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  • REVISTA DE METALURGIA, 43 (3)MAYO-JUNIO, 188-195, 2007

    ISSN: 0034-8570

    188

    1. INTRODUCCIN

    La deteccin y eliminacin de los defectos de contraccinen las aleaciones metlicas es uno de los principales

    campos de trabajo en la fabricacin industrial de piezasde fundicin. Se trata de discontinuidades originadas enel material, que afectan de manera crtica a sus caracte-rsticas mecnicas[1-3] y pueden originar fallos importan-

    Influencia de las condiciones de moldeo y lascaractersticas de los moldes sobre la formacin dedefectos de contraccin en piezas de fundicinesferoidal*

    J. Sertucha**, R. Surez**, J. Legazpi*** y P. Gacetabeitia***

    Resumen Tradicionalmente, la aparicin de rechupes en las piezas fabricadas con fundiciones graf-ticas se ha relacionado con los procesos de solidificacin del material metlico y la capaci-dad de alimentacin entre las diferentes secciones que conforman las piezas. Los estudiosms recientes indican que la formacin de estos defectos tambin depende, en gran medi-da, de las caractersticas de los moldes de arena y especialmente de su comportamientodurante la etapa de solidificacin-enfriamiento del metal contenido en su interior. En estetrabajo se analiza la influencia que muestran los parmetros vinculados a los procesos de mol-deo y las propias caractersticas de los moldes sobre los defectos de contraccin presentesen piezas diseadas para tal efecto. Por otra parte, se determinan cules son los parmetrosms relevantes a la hora de controlar los procesos de fabricacin y minimizar la presenciade rechupes en las piezas.

    Palabras clave Parmetros de moldeo. Fundicin esferoidal. Arena en verde. Defectos de contraccin.Rayos X.

    Influence of moulding conditions and mould characteristics on thecontraction defects appearance in ductile iron castings

    Abstract Shrinkage defects appearance in cast iron has traditionally been related to the solidificationprocesses of the metal and the feeding ability among the different sections of castings.Recent studies have demonstrated that sand moulds properties and their thermal behaviourafter pouring step have an important influence on these defects formation too. The influen-ce of the moulding process parameters and the mould characteristics on the contractiondefects is analysed in this work using test casting designed specifically for this purpose.Additionally the most important parameters are determined in order to control the manufac-turing process and minimise the shrinkage appearance in the castings.

    Keywords Moulding parameters. Ductile iron. Green sand. Contraction defects. X ray.

    * Trabajo recibido el da 28 de julio de 2006 y aceptado en su forma final el da 9 de enero de 2007.** Ingeniera y Procesos de Fundicin, AZTERLAN. Aliendalde auzunea n 6, E-48200 Durango (Bizkaia). E-mail: [email protected].*** Betsaide, S.A.L. Apartado 13, E-48230 Elorrio (Bizkaia).

  • INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE MOLDEO Y LAS CARACTERSTICAS DE LOS MOLDES SOBRE LA FORMACIN DE DEFECTOSINFLUENCE OF MOULDING CONDITIONS AND MOULD CHARACTERISTICS ON THE CONTRACTION DEFECTS APPEARANCE IN DUCTILE

    REV. METAL. MADRID, 43 (3), MAYO-JUNIO, 188-195, 2007, ISSN: 0034-8570 189

    tes en la etapa de servicio. Por ello, el control de este ti-po de defectos constituye una labor decisiva a la horade garantizar la correcta funcionalidad de las piezas yaquellos sistemas de los que forman parte.

    En este sentido, los requerimientos establecidos porlos clientes de piezas de fundicin toleran cada vez me-nos la presencia de rechupes y/o microrrechupes en elmaterial[4], especialmente en aquellas piezas consideradasde seguridad. Actualmente, se estn realizando desarro-llos tecnolgicos importantes con el fin de lograr proce-sos de fabricacin suficientemente robustos y garantizarla obtencin de piezas exentas de discontinuidades.

