Hierro Fundido y Soldabilidad

Modulo II: Metalurgia de la Soldadura

TEMA 3: Hierro Fundido y su Soldabilidad

Supervisores de Soldadura

Hierro Hie rro Fun Fundid dido o

Hierro Fundido y Soldabilidad By Rodrig Rodrigo o Perea Corim Corimaya aya



Hierro Fundido y Soldabilidad By Rodrig Rodrigo o Perea Corim Corimaya aya



I. OBJETIVOS:



Conocer los tipos de fundición



Conocer la soldabilidad del hierro fundido



Conocer y seleccionar los materiales de aporte



II. INTRODUCCION:  Industrialmente en el mundo 6 de cada 10 piezas fundidas son de

Hierro Hierro Fundid Fundido. o.  En USA la producción de Hierro Fundido Gris y Nodular es de 8 a 10

mill millon ones es de tone tonela lada das s anua anualm lmen ente te (a). (a).  En Alemania la producción de Hierro Fundido Gris y Nodular /

Male aleable able es de 0.4 0.4 a 0.6 0.6 mill millon ones es de ton tonelad eladas as anua anualm lmen ente te (b). (b).  Siendo en ambos casos entre el 70 a 86% de las aleaciones

fabr fabric icad adas as,, Hier Hierro ro Fund Fundid ido o Gris Gris .


II. INTRODUCCION:

Uno de los factores que contribuye a la dificultad de la soldabilidad del Hierro Fundido Gris es la carencia de una zona dúctil plástica, como si la poseen los aceros.

Hierro Fundido


Hierro Fundido

¿Por qué requerimos soldar Hierros Fundidos? 1. Reparar y Resanar los defectos de fundición. 2. Reparar los daños ocasionados durante el servicio. 3. Reconstrucción de zonas desgastadas durante el trabajo. 4. Fabricación de piezas complejas a partir de formas fundidas simples (factor de economía). 5. Requerimientos de unir los Hierro Fundidos con otros materiales uniones disímiles).


Hierro Fundido

III. DEFINICION  Aleación de Fe

(91al 96%) con alto porcentaje de C (2,5% al

4,5%) y Si.  Los Hierros Fundidos comerciales contienen además Mn, S y P.  En función de sus requerimientos se les agrega elementos

aleantes como Ni, Cr, Cu, Mo, Sn, Sb y V.  En

su micro estructura aparece: Perlita, Ferrita, Bainita, Cementita, Martensita y/o Grafito.

T °C

DIAGRAMA FE - C AUSTENITA Austenita + cementita

723 °C

Ferrita + Cementita Ferrita + Perlita

0.8% C

Perlita + cementita


Hierro Fundido

IV. CARACTERISTICAS  Punto de fusión: 1150 ºC.  Posee baja ductilidad (poca capacidad de deformarse

plásticamente – baja elongación).  Bastante poroso.  Alta resistencia a la compresión.  Capacidad de absorber vibraciones.  Buena resistencia al desgaste fricción metal – metal.  Buena resistencia a la corrosión.


Hierro Fundido

CLASIFICACIÓN DEL HIERRO FUNDIDO 1.- Por el aspecto de su fractura    

Fundición Fundición Fundición Fundición

gris (gris oscuro) blanca (blando brillante) maleable (grisaceo - blanco) dúctil o nodular (grisaceo)

2.- De acuerdo a su microestructura 



Todo el C está combinado cementita al romper presenta fractura de fundición blanca. Fundiciones en las que todo el carbono está en estado libre, formando grafito.


Hierro Fundido

FUNDICIÓN GRIS Es el más usado en la industria. La fractura es rugosa y de color gris. Se obtiene por enfriamiento lento. El carbono precipita en forma de grafito libre laminar. Resistente la desgaste fricional.  Amortigua las vibraciones:  Aplicaciones: engranajes, tambor de freno, bancadas, forro de cilindros, cigueñales, tambores de freno, monoblocks , etc.


FUNDICIÓN BLANCA  Su fractura presenta un color blanco.  El Carbono se encuentra formando Fe3C (carburo

de hierro) y su dureza es de 350 a 550 HB.  Excelente resistencia a la abrasión.  Se produce por un enfriamiento rápido.  El hierro fundido blanco es INSOLDABLE (no se

suelda).  Aplicaciones: carcazas de bombas, impulsores de

bombas, placas de molino pulverizador, molino de tambor, etc.

