TIPOS DE FUNDICIONCamacho J.1

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

jonnathancamaco_1385@hotmail.es1

RESUMEN

Con las diferentes fundiciones existentes se puede dar uso a los materiales con propiedades mecánicas para su utilización de vida útil y trabajo.

Estas fundiciones las realizamos con chatarras o materiales sustraídos de minerías también conocidos como materia prima o renovable, para su debido uso estos tienen un proceso de fundición que soportan diferentes cambios de temperaturas y así podemos obtener una mezcla adecuada de los compuestos para proceder a su solidificación y dar su modelado de trabajo con los acabados adecuados para soportar sus diferentes esfuerzos y deformaciones a las que están sometidos estos.

PALABRAS CLAVE: Fundición, solidificación, maquinado, horno.

ABSTRACT

With the different existing smelters can be given using materials with mechanical properties for use in life and work.

These foundries perform them with scrap or subtracted from mining materials also known as raw or renewable materials, for appropriate use of these have a casting process that support different temperature changes so we can get a proper mixture of compounds to proceed with solidification and give their modeling work with appropriate finishes to withstand different stresses and strains to which they are subjected these.

KEYWORDS: Casting, solidification, machining, oven.

FUNDICIONES DE HIERRO

Las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de silicio del 2 al 4%, del manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fósforo. Una de sus características es que se pueden vaciar del horno cubilote para conseguir piezas de diferente dimensión y complejidad pero no pueden ser sometidas a deformación plástica, no son dúctiles ni maleables y poco soldables pero sí maquinables, relativamente duras y resistentes a la corrosión y al desgaste.

Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:

Son más fáciles de maquinar que los aceros.

Se pueden fabricar piezas de diferente dimensión y complejidad.

En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.

Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.

Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste.

De acuerdo con la apariencia de su fractura, las fundiciones pueden ser grises, blancas, atruchadas, aunque también existen las fundiciones maleables, nodulares y especiales o aleadas. (Castro, 2009)

FUNDICION GRIS

En los hierros grises existe un gran contenido de carbono que se dan en forma

de escamas o láminas de grafito, dando al hierro su color y propiedades ansiadas.

El hierro gris tiene propiedad como de fácil maquinado, alta capacidad de templado y una buena fluidez al colado, pero como toda fundición tiene unas desventajas como ser quebradizo y tener una resistencia baja a la tracción.

El hierro gris es muy utilizado en bases o pedestales de las maquinas herramientas,

bastidores de maquinaria pesada y en los bloques de cilindros para motores de vehículos, discos de freno, herramientas agrícolas entre otros artefactos. (Castro,2009)

Tabla 1. Clasificación de las fundiciones grises según la norma ASTM A48-41.

F: ferrita; P: perlita; G: grafito; B: bainita

Clase Resistencia a la tracción (psi) Dureza Brinell Estructura20 24000 130 – 180 F, P30 34000 170 – 210 F, P, G40 44000 210 – 260 P, G50 54000 240 – 280 P, G60 64000 260 – 300 B, G

FUNDICION NODULAR

La fundición nodular, dúctil o esferoidal es producida en hornos cubilotes, realizando fundiciones de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. En el hierro nodular tenemos una mayor parte de carbono en forma de esferoides. Para obtener una buena estructura nodular al hierro fundido que sale de los hornos se realiza una infección con pequeñas cantidades de materiales como manganeso, cerio, o ambos; y así obtener una microestructura con propiedades deseables como una alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena endurecibilidad y tenacidad; esta fundición no puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que sea sometida a un tratamiento térmico, superficial, especial.

Una de las características de la fundición nodular es que el grafito aparece en forma de esferas minúsculas y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos

que cuando se encuentra en forma laminar, esto nos brinda una resistencia a la tracción y tenacidad mayor que la fundición gris ordinaria. La diferencia de la fundición nodular con respecto a la fundición maleable es que se obtiene directamente en bruto de colada sin realizar un tratamiento térmico posterior.

El contenido de carbono que tenemos en la fundición nodular y la fundición gris son iguales. Las partículas esferoidales de grafito se realizan durante la solidificación debido a la presencia de pequeñas cantidades de magnesio o cerio, las cuales son adicionadas al caldero antes de colar el metal a los moldes, la cantidad presente de la ferrita en la matriz depende de la composición y velocidad de enfriamiento. (Castro, 2009)

Tabla 2. Clasificación de la fundición nodular teniendo en cuenta sus características mecánicas de acuerdo con la norma ASTM A - 536.

