UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-EL

Tema:

Metales y aleaciones conformados por fundicin Carrera:

Ing. Mecatrnica A

Integrantes:Barbern JuanBarona IvnCrdenas JhostinNaranjo XavierPaucar ElvisResumen

Se denomina fundicin al conjunto de operaciones necesarias para dar forma a los metales y sus aleaciones por fusin y solidificacin, de esta manera tenemos las fundiciones respecto al tipo de metal fundido, a la empresa y especificaciones de fundicin, de acuerdo al proceso de moldeo. Para obtener una fundicin se necesita personal humano como jefe de fundicin, moldeador, modelista y fundidor los cuales llevaran a cabo los procesos de fusin, moldeo y acabado. Existe una gran gama de metales y aleaciones conformadas por fundicin.

Para cada tipo de fundicin se tiene diferencias de proceso, es as por ejemplo la composicin del molde y sus elementos, al igual que cada una presentan diferentes ventajas y desventajas. Las fundiciones se clasifican en fundiciones ordinarias blancas y grises.

Adems se considera fundiciones aleadas aquellas que, adems de los elementos carbono, silicio y manganeso, contienen variadas proporciones de otros elementos, tales como el nquel, el cromo, el molibdeno, etc.

Cada tipo de fundicin tanto maleable blanca, maleable negra, de alta calidad blanca , alta calidad negra, negra especial tienen sus respectivas propiedades mecnicas .De igual manera costamos con las aleaciones perltica nodulares y las consecuencias de los dems elementos en las aleaciones.1. Objetivos

1.1 Objetivo General

Aprender sobre los procesos, clasificacin, propiedades y clasificacin de los metales y aleaciones de fundicin.

1.2 Objetivos Especficos

Conocer y comprender sobre los metales y aleaciones conformados por aleacin

Analizar el diagrama de aplicaciones de los procesos de fundicin para comprender dichos procesos y su utilidad

Distinguir los diferentes tipos de fundiciones ordinarias y conocer las propiedades de cada tipo.

Reconocer las propiedades mecnicas de las fundiciones maleables, de alma blanca y negra.

Conocer los diferentes tipos de aleaciones perlticas nodulares, sus propiedades y aplicaciones

2. Desarrollo

Fundicin.- Se denomina fundicin al conjunto de operaciones necesarias para dar forma a los metales y sus aleaciones por fusin y solidificacin en moldes que reproducen las formas que se desean lograr.

Los varios tipos de fundicin, base al tipo de metal fundido, son los siguientes:

Fundidos de hierro:

Fundicin gris.- produce una aleacin ferrosa de alto carbono.

Fundicin Gris Aleada.- variedad de aleaciones, que se puede incorporar elementos de aleacin con propsitos especficos.

Fundicin blanca.- carbono medio.

Fundicin Dctil.- una aleacin ferrosa con grafito en forma de esferas.

Fundiciones maleables:

Hierro Maleable.- producto trmicamente tratado, con base de funcin blanca, el grafito est presente en mdulos.

Fundidos de Acero:

Acero al Carbono.- con contenido relativamente bajo del mismo.

Aceros Aleados.- acero al carbono, con apreciable cantidad de elementos de aleacin.

Fundiciones no Ferrosas:

Bronces y latones.- aleaciones con base de cobre y elementos no ferrosos.

Aluminio.- con base en aluminio y agregan otros componentes.

Magnesio.- base de magnesio, componentes agregados.

Las fundiciones pueden ser clasificadas en una de las dos categoras siguientes Fundiciones Miscelneas.- contratan producciones para quien lo solicite conforme a su capacidad de produccin.

Fundiciones Cautivas.- son usualmente de departamentos de grandes empresas manufactureras.

Las fundiciones pueden tambin ser clasificadas desacuerdo a los procesos de moldeo que emplean en los siguientes tipos:

Fundicin en arena.- que utiliza a la arena como elemento fundamental para fabricar moldes, los que son de un solo uso.

Fundicin en Coquilla.- en la cual los moldes son de acero o fundicin gris y de usos mltiples hasta que se deterioran.

Fundiciones revestidas.- que utilizan como modelo un material evacuable el que puede ser de cera, plstico o mercurio solidificado, revestidos en algn material refractario.

Fundicin en moldes cermicos.- utiliza una pasta para moldear, la cual se endurece una vez extrado el modelo.

Proceso de molde total.- usa modelo de espuma plstica de tipo poliestireno, colocado dentro de una caja de moldear.

Fundicin a presin.- el metal es introducido a presin en moldes y matrices de acero o hierro fundido.

Fundicin Centrifuga.- utiliza la fuerza centrfuga del metal para incorporarlo al interior del molde.