    Aunque el origen de este tipo de irregularidades es-t directamente relacionado con los fenmenos de con-traccin dimensional producidos en el metal durante susolidificacin[1, 5 y 7], existen determinados factores rela-cionados con los moldes de arena que influyen decisiva-mente en su aparicin. Entre stos, cabe destacar las de-formaciones de las paredes del molde (por efecto delcalor de la colada, debido a una deficiencia en la resis-tencia del molde o simplemente motivado por una com-pactacin deficiente durante el proceso de moldeo), el ca-lentamiento excesivo de la arena en determinadas zo-nas del molde (las diferentes velocidades de solidificacinen la pieza originan distintos grados de calentamientoen el molde) y la presencia de cantidades importantesde gases (elevados contenidos de materiales carbono-sos, resinas aglomerantes y/o aire atrapado)[8-12].

    En el caso de que los moldes de arena no estn com-pactados adecuadamente, su resistencia durante la co-lada del metal puede resultar insuficiente. En este caso,la presin metalosttica es capaz de deformarlos de talmanera que sus paredes cedan y la pieza experimente unhinchamiento (efecto que tambin puede deberse a unaexpansin graftica importante). De este modo, el volu-men interior del molde aumenta tras la colada y los dis-positivos de alimentacin no tiene capacidad para cu-brir el nuevo espacio disponible, dando lugar a discon-tinuidades internas llamadas falsos rechupes[8].

    Habitualmente, en la etapa de diseo de las placasmodelo se tiene en cuenta el balance entre la expansingraftica y la contraccin volumtrica del metal lquidodurante el proceso de solidificacin. Sin embargo, seasume que los moldes son perfectamente rgidos y nose consideran las variaciones dimensionales provocadasfundamentalmente por las interacciones fsico-qumicasentre la arena y el fundido metlico[8].

    En este trabajo se aborda un estudio que pretenderelacionar las propiedades fsicas de los moldes fabrica-dos en una lnea de moldeo de alta presin, los fen-menos de interaccin arena-metal y la formacin de re-chupes en piezas test, que han sido especialmente di-seadas para cuantificar la incidencia de este defecto.En la misma placa modelo se han incluido piezas test adiferentes alturas, para evaluar los efectos de la presin

    metalosttica y comparar el comportamiento de los de-fectos en diferentes condiciones de enfriamiento.

    En las pruebas experimentales, se han utilizado ma-teriales de fundicin esferoidal para la fabricacin de to-das las piezas. La evaluacin de los defectos de contrac-cin originados en estas pruebas se realiza con ayudade la tcnica de fluoroscopa de rayos X y un softwareespecfico para determinar la superficie afectada por lasirregularidades detectadas. Finalmente, a travs de unmtodo estadstico se han analizado las correlacionesentre parmetros con el fin establecer las conclusionesderivadas de este estudio.

    2. EXPERIMENTAL

    La metodologa seguida a la hora de preparar las mez-clas de arena es la utilizada en la fundicin Betsaide,S.A.L., en su proceso habitual de fabricacin. Se dispo-ne de dos mezcladores intensivos Eirich con capacidadpara 2.500 kg, aproximadamente 85 s de tiempo deciclo de mezcla y velocidades de produccin cerca-nas a 100 t/h. Los ensayos de control de las mezclas dearena preparadas se efectan en un laboratorio cer-cano a los mezcladores, siguiendo las metodologasde anlisis habituales en este tipo de ensayos. La tomade muestra se efecta en las cintas que extraen la are-na a partir de las tolvas situadas en la parte inferiorde estos dispositivos de mezclado. El rea de prepa-racin de la arena se sita a unos 60 m de la tolvaque alimenta la mquina de moldeo (Disamatic 230B con una cmara de moldeo de 535 650 mm).

    Antes de iniciar las pruebas experimentales se ga-rantiza que la arena contenida en la tolva que alimen-ta a la mquina de moldeo es la preparada siguiendolos requerimientos establecidos en cada ensayo. Lascondiciones de moldeo (tiempos y presiones de so-plado de la arena en la cmara, presiones de prensa-do de sta y espesores de mota) se modifican en lapropia mquina de moldeo, justo, antes de fabricarlos moldes donde se efectan las pruebas.

