como solidifican las aleaciones hierro carbono en la practica
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COMO SOLIDIFICAN LAS ALEACIONES HIERRO
CARBONO EN LA PRACTICA
ING. NORBERTO RIZZO
Para conocer como
Solidificanlas diferentes
Aleaciones Hierro-Carbono recurrimos al…
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Diagrama Fe-C clásico
El cual incluye
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Los Acero Hipoeutectoide
Donde su Micro Estructura tratada
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Los Acero Hipereutectoide
Donde su Micro Estructura Tratada
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Donde su Micro Estructura Tratada
Ambos solidifican Muy Contractivo
Fundición Blanca para Maleable
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Estructura Base y Maleabilizada
Rango de la Fundición Blanca
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Con Estructura Metaestable Ledeburiticas
Con Estructura Metaestable Ledeburiticas
Que también solidifica Contractivo
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Las Fundiciones Grises
cuya estructura corrientes es…
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cuya estructura corrientes es…
Que al eliminar la matriz
Podemos ver solo el grafitoX2100 X430
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El Grafito tipo “A”X100 X430
El Grafito tipo “B”
X100 X430
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Eutéctica solo de interés didáctico
Donde el Grafito se ve así…
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Fundición Gris Hipereutéctica
Grafito “C””
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Grafito “C”
Grafito “C”
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Grafito “C”
Grafito “C”
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Grafito “C”
el cual crea el Efecto Sumidero
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generando Zonas libres de grafito
generando Zonas libres de grafito
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generando Zonas libres de grafito
generando Zonas libres de grafito
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generando Zonas libres de grafito
generando Zonas libres de grafito
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Siendo la clásica distribución grafítica
según
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Retomando la Gris Hipereutéctica…
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Dominio del
¡Kish Graphite!Un Grafito que solo se forma en el
Liquido Hipereutéctico,
que en una Fundición Gris se la denomina…
Grafito “C”
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Que ajustado su % de Azufre
y tratada con Magnesio
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Forma una estructura Nodular…
Donde el KISS GRAPHITE forma los Nódulos Primarios
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45 µm
Que se reconocen por
siendo el resto “Nódulos Eutécticos”
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Donde ambos tipos figuran en la
Siendo los primarios
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Siendo los Primarios
Y los Eutécticos
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Por lo tanto en una
Fundición Nodular, Dúctil o Esferoidal
su estructura consta de dos diferente
Tipos de Nódulos
de cuya Relación entre Eutéctico y Primario
surge un Comportamiento
del Liquido al Solidificar que
en la Práctica Modifica el Contenido Eutéctico
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Un Contenido Eutéctico Teórico
Constante en 4.3 %CE
pero en la práctica
Variable
en función del
Tiempo de Enfriamiento que le impone al Líquido
cada Módulos que conforma la pieza
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que según R. Sillen en“Finding the True Eutectic Point-And,
Essential Task for Efficient Process Control of Ductile Iron”. Ductile Iron
Society, Keith Millis Simposium, Las Vegas Nevada 2008. Pg.100
El Carbono Líquido Activo (aC) Eutéctico
Varía entre 4,1 a 4,6 %CE
Concepto de ACTIVIDAD
Incluido por A. ZHUKOV en suDiagrama Fe-C publicado en
“Certain topics of the present state of theory of graphitization of cast
iron”. Giessereiforschung Vol. 44 Nº 3, VinnItsa, Ucrania, 1992.
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La Actividad del Carbono en el Líquido
Actividad del Carbono (ac)
La cual define la
Disolución Efectiva que alcanza el
Carbono en el Líquidola cual ante la presencia de un Excesivo Nivel de Nucleación
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Se generan Nódulos Primarios que según…
C.R. Loper y R. W. Heine en su trabajo
´´Graphite Formation DuringSolidification of Cast Iron´´
Transaction, AFS , Vol. 69 (1961) p 583
Se forman en un área que no…
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cumple con el Diagrama Fe-C Estable
Siendo el rango de composición
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Que para igual composición pueden…
Solidificar desdeContractivo a Expansivo
que obliga a conocer como Solidifica el Nodular
con que colamosen práctica para lo cual…
Recurrimos a los…
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Módulos Puros
Moldeada manualmente
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que en la propia línea de producción
colamos al igual que las piezas
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Y enfriado en el molde hasta < 700ºC
Tenemos los Módulos puro de prueba
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Donde el % de Variaciones Volumétricas de cada Módulo Puro
Se determina por el % de Variación del peso de cada cuerpo de prueba
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Determinamos la curva térmica
y sus Tº Inicio y Final de Solidificación
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Tiempos de Solidificación (Seg.)
