11 Número de publicación: Int. Cl.: 74 Agente: Elzaburu Márquez, Alberto

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1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl.: B22D 18/04 (06.01) 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación : Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Método para colar espuma de metal a baja presión. Prioridad: US P 73 Titular/es: Cymat Corp Danville Road Mississauga, Ontario LT 2L7, CA 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Nichol, Scott; Killingbeck, James, K. y Manley, Richard, G. 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Elzaburu Márquez, Alberto ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Método para colar espuma de metal a baja presión. Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un método para colar artículos a partir de espuma de metal. Más específicamente, la invención proporciona un método para colar artículos utilizando un método de baja presión consistente en introducir espuma de metal en una cavidad de molde de coquilla. Los procedimientos de colada a baja presión son comúnmente conocidos en la técnica. Generalmente, éstos procedimientos implican un aparato que incluye un molde de coquilla y un baño que contiene un metal fundido, tal como aluminio. El molde de coquilla y el baño están conectados en comunicación de fluido con un tubo de subida. En el método conocido, el metal fundido es forzado a ascender a través del tubo de subida, de tal manera que el tubo tiene su extremo inferior extendiéndose por debajo del nivel del metal fundido en el baño y tiene su extremo superior unido a una abertura existente en la cavidad de molde de coquilla. El metal fundido se hace ascender mediante la aplicación de una presión de gas al metal fundido del baño. El metal fundido asciende entonces por el tubo de subida y pasa al interior de la cavidad de molde de coquilla, donde el metal se solidifica. La presión de gas se reduce entonces, lo que permite que el exceso de metal fundido vuelva a caer hacia abajo por el tubo de subida y pase al interior del baño. Se permite entonces que el material de colada se enfríe adicionalmente, después de lo cual la cavidad de molde de coquilla se abre con el fin de retirar el material de colada de la misma. Este procedimiento da lugar a un artículo sólido fabricado del metal. Ejemplos de dicha colada a baja presión se proporcionan en las Patentes norteamericanas Nos y , así como en la publicación de Solicitud japonesa número En la fabricación de productos tales como automóviles, etc., existe una alta demanda de componentes que se han de fabricar a partir de materiales que tienen una elevada relación entre resistencia y peso. Con el fin de satisfacer esta demanda, se ha venido haciendo mucho hincapié en encontrar materiales que tengan un peso considerablemente bajo y que, con todo, conserven la resistencia estructural requerida. Uno de tales materiales que se ha propuesto es el metal en espuma, tal como el aluminio en espuma. Se han propuesto diversos métodos para producir espuma de metal, tal como en las Patentes norteamericanas Nos y Estos métodos implican generalmente hacer pasar burbujas de un gas a través de un baño de metal fundido, con lo que se crea una espuma de metal por encima del baño. La espuma se extrae entonces del baño y se enfría con el fin de formar una plancha o placa. La placa se corta o trabaja entonces para formar el artículo que se desee. El metal fundido incluye normalmente aditivos tales como un compuesto de matriz metálica (MMC - metal matrix composite ) y, preferiblemente, otros componentes tales como partículas refractarias y estabilizadores, etc. con el fin de garantizar la conservación de la espuma generada por el procedimiento. Es decir, los aditivos se proporcionan para facilitar la estabilización de las celdas que comprenden la espuma. Existe la necesidad de un método para formar un artículo de espuma de metal mediante el uso de un procedimiento del tipo de colada. El documento DE-C describe artículos de colada a partir de una espuma de metal, en los cuales el metal es transformado en una espuma de metal por medio de un dispositivo de agitación situado dentro de un tubo que termina en el seno de un baño de metal y que suministra la espuma de metal desde el tubo al interior de un molde de coquilla. Sumario de la invención La presente invención proporciona un método para colar un artículo a partir de espuma de metal, que comprende