Polvos Metalicos

FUNDICION CON GRAFITO ESFEROIDAL

SILVIA JULINA SALAZAR 2081435

JOVANNIS ALEXANDER COMAS

JUAN FELIPE DUARTE VILLAMIL

PROFESOR: ARNALDO ALONSO BAQUERO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICAS

ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA

2013

MARCO TEORICO

1. Historia del arte

La producción de fundiciones con grafito esferoidal tiene sus orígenes alrededor de los años 40 y a partir de ese momento comenzó su uso generalizado en la industria de la fundición, hasta el punto en que ha desplazado al acero en muchos usos a la fundición maleable y a la fundición gris.

En 1943 se realizaron las primeras experiencias para verificar que adicionando 0.3% de aleación níquel- magnesio (20% Mg) a la fundición gris e inoculando con 0.5 % de ferro- silicio (85% Si), se provoca un refinamiento del grafito.

En Colombia la empresa Metalúrgicas Apolo S.A en 1963, realizo los primeros ensayos para la obtención de fundición con grafito esferoidal a escala de laboratorio. En estados unidos en el año de 1965 el porcentaje de fundición de grafito esferoidal solo era de un 2% y en el 2002 su valor represento un 31% y continúa con tendencias de aumento.

El proceso de fabricación de las fundiciones con grafito esferoidal, en un comienzo se llevo a cabo en cubilotes ácidos, pero a causa del azufre aportado en la fusión se desarrollo un procedimiento para operar en cubilotes básicos, en los cuales a finales de los años 50 se emplearon los hornos de inducción para producir estas fundiciones.

En 1962 el 4.7% de la producción se obtenía en hornos eléctricos de arco, el 4% en hornos reverbero, el 2.5% en hornos de inducción y el 90% en cubilotes de los cuales el 68% correspondía a la fabricación en cubilotes básicos.

Hoy en día la tendencia es la producción de fundición con grafito esferoidal por el proceso dúplex cubilote- horno de inducción con tratamientos de esferoidización en convertidores.

2. Fundición con grafito esferoidal

Se considera fundición con grafito esferoidal a aquella cuyo grafito obtenido de la reacción eutéctica, debido a ciertos elementos de aleación tales como Mn, Si, Cr, Ni, Mo, Cu, Ce y Mg.Solidifican en forma de esferas dentro de una matriz perlitica, ferritica o ferritico- perlita

Las fundiciones con grafito esferoidal, son materiales de alta resistencia mecánica que han experimentado un muy notable crecimiento en su aplicación durante las últimas décadas. Si bien se aplican masivamente en diversas piezas, su uso se ve restringido a partes de espesor superior a los 4 mm.

3. Aplicaciones

3.1. Industria Automotriz

Las fundiciones con grafito esferoidal por sus propiedades de ductilidad, tenacidad y buena resistencia a la fatiga, se emplean en la producción de piezas para ensamble y reposición, soporte para cámara de aire, crucetas para frenos de aire, asiento de suspensión, eje trasero, soporte delantero, bastidor, espárragos, semiejes trasero, cigüeñales y discos de freno.

3.2. Industria de tubos y accesorios

Las fundiciones con grafito esferoidal por sus propiedades como su buena resistencia a la corrosión, reducción de espesor, peso y costos y excelente resistencia bajo cargas generalmente se emplean para la fabricación de tubos de uso municipal e industrial.

3.3. Industria agrícola

Las fundiciones con grafito esferoidal se emplean en la fabricación de tractores, trilladores, arados, cargadores, sembradoras y segadoras.

3.4. Industria siderúrgica

Las fundiciones con grafito esferoidal se usa en la fabricación de acoples, cilíndricos de laminación y partes para reposición de equipos y maquinas

Tabla 1. Aplicación de las fundiciones con grafito esferoidal, según su grado

4. Procesos de fabricación de las fundiciones con grafito esferoidal

Las etapas del proceso de fabricación son las siguientes

4.1. Desulfuración del metal base

La desulfuración se realiza en cuchara adicionando carburo de calcio que elimina el azufre en forma de sulfuro de calcio y como medios de agitación se adicionan nitrógeno seco que ayuda a nuclear el grafito con el aumento del 0.1% de carbono o aire comprimido seco que disminuye el 0.1% de carbono. Este proceso se lleva a cabo bajo los siguientes parámetros:

• Temperatura del metal 1500ºC – 1540ºC

• Agente desulfurante: Carburo de calcio

• Granulometría de 2 mm- 4 mm

• Tiempo: 3 minutos

• Agitador: Nitrógeno seco

• Presión: 80 Psi

4.2. Esferoidización

La esferoidizacion consiste en agregar a la fundición liquida una aleación que contenga algún elemento esferoidizante como Mg, Ca, Ti, Ce o Cr. En la industria para provocar la esferoidizacion del grafito se adiciona:

• Aleaciones magnesio-níquel con 15% de magnesio.

• Aleaciones magnesio-ferro-silicio con 9% de magnesio.

• Aleaciones magnesio-silicio con 18% de magnesio.

• Cerio para niveles altos de azufre.

La esferoidización del grafito se consigue al agregar a la cuchara de vaciado 2/3 de metal desulfurado y después que haya finalizado la reacción del magnesio, agregar el 1/3 de metal restante junto con el inoculante.

Para determinar la cantidad de magnesio que se debe adicionar, se propone la siguiente fórmula:

Mgres: Magnesio residual el cual oscila entre 0.05 y un 0.08%, aunque existen otras teorías que afirman que la cantidad optima está entre 0.03 y 0.06% y otros dan como rango entre 0.03 y 0.12 aclarando que con 0.06 se obtienen las mejores propiedades mecánicas.

S1: Azufre antes del tratamiento. Debe ser el menor posible (máximo 0.02 %S)

S2: Azufre después del tratamiento, generalmente este valor se asume como 0.01%S.

η: rendimiento de la incorporación del Magnesio, el cual depende de la temperatura a la cual se introduce y del contenido

...