Clase Resistencia (psi x 1000)

Límite de fluencia

Dureza Brinell

Alargamiento (%)

60-40-18 42000 28000 149-187 1864-45-12 45000 32000 170-207 1280-55-06 56000 38000 187-255 6100-70-03 70000 47000 217-267 3120-70-02 84000 63000 240-300 2

FUNDICION MALEABLE

Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por un tratamiento térmico de fundición blanca. Estas fundiciones son sometidas a controles muy rígidos y para dar una buena microestructura con la mayoría de carbono en forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.(Castro, 2009)

FUNDICION BLANCA

Esta fundición es formada al enfriar rápidamente el hierro fundido en estado líquido, siguiendo el diagrama hierro – cementita metaestable; durante el enfriamiento, la austenita solidifica a partir de la aleación fundida en forma de dendritas. Al alcanzar los 1130 °C el líquido alcanza la composición eutéctica (4,3%C) y solidifica como un eutéctico de austenita y cementita llamado ledeburita. Este eutéctico en su mayor parte aparece como cementita blanca que rodea dendritas de forma de helecho.

En el momento de enfriarse las fundiciones desde 1130°C hasta 723°C existe una variación en el contenido de carbono de 2 a 0,8 %C al precipitarse cementita secundaria que es formada sobre las partículas de cementitas ya presentes, a los 723°C la austenita se forma en perlita, el eutectoide de los aceros.

La fundición blanca es utilizada en cuerpos moledores por su gran resistencia al

desgaste, pero el enfriamiento rápido evita la grafitización de la cementita pero si llega a calentar de nuevo la pieza colada a una temperatura de 870°C el grafito forma lentamente una característica conocida como carbono de revenido, así resultando una fundición maleable. Las fundiciones maleables se utilizan en la fabricación de partes de maquinaria agrícola, industrial y de transporte. (Castro, 2009)

FUNDICION ATRUCHADA

Esta fundición tiene una combinación en su matriz de la fundición blanca y la fundición gris. El carbono se encuentra libre y combinado, siendo difícilmente maquinable. (Castro, 2009)

FUNDICION ALEADA

Las fundiciones aleadas son las que contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en suficientes porcentajes para realizar una mejora en sus propiedades mecánicas de las fundiciones ordinarias para darles propiedades especiales, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, al calor etc. (Castro, 2009)

EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS FUNDICIONES

Los elementos de aleación modifican la microestructura de las fundiciones, su dureza y resistencia, estando en ocasiones estos cambios influenciados, por una variación de la templabilidad. Los elementos de aleación modifican como en los aceros, la situación de los puntos críticos y ejercen una acción muy importante y compleja de la grafitización.(Castro, 2009)

Tabla 3 señala la influencia de los elementos aleados que ejercen sobre la formación del grafito y de los carburos y sobre las características de la matriz.

Elemento Grafitización y coeficientes de grafitización

Efecto sobre los carburos a alta

temperatura

Efecto en la estructura del

grafito

Efecto en el carbono

combinado de perlita

Efecto que produce en la

matriz

carbono Favorece Decrece Engruesa Decrece Ablanda y

estabilidad fuertemente favorece la formación de

ferritaSilicio Favorece + 1 Decrece

estabilidadEngruesa Decrece

fuertementeAblanda y favorece la

formación de ferrita

Aluminio Favorece + 0,5 Decrece estabilidad

Engruesa Decrece fuertemente

Ablanda y favorece la

formación de ferrita

Titanio Favorece + 0,4 Decrece estabilidad

Afina fuertemente Decrece Ablanda y favorece la

formación de ferrita

Níquel Favorece + 0,35 Decrece ligeramente estabilidad

Afina ligeramente Decrece y estabiliza la

perlita

Afina la perlita y da dureza

Cobre Favorece + 0,20 Indiferente Indiferente Decrece ligeramente

Da dureza

Manganeso Se opone – 0,25 Estabiliza Afina ligeramente Aumenta Afina la perlita y da dureza

Molibdeno Se opone – 0,30 Indiferente Afina fuertemente Aumenta ligeramente

Afina la perlita y da resistencia

Cromo Se opone – 1 Estabiliza fuertemente

Afina ligeramente Aumenta Afina la perlita y da dureza

Vanadio Se opone – 2,5 Estabiliza fuertemente

Afina Aumenta Afina la perlita y da dureza

Tabla 4 Señala la influencia que tienen sobre los puntos críticos.