Operaciones fundamentales de la fundicinLas operaciones fundamentales de la fundicin son:

Fusin

Moldeo

Acabado

Jefe de fundicin.- En la obtencin de piezas fundidas intervienen casi siempre conjuntamente moldeador, fundidor y modelista, existiendo cierta independencia entre ellos. Por esta razn se hace imprescindible que el jefe de fundicin tenga los conocimientos ms amplios en estas tres profesiones.

El departamento de moldeo se ocupa de la confeccin de los moldes y utiliza uno cualquiera o una combinacin de los siguientes mtodos: arena (verde o seco) banco, al piso, a mquina, en cascara.

Moldeador.-La profesin del moldeador es muy compleja y lleva aparejados muchos sinsabores el ms insignificante descuido da lugar a una pieza mala. Difcilmente un moldeador con amor propio profesional habr dejado de tener disgustos serios. Un buen moldeador ha de estar muy atento al trabajo, para evitar piezas malas y cuando salga algn defecto debe estudiar bien sus causas para que no se repita en lo sucesivo.

Modelista.- la profesin de modelista, que es dependiente de la fundicin, tiene un mrito destacado. Puede decirse que una de las ms difciles y que exige una buena prctica. No puede ser modelista sin conocer bien el dibujo, trazar a la perfeccin e interpretar con facilidad los planos. Es preciso tener conocimientos generales de mecnica, para poder resolver dudas que puedan presentarse en los planos.

El departamento de fusin contiene uno o ms de los siguientes tipos de hornos: cubilotes, hornos de aire, Martn, hornos elctricos y de crisol. En ellos se utilizan para fusin gas, fueloil, coque, carbn pulverizado y energa elctrica.

Fundidor.- por otra parte el arte de fundir tiene un mrito extraordinario, y es una especialidad en ocasiones independiente del moldeo, tal como la gran produccin de acero para laminados de aceros especiales y de aleaciones en general, como el ferrosilicio, el ferromanganeso, etc.

El departamento de limpieza se encarga de limpiar las piezas fundidas con operaciones de corte, rebanado, esmerilado, suelda, etc.

El departamento de control tiene por misin rechazar toda pieza que no cumpla con las especificaciones de calidad pre-establecidas y aquellas que presentan defectos de superficie.

Fusin

Segn la naturaleza de los metales que se han de fundir y la importancia de las materias que han de alearse, se emplean aparatos especiales y varan los procedimientos.

La fusin de los metales y su mezcla en el crisol requieren cuidados sobre los que es necesario insistir.Debe cargarse el crisol y fundir primero el metal menos fusible de los que hayan de formar la mezcla o composicin.

Calintese este metal despus de su fusin hasta que alcance una temperatura tal que pueda soportar sin solidificarse, la introduccin de los otros metales.

Hay que cargar sucesivamente los componentes de la aleacin con un orden de su fusibilidad, es decir primero de fundir el metal ms refractario.

Calintese a la llama del horno los metales que se deban introducir para facilitar la transicin.

Remover el crisol tras la fusin de cada componente.

Cubrir el crisol y avivar el fuego, tanto ms activamente, cuanto ms difcil de fundir sea el metal.

Los mejores desoxidantes son:

Para fundir latn: 1kg de brax para cada 60kg de metal que hay que fundir.

Ilustracin 1 Brax para fundicin

Para el bronce: 1kg de vidrio machacado para 60kg de metal.

En el momento de verter el metal fundido en los moldes, mzclese y agtese el bao con una varilla de plombagina; evtese el uso del hierro, que tiene siempre a hacer secas y modificar las propiedades de las aleaciones.

Con ayuda de una espumadera se limpia la superficie del bao.

Despus de cada colada se limpia el crisol cuidadosamente.

Metales y aleaciones conformados por fundicin:

Las aleaciones que frecuentemente se conforman por fundicin son las del hierro, del cobre, del aluminio, del magnesio y las de antifriccin.

Del cobre derivan los bronces y latones, del aluminio las aleaciones para piezas corrientes coladas con coquilla y a presin del magnesio las destinadas a ser coladas por inyeccin y del antimonio las destinadas a antifriccin.

Entre las caractersticas exigibles y deseables en los metales destinados a la conformacin por fundicin anotaremos las siguientes:

Baja temperatura de fusin, para economa de combustible, refractarios.

Bajo calor latente de fusin, economa de combustible y energa.

Baja tensin superficial para una reproduccin perfecta de las piezas.

Bajo coeficiente de dilatacin en el intervalo de solidificacin reducido, esto disminuye la contraccin del metal.

Bajo coeficientes de dilatacin al estado slido para evitar fallas por grietas.

