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ES2664614B2 - Procedimiento para la obtención de un panel sandwich con espuma de aluminio en el nucleo, instalación y producto obtenido - Google Patents
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Procedimiento para la obtención de un panel sandwich con espuma de aluminio en el nucleo, instalación y producto obtenido Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la obtención de un panel sanwich con espuma de aluminio en el núcleo, instalación y producto obtenido.#El procedimiento parte del empleo de aluminio fundido en uno o más hornos (1-1'), de manera que se vierte el aluminio fundido en una especie de depósito (2) en el que el mismo es sometido a una fase de inyección de un gas, generando una espuma de aluminio que es extraída de forma laminar y continua, con una anchura y grosor preestablecidos, determinando el núcleo del panel, al que se aplica en continuo sobre las caras superior e inferior respectivas placas (10) en las que se define una cara externa a base exclusivamente de aluminio, y una cara interna, destinada a entrar en contado con el núcleo del panel, de aleación de aluminio y silicio, la cual es previamente calentada hasta su temperatura de fusión para fijarse a la correspondiente cara del núcleo por soldadura metalúrgica, tras lo que el panel se enfría en unas cintas enfriadoras (15), para ser cortado a la longitud que se desee. De esta forma se obtiene un panel en continuo, es decir, que la envergadura de la instalación no afecta al tamaño de paneles que finalmente se quieren obtener, además de suponer un proceso y un producto mucho más económicos que otros conocidos hasta la fecha.

Description

pROCEDIMIENTO PARA I A ORTENCION DE UN pANEl SANWlCH CON E5pllMA DE Al LlMINIO EN El Nnel EO INSTAI ACl6N Y PRODIJCTO OBTENIDO
OA lElO DE I A IN VENCiÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de un panel tipo sándwich, de aluminio, concretamente de un panel en el que participan dos chapas exteriores de aleaciones de aluminio de reducido espesor, y un núcleo intermedia, de espesor mayoritario, obtenido a base de espuma de aluminio con una densidad considerablemente menor que la de las chapas exteriores y con un alto grado de porosidad.
El objeto de la invención es conseguir un proceso continuo y económico, que minimice los costes necesarios para la obtención de los paneles finales. sin menoscabo de las propiedades fisicas que se requieren a este tipo de paneles, obteniéndose unos ahorros económicos del orden del 30% frente a otros procesos industriales y sin limitaciones en la longitud de las piezas obtenidas.
La invención afecta tanto al proceso de fabricación, como a la instalación empleada en dicho proceso, as¡ como al panel finalmente obtenido.
ANTECEDENTES DE I A INVENCI6N
La espuma de aluminio es conocida desde hace muchos años, pero las dificultades para su obtención han limitado de forma muy considerable su industrialización, es decir su utilización práctica a nivel industrial.
Existen dos métodos para la obtención de la espuma de aluminio, uno en el que se parte de aluminio fundido al que se aplican gas como agente de expansión y aditivos, y otro. reciente, en el que se utiliza aluminio en polvo, se parte de una mezcla homogénea de dicho aluminio con un agente de expansión. como por ejemplo hidrilo de titanio. y se somete a la mezcla a una compactación.
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En ambos casos los costos de fabricación son muy altos, por lo que la producción es muy reducida y centrada tan sólo en aplicaciones especiales.
5 Este nivel de costos viene determinado por la imposibilidad de fabricación de paneles en continuo y en formatos de grandes dimensiones.
Tratando de obviar esta problemática, el propio solicitante es titular de la Patente de Invención Española P200501536, en la que se describe un método para la fabricación de 10 paneles sándwich, en el que para la obtención del núcleo de 105 paneles se parte de aluminio en polvo mezclado con un producto espumante, de manera que dicha mezcla se densifica mediante compactación y consolidación térmica obteniéndose una placa que se lamina primero en caliente y después en frío, hasta obtenerse un precursor que, fragmentado, se introduce en un horno de espumación, en el que penetran también chapas
15 exteriores de aluminio, opuestas cada una de ellas de dos capas de diferente espesor y diferentes aleaciones, de manera que la interior tiene una temperatura de fusión más baja que la exterior.
En el seno del horno se produce la espumación del precursor entre las citadas chapas
20 generándose el núcleo de espuma que queda unido a las chapas por soldadura o unión metalúrgica, que se somete a una fase de enfriamiento y estabilización.
Si bien mediante el proceso descrito se obtienen unos paneles de alta calidad. el mismo presenta unos costes de fabricación que seria deseable reducir, a lo que hay que anadir
25 que se trata de una instalación bastante compleja, además del hecho de que el proceso realmente no es totalmente en continuo, ya que una vez obtenido el precursor éste se fragmenta para ser introducido en un horno de espumación, con lo que, los paneles obtenidos estarán limitados al tamaño del horno, con las limitaciones o elevado coste de las instalaciones necesarias cuando los paneles a obtener sean de considerable longitud.
