FUNDICIONES

1. Fundiciones

Se denomina fundiciones a todas las aleaciones hierro-carbono cuyo contenido en carbono es mayor del 1.76%. Desde el punto de vista práctico, la fundición es una aleación hierro-carbono-silicio con los límites usuales de C= 2.4 a 3.8%, Si= 0.5 a 3%, y conteniendo además, como impurezas, cantidades variables de manganeso, fósforo y azufre. Eventualmente, puede contener otros elementos, cromo, níquel, molibdeno, etc.

Las fundiciones tienen características que las hacen aptas para muchas aplicaciones: resistencia a la compresión hasta 100 kg/mm^2, muy buena resistencia al desgaste, capacidad para absorber vibraciones mayores que la de acero, cualidades auto lubricantes y más resistencia a la oxidación que la del acero al carbono.

Es el proceso que sirve para producir piezas u objetos útiles con metal fundido. Consiste en vaciar el metal fundido en un recipiente con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse.

Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:

Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas

Diseño del molde

Preparación de los materiales para los modelos y los moldes

Fabricación de los modelos y los moldes

Colado de metal fundido

Enfriamiento de los moldes

Extracción de las piezas fundidas

Limpieza de las piezas fundidas

Terminado de las piezas fundidas

Recuperación de los materiales de los moldes

1.1. Clasificación según su estructura

Según la forma de presentarse el carbono en su estructura, se clasifican en fundición gris y fundición blanca.

1.1.1. Fundición gris

Esta denominación se debe al aspecto que presenta la superficie de fractura, en la cual la mayor parte del carbono está en forma de grafito. Al solidificarse en un molde de arena seca, precipita todo o parte del carbono en grafito.

Las fundiciones grises tienen un peso específico de 7.25, inferior al de las blancas, que es de 7.7, porque el carbono en forma de grafito posee un volumen mayor que combinado con el hierro en forma de cementita. Esto se traduce en un aumento de volumen de las fundiciones grises al enfriarse, entre los 1000 y 800 º C, osea las temperaturas en que se forma el grafito. Se pueden dividir como sigue:

Eutectoide o perlítica. Contiene el carbono combinado necesario para formar perlita con todo el hierro existente. También se llama tenaz por sus buenas propiedades y es la estructura preferida por todos los fabricantes de piezas. Sus constituyentes estructurales son perlita y grafito. Posee, aproximadamente, un 0.80% de carbono. La resistencia a la atracción de las fundiciones perlíticas varía de 20 a 35 kg/mm^2, y su dureza, de 180 a 250HB, teniendo gran resistencia al desgaste.

Hipoeutectoide o ferrítica. Contiene menos carbono combinado que la anterior y sus constituyentes estructurales son ferrita y grafito.

Hipereutectoide. Cuando el porcentaje de carbono es superior al de eutectoide. A este grupo pertenecen las fundiciones atruchadas, con fractura más o menos blanca según el porcentaje de carbono combinado y con manchas grises. Sus constituyentes principales son perlita, grafito y cementita. Las fundiciones se mecanizan con facilidad y tienen una elevada moldeabilidad. Se emplean para bancadas de máquinas, cárters, bloques de cilindros, tubos culatas, pistones, etc.

1.1.2. Fundición blanca

Las fundiciones blancas son aleaciones hierrocarbono constituidas por perlita y cementita. El porcentaje de carbono oscila entre 1.76 y 6.67%, y cuanto más alto es, mayor es el porcentaje de cementita, desde el 27% que tiene con un 1.76% de carbono hasta el 100% cuando hay un 6.67% de carbono, y perlita disminuye desde el 85% hasta cero.

Las fundiciones blancas con un 4.3% de carbono se denominan fundiciones eutécticas; las que tienen menos de un 4.3% se llaman hipoeutécticas; y finalmente, aquellas cuyo carbono oscila entre 4.3% y el 6.67% son las hipereutécticas. Estas tienen una estructura, observable al microscopio, formadas por agrupaciones derivadas de la ledeburita, compuestas por cementita y perlita. En general, estas son muy duras, de 300 a 350 HB pero frágiles y de poca tenacidad. Se emplean para elaboración por su gran dureza superficial y su resistencia al desgate (rodillos, laminadores, levas, asientos de válvulas, etc.). Suelen utilizarse también para obtener fundiciones maleables.

1.2. Clasificación según su proceso de elaboración

Teniendo en cuenta su origen o proceso de elaboración, las fundiciones se pueden clasificar en fundiciones de primera fusión, de segunda fusión, maleables, endurecidas o templadas y nodulares.

1.2.1. Fundición de primera fusión

Es la que se origina en el alto horno al reducir con carbono el mineral de hierro. En estado líquido, se llama arrabio. Por su composición y estructura, no suelen emplearse directamente en la fabricación de piezas. Se dedica a la obtención de lingotes o, todavía líquida, a su afino, para la fabricación de otros productos.

1.2.2. Fundición de segunda fusión

Es la que resulta de fundir la fundición de primera fusión mezclada con chatarra de fundición y acero, con lo que quedan eliminadas en gran parte de las impurezas que contiene. Su elaboración se realiza en cubilotes, hornos eléctricos, etc.

1.2.3. Fundición maleable

Para mejorar las características de las fundiciones conservando las buenas cualidades (moldeabilidad, resistencia a la corrosión, etc.), se someten las fundiciones blancas a un proceso de maleabilidad en estado sólido. De este modo se logran tenacidades, resistencias y mecanibilidades superiores a las de las funciones y muy parecidas a las del acero. Existen dos tipos de fundiciones maleables:

Fundición maleable europea o de núcleo blanco y Fundición maleable americana o de núcleo negro.

1.2.4. Fundición endurecida o templada

1.2.5. Fundición nodular o de grafito esferoidal

La fundición nodular, dúctil o esferoidal se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena endurecibilidad y tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca,

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