etapas según la secuencia que sigue: a) proporcionar un baño que contiene dicho metal fundido; b) proporcionar un molde de coquilla que tiene una cavidad de molde de coquilla en comunicación de fluido con dicho baño, de tal modo que el molde de coquilla está situado por encima de dicho baño; c) establecer una cierta presión dentro de dicho baño, de tal manera que dicha presión sea suficiente para provocar el flujo de dicho metal fundido al interior de dicha cavidad de molde de coquilla; d) hacer pasar burbujas de un gas a través de dicho metal fundido con el fin de formar una espuma de dicho metal fundido; e) hacer que dicha espuma entre en dicha cavidad de molde de coquilla y la llene; f) liberar o relajar la presión dentro de dicho baño; g) retirar dicho artículo formado de dicha cavidad de molde de coquilla. En las reivindicaciones dependientes se establecen características preferidas de la invención. Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un alzado en corte transversal de un aparato de colada a baja presión de la técnica anterior. La Figura 2 es un alzado en corte transversal de un aparato de colada a baja presión que funciona de acuerdo con la presente invención. La Figura 3 es un alzado en corte transversal del aparato de la Figura 2 durante la etapa de espumado o esponjadura. La Figura 4 es un alzado en corte transversal del aparato de la Figura 2, una vez que la cavidad de molde de coquilla se ha llenado con la espuma de metal. Descripción detallada de las realizaciones preferidas Como se ha ilustrado en la Figura 1, el aparato de colada a baja presión de la técnica anterior se indica generalmente con la referencia. El aparato incluye un baño 12 que contiene un metal fundido 14. El baño 12 está contenido en el interior de un horno o se calienta de otra manera con el fin de mantener el metal en el estado fundido. El aparato incluye también un molde de coquilla 16, que incluye una cavidad 18 de molde de coquilla. Como se muestra, el molde de coquilla 16 puede estar compuesto de dos partes o puede haberse construido de cualquier otra forma conocida, de tal modo que el molde de coquilla puede ser abierto para retirar el artículo ya formado. El molde de coquilla 16 y el baño 12 se encuentran conectados en comunicación de fluido por medio de un tubo. Como puede observarse, el extremo superior del tubo se abre o desemboca dentro de la cavidad 18 de molde de coquilla, en tanto que el extremo de fondo del tubo se extiende por debajo del nivel de fluido del metal fundido. El aparato incluye también una lumbrera 22 para presurizar y ventilar el baño 12. Si bien la presente exposición utiliza el término

3 3 ES T metal fundido a lo largo de la misma, se comprenderá que dicho término incluye un MMC según se ha descrito en lo anterior, y cualquier tipo de metal o de aleación metálica. Además, dicho término incluirá también un metal o aleación fundida que incluya cualquier variedad de aditivos conocidos, tales como materiales refractarios, partículas estabilizadoras, etc. En funcionamiento, el baño es presurizado al hacer pasar un gas al interior del baño a través de una lumbrera 22. La presurización provoca que el metal fundido 14 ascienda a través del tubo y pase al interior de la cavidad 18 de molde de coquilla. Una vez que la cavidad está llena, la lumbrera 22 se abre para liberar la presión dentro del baño, con lo que provoca que todo el metal fundido que quede en el tubo vuelva a entrar en el baño. El metal fundido que entró en la cavidad de molde de coquilla se habrá enfriado lo suficiente para solidificarse. A continuación, el molde de coquilla 16 se abre y se retira el artículo que se ha formado. La Figura 2 ilustra un aparato de colada, indicado generalmente con la referencia, de acuerdo con una realización preferida de la invención. Como se muestra, el aparato incluye un baño 32 que contiene metal fundido 34. En la realización preferida, el metal es aluminio; sin embargo, como se apreciará por parte de los expertos de la técnica, pueden utilizarse también otros materiales. El aparato incluye también un molde de coquilla 36 que tiene una cavidad 38 de molde de coquilla que es de forma complementaria o conjugada con la forma del artículo que se ha de producir. La cavidad 38 de molde de coquilla está conectada en comunicación de fluido con el metal fundido 34 a través de un tubo 39, de la misma manera que se ha descrito anteriormente en relación con la técnica anterior. Como con el