En esta entrada del blog exploraremos los distintos tipos de materiales utilizados en los procesos de fundición. Como ingeniero mecánico experimentado, compartiré mis ideas y conocimientos para ayudarle a comprender las propiedades, aplicaciones y ventajas de cada material. Prepárese para sumergirse en el cautivador mundo de la fundición y descubra cómo estos materiales dan forma a nuestro mundo.
Los metales de fundición más utilizados pueden clasificarse en aleaciones ferrosas y no ferrosas, cada una de las cuales ofrece propiedades únicas adecuadas para diversas aplicaciones. La selección del metal de fundición depende de factores como las propiedades mecánicas, el coste, el peso y la resistencia a la corrosión.
Los metales ferrosos de fundición incluyen:
Los metales de fundición no ferrosos incluyen:
1. Aleaciones de aluminio: Apreciadas por su ligereza, resistencia a la corrosión y buena relación resistencia-peso. Muy utilizadas en automoción, aeronáutica y productos de consumo.
2. Aleaciones de cobre:
3. Aleaciones de zinc: Ofrecen buena estabilidad dimensional y acabado superficial. Se utilizan habitualmente en la fundición a presión de componentes electrónicos y de automoción.
4. Aleaciones de magnesio: El metal estructural más ligero, utilizado en aplicaciones aeroespaciales y de automoción en las que la reducción de peso es fundamental.
5. Aleaciones de titanio: Conocidas por su elevada relación resistencia-peso y su excelente resistencia a la corrosión. Se utilizan en la industria aeroespacial, implantes médicos y equipamiento deportivo de alto rendimiento.
Se suelen utilizar ocho tipos de materiales de fundición: hierro gris, hierro maleable, hierro dúctil, hierro vermicular y acero fundido, aluminio fundido aleación, bronce fundido y latón fundido, entre otros. A continuación se describen sus características y aplicaciones:
La fundición gris es conocida por su buena fluidez y su mínima contracción durante el enfriamiento. Su resistencia es baja, pero presenta plasticidad y tenacidad.
En módulo elástico de la fundición gris varía entre 80.000 y 140.000 MPa, en función de la microestructura. Su resistencia a la compresión es de tres a cuatro veces superior a su resistencia a la tracción.
Además de estas propiedades, la fundición gris también presenta una buena resistencia al desgaste y absorción de vibraciones, y no es sensible a las entalladuras. También es fácil de mecanizar. Sin embargo, su soldadura el rendimiento es deficiente.
La fundición gris tiene un límite máximo de temperatura de 300 a 400°C, por encima del cual no resiste una exposición prolongada. A pesar de esta limitación, sigue siendo la más utilizada. tipo de fundiciónde 85% a 90% de toda la producción de hierro fundido.
La fundición maleable posee propiedades inferiores a la fundición gris pero superiores a la fundición gris. acero. Se utiliza principalmente para producir piezas de fundición pequeñas y de paredes finas que requieren un cierto nivel de resistencia y tenacidad.
Además, el hierro maleable presenta buenas resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Además, su tenacidad al impacto es de tres a cuatro veces superior a la del hierro gris.
Mientras que el gris fundiciones de hierro suelen considerarse de calidad superior, las piezas de fundición de hierro dúctil siguen siendo muy utilizadas y ofrecen varias ventajas. Por ejemplo, la fundición dúctil es conocida por su excelente maquinabilidad y puede presentar cambios significativos en sus propiedades a lo largo del tiempo. tratamiento térmico.
La fundición dúctil también presenta una mayor resistencia a la tracción que la fundición gris y el acero fundido, así como una relación rendimiento/resistencia a la tracción superior a la de la fundición maleable y el acero.
Además, tiene la mejor plasticidad entre los hierros fundidos, aunque su tenacidad al impacto se sitúa entre la del acero fundido y la del hierro gris.
La fundición dúctil también destaca en otras áreas, como sus excelentes propiedades a baja temperatura y su alto rendimiento. resistencia a la fatigaque son comparables a los del acero #45, pero con una sensibilidad a la concentración de tensiones inferior a la del acero.
Además, ofrece una buena resistencia al desgaste, al calor y a la corrosión.
Otra ventaja de la fundición dúctil es su resistencia a las vibraciones. amortiguación que es de 1:1,8:4,3 en comparación con el acero y el hierro gris.