    El estudio de los defectos se lleva a cabo sobre dospiezas test situadas en la parte superior e inferior per-teneciente a uno de los laterales de cada molde. Estaspiezas han sido diseadas especficamente para pro-vocar la formacin de rechupes y/o microrrechupes ensu zona central o rea de ltima solidificacin (Fig. 1).

    La figura 2 muestra la disposicin de las piezas testen la placa modelo preparada para tal efecto. Con elfin de obtener dos modelos de alimentacin diferen-tes partiendo de un llenado casi simultneo de am-bas piezas, en la superior, se utiliza un canal de lle-nado con mayor seccin (364 mm2) que en la pieza in-ferior (91 mm2), aunque las dimensiones de la seccinde entrada a pieza son iguales (20 2,5 mm). Estaspiezas se fabrican con un metal tratado con magne-

  • J. SERTUCHA, R. SUREZ, J. LEGAZPI Y P. GACETABEITIA

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    sio, siguiendo la metodologa de tratamiento con hilo(dimetro 13 mm, ref. CED354020 CEDIFIL NCC 48B1,composicin: % Si = 44,10; % Mg = 29,90; % Al = 0,15;%Tierras Raras = 1,80; % Fe = 24,05) e inoculado pos-teriormente a su entrada en los moldes (composicindel inoculante: % Si = 74,80, % Al = 1,33; % Ca = 2,44;% Zr = 1,40 y % Fe = 20,03).

    El diseo de los ensayos experimentales se realizaa travs de una seleccin previa de los parmetros deproceso y sus niveles de trabajo (Tabla I), seguido deun estudio estadstico basado en el mtodo Taguchi.La tabla II incluye la distribucin de ensayos obtenidaa partir de una matriz L18(2

    1-36), es decir, 18 ensayosconstituidos con una variable de 2 niveles de ensayoy 6 variables de 3 niveles de ensayo. En ella, se con-sideran tres parmetros relacionados con las caracte-rsticas de las mezclas de arena: contenido de materia-les carbonosos (M. C.), bentonita y la compactabili-dad. Los otros cuatro parmetros corresponden a lascondiciones de fabricacin de los moldes: el tiempo(tdisparo) y la presin (Pdisparo) a la que se introduce laarena en la cmara de moldeo, la presin de compac-tado de sta (Pprensado) y el espesor de las motas que,tras su apilamiento, configuran los moldes.

    Todos los moldes fabricados en las condiciones deun determinado ensayo se cuelan con el mismo metal,el cual est contenido en unidades presurizadas concapacidad para 7t (ref. ABB-CTO5 y/o ABB-OCC50).Sobre este metal, se registran curvas de solidificacincon el fin de determinar su tendencia a la contracciny evaluar los parmetros directamente relacionadoscon el poder de nucleacin graftica. Estas caracteriza-

    Figura 1. Zona de ltima solidificacin y con mayor riesgo de rechupes en las piezas test. Fraccin lquida: (a) 15 s; (b) 85 s.

    Figure 1. Last solidification and highest shrinkage risk area in test samples. Liquid fraction: (a) 15 s; (b) 85 s.

    Figura 2. Disposicin de las piezas test y el sistema de llena-do en la placa modelo.

    Figure 2. Test samples and feeding system location at thepattern plate.

  • INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE MOLDEO Y LAS CARACTERSTICAS DE LOS MOLDES SOBRE LA FORMACIN DE DEFECTOSINFLUENCE OF MOULDING CONDITIONS AND MOULD CHARACTERISTICS ON THE CONTRACTION DEFECTS APPEARANCE IN DUCTILE

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    ciones se llevan a cabo con ayuda del sistema de an-lisis trmico Thermolan[13]. Los ensayos trmicos sellevan a cabo, simultneamente, con la colada de losmoldes (temperaturas de colada 1.360-1.380C).Adicionalmente, se efectan controles de resistenciaa la penetracin sobre la arena compactada en las su-perficies laterales exteriores de los moldes, utilizan-do un resistmetro Disa PFP[14].

    Con el fin de diferenciar las piezas fabricadas si-guiendo cada una de las condiciones especificadas enla tabla II, stas, se marcan durante las operaciones demoldeo y se recogen al final de la lnea de fabricacin(tras el proceso de granallado). Finalmente, se selec-cionan al azar 10 piezas por ensayo (5 pertenecientes laparte superior del molde y 5 a la inferior) destinadasal anlisis de los posibles defectos formados.

