ES2310576T3 - Molde para formar articulos de vidrio y metodo para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Un molde para una máquina formadora de artículos de vidrio que comprende hierro dúctil austenítico provisto de una capa protectora de Ni, caracterizado porque tiene una microestructura que presenta una cantidad apreciable de grafito compactado y consiste esencialmente en: carbono en una cantidad de 1,50 a 2,40% en peso, silicio en una cantidad de 1,00 a 2,80% en peso, manganeso en una cantidad de 0,05 a 1,00% en peso, fósforo en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso, níquel en una cantidad de 34,0 a 36,0% en peso, cromo en una cantidad de 0,00 a 0,10% en peso, molibdeno en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso, magnesio en una cantidad de 0,01 a 0,04% en peso, azufre en una cantidad de 0,00 a 0,01% en peso, titanio en una cantidad de 0,01 a 0,25% en peso, y el resto hierro.
Description
Molde para formar artículos de vidrio y método
para su fabricación.
La presente invención está dirigida a un molde
de una máquina formadora de artículos de vidrio, a un método de
fabricación de un molde, en donde particularmente la microestructura
del material del molde se adapta a medida para obtener las
características deseadas de transferencia térmica.
La tecnología de la fabricación de recipientes
de vidrio está siendo actualmente atendida por la así llamada
máquina de secciones individuales. Dichas máquinas incluyen una
pluralidad de secciones de fabricación separadas o individuales,
cada una de las cuales presenta una multiplicidad de mecanismos
operativos para convertir una o más cargas o masas gutiformes de
vidrio fundido en recipientes de vidrio huecos y para transferir los
recipientes a través de sucesivas estaciones de la sección de la
máquina. Cada sección de la máquina incluye habitualmente uno o más
moldes formadores de primordios en donde se conforma inicialmente
una masa gutiforme de vidrio en una operación de soplado o
prensado, uno o más brazos de inmersión para transferir los
primordios a moldes de soplado en donde los recipientes son
soplados a la forma final, tenazas para retirar los recipientes
formados sobre la mesa de un horno y un mecanismo de arrastre para
transferir los recipientes moldeados desde la mesa del horno a un
transportador de la máquina. La US-A 4.362.544
incluye una exposición de antecedentes acerca de ambos
procedimientos de formación de artículos de vidrio mediante
soplado-y-soplado y
prensado-y-soplado, y describe una
máquina electroneumática de secciones individuales adaptada para
utilizarse en cualquiera de ambos procedimientos. En el pasado, los
moldes formadores de primordios y los moldes de soplado de una
máquina formadora de artículos de vidrio han sido enfriados
generalmente dirigiendo aire sobre o a través de las partes del
molde. En US-A 3.887.350 y USA 4.142.884, por
ejemplo, se ha propuesto dirigir un líquido, tal como agua, a
través de pasos existentes en las partes del molde para mejorar la
extracción de calor.
El material del molde para la fabricación de
artículos de vidrio de calidad debe tener las siguientes
características: buenas propiedades de desgaste, buena resistencia
a la fisuración en los ciclos térmicos, buenas propiedades
mecánicas, buenas propiedades de desmoldeo del vidrio, una fácil
capacidad de mecanizado, una reparación sencilla y una posibilidad
de realización económica. El hierro dúctil, que se define como un
hierro en donde el grafito microestructural se encuentra en forma
de esferas, ha sido propuesto para utilizarse como material del
molde en la fabricación de artículos de vidrio en donde es
conveniente una menor conductividad térmica (en comparación con la
fundición gris, por ejemplo). Ejemplos específicos de artículos de
vidrio, para los cuales se utiliza habitualmente hierro dúctil como
material del molde, son los recipientes que solo requieren una
pequeña cantidad de extracción de calor en la instalación del
molde, tales como frascos para productos cosméticos y farmacéuticos.
Sin embargo, el hierro dúctil no ha sido utilizado en la
fabricación de moldes para recipientes grandes, tales como botellas
de cerveza, debido a sus reducidas propiedades de transferencia
térmica y resistencia a los ciclos térmicos. Para la fabricación de
artículos de vidrio se ha propuesto el uso de hierro dúctil provisto
de una capa protectora de Ni. El mayor contenido en níquel del
hierro dúctil con capa protectora de Ni contribuye a mejorar las
propiedades de desmoldeo del vidrio. Sin embargo, el hierro dúctil
austenítico con capa protectora de Ni convencional no exhibe las
propiedades deseadas de conductividad térmica y resistencia a la
fisuración en ciclos térmicos.