Alta capacidad del metal para fluir, para que llene la cavidad del molde.

Alta densidad para que la presin hidrosttica del metal ayude a llenar toda la cavidad del molde.Fundiciones:

Se conoce como fundiciones a las aleaciones hierro-carbono con un contenido de este elemento superior al 2.00% (2.50% de uso prctico), adems de algunos otros elementos en proporciones discretas, entre ellos: el silicio, manganeso, azufre y fosforo. En las fundiciones especiales se observan, adems de los elementos sealados, el cromo, nquel molibdeno, cobre, etc.

El carbono se presenta en las fundiciones en forma de carburo de hierro, y de carbono libre o grafito, en diversas proporciones, dependiendo de una u otra estructura del contenido del carbono total, y de las proporciones de silicio y de manganeso que contenga la aleacin.Influencia del silicio en la formacin del grafito:

Las leyes que rigen la formacin de los constituyentes en las fundiciones grises, son algo diferentes de las que estudia en el diagrama hierro-carbono correspondiente a los aceros. Las diferencias que existen entre estas y aquellas que son debidas principalmente a la presencia de silicio en cantidades bastante elevadas, generalmente variables de 1 a 4%. El silicio se presenta normalmente en las funciones en forma de siliciuro de hierro disuelto en la ferrita o hierro alfa, no pudiendo observarse por lo tanto directamente su presencia por medio del examen microscpico.

Influencia de la velocidad de enfriamiento en la formacin del grafito.

La velocidad de enfriamiento, que depende del espesor de las piezas y de la clase de molde empleado, es otro factor que tambin ejerce una influencia decisiva en la calidad y microestructura de las fundiciones. Los enfriamientos rpidos tienden a producir fundiciones blancas; los enfriamientos lentos favorecen la formacin del grafito y, por lo tanto, la formacin de fundiciones grises.

Esta influencia es tan marcada que con una misma composicin al variarse la velocidad de enfriamiento se obtienen diferentes calidades con distintas durezas y microestructuras.

Los pequeos espesores se enfran mucho ms rpidamente que los grandes. Un molde metlico, enfra ms rpidamente que un molde de arena. En algunos casos, para alcanzar las mayores velocidades de enfriamiento, los moldes metlicos son refrigerados con agua.

Manganeso

Una accin contraria en la del silicio es ejercida por el manganeso. Este elemento favorece la formacin del bono, sea con el azufre. Dada su gran facilidad para formar sulfuros su accin puede ser considerada en un primer aspecto benfica, porque obstaculiza la accin inhibidora a la grafitizacin ejercida por el azufre, mientras en un segundo tiempo, formando a su vez carburos, endurece la matriz misma de la fundicin y disminuye el contenido del carbono libre. El contenido de manganeso vara entre 0.4 al 1%.

Fosforo

El fosforo queda en la fundicin del tratamiento del horno alto, en forma de fosfuros de hierro. Esto confiere a una fundicin liquida una particular fluidez porque disminuye el punto de solidificacin, pero al mismo tiempo, aumenta la fragilidad y la dureza. Dada la tendencia actual de obtener fundiciones con excelentes cualidades mecnicas, el contenido de fosforo debe permanecer entre bajos lmites y precisamente no superar el 0.28%.

Azufre.- El azufre existe en las fundiciones en dos formas:

Como sulfuro de Hierro o como sulfuro de manganeso. Esto es siempre perjudicial, porque obstaculiza la grafitizacin, hace la fundicin dura y frgil y provoca graves defectos en las piezas por rechupes, sopladuras, roturas, etc.

Como hemos dicho, su accin es en parte contrarrestada por la presencia del manganeso, ms en todo caso su contenido debe ser el mnimo posible.

Oxigeno.- El oxgeno es un antigrafinizante energtico que se encuentra presente en menor o mayor cantidad en todas las fundiciones. Se presenta principalmente en forma de inclusiones no metlicas, muchas de ellas submicroscopicas, el xido de hierro, de manganeso, de aluminio y de silicio. El porcentaje de oxigeno que contiene las fundiciones suelen variar de 0,002 a 0,020.

Hidrogeno.- El hidrogeno se presenta tambin casi siempre como impureza gaseosa en las fundiciones y da lugar a porosidades en las piezas cuando el porcentaje es importante.El hidrogeno suele provenir de la humedad de los moldes, del vapor de agua contenido en el aire soplado, de la humedad del coque.La solubilidad del hidrogeno en la fundicin aumenta con el porcentaje del silicio. Por ello las fundiciones altas en silicio suelen ser ms porosas que las de bajo contenido de silicio.