Modificación que se produce

Si. Mn. Ni. Cr. Al. Mo.

Desplazamiento del punto eutéctico

Hacia la izquierda

Hacia la derecha

Hacia la izquierda

Hacia la izquierda

Desplazamiento de la

temperatura eutectoide

Hacia arriba Hacia abajo Hacia abajo Hacia abajo Hacia arriba

Templabilida Aumenta Aumenta Reduce AumentaDesplazamiento

del punto eutectoide

Hacia la izquierda

Hacia la izquierda

Hacia la izquierda

Hacia la izquierda

Hacia la izquierda

CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES ALEADAS.

Aleaciones con base de aluminio.

Las aleaciones con base de aluminio con su amplia gama de propiedades mecánicas, principalmente a varios mecanismos de endurecimiento y tratamientos térmicos que se pueden utilizar en ellas. Estas aleaciones ofrecen alta conductividad eléctrica y, buena resistencia a la corrosión atmosférica. Su resistencia a algunos ácidos y a todos los álcalis es deficiente lo cual se debe tener cuidado para evitar la corrosión galvánica. No son tóxicas, su peso es ligero y tienen maquinabilidad adecuada. Las

aleaciones con base de aluminio tienen diversas aplicaciones, incluyendo los usos arquitectónico y decorativo. Una tendencia creciente es su empleo en automóviles, para componentes como monobloques de motores, cabezas de cilindros, múltiples de admisión, cajas de transmisión, componentes de suspensión, ruedas y frenos. (S. Kalpakjian, 2008)

Aleaciones con base de magnesio.

Las aleaciones con base de magnesio tienen buena resistencia a la corrosión y resistencia moderada, según el tratamiento térmico específico utilizado. Se aplican en ruedas automotrices, cubiertas y

monobloques de motores enfriados por aire.(S. Kalpakjian, 2008)

Aleaciones con base de cobre.

Las aleaciones con base de cobre tienen buena conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión y nula toxicidad, así como propiedades de desgaste adecuadas para materiales de soporte. Existe una gran variedad de aleaciones con base de cobre, incluyendo latones y bronces de aluminio, de fósforo y de estaño. (S.Kalpakjian, 2008)

Aleaciones con base de zinc.

Las aleaciones con base de zinc son un grupo de aleaciones con bajo punto de fusión que tienen excelente resistencia a la corrosión, buena fluidez y suficiente resistencia para aplicaciones estructurales. Se utilizan en la fundición a presión, sobre todo para partes con paredes delgadas y formas intrincadas. (S. Kalpakjian, 2008)

Aleaciones con base de estaño.

Las aleaciones con base de estaño tienen buena resistencia a la corrosión y se utilizan para superficies de cojinetes. (S.Kalpakjian, 2008)

Aleaciones con base de plomo.

Las aleaciones con base de plomo tienen aplicaciones similares a las de las aleaciones con base de estaño, pero la toxicidad del plomo es una desventaja que impide su mayor aplicación. (S. Kalpakjian,2008)

Aleaciones de alta temperatura.

Las aleaciones de alta temperatura tienen una amplia gama de propiedades y por lo general requieren temperaturas de hasta 1650 °C (3000 °F) para fundir titanio y superaleaciones, y más elevadas en el caso de aleaciones refractarias (Mo, Nb, W y Ta). Se utilizan técnicas especiales para fundir estas aleaciones para boquillas y

varios componentes de motores de reacción y cohetes. (S. Kalpakjian, 2008)

REFERENCIAS

Castro, I. G. (2009). fundicion. Recuperado el 11 de 04 de 2015

S. Kalpakjian, S. S. (2008). aleaciones ferrosas (Vol. quinta edicion). (L. M. Castillo, Ed., & J. E. Limon, Trad.) Mexico, Mexico: Pearson educacion. Recuperado el 11 de 04 de 2015