Tecnología para la elaboración de crisoles de hierro gris resistentes a las altas temperaturas (página 2)

Hierros aleados
con aluminio.

Los hierros aleados al aluminio consisten
de dos grupos: los hierros grises y los hierros dúctiles.
El grupo de baja aleación contiene de 1 a 7% Al, y el
aluminio esencialmente reemplaza el silicio como el elemento
grafitizante en estas aleaciones, en estos casos la matriz esta
formada por una mezcla de ferrita y perlita. El grupo de alta
aleación contiene de 18 a 22% de aluminio el grafito esta
también en forma de láminas y la matriz es
fundamentalmente ferritica. Los hierros aleados con aluminio
entre estos dos rangos serán hierros blancos de
fundición libres de grafito con carburos estables de
aluminio y no tienen importancia comercial.

El aluminio refuerza significativamente la
resistencia a la oxidación a las temperaturas elevadas y
también aumenta la estabilidad de la fase ferrita a muy
altas temperaturas hasta y más allá de 980 °C
(1800 °F). Como los hierros aleados al silicio, los hierros
al aluminio forman un óxido adherente y compacto en la
superficie de la pieza que es muy resistente a nuevas
penetraciones de oxígeno.

Desgraciadamente, los hierros aleados al
aluminio son muy difíciles de fundir sin las inclusiones
de escoria.

El aluminio en el hierro es muy reactivo a
las temperaturas de fusión del mismo, y el contacto con el
aire y la humedad debe ser insignificante. Debe tenerse cuidado
de no romper la capa de óxido que se forma durante el
vertido del metal en el molde para evitar las inclusiones de la
escoria.

No obstante lo anterior en nuestro caso
hemos escogido esa aleación, pues tenemos las condiciones
para poder fundirla sin un gasto excesivo de recursos.

Para la producción de la
aleación se escogió la de menos de 7 % pues
presenta una buena resistencia a las altas temperatura y no
tenemos problemas con la aparición de hierro blanco lo que
podría hacer quebradizo el crisol y el uso de % por encima
de 20, no llevaría a la necesidad de elaborara el metal en
un horno y no como hemos previsto que es alear en cuchara y
además podría traer mas dificultades con la
aparición de inclusiones y óxidos durante la
colada.

Como metal base se utilizo el que
normalmente se utiliza para la confección de las camisas
de automóvil ya que eso nos permite tener un metal con la
temperatura adecuada para aplicar el sistema de aleación
en la cuchara, la composición del mismo se muestra en la
siguiente tabla.

Para realizar la aleación en la
cuchara se introdujo el aluminio, para precalentarlo, en la
cuchara, después de haberla calentado con metal de la
colada anterior, una vez que se introdujo el aluminio se
vertió el hierro fundido, el cual se peso mediante un
dinamómetro, y se logro la fusión del aluminio no
separando la escoria que se formo y que impidió la
subsiguiente oxidación del metal, luego la cuchara se
traslado hasta el molde y solo entonces fue que se separo la
escoria para permitir el vertido del metal.

El vertido de realizó sin
interrupciones par evitar la formación de inclusiones
óxidos de aluminio.

La composición química
resultante fue la siguiente:

Tecnología
de fundición para el crisol.

Se realiza el análisis previo de la
posibilidad de que la pieza pueda ser obtenida por
fundición sin cambios de diseño, sin embargo se le
añade el canal de sangrado para evitar tener que se
construirlo durante su montaje. La adición del canal para
el sangrado del crisol no hace más difícil, ni
imposible de obtener la pieza. Para su producción se elige
el método de moldeo manual teniendo en cuenta el peso de
la pieza y que será una sola. La forma final de la pieza
se puede ver en el la siguiente figura.

Fig. 1 Dibujo del
Crisol

El plano divisor y la posición de
llenado de la pieza se pueden ver en el plano adjunto.(anexo) Tal
como aparece en el plano tecnológico el llenado es de
forma vertical para facilitar el moldeo del macho natural, por la
misma razón el plano divisor es el que se
indica.

Cálculo
del sistema de alimentación.

Para el cálculo del sistema de
llenado lo primero es hacer el esquema de llenado (se puede ver
en el plano adjunto), para el cálculo de las áreas
se utiliza el método de velocidad especifica y para eso lo
primero que se hace es calcular el tiempo de vertido según
la formula siguiente.

La sumatoria del área de
alimentación se determina por la
fórmula:

El diámetro inferior del tragadero
será: dti = 31 mm

El diámetro superior del tragadero
será: dts = 35 mm

El canal escoriador es escalonado y por
tanto las dimensiones de cada sección se pueden ver en el
plano adjunto. a cada una de ellas son las siguientes:

El crisol que se fundió montado en
el horno, se puede ver en la siguiente foto donde se puede
apreciar su forma y su acabado superficial, además de la
facilidad para su montaje.

Fig. 2 Montaje final del crisol en el
Horno

Bibliografía.

1. Annual book of ASTM standards 2002
Section one: iron and steel products Volume 01.02 Ferrous
Castings; Ferroalloys specification for gray iron castings for
elevated temperatures for non-pressure containing part

2. R.m. Hathaway*, p.k. Rohatgi**research
into the production of a light weight cast iron (lwci)

3. W. E. Boggs The high-temperature
oxidation resistance of iron-silicon- aluminum alloys, oxidation
metals vol. 10 n0 4 pag. 277- 289 Agosto 1976.

4. G.e. Belay Guía
Tecnológica de Fundición.

5. ASM Handbook. Volumen 15.
Casting.

6. Campbell. Qbe, feng.
Butterworth-Heinemann, British Library Cataloguing in publication
data 2000.

ANEXO.

Autor:

Msc. Ing. Ramón García
Caballero.* Ing. Lázaro H. Suárez
Lisca.*

Ing. Alexis Alonso Martínez. *
Ing. Yudiesky Bernal Aguilar. *

Msc. Ing. Manuel López Escobar. *
Ing. Simón de la Rosa.**

*Facultad de Ing.
Mecánica.

**Taller de Fundición Román
Roca.