Miro-constituyentes del hierro fundido

Pueden distinguirse diferentes micro-constituyentes de hierro fundido. Analicemos a continuacin las caractersticas y propiedades de los micro-constituyentes que generalmente estn presentes en el hierro fundido.

Grafito.- La proporcin del grafito en la pieza depende del procedimiento adoptado para la colada., de la velocidad de enfriamiento y, por supuesto, de la composicin qumica del metal, factores que introducen las variaciones en las propiedades mecnicas de la pieza obtenida. Como veremos ms adelante las laminillas de grafito, interpuestas en el hierro, disminuyen las propiedades mecnicas de la pieza fundida. Por otra parte, el valor de la resistencia de la pieza depende del tamao y de la distribucin de las laminillas de grafito; cuanto ms pequeo sea el tamao y cuanto ms uniforme sea la distribucin, tanto mayor ser la resistencia de la pieza fundida.

Ferrita.- Ferrita es un hierro puro; la estructura se presenta bajo el microscopio en forma de granos cristalinos irregulares, los cuales estn separados entre s por lneas delegadas. Se trata de un constituyente blando (Dureza Brinell alrededor de 90) dctil y magntico.

Cementita.- Cementita es un carburo de hierro (_3 ); Este componente es duro (Dureza Brinell alrededor de 550) y quebradizo; aparece en la perlita en forma de bandas delegadas de color blanco.

Adems del hierro, el manganeso y el cromo se combinan con el carbono formando cementita.

Perlita.- La matriz de la mayora de los hierros est compuesta en parte por perlita. Esta se forma en la temperatura eutectoide y consiste en ferrita y un cierto porcentaje de cementita. Tiene una dureza Brinell de, aproximadamente 200.

Austenita.- Es una solucin solida de hierro y de cementita; el porcentaje (en peso) del carbono varia en este compuesto de 1 a 1,7; es una material no magntico.

Esteadita.- En una pieza de hierro fundido que se encuentra a menudo una estructura compuesta de fosforo de hierro (_3 ) y hierro, llamada esteadita. Este tipo de aleacin formada por pequeas lminas de grafito distribuidas uniformemente en una matriz de perlita, es caracterstica de una de las mejores clases de fundicin gris.

Fundiciones OrdinariasAtendiendo a la estructura del material las fundiciones ordinarias se clasifican en blancas, grises y atruchadas, segn que el carbono se presente respectivamente, el estado de carburo de hierro, grafito o en ambas formas simultneamente. Fundicin Blanca.- Cuando en una fundicin el contenido de silicio est ms abajo del 1.50% se produce la fundicin blanca, la que puede obtenerse por dos vas: Por enfriamiento violento de la pieza o por una calibrada relacin silicio-carbono.

A causa de la rpida prdida de calor en las piezas de escaso espesor o de poca seccin existe la tendencia a que la fundicin se torne blanca.

La otra forma de obtener fundicin blanca consiste en codificar el silicio en la carga.

Para la fundicin de carbono 3,5% bastara un contenido de 1,50% de silicio para que la estructura resulte blanca.

La fundicin blanca tiene pocas aplicaciones directas en la industria y se utiliza ms bien como base de la fundicin maleable. Cuando se desea un material duro para ser utilizado directamente se recurre ms bien a las aleaciones resistentes a la friccin.

Fundiciones grises.- En la prctica no existe ni se desean fundiciones grises con todo el carbono libre, porque seran muy blandas y su resistencia sera muy baja. Por el contario se desea que por lo menos, el 80% de carbono total este formado cementita, quedando un mximo del 20% en forma de carbono libre o grafito.

Para lograr una buena reparticin entre cementita y carbono libre se emplea, en muchos casos, acero estructural en la preparacin de las cargas destinadas a la produccin de fundicin gris.

En sntesis una fundicin gris se caracteriza por su composicin qumica y por el estado en que se encuentra el carbono.

Ilustracin 2 Perlita-GrafitoCarbono Equivalente

El carbono equivalente da una idea de la resistencia y estructura de una fundicin.

Composicion de algunas fundiciones grises

TIPOS DE PIEZASC.T.SiMnS

Max.P

Max.

Maquinaria delgada3,252,250,500,100,10

Maquinaria mediana3,251,750,500,100,10

Maquinaria gruesa3,251,250,500,100,10

Camisas de cilindros3,252,250,650,050,05

Pistones de motores de explosin3,252,250,650,050,05

Zapatas de frenaje3,101,700,500,150,10

Lingoteras3,501,000,900,100,10

Fundiciones aleadas

Son fundiciones aleadas aquellas que, adems de los elementos carbono, silicio y manganeso, contienen variadas proporciones de otros elementos, tales como el nquel, el cromo, el molibdeno, etc.

