8º CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERIA MECANICA Cusco, 23 al 25 de Octubre de 2007

PATINES PLANOS PARA LOS TRABAJOS EN TEMPERATURAS MAS ALTAS QUE LAS NORMALES EN BASE A LAS MEZCLAS DE HIERRO CON GRAFITO Y

FUNDICIÓN

Tabor A.*, Moszumański R.º

Universidad Politécnica de Cracovia, Al. Jana Pawła II nr 37, 31-864 Cracov, Polonia *e-mail: atabor@mech.pk.edu.pl

RESUMEN Los elementos deslizantes (patines) en las máquinas de ciclo alternativo tienen forma complicada de poliedro de paredes inclinadas y de unos pocos grados de ángulo de altura. Se fijan a lo largo de la dirección del movimiento del equipo cada diez o decena de piezas. La guía de longitud importante trabaja gracias a ellos con un elemento móvil, más corto. La temperatura de trabajo de unos cientos de grados de Celsius impide el uso de lubricantes sólidos o líquidos. Se llevaron a cabo toda una serie de exámenes de prensado de patines a partir de materiales sueltos cuya composición es muy distinta a la determinada por el sistema de equilibrio fásico. El examen de la estructura metalográfica han demostrado una gran homogeneidad tanto en el plano horizontal como en el vertical lo que garantiza su alto valor de utilidad. Alternativamente se han llevado a cabo una serie de exámenes de colado de patines de una forma parecida de la fundición que es un material particularmente recomendado/recomendable para los elementos deslizantes/patines. Los exámenes de la estructura de estos productos han confirmado una distribución de grafito popicia sobre el fondo de la matriz. PALABRAS CLAVE: patines planos; temperatura aumentada; mezcla; hierro; grafito; fundición; rolado; prensado de materiales sueltos.

INTRODUCCIÓN

Como es generalmente sabido la calidad de los elementos del equipo particulares tiene incidencia directa sobre la longevidad de la totalidad de la construcción. Este problema resulta particularmente importante en aquellas construcciones que son determinantes de la pauta del desarrollo de la civilización, como fue el caso de aviones o naves espaciales [3], pero del mismo modo, en su momento, los coches [2], o los equipos tecnológicos o finalmente los del hogar [1]. En el primer caso de la calidad de las piezas de dichos equipos dependerá la vida humana así que durabilidad de equipos de alto valor , en el segundo el comfort de usuarios y el trabajo ininterrumpido de los diferentes departamentos de la producción. Este artículo se dedica precisamente a los problemas de las propiedades de las piezas de los equipos fabricados.[1-9].

CARACTERÍSTICA DEL PRODUCTO

Un ejemplo de una pieza de una máquina tecnológica son los elementos de deslice/patines del transportador de placas para el secado de tejidos. Esos elementos realizan el movimiento de ciclo alternativo. Se fijan a lo largo de la dirección del movimiento cada diez o decena de piezas o elementos. La guía, de una longitud muy importante trabaja gracias a ellos con un elemento móvil, más corto. La temperatura de trabajo de unos cientos de grados de Celsius impide a que se utilicen lubricantes sólidos o líquidos. Los patines tienen una forma complicada de planos múltiples de paredes laterales inclinadas y algunos grados de altura (fig. 1.).

Fig. 1. Dibujo de la construcción del deslice de la transportadora de placas para el añilano de tejidos

PROCESO DE PRENSADO DEL MATERIAL SUELTO

Se han llevado a cabo una serie de exámenes de fabricación de deslices a partir de los materiales sueltos cuya composición es muy distinta de lo determinado por el sistema de equilibrio fásico. Finalmente, como material para la fabricación de la serie de prueba de dichos elementos se ha admitido un polvo de hierro no recocido RFeO-010 de fabricación polaca + 1% del estearato del zinc. Para llevar a cabo el proceso de prensado se ha construido una prensa automática (fig. 2.), cuyos elementos principales son: punzón superior 1, matriz 2 así que un conjunto de punzones inferiores 3. Cada uno de dichos punzones se encuentra fijado en otro nivel que permita la dosificación de una cantidad de material adecuada en zonas de diferentes alturas.