La EP 1084994A2, publicada el 21 marzo del 2001,
describe que el cuerpo o cuerpos de los moldes (ya sea moldes de
primordios o moles de soplado) para una máquina formadora de
artículos de vidrio de secciones individuales, pueden estar
construidos de hierro dúctil austenítico con capa protectora de Ni.
Dicho hierro dúctil es preferentemente un hierro dúctil con capa
protectora de Ni de tipo D de acuerdo con
ASTM-A439-84, pero modificado para
que posea mayores contenidos en silicio y molibdeno. Como ejemplo
se describe hierro de tipo D2-C. El contenido en
silicio es preferentemente mayor de 3,0% en peso y con suma
preferencia es de 4,20 \pm 0,20% en peso. El contenido en
molibdeno es con preferencia mayor de 0,5% en peso y con suma
preferencia de 0,70 \pm 0,10% en peso. El mayor contenido en
silicio disminuye la conductividad térmica del material del molde.
El mayor contenido en molibdeno mejora la resistencia a la
fisuración en ciclos térmicos. El mayor contenido en níquel
característico de los materiales con capa protectora de Ni mejora
las propiedades de desmoldeo del vidrio. La composición del hierro
dúctil austenítico provisto de capa protectora de Ni de dicha
solicitud proporciona también propiedades deseables de desgaste y
otras propiedades mecánicas convenientes, facilidad en cuanto a la
capacidad de mecanizado y reparación y una posibilidad de
realización económica conveniente. El material austenítico con capa
protectora de Ni proporciona igualmente una microestructura más
estable que la fundición gris, por ejemplo, hasta una temperatura
de 775ºC (1.400ºF).
La US-A 3.421.886 describe la
composición química de un hierro colado grafítico con al menos 50%
del grafito en forma vermicular, y un procedimiento para la
producción de dicho hierro colado grafítico, en donde se establece
un baño de hierro colado gris y se ajusta el contenido en titanio a
un valor de 0,15 a 0,5% aproximadamente y se incorpora magnesio en
una cantidad de alrededor de 0,005 a 0,06%, así como un metal del
Grupo III-B en una cantidad de alrededor de 0,001 a
0,015%. El hierro colado grafítico así obtenido no es un hierro
dúctil austenítico provisto de una capa protectora de Ni.
De acuerdo con la tecnología actual, los moldes
de primordios y los moldes de soplado de una máquina formadora de
artículos de vidrio de secciones individuales están diseñados de un
modo totalmente separado entre sí, para obtener las propiedades
térmicas y otras propiedades sumamente convenientes bajo las
diferentes condiciones en las cuales funcionan los moldes. Un
objeto general de la presente invención consiste en proporcionar un
material general que se puede emplear tanto para los moldes de
primordios como para los moldes de soplado de una máquina formadora
de artículos de vidrio de secciones individuales, siendo adaptadas a
medida las propiedades de transferencia térmica de los moldes en el
momento de su fabricación mediante la adaptación selectiva a medida
de la composición del metal con anterioridad a la colada de los
cuerpos del molde.
La conductividad térmica de los moldes de
primordios y moldes de soplado constituidos por hierro provisto de
una capa protectora de Ni, para la formación de artículos de vidrio,
se controla de manera selectiva mediante la formación de grafito
compactado en la microestructura del molde durante la preparación de
la masa fundida y colada de los cuerpos del molde. Concretamente,
con un hierro provisto de capa protectora de Ni de tipo D5, según
ASTM-A439-84, se forma de manera
selectiva grafito compactado en la microestructura colada del cuerpo
del molde mediante el control de las concentraciones de magnesio y
azufre en la composición de hierro en el intervalo de 0,01 a 0,04%
en peso de magnesio y 0,00 a 0,01% en peso de azufre, y adición de
titanio a la composición de hierro en la cantidad de 0,01 a 0,25%
en peso, en particular 0,1 a 0,25% en peso de titanio. Si bien la
formación de grafito compactado en una microestructura dúctil colada
se considera normalmente indeseable para los moldes formadores de
recipientes de vidrio, se ha comprobado que la formación de una
pequeña cantidad, pero apreciable, de grafito proporciona la
oportunidad de adaptar a medida selectivamente las características
de conductividad térmica del cuerpo del molde.
