Desarrollo de un software para la predicción de la densidad grafítica y el riesgo de formación de Grafito Chunky en piezas de módulo térmico elevado

Durante los últimos años el sector eólico ha experimentado un gran desarrollo, proponiendo nuevos retos a las empresas productoras de componentes para los aerogeneradores. En consecuencia, la demanda de piezas ha aumentado en relación tanto al número como al tamaño de éstas y las fundiciones han tenido que adecuarse a las nuevas exigencias, incrementando de manera considerable la capacidad productiva de sus procesos. En este sentido, TS Fundiciones ostenta actualmente el liderazgo internacional en la fabricación de componentes para aerogeneradores eólicos con el 15% de la cuota mundial. La presión debida a unos márgenes comerciales cada vez menores, combinados con unas mayores exigencias técnicas, obligan al fundidor a trabajar en el desarrollo de mejoras tecnológicas que faciliten la obtención de piezas que satisfagan las especificaciones técnicas en aspectos tales como calidad superficial, sanidad interna, precisión dimensional o características mecánicas. El proceso de fundición permite la fabricación de piezas complejas con zonas de diferentes módulos térmicos (M). Si se piensa en componentes para la industria eólica, y en especial aquellas piezas fabricadas en fundición grafítica esferoidal como bujes, bastidores y/o carcasas, se le añade la dificultad del tamaño y los elevados tiempos de enfriamiento. Este hecho trae como consecuencia la aparición en pieza de defectos propios de los procesos de solidificación lentos y relacionados con el crecimiento anómalo del grafito. Entre ellos, el grafito Chunky (en adelante GCH) se considera uno de los más críticos [1]. La presencia de este defecto trae consigo una degradación de las propiedades mecánicas del material fabricado [2-3], especialmente el alargamiento y la carga de rotura. Los factores a tener en cuenta para el control de este defecto son principalmente la capacidad de nucleación grafítica asociada al proceso de inoculación [4], la composición química del metal [4-10], la temperatura de colada [4,9] y el módulo térmico (velocidad de enfriamiento) de la zona estudiada en la pieza [6,9]. La aplicación de las técnicas de Análisis Térmico en el estudio de los procesos lentos de solidificación del hierro supone un nuevo enfoque en el análisis de las curvas de enfriamiento obtenidas, a partir de muestras previamente definidas. Posteriormente, es necesario establecer correlaciones entre los parámetros de curva y las características microestructurales del material fabricado. De este modo, el análisis de las curvas de solidificación proporciona información útil para la predicción del comportamiento de las piezas coladas con el hierro que se estudia [7]. La consecución del presente estudio desemboca en el desarrollo de un software con aplicación industrial en las plantas de TS Fundiciones para determinar la incidencia del GCH (VV) en piezas reales, la densidad grafítica en las áreas sometidas a estudio (NM) y el tiempo necesario para que se alcancen los 600 ºC (t600 ºC).

Autores/as:

Iker Asenjo, Pello Larrañaga, Jon Sertucha, Ramón Suárez, I. Ferrer, S. Armendariz, M. Mancisidor.

Keywords:

cast iron, graphite formation, eutectic temperature.

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