    La evaluacin de las superficies afectadas por losrechupes se lleva a cabo con ayuda del programa in-formtico ImageJ 1.36b (desarrollado por el InstitutoNacional de Salud de EE.UU.), aplicado sobre las im-genes obtenidas a travs de la fluoroscopa de rayos X.La estimacin del volumen de los rechupes (V) se re-aliza midiendo las reas de defecto (S1 y S2) en dosplanos perpendiculares entre s y aplicando, poste-riormente, la expresin (1).

    (1)

    En el presente trabajo se analiza la relacin existen-te entre las caractersticas de las mezclas de arena, lascondiciones de moldeo, las propiedades de los mol-des fabricados y la formacin de defectos originadospor la contraccin del metal durante los procesos desolidificacin. Para ello, se han diseado una serie deensayos siguiendo un mtodo estadstico que permite

    establecer dichas relaciones y se basa en las observacio-nes de los defectos formados en piezas especficas.

    3. RESULTADOS Y DISCUSIN

    La tabla III muestra los resultados obtenidos en los en-sayos de caracterizacin trmica y qumica del metalutilizado en la fabricacin de las piezas test. El parme-tro Temn corresponde a la temperatura eutctica mnimaobtenida a partir de la curva de solidificacin; esf/mm2

    representa la densidad de esferoides grafticos calcula-da analizando dicha curva con el sistema Thermolan [13];y el factor k es el coeficiente de tendencia a la contrac-cin del metal fundido (calculado tambin a travs delsistema Thermolan [12]). Se incluyen, tambin, los valo-res de resistencia de los moldes utilizados en cada casoy los volmenes medios de rechupe medidos en las pie-zas test superior e inferior utilizando la ecuacin (1).

    El anlisis de las porosidades detectadas indica quela mayor incidencia del defecto aparece en las piezassituadas en la parte inferior de los moldes. Aunque es-te comportamiento es comn a todos los ensayos reali-zados, la magnitud de los rechupes encontrados en laspiezas superior e inferior vara de forma similar en fun-cin de cada prueba experimental. Los defectos de laspiezas superiores muestran morfologas tpicas de re-chupes secundarios, es decir, microporosidades deriva-das de la contraccin en la parte final del proceso desolidificacin (Fig. 3a). Por el contrario, en las piezasinferiores aparecen rechupes tanto primarios como se-cundarios (Fig. 3b). Este comportamiento se debe a lasdiferencias dimensionales en los canales de llenado, as-pecto que da lugar a distintos grados de alimentacinen las piezas test durante su solidificacin.

    Otra variante del defecto se observa en las dos super-ficies externas pertenecientes a la zona central de las

    2V (cm3) =

    S1 S2 + S1 S2

    Tabla I. Parmetros y niveles de trabajo

    Table I. Parameters and levels of work

    Etapa ParmetroNiveles

    A B C

    Preparacin de las mezclas

    Bentonita (%) 8,5 9,0 9,8

    M. C. (%) 4,5 5,0

    Compactabilidad (%) 38 40 42

    Proceso de moldeo

    Tiempo de disparo (s) +0,0 +0,6 +0,8

    P. disparo (bar) 1,5 1,8 2,0

    P. prensado (N/cm2) 11,5 12,5 13,5

    Espesor de mota (mm) 240 250 300

  • J. SERTUCHA, R. SUREZ, J. LEGAZPI Y P. GACETABEITIA

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    piezas test (rea de mayor riesgo para la formacin delos defectos de contraccin, Fig. 1). Se trata de rechu-pes superficiales que se manifiestan en forma de hun-dimientos detectados nicamente en las piezas situadasen las posiciones superiores (Fig. 3a). Este hecho, tam-

    bin guarda relacin directa con las diferentes capacida-des de alimentacin de los canales de llenado utiliza-dos en cada caso.

