, por lo que la película de jabón metálico se produce sobre la superficie interior del molde para reducir, de ese modo, la fricción entre el producto compactado de los polvos metálicos y el molde, permitiendo de este modo la reducción de la fuerza para expulsar el producto compactado.

Dado que, el hecho de que se utilice para el molde el mismo lubricante que el añadido a los polvos en crudo tiene como resultado la utilización del lubricante insoluble en agua, el lubricante aplicado al metal se aplicará en un estado de polvo sólido. Por esta razón, son conocidos asimismo otros procedimientos de aplicación de lubricante, tales como la aplicación electrostática de polvos lubricantes o la aplicación en seco de lubricante dispersado en agua mediante detergente y a continuación secado.

Según la técnica convencional mencionada anteriormente, en la que un líquido de dispersión de lubricante obtenido dispersando el mismo en agua se aplica a un molde, el líquido de dispersión es repelido de la superficie del molde debido a la tensión superficial en el momento de esta aplicación, de tal manera que existe el problema de que el líquido de dispersión no se fije uniformemente a la parte de moldeo de polvos del molde, es decir, a la superficie del orificio pasante del mismo y, por lo tanto, resulta imposible formar una capa lubricante sobre toda la superficie de la parte de moldeo (es decir, del orificio pasante). Este problema se hace particularmente destacable en el caso de llevar a cabo una formación en caliente a una temperatura elevada de 150 grados Celsius o superior, habiendo impedido por lo tanto un mayor incremento de la densidad en el pasado.

Por otra parte, en caso de que el líquido de dispersión obtenido dispersando lubricante en agua se aplique a un molde mediante pulverización, el líquido de dispersión está expuesto a ser fijado no solo en la parte de moldeo sino asimismo en la superficie superior del molde o de la matriz. Dado que la superficie superior de la matriz es una superficie en la que se permite el deslizamiento de una masa de material suministrado que se denomina normalmente "alimentador" o similar, ha existido la preocupación de que el polvo en crudo tiende a apelmazarse fácilmente debido a que el líquido de dispersión se fija en la superficie superior del molde.

Asimismo, en el párrafo 0006 de la publicación de la patente japonesa no examinada número 2002-129201 se da a conocer una aparato de moldeo de polvos en matriz que comprende una matriz que Incluye un orificio Interior para definir el contorno de un producto compactado y está fabricada de un material duro, estando la matriz ajustada en el orificio Interior de un soporte de la matriz que tiene un orificio interior, en que el orificio interior de la matriz tiene una forma de cono invertido en la dirección en la que se extrae el producto compactado, mientras que la superficie de la

matriz está formada con una sola o bien con múltiples capas de recubrimiento que se componen, por lo menos, en una capa de TiC, TiN, AI2O3, TiCN, HfN, CrN, W2C y DLC, y en que el soporte de la matriz se compone del material cuya temperatura de revenido utilizada normalmente es mayor que la del proceso de recubrimiento mencionado anteriormente.

Según la matriz convencional cuya superficie está formada con una sola o bien con múltiples capas de recubrimiento que se componen, por lo menos, de una capa de TiC, TiN, AI2O3, TiCN, HfN, CrN, W2C y DLC, el líquido de dispersión no se fijaría uniformemente a la superficie del orificio pasante del mismo, aunque se conseguiría una mejora de la resistencia de la matriz a la abrasión y de reducción de fricción en la superficie de la matriz.

El documento US 2002/0034453 da a conocer un procedimiento de formación de un producto compactado de polvo, que puede producir un producto compactado de alta densidad bajo una presión elevada y, al mismo tiempo, puede reducir la presión para expulsar el producto compactado de la matriz. El procedimiento comprende la etapa de aplicación consistente en aplicar un lubricante alto en ácidos grasos a la superficie interior de la matriz calentada, y la etapa de compactación consistente en llenar de polvo de metal la matriz y compactar el polvo de metal bajo una presión tal que fuerce al lubricante alto en ácidos grasos a unirse químicamente con el polvo metálico y formar un recubrimiento de jabón metálico. Dado que el recubrimiento de jabón metálico se forma entre la matriz y el producto compactado, se reduce la fuerza de fricción entre la matriz y el producto compactado y la presión de expulsión se puede reducir notablemente a pesar de la compactación bajo alta presión.

