The effects of the metal temperature and wall thickness on flake graphite layer in ductile iron

Efectos de la temperatura del metal y del espesor de la pared sobre la capa de grafito en escamas en la fundición dúctil

Este artículo aborda el efecto del relleno del molde y del espesor de la pared sobre la capa de grafito en escamas en la fundición dúctil. La investigación se ha realizado para fundiciones con diferentes espesores de pared (3-8 mm) y utilizando arena de moldeo con resina de furano. Se ha realizado un análisis térmico a lo largo de las piezas fundidas para determinar la temperatura inicial del metal en la cavidad del molde y el tiempo de contacto del metal líquido con el molde. Los resultados demostraron la fuerte influencia de la disminución de la temperatura del metal en la cavidad del molde en la aparición y el espesor del grafito en escamas en la capa superficial en fundición dúctil.

INTRODUCCIÓN

La producción de piezas fundidas de fundición dúctil, en arenas de moldeo sueltas autoendurecibles con resina de furano endurecida con ácido paratoluenosulfónico, conlleva el peligro de formación de microestructura de fundición defectuosa, que se produce con mayor frecuencia en su capa superficial [1 - 9]. Este efecto desfavorable está causado por elementos tensioactivos como el oxígeno o el azufre contenidos en el endurecedor de los aglutinantes de resina, que penetran en la capa superficial provocando la formación de grafito en escamas en la capa superficial de las piezas fundidas. En tales casos, la capa superficial con grafito en escamas puede provocar un aumento de la tensión en la pieza fundida, similar a una muesca, por lo que se reducen todas las propiedades útiles, especialmente el límite de fatiga y la resistencia al impacto. El grafito en escamas en la capa superficial es el más crítico para las piezas fundidas de pared delgada (≤ 5 mm), donde podría llegar a ser más del 10% de la sección total. Afecta también a coladas de paredes más gruesas, debido al largo tiempo de solidificación que proporciona un mayor tiempo de interacción metal/molde [10, 11].

En el presente trabajo se muestra un análisis del efecto del espesor de pared y de la temperatura inicial del metal en la cavidad del molde sobre la formación del grafito en escamas en la capa superficial de las piezas fundidas de fundición dúctil.

EXPERIMENTAL

Las fusiones experimentales se realizaron en un horno de inducción. La carga del horno consistió en los siguientes materiales: Sorelmetal, silicio de pureza técnica, Fe-Mn y chatarra de acero. Tras calentar el metal a una temperatura de 1 490°C, se mantuvo el baño durante 2 minutos y, a continuación, se procedió a la esferoidización y a la inoculación por el método de campana. Para el tratamiento de esferoidización se utilizó la aleación de fundición Fe-Si-Mg (6 % en masaMg), mientras que para la inoculación se utilizó el modificador Foundrysil en una cantidad del 0,5 % en masa.