    A lo largo del proceso de solidificacin de las pie-zas test superiores, se dispone de un canal capaz de

    Tabla II. Distribucin de ensayos obtenida segn el mtodo Taguchi

    Table II. Tests designed by the Taguchi method

    N de Bentonita M. C. Compact. tdisparo Pdisparo Pprensado Espesor deensayo (%) (%) (%) (s) (bar) (N/cm2) mota (mm)

    1 8,5 4,5 38 +0,0 1,5 11,5 2402 8,5 4,5 40 +0,6 1,8 12,5 2503 8,5 4,5 42 +0,8 2,0 13,5 3004 9,0 4,5 40 +0,0 1,5 12,5 3005 9,0 4,5 42 +0,6 1,8 13,5 2406 9,0 4,5 38 +0,8 2,0 11,5 2507 9,8 4,5 42 +0,0 1,8 11,5 3008 9,8 4,5 38 +0,6 2,0 12,5 2409 9,8 4,5 40 +0,8 1,5 13,5 250

    10 8,5 5,0 40 +0,0 2,0 13,5 24011 8,5 5,0 42 +0,6 1,5 11,5 25012 8,5 5,0 38 +0,8 1,8 12,5 30013 9,0 5,0 38 +0,0 1,8 13,5 25014 9,0 5,0 40 +0,6 2,0 11,5 30015 9,0 5,0 42 +0,8 1,5 12,5 24016 9,8 5,0 42 +0,0 2,0 12,5 25017 9,8 5,0 38 +0,6 1,5 13,5 30018 9,8 5,0 40 +0,8 1,8 11,5 240

    Tabla III. Resultados experimentales

    Table III. Experimental results

    N de Temn Esf/mm2 k C Si Resist. molde (N/cm2) Rechupe en pieza test (cm3)

    ensayo (C) calculado (%) (%) Superior Inferior Superior Inferior Total

    1 1142,8 216 0,80 3,72 2,48 23 26 0,193 1,094 1,2872 1151,4 282 0,80 3,71 2,48 26 27 0,525 1,171 1,6963 1142,8 216 0,80 3,72 2,48 24 27 0,244 1,261 1,5044 1145,3 217 0,79 3,76 2,31 21 25 0,708 1,603 2,3105 1147,5 239 0,82 3,71 2,63 20 26 1,889 3,197 5,0866 1151,4 282 0,80 3,71 2,48 25 28 0,469 1,584 2,0537 1147,5 239 0,82 3,71 2,63 21 25 1,633 2,330 3,9628 1153,0 273 0,80 3,81 2,22 26 27 0,190 1,171 1,3619 1151,4 282 0,80 3,71 2,48 27 28 0,554 1,625 2,179

    10 1145,3 217 0,79 3,76 2,31 21 28 0,926 1,616 2,54311 1147,5 239 0,82 3,71 2,63 22 24 1,365 2,534 3,89912 1145,3 217 0,79 3,76 2,31 22 26 0,679 1,812 2,49113 1155,7 350 0,86 3,62 2,94 22 30 1,372 1,865 3,23714 1155,7 350 0,86 3,62 2,94 23 26 1,489 2,324 3,81315 1153,0 273 0,80 3,81 2,22 25 28 0,442 1,733 2,17516 1147,5 239 0,82 3,71 2,63 22 25 1,212 2,389 3,60117 1142,8 216 0,80 3,72 2,48 23 28 0,227 1,241 1,46818 1153,0 273 0,80 3,81 2,22 25 27 0,360 1,575 1,934

  • INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE MOLDEO Y LAS CARACTERSTICAS DE LOS MOLDES SOBRE LA FORMACIN DE DEFECTOSINFLUENCE OF MOULDING CONDITIONS AND MOULD CHARACTERISTICS ON THE CONTRACTION DEFECTS APPEARANCE IN DUCTILE

    REV. METAL. MADRID, 43 (3), MAYO-JUNIO, 188-195, 2007, ISSN: 0034-8570 193

    compensar parcialmente las necesidades de contrac-cin primaria en el metal. Aunque ello se traduce en laausencia de rechupes primarios en el interior del ma-terial (Fig. 3), este canal no es capaz de completar di-chas necesidades de alimentacin y el metal acabacontrayendo superficialmente en la zona central. Por elcontrario, en las piezas inferiores, la seccin del canalde llenado es menor y la alimentacin se interrumpe enlas etapas ms tempranas de la solidificacin del me-tal. Como consecuencia de ello, inicialmente se origi-nan rechupes primarios en el interior de las piezas y nose originan los hundimientos superficiales en las zo-nas de ltima solidificacin.