Los elementos de la aleacin tienen sobre las fundiciones los siguientes efectos:

Nquel.- Afina la estructura y previene la segregacin. Adems, confiere a la fundicin una mejor maquinabilidad, mejora la resistencia mecnica y a la corrosin. Tambin el nquel, como grafitizante impide que las fundiciones de bajo carbono tiendan a dar estructura blanca.

El nquel se emplea en proporciones que van desde 0,25% hasta el 5%. Ms arriba de esta ltima cifra la fundicin queda extremadamente dura.

Cromo.- El cromo es esencialmente til cuando se desea obtener fundiciones resistentes a la corrosin y al calor.

Se emplea combinado con el nquel en una proporcin entre el 25 y el 50% de contenido del nquel. Un elevado contenido de cromo da una resistencia a la abrasin poco comn.

Molibdeno.- Mejora la resistencia a la percusin alcanzndose alta tenacidad con buena maquinabilidad.ALGUNAS FUNDICIONES ALEADASUSOSC.T.SiMnCrCuMoNi

A. DE ALTA RESISTENCIA MECANICA

Camisas para automviles3,25

3,25

3,20

3,252,20

2,00

2,15

2,200,75

0,70

0,70

0,600,35

0,50

0,500,60

1,000,50

1,000,75

0,50

0,20

Tambores de freno3,20

3,25

3,201,90

2,00

2,000,70

0,60

0,600,501,00

1,000,501,50

Troquelado para estampacin.3,00

3,252,20

1,500,75

0,500,352,200,602,00

1,75

Bancadas de tornos3,30

3,00

2,901,60

1,00

1,900,60

0,75

0,900,25

0,250,201,00

1,35

1,50

Cilindros de laminacin en caliente3,00

3,00

3,10

3,50

3,400,60

0,55

0,60

0,90

0,600,25

0,20

0,20

1,30

0,250,25

0,40

2,00

1,300,35

0,25

0,40

0,400,25

3,50

4,50

4,50

B. RESISTENTES AL DESGASTE

CR-NI alta en C (blanca)

CR-NI baja en C (blanca)

Mn (blanca)

Martensitica (gris)

CR alto

MO alto3,25

2,75

2,00

3,10

2,60

2,700,50

0,50

2,90

1,75

1,50

1,500,50

0,50

3,00

0,90

0,60

0,802,00

2,00

0,25

0,80

20,00

3,001,50

0,501,50

6,004,50

4,50

4,10

2,00

2,00

C. RESISTENTES AL CALOR

CR de baja aleacin3,50

3,40

3,10

3,002,25

2,00

2,10

2,000,60

0,60

0,60

0,601,25

0,60

1,00

0,751,50

D. PARA USO GENERAL

CR- NI (gris)3,202,200,700,501,50

Propiedades mecnicas de las fundiciones maleables

El cuadro siguiente muestra las propiedades mecnicas de las fundiciones maleables, de alma blanca y negra.

Resistencia a la traccin

Limite elstico

Alargamiento

TipoDenominacinRES. TRAC.

Kg/mm2LIM. ELAS.

Kg/mm2ALARG.

%

Fm 32 aMaleable blanca32182

Fm 32 bMaleable negra32182

Fm 38Blanca de alta calidad38214

Fm 35Negra especial35199

Fm 35Negra de alta calidad3725

Las caractersticas mecnicas de ambos tipos de fundicin maleable son sensiblemente iguales.

Fundicin Maleable Perlitica

Es una variante de la maleable de alma negra, que se fabrica igual que esta, con la diferencia de que el enfriamiento es mucho ms rpido.

La composicin qumica de la fundicin maleable perlitica es similar a la composicin de la fundicin de alma negra, salvo que el manganeso debera ser aumentado hasta 0,7 0,8%. Adems si se aumenta el manganeso sobre el 0,8% se pueden obtener tambin estructuras maleables perliticas con enfriamiento lento, debido a que el manganeso favorece la formacin de la perlita.

Ilustracin 3 DiagramaSe observa que el tiempo total de permanencia en el horno de las piezas es solo de 72 horas.

Otro aspecto importante del tratamiento es la fluctuacin de la temperatura, empezando por levantarla hasta los 950C, liego bajarla a 750C para finalmente subirla a 850C mantenindola en este valor durante 14 horas. (850-875)

La composicin qumica de la aleacin despus del tratamiento es la misma que la original, ya que el tratamiento se efecta en ausencia de xidos que disminuyen la proporcin del carbono.

Fundicin Perlitica Laminar

Es una fundicin en la cual est controlada la proporcin.

