06- Fundicion Vermicular - des y Aplic Ind

5/13/2018 06- Fundicion Vermicular - des y Aplic Ind - slidepdf.com

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Ricardo Gregorutti LEMIT - CIC

Fundición Vermicular:Propiedades y

aplicaciones industriales

Lic. Santos Allende - Dr. Heraldo Biloni

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En 1948 K. Millis, A. P. Gagnebin y N. B. Pilling

inscriben la patente para producir la FundiciónEsferoidal o Nodular.

El grafito con morfología vermicular comienza aconocerse como un defecto de esta fundición.







En 1965, R. D. Schelleng inscribe la

primera patente referida a laFundición Vermicular.

La Norma ASTM A 247 – 67 clasifica al

grafito vermicular como Tipo IV.







En los últimos años, ha existido un marcadointerés en este material para la producción depiezas destinadas a la industria automotriz.

Producción mundial en 2001 = 70.00 tn/año

Producción estimada en 2005 = 300.000 tn/año

[Fuente: Newcast, (2001)]




Características morfológicas del grafitovermicular

Relación largo/espesor puede variar entre

2 y 10.

Fundición Laminar, esta relación es superior a 30.

[Fuente: I. Riposan, (1994)]



20 µm

20 µm





El grafito vermicular es más compacto que el

grafito laminar.

⇓

El efecto de entalla que producen las partículasde grafito en la matriz de hierro es menor.

⇓

Mayor resistencia mecánica respecto de lasfundiciones laminares.




Al igual que el grafito laminar, los vermes seencuentran interconectados, formando redes

dentro de la matriz de hierro.

⇓

Buenas propiedades físicas

⇓

Alta conductividad térmica







Propiedades de la Fundiciones Vermicular

Ventajas respecto de la Fundición Laminar

Mayor resistencia mecánica, sin necesidad de utilizarelementos aleantes.

Una considerable ventaja en ductilidad y tenacidad, y

como consecuencia, un margen de seguridad mucho másalto contra la fractura.

Una menor susceptibilidad de corrosión y escamamientodurante el servicio a altas temperaturas.

Una menor dependencia de propiedades en función del

espesor, lo que favorece reducciones en el peso a través deladelgazamiento de la pared de la pieza.




Ventajas respecto de la Fundición Nodular

Menor coeficiente de expansión térmica. Mayor conductividad térmica.

Mayor resistencia contra la fatiga térmica en ciclos detemperatura muy rápidos (shock térmico).

Mejores propiedades de amortiguamiento.

Mejores propiedades de colabilidad, y por consiguiente,mayores posibilidades de obtención de piezas complicadas

y menor uso de elementos de alimentación. Menor contaminación en la producción.




Propiedades mecánicas

FundiciónFundición MatrizMatriz σrotrot ((MPaMPa)) δ (% )(% ) HBHB

NodularNodular FerríticaFerrítica 400400 -- 600600 1010 -- 2020 140140 -- 200200

PerlíticaPerlítica 600600 -- 700700 22 -- 66 240240 -- 300300

Vermicular Vermicular FerríticaFerrítica 330330 -- 410410 33 -- 88 150150 -- 180180

PerlíticaPerlítica 420420 -- 620620 11 -- 22 200200 -- 260260

LaminarLaminar FerríticaFerrítica 200200 -- 250250 0,50,5 110110 -- 140140

PerlíticaPerlítica 250250 -- 300300 -- 175175 -- 230230




Con el tratamiento térmico de austemperizado,similar al desarrollado para las Fundiciones

Nodulares (ADI), se logra incrementar laresistencia a la tracción.

σrot = 700 – 1100 MPa

δ(%) = 0,8 – 4%

HB = 320 - 450




Propiedades físicas

Conductividad térmica en función de la

temperatura

2025

30

35

40

45

5055

0 100 200 300 400 500 600

T (ºC)

C

o n d u c t i v i d a d t é r m i c a

( W / m . K )

FL

FV

FN

Fuente: D. M. Stefanescu, (1988).




La combinación de la relativamente altaresistencia mecánica y la elevada conductividadtérmica, confiere a la Fundición Vermicular su

propiedad más importante, cual es su elevadaresistencia a la fatiga térmica.




Fuente: Y. J. Park et al., (1985).