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DESCRIPCIÓN DE I A INVENCIÓN
El procedimiento que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en todos y cada uno de los aspectos comentados,
5 partiendo de una instalación mucho más sencilla, que permite obtener paneles en continuo de la longitud que se requiera y con unos ahorros económicos del orden del 30% frente al proceso descrito en la patente de invención P200501536.
Para ello, y de forma más concreta, en vez de partirse de aluminio en polvo mezclado con
10 un espumante, el procedimiento de la invención parte de aluminio fundido en horno, mezclado con carburo de silicio o cualquier otro material que aumente su viscosidad, que es introducido en una especie de depÓSito desde el que inferiormente se inyecta un gas, preferentemente aire, de manera que la mezcla del metal fundido con el gas tiende a flotar, para ser extraído superiormente en forma de lámina continua, de un espesor
15 preestablecido, a la que se fijan por su cara superior e inferior, respectivamente, por soldadura metalúrgica respectivas placas que se aplican mediante rodillos calefac1ados sobre su superfiCie, placas que se alimentan desde una desbobinadora y cuya superfiCie destinada a entrar en contacto con el núcleo de espuma de aluminio es previamente calentada a través de correspondientes hornos.
20 De forma más concreta, las placas que forman las paredes extremas del panel tipo sándwich a obtener, presentan una configuración en la que se define una cara externa a base exclusivamente de aluminio, y una cara interna, la destinada a entrar en contacto con el núcleo del panel, mezcla de aluminio y silicio.
De esta forma, al tener un punto de fusión menor la cara interna que la externa, las placas pueden ser calentadas por su cara interna mediante los hornos anteriormente descritos hasta su temperatura de fusión sin riesgo a que la cara externa de las mismas se vea afectada, ya que su temperatura de fusión es más alta, de manera que estas placas se 30 desbobinan, se calientan y se aplican mediante la pareja de rodillos calientes anteriormente descrita para que se obtenga en dicho proceso un panel tipos sándwich en el que las capas extremas se fijan firmemente al núcleo de aluminio espumado por soldadura metalúrgica,
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haciéndose pasar en continuo el producto obtenido por unas cintas refrigeradoras para posteriormente ser cortado en láminas a las medidas requeridas mediante una cizalla, y transportadas mediante la correspondiente cinta transportadora al correspondiente sistema de apilado y almacenaje.
La invención afecta igualmente al producto final obtenido, ya que si bien el panel podrla tener un aspecto similar al que se prevé en la patente de invención P200501536. hay que destacar que en dicha patente para la obtención del mismo se parte de aluminio en potvo y un espumante a base de titanio, de manera que la composición final del núcleo del panel es
10 distinta en uno y otro caso, de modo que el núcleo del panel obtenido en la presente invención carece por completo de cualquier resto de titanio en su composición.
Se consigue de esta forma un panel menos costoso de obtener, con una instalación más sencilla y que, al obtenerse en continuo, puede cortarse a la longitud que se desee, sin 15 limitación alguna en tal sentido.
DESCRIPCIÓN DE I OS 01811 lOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar
20 a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un plano en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
25 La figura 1.-Muestra una vista esquemática de la instalación necesaria para la puesta en práctica del procedimiento para la obtención de un panel sándwich de aluminio de acuerdo con el objeto de la presente invención.
REAliZACIÓN PREFERENTE DE I A INVENCiÓN
A la vista de la figura reseñada, puede observarse como el proceso de la invención parte de una instalación en la que se establecen uno o más hornos (1-1') en los que se funde
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aluminio, o bien aluminio con carburo de silicio o cualquier otro material que aumente su viscosidad hornos que vierten el aluminio fundido a una temperatura del orden de 700 oC en una especie de depósito (2), en el que se define una primera cámara (3) a la que accede el aluminio fundido, comunicada con una segunda cámara (4) en cuyo fondo se establece un 5 inyector de gas (5), preferentemente aire, que forma una pluralidad de burbujas en el seno del aluminio, que tienden a subir, creando el núcleo espumoso que se persigue para el panel , definiéndose en la zona superior de dicho dep6s~o (2) una salida o rebosadero (6), asistida por una cinta transportadora (7), en la que se obtiene en continuo el núcleo de espuma de aluminio que va a participar en el panel a obtener, pudiéndose ajustar el grosor
10 de la lámina saliente entre 6 y 40 mm, obteniéndose una banda continua (8) de un ancho del orden de 1600 mm a una temperatura del orden de los 540' C.