Adems, el grafito est diseminado en toda la matriz metlica en forma de finas lminas que interrumpen la estructura de cementita, dando por resultado una ms alta resistencia y la traccin con buena maquinabilidad.

Carbono libre alcanza a un mximo de 10% del carbono total, estando el resto en forma de carburo de hierro. Una reparticin tpica del carburo es la siguiente.

Ilustracin 4Los factores necesarios para que se produzca la fundicin perlitica son:

Bajo Carbono2,80 a 3,20%.

Bajo silicio..........1,20 a 2% dependiendo del espesor de las piezas.

Cargas con un porcentaje de acero estructural.

Presencia de un dispersante.

Bajo azufre.

Dispersantes

Los dispersantes son un grupo de elementos metlicos cuya accin en la fundicin consiste en quebrar la matriz cementitica y dispersar el grafito en pequeas partculas.

En el orden de la capacidad energtica de los dispersantes o de su ms fuerte accin sobre las aleaciones, se les puede clasificar as:

1. Silicio: Utilizada en forma de ferro-silicio (75% Si) molido a menos de 1/8 de pulgada produce ligero aumento de la resistencia mecnica en las aleaciones en las cuales se les incorpora en la cuchara.

2. Aluminio: Se puede utilizar en finas granallas o aleados con ferro-silicio. (50-50 Al-Fe silicio). Esta se obtiene fundiendo al aluminio y agregando el ferro-silicio en partculas pequeas o molidas.

3. Zirconio: Se obtiene comercialmente como SMZ (silicio-manganeso-zirconio) con un contenido de 30% de zirconio y algo de carbono (1%) en ferroaleacin granulada a 1/8 de pulgada ms o menos.

4. Calcio: Se conoce comercialmente como calcio-silicio o siliciuro de calcio con 30 a 36% de calcio, en forma de grnulos de 1/8 de pulgada.

5. Magnesio: Conocido es el magnesio-silicio y el calcio-magnesio-silicio con 30% - 15% de Ca, Mg y Si respectivamente, granulado intermetalico de 1/8 de pulgada o menor.

6. Bario: .- Es otro dispersante presentado como barium-silicio cuya accin es de gran energa.

Todos estos dispersantes se utilizan adicionndolos al metal lquido en las cucharas, de presencia mientras estas se estn llenando y de manera gradual. Las proporciones varan de 1.200 gramos hasta 3.500 gramos por tonelada de aleacin.

Proporcin de calcio-silicio segn carga

NTipo de piezaAcero en carga %Calcio silicio

Kg/tonResist. ruptura

Kg/mm2DUREZA BRINELL

1Maquinaria en general10-201,2-1,830180-200

2Resistencia a la friccin (corriente)25-351,4-2,038180-220

3Templables y alta resistencia.40-601,6-2,440180-400

4Resistencia a la friccin (alta)Hasta 902,4-3,540400-600

Para todas estas fundiciones se recomienda escaso contenido de azufre y, de ser posible, debera ser eliminado con carbono de sodio (Na2CO3), conocido como ceniza de soda.

Las aleaciones 4 son generalmente de estructura blanca.

Fundicin perlitica nodular

Conocida simplemente por fundicin nodular, de grafito esferoidal o fundicin dctil, es al igual que la anterior una aleacin en la cual se controla el porcentaje de grafito y, a diferencia de ndulos o esferas, rodeados de ojuelos de ferrita.

Estas exigen tambin bajo carbono, bajo silicio, acero estructural en la carga bajo contenido de azufre y un dispersante que en este caso es el calcio-magnesio-silicio.

El dispersante se puede agregar en la cuchara como en las perlticas laminares, o en el molde por el mtodo del IN-MOLD.

Estas fundiciones presentan elevada resistencia a la ruptura, gran tenacidad y buena maquinabilidad, excepto aquellas destinadas a soportar altas fricciones.

Ilustracin 5Aleaciones Perlticas Nodulares

No.UsosAcero en cargasCa-Mg-Si Kg/TonC.T.SiMnR Kg/mm2Dureza Brinell

1Maquinaria en general10-201, 2-1, 83, 302, 200,8036180-200

2Friccin corriente25-351, 4-2, 03, 202, 000,8040180-200

3Templable40-601, 6-2, 41, 801, 800,8045180-400

4Alta FriccinHas.902, 4-3, 51, 401, 400,8040400-600

Los usos son similares a los de la fundicin perltica laminar.