La mayor resistencia a la fatiga térmica de laFundición Vermicular es atribuida a la óptima

combinación de resistencia a la tracción,ductilidad y conductividad térmica.

La elevada resistencia a la fatiga térmica, haceque la Fundición Vermicular compita

exitosamente con la fundición laminar, parafabricar piezas sometidas a condiciones detrabajo de ciclado térmico.




Métodos de producción

Tratamiento de hiponodulización con Spheralloy.

Mg = 8 – 10%, Si = 45 – 50%, Ca = 0,7 - 1,5%,

Ce + La = 1 – 1,2%, resto Fe

Fuente: E. Nechtelberger, (1982).

Ri d G tti LEMIT CIC



Ricardo Gregorutti LEMIT – CIC

Tratamiento con la aleación patentada CG 559(Footh Mineral Co).

Si = 50%, Mg = 5%, Ce = 0,3%, Ca = 5,5%, Ti = 8%, restoFe

Tratamiento con la aleación patentada Kompac(Foseco International Co).

Si = 55%, Ca = 35%, tierras raras = 3%, resto Fe

Tratamiento con Cerio – mishmetal.

Ce = 30%, La= 50%, resto Fe




Aplicaciones industriales de la Fundición Vermicular

Las aplicaciones industriales se han centrado,fundamentalmente, en la industria automotriz.

múltiples de escape para vehículos de pasajeros y

camiones

tapas de cilindros

campanas y discos de frenos

blocks de motor




Su buena capacidad para conducir el calor y su mayorresistencia mecánica, ha conducido a que en laactualidad se fabriquen blocks de motores diesel un15% más livianos que los de Fundición Laminar.

[Fuente: Ford Motor Co, Peugeot - Citroën Group, BMW Motoren,

Audi AG]

También se ha reportado el uso de esta fundición para

fabricar discos de freno para trenes de alta velocidad.

[Fuente: E. Nechtelberger et. Al, (1982)]




Experiencias realizadas en la Argent ina

Producción de lingoteras para la

producción de lingotes de acero paralaminación.

Experiencia realizada con la Acería ACINDAR S.A.

Se confeccionó una lingotera de 2 tn, cuya vida útil

fue 120 coladas.

La durabilidad de las lingoteras de Fundición Laminarera de 80 coladas promedio.




Producción de matrices para vidriería.

Experiencia realizada con la Empresa Rigolleau S. A.

Las matrices para vidriería se encuentran sometidas amúltiple esfuerzos termomecánicos, que producenfallas por fisuración, debido al ciclado térmico, y pordesgaste.

Las matrices de Fundición Laminar habitualmente noalcanzaban una duración de 150.000 ciclos.

En el caso de las matrices de Fundición Vermicularensayadas, las mismas participaron de dos campañasde 150.000 ciclos sin problemas de fisuración.







Producción de campanas de freno paraómnibus de transporte de pasajeros.

Experiencia realizada con la Empresa Río de La PlataS. A.

Se confeccionaron dos campanas de freno traseropara ómnibus Mercedes Benz 0170. El trayectocubierto fue Buenos Aires - La Plata – Buenos Aires.La durabilidad de las campanas de Fundición Laminar

no superaba los 150 días.

La vida en servicio de las fabricadas en Fundición Vermicular fue de 270 días.

Ricard Gre rutti LEMIT CIC







Perspectivas futuras

En función de los resultados obtenidos en el ámbito

nacional, se considera que la perspectiva para el usode la Fundición Vermicular en piezas sometidas acondiciones de trabajo de ciclado térmico, fabricadas

originalmente en Fundición Laminar, es muyalentadora. Ello redundaría en un mayor rendimientoen la vida útil, como también en una mayorseguridad, considerando la importancia crítica que en

este sentido tienen piezas tales como campanas ydiscos de freno.




g

En el caso específico de la industria automotriz, lamayor resistencia mecánica de la Fundición Vermicular

permitiría reducir los espesores de pared de las piezas,lo que contribuiría a optimizar la relaciónpeso/potencia de los vehículos.

En la actualidad, dada las ventajas que ofrece estematerial, se avizora una apertura para su empleo enotras industrias, como por ejemplo la industria delvidrio, para la confección de matrices.

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