Dicha banda continua (8) constitutiva del núcleo de espuma del panel se hace pasar por una pareja de rodillos calefactados (9) que a su vez aplican sobre la cara superior e inferior de
15 dicho núcleo una placa (10) con un espesor del orden de 0,7 mm, en la que se define una cara externa (12) y mayoritaria, del orden de 0,6 mm, que definirá la cara extema del panel, a base de aluminio, y una cara interna (11), de menor espesor, del orden de 0,1 mm, a base de aluminio y silicio, que presenta un punto de fusión menor que la cara externa (12).
20 Las placas (10) se suministran en continuo a través de respectivas desbobinadoras (13), haciéndose pasar su cara interna (11) por un horno (14), que las calienta hasta una temperatura del orden de 559-580 oC, para que dicha cara interna alcance la temperatura de fusión, sin verse afectada la capa mayoritaria y extema (12), con un punto de fusión ligeramente más alto.
25 De esta forma, los rodillos calefaclados (9) aplican las placas (10) sobre el núcleo de espuma de aluminio que constituye la banda continua (8), llevándose a cabo una fijación por soldadura metalúrgica debida a la temperatura a la que se encuentran los distintos componentes cuando se unen entre sr.
Consecuentemente, a la salida de los rodillos calefactados (9) se obtiene un panel tipo sándwich en el que participa un núcleo de espuma de aluminio, y dos capas extremas y laminares esencialmente de aluminio, panel que estará a una temperatura del orden de
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50QOC, por lo que debe ser debidamente refrigerado de forma progresiva, haciéndose pasar por unas cintas refrigeradoras (15) hasta alcanzar una temperatura del orden de 20QoC, para ser depositado sobre la zona de cortado a medida, mediante una cizalla (16) o maquinaria adecuada, de manera que a la salida de ésta maquinaria se obtiene un panel
5 final (17) de las dimensiones requeridas, que a través de una serie de cintas transportadoras (18) y un sistema de apilamiento (19) el producto es finalmente almacenado para su posterior distribución.
El proceso en continuo as! descrito permitirá una producción de paneles a un ritmo del 10 orden de 1,5 metros por minuto.
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Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
  2. 18 ._ Procedimiento para la obtención de un panel sándwich con espuma de aluminio en el núcleo, que partiendo del proceso de fundición de aluminio en uno o más hornos, aluminio fundido que se vierte en una especie de depósito en el que el mismo es sometido a una fase de inyección de un gas, generando una espuma de aluminio que es extraída de forma laminar y continua, con una anchura y grosor preestablecidos, determinando el núcleo del panel, se caracteriza porque consiste en aplicar en continuo sobre las caras superior e inferior de dicho núcleo de espuma de aluminio respectivas planchas de malerial placado en las que se define una cara externa a base exclusivamente de aluminio, y una cara interna, destinada a entrar en contacto con el núcleo del panel, de aleación de aluminio y silicio, planchas de material placado que previamente a su aplicación sobre el núcleo de espuma de aluminio son calentadas por su cara intema hasta su temperatura de fusión, temperatura de fusión menor que la de la cara externa de dichas planchas, para fijarse a la correspondiente cara del núcleo por soldadura metalúrgica, tras lo que se procede al enfriado del panel en continuo obtenido, a su cortado a medida y al apilado/almacenado del mismo.
  3. 28 ._ Procedimiento, según reivindicación 19, caracterizado porque tras la fase de fundición del aluminio en los correspondientes hornos, al mismo se le añade carburo de silicio o cualquier otro malerial que aumente su viscosidad.
  4. 8 ._ Instalación para la obtención de un panel sándwich con espuma de aluminio en el núcleo, caracterizada porque en la misma participan uno o más hornos (1) de fundición de aluminio que descargan sobre una especie de depósito (2) , en el que se define una primera cámara (3) a la que accede el aluminio fundido, comunicada con una segunda cámara (4) en cuyo fondo se establece un inyector de gas (5), depósito (2) que cuenta con una salida o rebosadero (6) del aluminio espumado de forma laminar, asistida por una cinta transportadora (7) , que desemboca en una pareja de rodillos calefactados (g) sobre los que 30 discurren respectivas placas (10) suministradas en continuo a través de respectivas desbobinadoras (13), estableciéndose éntrelos rodillos calefactados (9) y las desbobinadoras (13), en correspondencia con la que será la cara interna de las placas (10), sendos hornos (14) de calentamiento de dicha superficie; con la particularidad de que a la salida de los rodillos calefactados (9) se establecen unas cintas refrigeradoras (15) del
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    panel continuo obtenido, a cuya salida se disponen los correspondiente medios de corte (16), apilamiento y almacenaje (19).
  5. 48 ._ Panel sándwich con espuma de aluminio en el núcleo, caracterizado porque presenta
    5 una estructura tri-capa, en la que se define un núcleo espumoso obtenido a base de aluminio 5 fundido, y dos capas extremas, a base de material placado, en las que se define una cara externa y mayoritaria a base de aluminio, y una cara interna a base de una aleación de aluminio y silicio.
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