    En todos los casos, la resistencia a la penetracinmedida en la parte inferior de los moldes es ms ele-vada y estable que la obtenida en las zonas superiores,aspecto que puede resultar habitual en los procesos demoldeo vertical. Por ello, a la hora de estudiar su in-fluencia sobre los defectos en las piezas test, se conside-ran nicamente las resistencias medidas en la parte su-perior de los moldes puesto que se trata del parmetroms sensible a las variaciones en las condiciones demoldeo y/o las propiedades de las mezclas de arena.

    Cuando se estudia la relacin entre los volmenestotales de defecto (rechupes primarios y microrrechu-pes) en las dos piezas test y la resistencia a la pene-tracin de la arena en la zona superior de los moldesse obtiene la evolucin mostrada en la figura 4. En es-te caso, son los moldes menos rgidos los que dan lu-gar a los mayores volmenes de defecto en las piezas.

    Por el contrario, cuando se alcanzan elevados gradosde compactacin en las mezclas de arena utilizadas enel moldeo se minimizan los efectos de dilatacin delmolde por efecto de la presin del metal lquido con-tenido en su interior. En estas condiciones, se obtie-nen los menores niveles de rechupe en las piezas testanalizadas en este estudio. La tendencia experimentalmostrada en la figura 4 indica que es necesario traba-jar con resistencias a la penetracin superiores a 22-23 N/cm2 en la parte superior de los moldes, con elfin de obtener la menor incidencia de los defectos decontraccin en las piezas test. En estos casos, el volu-men ocupado por el defecto representa el 1,0-1,5 %del volumen total de la pieza.

    Los ensayos trmicos realizados muestran que lascaractersticas del metal utilizado en cada prueba expe-rimental son comparables y su tendencia a la contraccinsimilar (valores del factor k incluidos en el intervalo0,79-0,82). Este hecho, junto con la utilizacin de tem-peraturas de colada similares en todos los ensayos, mi-nimiza la influencia metalrgica en la formacin de losrechupes en las piezas test analizadas.

    El tratamiento de los datos incluidos en la tabla III, atravs del mtodo estadstico Taguchi, da lugar a lastendencias mostradas en la figura 5. En ella, se observaque los menores volmenes de rechupe en las piezastest se obtienen cuando las mezclas de arena utilizadasen las operaciones de moldeo poseen bajas compacta-bilidades y/o humedades. Este comportamiento se ex-plica en base a la mayor resistencia y/o dureza de los

    Figura 3. Morfologa de los rechupes detectados por rayos X en las piezas test: (a) pieza superior; (b) pieza inferior.

    Figure 3. Morphology of defects found in test samples through X-ray analysis: (a) upper test sample; (b) lower test sample.

  • J. SERTUCHA, R. SUREZ, J. LEGAZPI Y P. GACETABEITIA

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    moldes cuando la arena compactada contiene menorescantidades de agua (los granos se sitan en posicionesms cercanas, obtenindose empaquetamientos msdensos y difciles de deformar).

    En relacin a las condiciones de moldeo en mqui-na, la utilizacin de elevados tiempos de soplado de laarena en la cmara de moldeo, valores reducidos de lapresin con la que se efecta este soplado y presionesde prensado altas, proporcionan los mejores resultados.Estas tres condiciones favorecen la obtencin de pro-cesos de llenado ms homogneos en toda la cmaray, posteriormente, una compactacin elevada y unifor-me en todo el molde. Todos estos aspectos aumentan larigidez de los empaquetamientos obtenidos y minimizanla posibilidad de deformaciones locales producidas porel efecto de la colada.

