Análisis De La Influencia De La Composición Química En Las Propiedades Mecánicas y Metalúrgicas De Bloques De Motor En Fundición Gris

Análisis de la influencia de la composición química en las propiedades mecánicas y metalúrgicas de bloques de motor en fundición gris

L. Álvarez Vega, C. J. Luis Pérez, I. Puertas Arbizu

Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
Dpto. de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales
ETSIIT - Universidad Pública de Navarra)
c/ Campus de Arrosadía s/n, Pamplona (España)
E-mail:lucas.alvarez@unavarra.es

Resumen
Dentro de los componentes de automoción, las fundiciones grises continúan ocupando un lugar destacado en el campo de los materiales. éstas entran en competencia con el aluminio, si bien las características mecánicas de las primeras, hacen que determinados componentes encuentren su hueco en el mercado.
Una de las principales dificultades de obtención de lafundición de hierro estriba en la variabilidad que puede obtenerse en el material para una misma composición química. Los procesos de fabricación son fácilmente controlables y reproducibles, aún así la fundición siempre está sujeta a pequeños cambios, los cuales pueden suscitar variaciones en las características mecánicas de la pieza final. En el presente trabajo se analiza como influyen, en lascaracterísticas mecánicas, la composición química. Se ajustan el carbono y silicio del material hasta obtener las propiedades deseadas.

Palabras clave: Fundición gris, Propiedades mecánicas, Dureza Brinell

1. Introducción

La composición de una fundición gris está abierta a cambios cuantitativos de sus componentes, de forma que, las características mecánicas de la pieza obtenida seanconstantes. Esto es así en gran medida por que en la fundición de hierro, especialmente la gris, las propiedades mecánicas se ven afectadas no sólo por la composición química [1], sino también por factores como: la velocidad de enfriamiento, es decir el tipo de molde empleado, el tamaño de caja de moldeo, y el tiempo de permanencia en el mismo una vez colada la pieza. Otro de los factores de influencia esel proceso de obtención de la fundición de hierro, la calidad metalúrgica del metal a colar. Este parámetro se puede obtener por medio de análisis térmico. Dicho análisis aproxima la calidad de la pieza que se obtendrá con el material ensayado. Todavía no se encuentra muy extendido para la fabricación de fundición gris, no así en fundición esferoidal o en fundición de grafito compacto, siendo enesta última prácticamente imprescindible. En fundición gris la calidad del metal depende, como se ha mencionado, del modo de obtención y de los materiales de carga empleados. Es decir, no se obtienen las mismas con metal fabricado en hornos de inducción o en un cubilote [2], los materiales cargados son diferentes el sistema de fusión también. Ahora bien las propiedades de la pieza fundida deberánser similares, por tanto se hace necesario un ajuste de la composición del metal para que el resultado final sea el mismo [3-4]. Dos piezas fabricadas por sistemas diferentes en fundiciones distintas deben proporcionar al cliente productos de similares propiedades mecánicas, ya que las características exigidas por el cliente en ambos casos serán las mismas. Es por ello que la composición química dela fundición constituye el parámetro más significativo de una fundición gris.

2. Caracterización de las piezas iniciales

Con la finalidad de abordar el presente estudio, se fabricaron diferentes bloques de motor, con una composición química definida en la tabla 1. En dicha tabla aparece la composición de las piezas ensayadas, que han sido coladas en fechas diferentes, en las mismascondiciones y con composiciones químicas análogas. Se obtiene la muestra en ambos casos del mismo punto de la pieza fundida. Los análisis químicos corresponden a piezas coladas en fechas diferentes, y en ella se muestran los principales elementos que influyen en las características finales del material.
Tabla 1. Composición química de las piezas
Elemento % Colada 1 % Colada 2
C 3.35 3.38
Si 2.07...