Fundicin acicular.- En la estructura acicular, la perltica es totalmente remplazada por un producto de transformacin austentica, intermedio entre la perlita y la martensita, introduccin por la accin del molibdeno y del nquel que retarda la transformacin permitiendo que el material enfre hasta alcanzar el campo de la perlita sin que se produzca transformacin. Esto es como si dijramos una accin comparable con un temple que se produce en el enfriamiento natural de las piezas.La transformacin a una temperatura bien baja, como resultado del uso excesivo del molibdeno o del nquel, termina en la formacin de martensita, exactamente como sucede por enfriamiento muy rpido durante el temple. En cambio el enfriamiento lento favorece la formacin de la perlita.

De aqu se sigue que el periodo de enfriamiento debe ser regulado de acuerdo a las secciones de las piezas, de suerte que el contenido del molibdeno y del nquel permita mantener la estructura acicular sin provocar la formacin de perlita o martensita, quedando ms bien la estructura en el campo de la austenita.

Las proporciones de molibdeno y de nquel dependen de las secciones de las piezas y se pueden proceder de dos formas: manteniendo constante las proporciones de molibdeno y variando el nquel o variante alternativamente las proporciones de ambos elementos, como sigue:

La influencia de los dems elementos en las aleaciones aciculares es como sigue:

Carbono: Carbono bajo aumenta la resistencia, pero crea dificultades por alta contraccin y poco fluidez. Su proporcin esta entre 2,80 y 3,20%, el ms bajo para secciones pesadas y el ms alto para pesadas.

Silicio: no altera la resistencia, la dureza ni la posibilidad de obtener la estructura circular. Su proporcin esta entre 1.5 y 2%

Manganeso: en exceso provoca la aparicin de martensita y el lmite inferior debe ser suficiente para evitar la formacin de perlita. Conviene fijarlo en 1%.

Fosforo: Interviene en la formacin de la estructura acicular por la interaccin de molibdeno. No debera de exceder de 2%.

Azufre: debe ser mantenido lo ms bajo posible pues combina con el molibdeno, al igual que con el manganeso provocando inclusiones duras.

Segn espesores de pieza, la composicin qumica de estas fundiciones deben ser las siguientes:

Composiciones qumicas de las fundiciones aciculares

Espesores pulg.Menores3/4 - 11 1 1/2 1 1/2 - 22 2 1/2 2 1/2 - 33 4

Carbono3,23,133,062,992,932,862,80

Silicio2,01,921,841,751,671,581,50

Manganeso1,01,01,01,01,01,01,0

Fosforo Max.0,20,20,20,20,20,20,2

Azufre Max.0,040,040,040,040,40,040,04

Ni y MoComo se vio en A y B.

Las fundiciones aciculares dan resistencia de 45 Kg/mm2 y durezas de 200 a 280 Brinell.

Fundicion acicular nodular.- Es una funcin acicular que presenta su grafito en ndulos debido a la accin del magnesio o del cerio, los dispersantes se utilizan en aleaciones intermetlicas granuladas con silicio o calcio-silicio. La precaucin fundamental consiste en evitar el azufre en la fundicin por que la fuerza accin de sulfuzante de cerio o del magnesio eliminara la accin dispersante de estos elementos ya que primero combinaran con el azufre. Por lo tanto debe procederse a eliminar o a rebajar el contenido del azufre a cifras interiores al 0.02%.

La composicin qumica es igual al a de las fundiciones aciculares. Los dispersantes se usan en la proporcin de las fundiciones nodulares.

Las cifras mecnicas para la resistencia alcanzan a los 75 Kg/mm2 y la dureza Brinell hasta 300.

Fundiciones con grafito esferoidal.- La principal caracterstica del proceso consista en aadir ciertas cantidades de cerio a la fundicin cuando se encontraba en estado lquido. Si despus del cerio se aade, adems, al bao de fundicin una aleacin grafitizante como el ferro-silicio o el silicio-calcio, la proporcin de carbono que aparece en forma esferoidal aumenta y se llega incluso a evitar totalmente la aparicin del grafito laminar. De esta forme se obtienen resistencias de 50 a 55 Kg/mm2 en barras de 30 mm de dimetro.en 1949, condujeron a la fabricacin de fundicin con grafito esferoidal por medio de una adicin de magnesio, siendo este proceso patentado por la Internacional Nickel Company en Estados Unidos y por la Mond Nickel Company en Europa. En esas patentes se seala que debe quedar por lo menos 0.04% de magnesio en la fundicin para conseguir que todo el grafito sea esferoidal y para obtener a la vez la mejor combinacin de caractersticas mecnicas, llegndose a alcanzar directamente en bruto de colada unos 70 Kg/mm2 de resistencia a la traccin de 3% de alargamiento.

Esas caractersticas se pueden mejorar por tratamientos trmicos. El alargamiento aumenta por recocido y la resistencia y la combinacin de caractersticas (resistencia, lmite de elasticidad y alargamiento) mejoran por el temple y revenido.