El molde para una máquina formadora de artículos
de vidrio de acuerdo con una modalidad de la invención comprende un
hierro dúctil austenítico de grafito compactado y provisto de una
capa protectora de Ni, que tiene un contenido en magnesio del orden
de 0,01 a 0,04% en peso, un contenido en azufre en una cantidad de
0,00 a 0,01% en peso y un contenido en titanio del orden de 0,01 a
0,25% en peso. En la modalidad preferida de la invención, el hierro
austenítico de grafito compactado y provisto de capa protectora de
Ni (tipo D5) tiene una cantidad apreciable o medible de grafito
compactado de 40% o más, lo que quiere decir que al menos el 40% del
grafito se encuentra en forma compactada en lugar de en una forma
nodular. La modalidad preferida de la invención consiste
esencialmente en carbono en una cantidad de 1,50 a 2,40% en peso,
silicio en una cantidad de 1,00 a 2,80% en peso, manganeso en una
cantidad de 0,05 a 1,00% en peso, en particular 0,50 a 1,00% en
peso, fósforo en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso, níquel en
una cantidad de 34,0 a 36,0% en peso, cromo en una cantidad de 0,00
a 0,10% en peso, molibdeno en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso,
magnesio en una cantidad de 0,01 a 0,04% en peso, azufre en una
cantidad de 0,00 a 0,01% en peso, titanio en una cantidad de 0,01 a
0,25% en peso, y el resto hierro.
El método de fabricación de un molde para una
máquina formadora de artículos de vidrio de acuerdo con una
modalidad de la invención comprende las etapas de colar el molde de
un hierro dúctil austenítico provisto de capa protectora de Ni de
tipo D5, de acuerdo con
ASTM-A439-84, mientras se controla
de manera selectiva la conductividad térmica del molde mediante el
control selectivo del contenido en magnesio del molde en una
cantidad de 0,01 a 0,04% en peso, el contenido en azufre en una
cantidad de 0,00 a 0,01% en peso y el contenido en titanio en una
cantidad de 0,01 a 0,25% en peso. La adaptación selectiva a medida
de las características de transferencia térmica del material del
molde durante el procedimiento de formación del molde permite
utilizar el mismo material básico tanto para los moldes de
primordios como para los moldes de soplado, proporcionando al mismo
tiempo la oportunidad de adaptara a medida selectivamente las
características de transferencia térmica de cada tipo de molde de
acuerdo con las necesidades específicas durante su uso.
Los cuerpos de los moldes para una máquina
formadora de artículos de vidrio (ya sean cuerpos de moldes de
primordios o de moldes de soplado) están construidos en hierro
dúctil austenítico con capa protectora de Ni de acuerdo con las
modalidades actualmente preferidas de la invención. El hierro dúctil
con capa protectora de Ni es un hierro dúctil que tiene un alto
contenido en níquel. El hierro dúctil colado con capa protectora de
Ni de tipo D5, según ASTM-A439-84
tiene la siguiente composición: 1,50 a 2,40% en peso de carbono,
1,00 a 2,80% en peso de silicio, 0,05 a 1,00% en peso de manganeso,
0,00 a 0,80% en peso de fósforo, 34,0 a 36,0% en peso de níquel,
0,00 a 0,10% en peso de cromo, 0,00 a 0,80% en peso de molibdeno,
alrededor de 0,03 a 0,6% en peso de magnesio, alrededor de 0,01% en
peso de azufre y el resto hierro. De acuerdo con la presente
invención, las concentraciones de magnesio y azufre en la masa
fundida o "carga" antes de la colada, se reducen al intervalo
de 0,01 a 0,04% en peso de magnesio y 0,00 a 0,01% en peso de
azufre, y se añade titanio a la masa fundida o "carga" en una
cantidad que proporcione una concentración de titanio del orden de
0,01 a 0,25% en peso, en particular de 0,10 a 0,25% en peso de
titanio. La reducción de la concentración de magnesio aumenta la
tendencia de la estructura grafítica a compactarse en lugar de ser
nodular. Similarmente, la reducción de azufre acentúa la formación
de grafito compactado. La adición de titanio aumenta la tendencia
del grafito a asumir una forma compactada en lugar de nodular y
ayuda a la formación de grafito compactado. Estos tres elementos
deben ser controlados para asegurar la repetibilidad de la
microestructura. Así, la composición de los cuerpos de los moldes
de acuerdo con la presente invención es: 1,50 a 2,40% en peso de
carbono, 1,00 a 2,80% en peso de silicio, 0,05 a 1,00% en peso de
manganeso, 0,00 a 0,80% en peso de fósforo, 34,0 a 36,0% en peso de
níquel, 0,00 a 0,10% en peso de cromo, 0,00 a 0,80% en peso de
molibdeno, 0,01 a 0,04% en peso de magnesio, 0,00 a 0,01% en peso
de azufre, 0,01 a 0,25% en peso de titanio y el resto hierro. La
reducción de las concentraciones de magnesio y azufre y la adición
de titanio produce grafito compactado en la microestructura de los
cuerpos de los moldes. La concentración de grafito compactado en la
microestructura del molde se puede controlar de manera selectiva
controlando las concentraciones de magnesio, azufre y titanio en la
masa fundida o "carga" antes de la colada. De este modo, se
puede emplear la misma masa fundida básica para producir los moldes
de primordios o los moldes de soplado, adaptándose a medida las
características de transferencia térmica para la puesta en práctica
de los moldes de primordios o moldes de soplado mediante el control
selectivo de las concentraciones de magnesio, azufre y titanio.