aparato de la técnica anterior, el aparato de la presente invención incluye también una lumbrera para presurizar y ventilar el baño 32. El aparato incluye adicionalmente una segunda lumbrera 42 de suministro de gas, conectada por el fondo del baño 32. En una realización preferida, la lumbrera 42 de suministro de gas está unida a un tapón poroso 44 situado en el fondo del baño 32. El tapón 44 está diseñado de manera que permita el paso de gas al interior del baño, pero no permita el paso de metal fundido a su través. Como se explica adicionalmente más adelante, el propósito del tapón 44 es permitir que el gas procedente de una fuente de suministro (no mostrada) pase en burbujas a través del metal fundido con el fin de provocar con ello la esponjadura del metal fundido, como se conoce en la técnica. Como se apreciará, el tapón poroso 44 puede ser sustituido por cualesquiera otros medios conocidos para introducir el gas. Por ejemplo, en una realización, el tapón puede ser reemplazado por un dispositivo propulsor de descarga del gas, como es conocido en la técnica. La Figura 3 ilustra el aparato de la Figura 2 durante la primera etapa del procedimiento de colada. En esta etapa, se hace pasar un gas presurizado al interior del baño 32 a través de la lumbrera. El sentido de la flecha A indica el flujo del gas al interior del baño 32. La presurización del baño hace que el metal fundido 34 sea forzado a subir por el tubo 39 y a entrar en la cavidad 38 de molde de coquilla. La presurización se prosigue hasta que la cavidad de molde de coquilla se llene con el metal fundido. Una vez que se ha llenado la cavidad de molde de coquilla de esta manera, se suministra gas a la lumbrera 42 de suministro de gas, tal como se muestra por la flecha B. El gas se hace pasar a través del tapón poroso 44 y forma burbujas que pasan al seno del metal fundido 34. Debido a la presión que se aplica al baño a través de la lumbrera y/o debido a su flotabilidad natural, las burbujas 46 ascienden preferiblemente por el tubo 39, como se muestra por la flecha C. Al alcanzar la cavidad 38 de molde de coquilla, las burbujas desplazan el metal fundido contenido en ella. Se comprenderá por las personas expertas en la técnica que la lumbrera 42 de suministro de gas habrá de colocarse, preferiblemente, de tal manera que garantice que las burbujas 46 generadas entren en el tubo 39 en lugar de en el baño 32. Como se ilustra, uno de los medios preferidos para garantizar que las burbujas 46 entran en el tubo 39 consiste en colocar la lumbrera 42 de suministro de gas directamente por debajo de la abertura del tubo 39. En otra realización, la abertura terminal del tubo 39 puede estar abocardada o presentar cualquier otra forma similar que garantice que las burbujas 46 son dirigidas hacia arriba a través del tubo 39. En una realización preferida, una vez que el metal fundido llena el interior del molde de coquilla, éste se deja enfriar durante un cierto periodo de tiempo, antes de introducir el gas a través de la lumbrera de suministro 42. Dicho enfriamiento del metal fundido provoca el endurecimiento del metal adyacente a la superficie interna de la cavidad de molde de coquilla. De esta forma, una vez que la espuma de metal ocupa la cavidad de molde de coquilla, se dota al producto final de una superficie externa relativamente suave, o cáscara. Como se apreciará, esta realización es deseable en los casos en que sean necesarias dichas características de superficie externa suave, ya sea por razones estéticas o mecánicas. La Figura 4 ilustra la segunda etapa del procedimiento de colada. Como se muestra, las burbujas 46 se han desplazado ahora al interior de la cavidad 38 de molde de coquilla, llenando la misma con una espuma de metal. La espuma se deja entonces enfriar y solidificar dentro de la cavidad 38 de molde de coquilla, con lo que adopta la forma de dicha cavidad. Llegados a este punto, se desconecta o interrumpe el flujo de gas a la lumbrera 42 de suministro de gas, con lo que detiene la generación de cualquier burbuja adicional y, en consecuencia, se detiene la formación de espuma metálica adicional. Se abre también la lumbrera con el fin de liberar la presión dentro del baño 32, según se indica por medio de la flecha D. Semejante normalización de la presión hace que el nivel del metal fundido dentro del tubo 39 caiga hasta el nivel del metal dentro del baño 32, por lo que se vacía generalmente el tubo 39. De forma subsiguiente, se abre el molde de coquilla 36 y se retira el artículo ya formado. Como se apreciará, el artículo 46 formado por este procedimiento tendrá la misma forma tridimensional que la cavidad 38 de molde de coquilla. Se comprenderá, en consecuencia, que cada artículo que se desee requerirá un molde de coquilla y una cavidad de molde de coquilla respectivos. Como también se comprenderá, el propósito de la presente invención consiste en llenar la cavidad de molde de coquilla con una espuma de metal que adopte la forma de la misma. De acuerdo con ello, las condiciones de temperatura, presión y caudal de flujo de gas se habrán de escoger para que se genere dicha es- 3