El proceso de fabricacin preconizado por Morrogh y Williams se ha ido abandonando casi por completo, porque exiga ciertas condiciones de composicin qumica muy precisas, que eran difciles de cumplir. Para obtener con adicin de cerio buenos resultados es necesario:

1) Que la fundicin solidifique gris sin adicionarle cerio.

2) Deben emplearse fundiciones hipereutcticas.

3) Conviene utilizar contenidos en silicio superiores a 2.37%.

4) El porcentaje de azufre debe ser muy bajo y despus del tratamiento debe quedar inferior a 0.02%.

5) El contenido del fsforo no debe exceder de 0.6% siendo preferible que permanezca inferior a 0.1%.

Como la fabricacin de la fundicin esferoidal con magnesio no exige ninguna composicin qumica tan exacta y no es necesario que la fundicin sea hipereutectoide, ni las limitaciones de silicio no de fsforos so tan precisas, se comprende que en la actualidad sea mucho ms empleado e magnesio que el cerio para producir fundiciones con grafito esferoidal.

La adicin a la fundicin liquida del magnesio o de otros elementos alcalinos o alcalinotrreos, que por sus propiedades actan como enrgicos desoxidantes y estabilizadores de carburos, alteran el normal mecanismo de solidificacin de la fundicin, provocando la separacin del grafito en forma nodular.

La microestructura de estas fundiciones en bruto suele estar constituida por esferoides de grafito rodeado por aureolas de ferrita sobre un fondo o matriz de perlita.

Fundicion Meehanite.- El Meehanite es un metal de fundicin que tiene una composicin qumica semejante a la mejor fundicin de hierro y que, al mismo tiempo, combina las mejores propiedades fsicas del hierro colado y del acero moldeado.

Se parece al hierro colado, por el hecho de que tiene una gran capacidad de amortiguamiento de golpes, y con respecto al acero conserva este metal una gran resistencia a la traccin, a la fatiga, a la corrosin y al desgaste.

El Meehanite tiene una estructura de grano fino, como el acero. Consta de perlita sin vestigios de ferrita, por lo que se parece a los aceros para la construccin de herramientas, que contienen alrededor de 0.85% de carbono.

El grafito que contiene el Meehanite, se encuentra en pequeas lminas diseminadas dentro de su estructura en forma tal, que no se enlazan entre s; la resistencia mecnica del metal, aumenta considerablemente, porque una estructura semejante no da lugar a la existencia de superficies dbiles formada por carbono, que priginan las roturas.

Estas aleaciones causan las siguientes caractersticas:

Alta resistencia a la ruptura.

Durezas uniformes an en piezas con fuertes variaciones en el espesor.

Grano fino y uniforme.

Buena maquinabilidad, excepto en las de uso de alta friccin.

Gran gama de aplicacin.

3. Conclusiones En un proceso de fundicin es necesaria la existencia de un jefe de fundicin, pues esta persona es la que controla los procesos ha realizarse, adems evita los conflictos entre trabajadores al momento de realizar sus actividades, disminuyendo los errores en la fabricacin de materiales en fundicin y mejorando la calidad. Un jefe de fundicin debe tener conocimientos claros acerca de la profesin de los trabajadores de las diferentes reas de fundicin para poder guiar a una empresa, este papel podra ocuparlo un Ingeniero Mecatrnico, pues es apto para comprender diferentes reas de la Ingeniera.

El silicio en concentraciones pequeas dentro de la aleacin del hierro no tiene mayor influencia, en cambio a concentraciones mayores al 0.6% contribuye a la formacin de grafito, modificando por completo las propiedades de la aleacin y pudiendo as obtener fundiciones grises. La formacin de grafito en la aleacin no est ligada concretamente solo al contenido de silicio entre otros elementos, tambin influye la velocidad de enfriamiento, tamao y espesor de las piezas obtenidas, etc. La fundicin blanca y gris en s no tienen mucha aplicacin en la industria, pero mediante fundiciones aleadas podemos conseguir mejores propiedades mecnicas para la produccin de piezas especficas. En la Ing, Mecatrnica es muy importante conocer sobre los posibles aleantes y conseguir mejores propiedades en una fundicin.

Las caractersticas mecnicas de ambos tipos de fundicin maleable son sensiblemente iguales.

4. Bibliografa

[1] Apraiz Barreiro, J. Fundiciones. 2da edicin.

[2] Pero-Sanz Elorz,J. ACEROS. Metalurgia fsica, seleccin y diseo. 1era

[3] < http://www.utp.edu.co/~publio17/fundiciones.htm >

[4] < http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_(metalurgia) >Ilustracin 6