    Otro aspecto a tener en cuenta es el espesor de lossemimoldes tras el compactado de la arena en la cma-ra de moldeo. Se observa un aumento en el volumenmedio del defecto cuando se trabaja con los espesoresms reducidos (< 250 mm). Este hecho es consecuenciade insuficiencias en la resistencia de los empaqueta-mientos, debidas a la imposibilidad de llevar a cabo unacompactacin eficaz de la arena cuando se trabaja conespesores de mota muy reducidos. Las medidas de du-reza realizadas sobre estos sistemas de reducido espesordemuestran las deficiencias mencionadas.

    La tendencia observada en todos estos parmetrosa la hora de obtener los menores niveles de defecto enlas piezas test se relaciona experimentalmente con lafabricacin de moldes ms homogneos y rgidos[5].

    Estos resultados confirman el comportamiento mostra-do en la figura 5, es decir, las caractersticas de las mez-clas de arena y las condiciones de moldeo que origi-nan moldes ms resistentes dan lugar a menores defec-tos de contraccin en las piezas.

    4. CONCLUSIONES

    Los ensayos experimentales efectuados en el presenteestudio muestran la dependencia de los defectos de con-traccin presentes en piezas crticas con algunas de las ca-ractersticas pertenecientes a las mezclas de arena enverde y, especialmente, con las condiciones en las quese lleva a cabo el proceso de fabricacin de los moldes.

    Aquellas condiciones de fabricacin que dan origena los moldes ms rgidos o con mayores resistencias a lapenetracin en sus superficies dan lugar a los menoresvolmenes de defecto en las piezas contenidas en suinterior. Este comportamiento se explica en base a los fe-nmenos de dilatacin de la arena compactada por efec-to de la presin metalosttica del metal lquido. Los mol-des mejor compactados son ms estables y menos de-formables por efecto de la colada. De este modo, seminimiza el riesgo de deformaciones en las piezas, quepuedan potenciar an ms la formacin de porosida-des debidas a la contraccin del metal durante el proce-so de solidificacin.

    La utilizacin de mezclas de arena con compactabi-lidades relativamente bajas (38-40 %), condiciones demoldeo en mquina que favorecen la correcta distribu-cin de la arena durante el llenado de la cmara y la

    Resistencia en zona superior del molde (N/cm2)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Rec

    hu

    pe

    tota

    l(cm

    3 )

    18 20 22 24 26 28

    Figura 4. Evolucin del volumen total de rechupe en funcin de la resistencia medida en la parte superior de los moldes.

    Figure 4. Total shrinkage evolution vs. mould hardness measured in the upper zone.

  • INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE MOLDEO Y LAS CARACTERSTICAS DE LOS MOLDES SOBRE LA FORMACIN DE DEFECTOSINFLUENCE OF MOULDING CONDITIONS AND MOULD CHARACTERISTICS ON THE CONTRACTION DEFECTS APPEARANCE IN DUCTILE

    REV. METAL. MADRID, 43 (3), MAYO-JUNIO, 188-195, 2007, ISSN: 0034-8570 195

    aplicacin posterior de presiones de prensado elevadas(compactado final de la arena) generan los moldes msestables y uniformes.

    El control efectivo de las durezas o resistencias a lapenetracin de los moldes fabricados puede ser utiliza-do como una herramienta til para evaluar la tendenciaa la formacin de defectos de contraccin en las piezas,atendiendo exclusivamente a los factores relacionadoscon las mezclas de arena y los procesos de moldeo.

    Agradecimientos

    Los autores agradecen la colaboracin prestada porel personal de Betsaide, S.A.L. a la hora de realizarlos ensayos experimentales en planta. Este trabajo seha realizado en el marco del proyecto PROFIT 2005con referencia CIT 020600-2005-1.

    REFERENCIAS

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    t disparo P disparo (bar) P prensado (kpcm2)

    Compactabilidad (%) Espesor molde (mm)

    Val

    or

    med

    iod

    elre

    chu

    pe

    (cm

    3 )

    0,0 0,6 0,8 1,5 1,8 2,0 11,5 12,5 13,5

    38 40 42 240 250 300

    3,5

    3,0

    2,5

    2,0

    3,5

    3,0

    2,5

    2,0

    Figura 5. Tendencia de los parmetros de moldeo y las caractersticas de la arena en la minimizacin de rechupes.

    Figure 5. Moulding parameters and sand characteristics tendency in the shrinkage minimisation.