Y graficamos cada Tº de inicio
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que superpuesto el diagrama resulta
Comparando los % CE extremos…
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En sus cuatro extremos
la distribución de sus nódulos
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que confirma que el % CE eutéctico…
En el Hierro Nodular es…
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Variable %CE 4,21 a 4,53
Variable %CE 4,21 a 4,53
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Variable %CE 4,21 a 4,53
Variable %CE 4,21 a 4,53
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Variable %CE 4,21 a 4,53
Variable %CE 4,21 a 4,53
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Variable %CE 4,21 a 4,53
Variable %CE 4,21 a 4,53
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Variable %CE 4,21 a 4,53
Siendo la influencia del…
%C; %Si y %CE. sobre el
Comportamiento que asume el liquido Nodular en la
Solidificación muy limitada
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Ya que en la Realidad Práctica…
La Solidificación responde aComplejos Parámetros
presentes en los Hierros Nodulares
que no son determinados por los
Parámetros Clásicos de Control
Como son 1. Densidad
2. Viscosidad
3. Tensión Superficial
4. Estado Pastoso en la solidificación
5. Velocidad de formación de Piel
6. Actividad del Carbono
7. Potencial de Nucleación
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Parámetros que en conjunto
los refleja un ensayo
que los fundidores califican como
Inestable, Impreciso e Inconsistentes
por las grandes variaciones que muestra sus resultados
Pero que permite conocer
en Tiempo Real como esta
SolidificandoEl Hierro Nodular con que estamos
colando
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El Ensayo de Fluidez
Mediante el moldeo de una espiral
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Y su respectiva termocupla ubicada en la base molde de cada espiral
Colada en la línea de producción
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y enfriado en su molde hasta < 700ºC
que Taylor H., Rominski E. y Briggs C.
La propusieron en 1941 para aceros y no ferrosos con 60” que elevada a 90”
permite Medir el comportamiento del Hierro Nodular en la solidificación
Numéricamente (Pulgadas)
cuya relación con el %C; %Si; %CE y Parámetros Térmicos
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Son Inexistentes
al igual que los Tiempos de Solidificación
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Surgiendo tres rangos Básicos Baja <60; Media <60 >75; Alta >75
Valores que revelan el real
Comportamiento asumido por el liquido al Solidificar,
y saber si esta generando o no
defectos de solidificación
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Ejemplos de mejoras en el Rendimiento tomados de la
Práctica
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Diseño Original
RISERS 2 x 6.1 KG
SLAG TRAPS
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Sistema de colada Tradicional
• 1 pieza con peso = 48 Kg• Total metal colado = 106 Kg • Rendimiento= 48 %• Sin filtro
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
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RISERS 4 x 2.6 KG
Nuevo Diseño
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con dos figuras x Molde
Alto Rendimiento
• 2 piezas, con peso = 96 Kg• Total metal colado = 130 KG• Rendimiento metálico= 73 %• Rendimiento en piezas =200 % • Con Filtro
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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67
Rendimiento-Rechazo-Productividad
C
Rendimiento-Rechazo-Productividad
C
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
C
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Diseño Tradicional 8 figuras x molde
GrandesPortadas
GrandesMazarotas
Sin Filtro
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Diseño Tradicional
4 x 3.5 Kg
GrandesPortadas
Sin Filtro
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Simulación del Diseño Tradicional
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Alto Rendimiento: 12 figuras x molde
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Comparación entre Diseños
• Peso Neto: 63,3 KG (12 piezas– antes 8)
• Total colado 78 KG (+ 6 Kg.)
• Mazarotas y Portadas de tamaño reducido.
• Rendimiento Metálico 80 % (Antes 59 %)
• % de Aumento en el Rendimiento metálico: 35%
• Aumento del Rendimiento en piezas +50%
Carrier: 3 piezas por molde
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Pasó a 4 piezas por molde
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Y el mayor Rendimiento alcanzado
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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Rendimiento-Rechazo-Productividad
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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75
Rendimiento-Rechazo-Productividad
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¿Preguntas?Muchas graciasnorberto.rizzo@hotmail.comrizzonorberto@yahoo.com
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