Propiedades de tracción y tenacidad a la fractura a temperaturas de servicio de una aleación de fundición dúctil perlítica optimizada para cigüeñales de automóviles

El hierro fundido y el acero forjado han competido entre sí durante muchos años en diversas aplicaciones industriales. Los cigüeñales son uno de los productos donde esta competencia sigue vigente, tanto para aplicaciones de maquinaria pesada como ligera. En el caso específico de los cigüeñales de automóviles, las calidades de hierro fundido perlítico de alta resistencia se han consolidado en el mercado de automóviles de pasajeros. Los datos de rendimiento mecánico disponibles para estas calidades específicas de hierro fundido dúctil provienen principalmente de ensayos de tracción e impacto a temperatura ambiente. Sin embargo, el modo de fallo de los cigüeñales de hierro fundido implica mecánica de fractura, y su rango habitual de temperaturas de trabajo va desde -20°C para arranques en frío hasta 120°C para la temperatura máxima del aceite lubricante.

Este trabajo abarca este rango mediante el estudio de una fundición perlítica de alta resistencia empleada para la fabricación de cigüeñales, tanto en ensayos de tracción como de impacto y de mecánica de fractura a -20 °C, 22 °C y 120 °C. Se diseñó un patrón de moldeo específico para producir los materiales deseados, concretamente cigüeñales y cuñas Y2 e Y3, que se fundieron en una línea de fabricación industrial de cigüeñales. Los resultados indican que existe una diferencia significativa entre la respuesta mecánica a baja y alta temperatura de la fundición estudiada. Este hallazgo se interpreta en términos de seguridad, ya que los cigüeñales no deberían fallar en servicio una vez que el motor ha arrancado y la lubricación ha alcanzado su temperatura de funcionamiento estable.