Dadas estas características, la fundición dúctil se utiliza cada vez más como material importante para diversas aplicaciones, a pesar de su reputación histórica de ser propensa a los defectos.
Las propiedades mecánicas de la fundición de grafito vermicular se sitúan entre las del hierro fundido gris y hierro dúctil, lo que lo convierte en un material con buena solidez, resistencia al calor y resistencia al desgaste.
En comparación con la fundición nodular, su calidad de colada es mejor, y es comparable a la de la fundición gris.
Su resistencia es comparable a la de la fundición nodular y sus propiedades antivibración, conductividad térmica y rendimiento de fundición son similares a las de la fundición gris. Sin embargo, tiene mejor plasticidad y resistencia a la fatiga que el hierro gris.
La fundición de grafito vermicular contiene inevitablemente cierta cantidad de grafito esferoidal, que aumenta su resistencia y rigidez pero puede comprometer la colabilidad del hierro fundido. También puede disminuir la procesabilidad y la conductividad térmica de las piezas fundidas.
El rendimiento de la fundición de acero suele considerarse deficiente debido a su escasa fluidez y a su elevada contracción.
Sin embargo, tiene un alto propiedades mecánicasEl acero fundido es un material de alta calidad, con una excelente resistencia, tenacidad y plasticidad. De hecho, la resistencia a la tracción del acero fundido es casi igual a su resistencia a la compresión.
Además de estas propiedades, los aceros especiales de fundición poseen características únicas como la resistencia al calor y a la corrosión.
La densidad de aleaciones de aluminio es sólo un tercio de la del hierro, lo que la convierte en una opción ideal para fabricar estructuras ligeras.
Algunas aleaciones de aluminio pueden reforzarse aún más mediante tratamiento térmico, mejorando sus propiedades generales.
El bronce se clasifica en dos tipos: bronce al estaño y bronce sin estaño. El bronce al estaño presenta una excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, alta resistencia y dureza.
Sin embargo, tiene un rendimiento de fundición deficiente y es susceptible a la segregación y a la porosidad por contracción. El enfriamiento rápido no mejora su resistencia.
El bronce sin estaño suele fabricarse con bronce al aluminio o bronce al plomo, cuyo rendimiento de fundición es inferior. El bronce de aluminio tiene una gran resistencia al desgaste y a la corrosión.
Por otro lado, el bronce al plomo tiene una elevada resistencia a la fatiga, buena conductividad térmica y excelente resistencia a los ácidos.
Gran contracción, alta resistencia general, buena plasticidad, buena resistencia a la corrosión y al desgaste.
Buen rendimiento de corte.
| Fundición gris | Hierro maleable | Hierro dúctil | Fundición de grafito vermicular | |
| Morfología del grafito | Flaky | Floculante | Globular | Vermicular |
| Resumen | Fundición obtenida mediante la realización completa del proceso de grafitización de primera etapa | La fundición blanca es un tipo de fundición de alta resistencia y tenacidad obtenida por grafitización recocido | El grafito esferoidal se obtuvo por esferoidización e inoculación | El grafito vermicular se obtuvo por vermiculación e inoculación |
| Colabilidad | bien | Peor que la fundición gris | Peor que la fundición gris | bien |
| Rendimiento de corte | bien | bien | bien | muy bueno |
| Resistencia al desgaste | bien | bien | bien | bien |
| Resistencia / dureza | Ferrita: baja Perlita: alta | Superior a la fundición gris | Muy alta | Superior a la fundición gris |
| Plasticidad / tenacidad | Muy bajo | Cercano al acero fundido | Muy alta | Superior a la fundición gris |
| Aplicación | Cilindro, volante, pistón, rueda de freno, válvula de presión, etc. | Piezas pequeñas y medianas con forma compleja y rodamientos de impacto, como llaves, herramientas agrícolas y engranajes | Piezas que requieren gran resistencia y tenacidad, como el cigüeñal y la válvula del motor de combustión interna. | Piezas que pueden funcionar permanentemente bajo choque térmico, como la culata de un motor diesel |
| Observaciones | Baja sensibilidad de entalla | La forja y el prensado no están permitidos | Alta resistencia al calor, a la corrosión y a la fatiga (2 veces la de la fundición gris) | Conductividad térmica, resistencia a la fatiga térmica, resistencia al crecimiento y resistencia a la oxidación |
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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