De esta manera, se ha descrito aquí un molde y
un método de fabricación del mismo que satisfacen plenamente todos
los objetos y fines anteriormente mencionados. En particular, la
reducción selectiva simultánea de las concentraciones de magnesio y
azufre y la adición de titanio, en un hierro dúctil austenítico con
capa protectora de Ni, proporciona el control selectivo de las
características de transferencia térmica del cuerpo del molde
mediante la formación selectiva de grafito compactado en la
microestructura colada del molde. De este modo, se puede emplear la
misma composición básica de hierro dúctil colado con capa protectora
de Ni para los moldes de primordios y para los moldes de soplado,
adaptándose a medida las características de transferencia térmica
mediante el control selectivo de estos constituyentes menores. Para
los expertos en la materia serán evidentes modificaciones y
variaciones del molde y método de fabricación.
Claims (3)
1. Un molde para una máquina formadora de
artículos de vidrio que comprende hierro dúctil austenítico provisto
de una capa protectora de Ni, caracterizado porque tiene una
microestructura que presenta una cantidad apreciable de grafito
compactado y consiste esencialmente en:
- carbono en una cantidad de 1,50 a 2,40% en peso,
- silicio en una cantidad de 1,00 a 2,80% en peso,
- manganeso en una cantidad de 0,05 a 1,00% en peso,
- fósforo en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso,
- níquel en una cantidad de 34,0 a 36,0% en peso,
- cromo en una cantidad de 0,00 a 0,10% en peso,
- molibdeno en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso,
- magnesio en una cantidad de 0,01 a 0,04% en peso,
- azufre en una cantidad de 0,00 a 0,01% en peso,
- titanio en una cantidad de 0,01 a 0,25% en peso,
- y el resto hierro.
2. Un molde según la reivindicación 1, en donde
al menos el 40% del grafito en dicha microestructura es grafito
compactado.
3. Un método de fabricación de un molde para una
máquina formadora de artículos de vidrio, que comprende las etapas
de:
(a) colar el molde de un hierro dúctil
austenítico con capa protectora de Ni que presenta no obstante una
microestructura que tiene una cantidad apreciable de grafito
compactado y que consiste esencialmente en:
- carbono en una cantidad de 1,50 a 2,40% en peso,
- silicio en una cantidad de 1,00 a 2,80% en peso,
- manganeso en una cantidad de 0,05 a 1,00% en peso,
- fósforo en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso,
- níquel en una cantidad de 34,0 a 36,0% en peso,
- cromo en una cantidad de 0,00 a 0,10% en peso,
- molibdeno en una cantidad de 0,00 a 0,80% en peso,
- magnesio en una cantidad de 0,01 a 0,04% en peso,
- azufre en una cantidad de 0,00 a 0,01% en peso,
- titanio en una cantidad de 0,01 a 0,25% en peso,
- y el resto hierro;
(b) controlar de manera selectiva la
conductividad térmica del molde durante dicha etapa de colado a) a
la vista del uso al que se destine el molde, bien como un molde de
primordios o bien como un molde de soplado, mediante el control
selectivo del contenido en magnesio del molde en la cantidad de 0,01
a 0,04% en peso, del contenido en azufre en la cantidad de 0,00 a
0,01% en peso y del contenido en titanio en la cantidad de 0,01 a
0,25% en peso.
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