Fig.2. Dibujo de la construcción del equipo de prensado para el deslice de placa para el añilado de tejidos. Los exámenes del proceso de prensado se han llevado a cabo bajo la presión dentro del rango entre los 650 y los 750 MPa. Los productos del proceso se sometieron al tratamiento térmico en la temperatura de 11400C durante 8 horas. El canto agudo de productos de este proceso se ha eliminado en el proceso de limpieza en tambor. Se han producido series de prueba de los patines (fig. 3a.) y – de forma parecida series de manguitos de deslice/patín (fig. 3b.). a) b)

Fig.3. Vista del patín del transportador de placas para el añilado de tejidos a) y el manguito de patin del arrancador b) – prensados a partir del material suelto.

Antes de proceder a exámenes de utilidad a las pruebas se las ha sometido al examen de conformidad de dimensiones y forma (ha cabido dentro de la tolerancia), densidad (ha llegado al valor de 6,9-7,2 gramos/cm3) así que la estructira metalográfica y estereométrica.

Estructura metalográfica y fractográfica

Los exámenes de la estructura metalográfica han mostrado una gran homogeneidad en el plano horizontal y vertical lo que garantiza su alto valor de utilidad.

a) b)

c) d)

Fig.4. Fracturas características (fractografía) y la microfractografía de la estructura de deslices / patines y (a, c) y los manguitos de deslice (b, d) producidos (prensados) a partir de materiales sueltos (dibujo 3 a, b)

PROCESO DE FUNDICIÓN

Alternativamente, se han llevado a cabo una serie de exámenes utilizando del método de modelos de patinaje fundidos de una forma parecida a partir de la fundición esferoidal, que es la que se recomienda particularmente para estos elementos.

Fig.5. Esquemas de operaciones del proceso de fundición de precisión por método de modelos fundidos Los modelos de patines hechos de cera se cubren con algunas capas de una masa adecuadamente adaptada para la forma 1). Luego la cera se ve fundida y la forma así creada se cuece 2). En el interior de la forma se vierte metal fundido 3). En los casos particularmente complicados se aplica sobre - o sub-presión, o bien, en su caso, la fuerza centrífuga. Una vez consolidada, la masa restante se evacua descubriendo las piezas fundidas. El aspecto del patín fundido viene mostrado en el fig. 6ª y adicionalmente el manguito (fig. 6b) fabricado en base a la tecnología antes descrita. a) b)

Fig. 6. Fundiciones de patin/deslice ślizgu a) y del manguito de deslice b) a partir de la fundición esferoidal por método de modelos fundidos/wykonanych metodą wytapianych modeli

Estructura metalográfica y fractográfica

En el dibujo siguiente 7 a,b,c,d vienen mostrados las fracturas características, así que la microestructura de elementos deslizantes examinados.

a) b)

c) d)

Fig.7. Fracturas características (fractografía) así que las microestructura de patines/deslices fundidos y manguitos de deslice (según los dibujos 6 a, b):a) fractura de deslice (ampliación 500:1), b) fractura de manguito

(ampliación 500:1), c) microestructura de deslice (ferrito + grafito, ampliación 500:1), d) microestructura del manguito de deslice/patín (ferrito + grafito, ampliación 500:1).

RESUMEN

Como lo demuestran los resultados descritos en este trabajo, existe una posibilidad real de aprovechar tanto a los patines planos como a los manguitos de deslice/patin utilizando el método de prensado de material suelto, así que la fundición por método de modelos fundidos. Los métodos de elaboración de elementos han permitido a que:

− se obtengan productos de tolerancias de dimensiones requeridas (sin que sea necesario recurrir a otro mecanizado adicional);

− se obtenga la comprensible de una estructura correcta (unívoca) lo que garantiza su durabilidad de explotación.

