Soldadura

Conferencia No. 4

Tema 1. PROCESOS DE FUNDICION Y MATERIALES EMPLEADOS.

Título: Cálculo de carga de aleaciones ferrosas y no ferrosas.

Sumario: 1.10- Tecnología de fusión del hierro fundido en el horno de cubilote.

1.11- Cálculo de la composición de la carga metálica.

Objetivo:

 Estudiar la metodología para el cálculo de la composición de la carga metálica de las aleaciones ferrosas y no ferrosas.

Bibliografía.

 Tecnología del proceso de fundición, Titof, Ed. MIR, Moscú, 1981.

 Tecnología de la fundición, Tomo I, Misael Salcines, Cuba.

 Tratado moderno de fundición del hierro y el acero, Bierderman, pág. 478 – 492.

 Página WEB: Procesos de Manufactura (Ciclo de Fundición).

 Aula virtual.

Pregunta de control a los estudiantes.

 ¿Qué diferencia existen entre los bronces y latones?

 Explique el proceso de obtención del hierro nodular.

Rememoración.

En la actividad anterior realizamos el estudio de las aleaciones de fundición, entre los que se encuentran los H.F., aceros y las aleaciones no ferrosas, sus propiedades y campo de aplicación.

Motivación.

 ¿Qué importancia reviste el poder realizar el cálculo de las aleaciones?

 ¿Qué diferencia existe entre un H.F. y un acero?

Desarrollo.

1.10 Tecnología de fusión del hierro fundido en el horno de cubilote. Cálculo de carga.

La composición del H.F. se selecciona teniendo en cuenta el destino que va a tener la pieza y el espesor de las paredes. Los componentes fundamentales en la carga son: C y Si.

Tabla: Contenido de Si según el espesor de pared.

Espesor de pared Contenido de Si, % al colar la fundición

Molde de arena Coquilla

Sin macho Con macho

6 - 10 2.2 - 2.6 3.0 - 3.3 2.8 - 3.0

11 - 20 1.8 - 2.2 2.8 - 3.0 2.4 - 2.7

21 - 40 1.6 - 2.0 2.6 - 3.0 2.2 - 2.4

41 - 80 1.5 - 1.8 2.4 - 2.6 2.0 - 2.4

Para asegurar la composición química prefijada y obtener la calidad necesaria se debe de calcular la carga por la composición química que adopte la fundición líquida, teniendo en cuenta la oxidación de los elementos durante la fusión.

La carga se calcula para 100 kg de metal cargado. La masa de la carga metálica se descompone en:

1- Piezas no aptas.

2- Desechos internos y externos de producción.

3- Bebederos, respiraderos y mazarotas.

4- De la oxidación y pérdidas mecánicas de metal durante la colada (derrames, desbordamientos, salpicaduras).

Sistema de alimentación

La masa de los tragaderos (bebederos) oscila:

 Piezas pequeñas: 20 – 80 %

 Piezas medianas: 15 – 25 %

 Piezas grandes: 5 – 15 %

Las pérdidas durante el vaciado de la fundición del cubilote se encuentra entre un 4 – 5 % de la masa total de la carga y de un 6 – 8 % en hornos de reverbero en aleaciones no ferrosas.

Se llama coeficiente de salida de piezas aptas (k), la relación entre molduras aptas y la masa de carga, expresada en %:

En fundición gris el valor de k es:

 Piezas pequeñas: 40 - 60 %

 Piezas medianas: 55 - 70 %

 Piezas grandes: 65 - 80 %

Las pérdidas por oxidación de los elementos en el cubilote: Si = 10 – 30 %; Mn = 15 – 25 %; Cr = 16 – 20 %. La variación del S = 40 – 50 % a consecuencia del paso del azufre del coque a la fundición.

La carga se puede calcular por tres métodos:

1. De selección

2. Analítico

3. Gráfico

Normalmente en el cálculo se determina solamente el Mn y el Si. El C se tiene en cuenta en los H.F modificados o de alta resistencia (бb > 25 kgf/mm2 (250 MPa)). En los otros oscila el C = 3.3 – 3.6 %.

Ejemplo de cálculo.

Se desea obtener 800 kg de H.F. gris para una pieza de un automóvil cuya composición química es:

C = 2.9 - 3.2 %

Si = 2.0 - 2.2 %

Mn = 0.6 - 0.8 %

P < 0.15 %

S > 0.12 % (se enriquece un 50 % de S)

La composición química de los materiales de carga se relaciona en la siguiente Tabla1:

Tabla 1: Composición química de los materiales de carga.

Componentes C Si Mn P S

Arrabio Lk l 3.5 3.3 0.5 0.11 0.02

Arrabio Lk 2 3.6 3.0 0.5 0.12 0.03

Desechos de Producción Propia(D.P.P.) 3.3 2.1 0.7 0.10 0.09

Chatarra de acero 0.2 0.3 0.8 0.05 0.05

Viruta de fundición briqueteada 3.3 2.1 2.1 0.10 0.09

Cálculo:

1) Determinar el contenido medio de Si y Mn en la carga:

- El contenido de Si en la carga será = X %

- El contenido de Mn en la carga será = Y %

- La oxidación del Si = 0.15 X %

- La oxidación del Mn = 0.20 Y %

Por tanto en el metal líquido quedará:

Según el H.F. a obtener en el metal líquido debe de quedar: Si = 2.1% y Mn = 0.7 %, de manera que:

Despejando X:

Para él Mn:

Despejando Y:

2- Cálculo de la composición de la carga, o sea el contenido en %, de la composición de la carga.

Según la Tabla 1 la carga está compuesta de 5 especies metálicas. Seleccionamos la masa de los diversos componentes de la carga en la Tabla 2:

Tabla 2: Masa de los componentes de la carga

Carga recomendada (%) Carga seleccionada (%)

Arrabio = 20 – 40 25 + 15 = 40

Chatarra (viruta briqueteada) = 15 – 25 15(viruta)

Acero = 10 – 20 15

Des. Prod. Propia = 30 – 35 30

Ferroaleaciones = 2 – 3 -

Con los % seleccionados para la carga, pasamos al cálculo del contenido de los elementos de carga

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