4 ES T3 6 puma. Por otra parte, como se conoce en la técnica, el metal fundido puede incluir aditivos para estabilizar la espuma generada por la presente invención, con lo que se garantiza que las burbujas formadas en el metal fundido no se aplasten. Como se comprenderá por las personas expertas en la técnica, cuando el baño 32 está presurizado, el ascenso del metal fundido 34 al interior de la cavidad 38 de molde de coquilla conducirá a una reducción del volumen del metal fundido en el baño 32, lo que conducirá, en consecuencia, a una caída en el nivel del metal. Con el fin de adaptarse a dicha caída en el nivel, el tubo 39 habrá de ser lo suficientemente largo como para que el extremo inferior o de fondo se mantenga sumergido en el metal fundido 34. Alternativamente, el volumen del metal fundido 34 habrá de mantenerse en un valor mínimo, a fin de garantizar que la parte de fondo del tubo 39 está continuamente sumergida en él. 1 El aparato que se hace funcionar de acuerdo con la invención puede incluir también diversas otras modificaciones, como será evidente para las personas expertas en la técnica. Por ejemplo, es posible emplear diversos medios para mantener el baño 32 a la temperatura requerida para mantener el metal en el estado fundido. Como se ha indicado anteriormente, el baño 32 puede estar situado dentro de un horno. Alternativamente, en otra realización, el baño 32 puede dotarse de un elemento de calentamiento interno o externo. El aparato puede incluir también un termopar que se extiende en el seno del metal fundido, con el fin de supervisar la temperatura del mismo. En otra realización, la lumbrera puede incluir una válvula de una sola vía o anti-retorno y utilizarse únicamente para el propósito de presurizar el baño. En tal caso, puede disponerse una lumbrera adicional para ventilar el baño con el fin de normalizar la presión en su interior

5 7 ES T3 8 REIVINDICACIONES 1. Un método para colar un artículo a partir de espuma de metal, que comprende etapas según la secuencia que sigue: a) proporcionar un baño (32) que contiene dicho metal fundido; b) proporcionar un molde de coquilla (36) que tiene una cavidad (38) de molde de coquilla en comunicación de fluido con dicho baño, de tal modo que el molde de coquilla (36) está situado por encima de dicho baño (32); c) establecer una cierta presión dentro de dicho baño (32), de tal manera que dicha presión sea suficiente para provocar el flujo de dicho metal fundido al interior de dicha cavidad (38) de molde de coquilla; d) hacer pasar burbujas de un gas a través de dicho metal fundido con el fin de formar una espuma de dicho metal fundido; e) hacer que dicha espuma entre en dicha cavidad (38) de molde de coquilla y la llene; f) liberar o relajar la presión dentro de dicho baño (32); 1 2 g) retirar dicho artículo formado (46) de dicha cavidad (38) de molde de coquilla. 2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho procedimiento provoca que el metal fundido llene la cavidad (38) de molde de coquilla antes de introducir dicho gas. 3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual el metal fundido existente dentro de la cavidad (38) de molde de coquilla se enfría parcialmente antes de la etapa (d). 4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual, en la etapa (e), dicha espuma desplaza el metal fundido dentro de dicha cavidad (38) de molde de coquilla.. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual, en la etapa (e), dicha espuma es conducida al interior de dicha cavidad (38) de molde de coquilla a través de un conducto (39). 6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual, antes de la etapa (f), la espuma contenida en dicha cavidad (38) de molde de coquilla es enfriada hasta un estado endurecido

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