R. A. Brown, F. M. Orr y L. E. Scriven, en el documento "Static drop on an inclined píate: analysis by the finite element method" (caída estática sobre una placa inclinada: análisis mediante el método de elementos finitos), Journal of Colloid and Interface Science, volumen 73, número 1, 1 de enero de 1980, páginas 76 a 87, consideran las formas de las gotas de un volumen y densidad dados en contacto con una placa inclinada sobre un área circular humedecida, las formas se hallan a partir de la ecuación de Young-Laplace por medio del método de elementos finitos. Se determinaron variaciones del ángulo de contacto alrededor de los círculos de contacto en equilibrio mecánico, y se calcularon los ángulos máximo y mínimo de contacto retrocedido como funciones de la inclinación de la placa y del volumen de la gota. Se encuentra la máxima inclinación a la que una gota de un volumen dado puede permanecer estática.

El documento US 5.035.845 describe un procedimiento de fabricación de piezas a partir de polvos, en el que las propiedades de los polvos y de los productos compactados se pueden controlar y modificar fácilmente para obtener productos finales de acuerdo con una especificación y una dimensión deseadas. Se da a conocer un procedimiento uniforme para la determinación de propiedades del polvo y del producto compactado, que permite la optimización de la selección de aglutinantes, plastificantes,... [Seguir leyendo]

1. Aparato de moldeo de polvos en matriz para moldeo de polvo, que comprende:

una matriz (2) con un orificio pasante (1) para formar un lado de un producto compactado (A), estando definido verticalmente el orificio pasante (1) por una superficie superior (2A) de la matriz (2);

un punzón inferior (3) a ajustaren el orificio pasante (1) desde abajo;

un punzón superior (4) a ajustar en el orificio pasante (1) desde arriba; y

unos medios de aplicación de lubricante para aplicar un lubricante (L) al orificio pasante (1), permitiendo dichos medios de aplicación de lubricante que se aplique el lubricante (L) al orificio pasante (1) antes de llenar desde arriba el orificio pasante (1) con un polvo (M) en crudo, estando ajustado el punzón inferior (3) de manera que se permite que el punzón superior (4) se ajuste en el orificio pasante (1) después del llenado del polvo (M) en crudo,

caracterizado porque dicha superficie superior (2A) es una superficie tratada para hacerla hidrófoba, estando formada la superficie superior con una capa (21) de tratamiento superficial que tiene una capacidad mejorada de repulsión de líquido en la superficie superior (2A), de manera que la capa (21) de tratamiento superficial tiene un ángulo (Y') de contacto con el lubricante (L) mayor que el ángulo (X') de contacto de la superficie (2A) fabricada del material de la propia matriz (2) con el lubricante (L); y porque dicho lubricante (L) es un líquido de dispersión o bien una solución producida dispersando o disolviendo lubricante en agua.

2. Aparato de moldeo de polvos en matriz, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa (21) de tratamiento superficial está formada de una sustancia no polar o de una sustancia con enlace Si-H o con enlace C-H.

3. Aparato de moldeo de polvos en matriz, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa (21) de tratamiento superficial está formada de cualquier compuesto seleccionado del grupo que se compone de Re-H, Tc- H, Co-H, Ni-H, Cu-H, Ag-H, Hg-H, Mo-H, Fe-H, Ti-H, Si-H, H-C, P-C, Te-C, H-S, P-S, Te-S, H-l, P-l, Te-I, W-H, Cd-H, In-H, B-C, As-C, Po-C, B-S, As-S, PO-S, B-l, As-I, Po-I, Nb-H, V-H, Cr-H, Zn-H, Ga-H, Re-C, Tc-C, Co-C, Ni-C, Cu- C, Ag-C, Hg-C, Pb-C, Sb-C, Bi-C, Re-S, Tc-S, Co-S, Ni-S, Cu-S, Ag-S, Hg-S, Pb-S, Sb-S, Bi-S, Re-I, Tc-I, Co-I, Ni-I, Cu-I, Ag-I, Hg-I, Pb-I, Sb-I, Bi-I, Be-H, Al-H, Ti-H, Ta-H, Mn-H, Mo-C, Fe-C, Til-C, Si-C, Ge-C, Sn-C, Mo-S, Fe-S, Tl- S, Si-S, Ge-S, Sn-S, Mo-I, Fe-I, Ti-I, Si-I, Ge-I, Sn-I, Zr-H, Pa-H y U-H.