Adicionalmente es preciso subrayar igualmente que tanto la selección de materiales sueltos para el prensado (polvo de hierro y grafito) como la de la fundición esferoidal para el método de fundición garantizan y aseguran parámetros de trabajo óptimos de aquellos elementos que trabajan en condiciones de explotación difíciles. Es preciso subrayar

igualmente que la confirmación de lo antedicho deberian volverse los resultados de los examenes de trabajo de puestos de trabajo particulares asi que de la exploación.

FUENTES

1. Moszumański R., Tabor A.: „Jakość technologiczna i użytkowa prasowanych i odlewanych części maszyn przeznaczonych do kontaktu z żywnością”. (Calidad tecnológica y de utilidad de partes de equipos destinados a tener contacto con la alimentación prensados y fundidos] Archiwum Odlewnictwa [Archivo de la Fundición], 2006, año 6, no. 21 (1/2), pgs. 383-389.

2. Moszumański R.: „Struktura części maszyn o złożonym kształcie z prasowanych proszków żelaza”. Estructura de partes de equipos de formas complejas fabricadas a partir de Polmos de sierro prensados. Acta Mechanica Slovaca, 2006.

3. Tabor A., Moszumański. R., Haduch Z., Stanek A.: „Odlewane i prasowane magnesy ALNICO o podwyższonej jakości do sprzętu elektronicznego”. Fundición y prensdo imanes ALNICO de calidad superior para los equipos electrónicos. Archiwum Odlewnictwa, 2006, año 6, no. 18 (2/2), pgs. 325-330.

4. Tabor A., Zarębski K., Putyra P.: „Wpływ temperatury na właściwości mechaniczne sferoidalnego żeliwa austenitycznego o zawartości 20% Ni”. Influencia de la temperatura en las propiedades mecanicas de la fundición austenica esferoidal de contenido de Ni de un 20%; Archiwum Odlewnictwa, 2006, ano 6, num. 21 (1/2), pgs. 337-334.

5. Tabor A., Dziadur W.: „Struktura i właściwości żeliwa sferoidalnego z dodatkiem 10% Ni”. Estructura y propiedades de la fundición austenica esferoidal de contenido de Ni de un 10% Odlewnictwo – Nauka i Praktyka, Fundición – Ciencia y la Practica, 2004, edición especial 2, pgs. 5-10.

6. Putyra P., Zarębski K., Tabor A.: „Właściwości wytrzymałościowe i struktura austenitycznego żeliwa sferoidalnego w temperaturze podwyższonej”. Propiedades de resistencia y la estructura del hierro austenico de la fundición esferoidal en temperaturas mas altas de las regulares, Odlewnictwo – Nauka i Praktyka, Fundición – Ciencia y la Practica 2004, edición especial no. 2, pgs. 16-22.

7. Rączka J.S., Tabor A.: „Optymalizacja składu chemicznego i technologii wytwarzania austenitycznego żeliwa sferoidalnego”. Optimalización de la composición quimica y de la technologia de fabricación de la fundición austenica esferoidal, Odlewnictwo – Nauka i Praktyka, 2004, Z. specjalny Nr 2, s. 33-38.

8. Tabor A., Rączka J.S., Kraus E., Kowalski J.S.: „Wpływ struktury żeliwa sferoidalnego na kształtowanie jego właściwości przeciwciernych”. Odlewnictwo – Nauka i Praktyka, Fundición – Ciencia y la Practica 2004, edición especial no. 2, pgs. 39-44.

9. Tabor A.: „Właściwości mechaniczne austenitycznego żeliwa sferoidalnego w obniżonej i niskiej temperaturze”. Propiedades mecanicas de la fundición esferoidal austenica en temperaturas rebajadas o bajas. Odlewnictwo – Nauka i Praktyka, Fundición – Ciencia y la Practica 2004, edición especial no. 2, pgs. 23-27.