Hierro Fundido


Hierro Fundido

FUNDICIÓN MALEABLE  Se obtiene a partir del H.F. Blanco al aplicarle un T.T. de

Recocido (850 a 950 ºC), con el objetivo de descomponer la cementita, quedando el C libre en forma de nodulos irregulares.  Existen dos tipos: Americano de corazón negro (atmósfera

reductora) y Europeo de corazón blanco (atmósfera oxidante, difícil de soldar).  Aplicaciones: cigüeñal, arboles de leva, eslabones de cadena,

llaves inglesas, tijeras, armamentos, etc.


Hierro Fundido

FUNDICIÓN NODULAR El grafito aparece en forma esferoidal (nodular). Se obtiene agregando Mg (elemento formador

de nódulos – 0.05%) a la fundición gris. Dentro de la H.F. es la que posee la mas elevada resistencia a

la tracción y mayor ductilidad. Su maquinibilidad es superior a la del H.F. Gris. Mejor resistencia al desgaste friccional que los

aceros (reservorio para almacenar lubricante). Mayor resistencia al agrietamiento térmico.  Aplicaciones: carcaza de motores, poleas, rodillos de

laminación, jaulas de montacargas, puertas de hornos, pistones, culatas, etc.


Hierro Fundido

SOLDABILIDAD La soldabilidad se analiza bajo diferentes aspectos:  METALURGICO  FISICO

Y

 PROCEDIMIENTO

DE SOLDADURA


Hierro Fundido

1.- METALÚRGICO  Evitar la formación de Fe3C en la zona de unión.  Zona frágil y dura que al menor esfuerzo se produce

trizaduras.  Electrodos al arco, base Ni (aprox. 90%). El Ni ayuda a la

grafitación, afina y uniforma al grano en la zona de unión, se obtiene soldaduras de alta resistencia y depósitos maquinables.  Controlar la T° de precalentamiento al momento de soldar y su

pos-enfriamiento.


Hierro Fundido

 Evitar pasar la temperatura de austenización (721 °C) el carbono

libre se disolverá en el hierro (austenita) y con un enfriamiento brusco, esa zona quedará con una estructura martensitica demasiado dura y frágil.  Es por esto la importancia de un

enfriamiento lento que permite

que la austenita se disocie en carbono libre, en ferrita y en perlita.  Para evitar elevadas temperaturas de aplicación para soldar al

arco, se usa el método de soldar “EN FRIO” con electrodos de níquel.


Hierro Fundido

2.-- FÍSICO 2. Baja resistencia a la tracción. Elasticidad prácticamente nula. Estructura porosa. SOLDADURA

+ CALOR

ENFRIAMIENTO

DILATACION

CONTRACCION Se triza

Secciones gruesas y delgadas

Contracción rápida

Enfriamiento Contracción lenta

Soldadura en frío


Hierro Fundido

3.-- ELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA 3. FACTORES A TOMAR EN CUENTA 1.-Condiciones de trabajo de la pieza 2.- Estado de la pieza, su aspecto físico 3.- Dimensiones 4.- Si es rotura o desgaste 5.- Capacidad de los soldadores experimentados (homologados) 6.-Equipos para soldar (SMAW - GTAW - OAW)


Hierro Fundido

Método de soldar en frio  Soldar con cordones cortos, sin movimiento preferentemente

para no subir mucho la temperatura de la pieza.  Hacer cordones alternados o “paso de peregrino” por la misma

razon anterior.  Martillar cada cordón. Ayuda a acompañar la contracción del

cordón y alivia las tensiones internas.  Escobillar cada cordón para evitar inclusiones de escoria.


Hierro Fundido

Método de soldar en frio  Tocar la pieza con la mano para comprobar que la temperatura no

sube demasiado; si la mano no es capaz de soportarla, es necesario dejar enfriar la pieza un rato.  Soldar al ultimo las perforaciones hechas en los extremos de la

trizadura.  Enfriamiento lento, poniendo la pieza en un recipiente, cubierta

con asbesto, cal, ceniza, etc.  Una vez que la pieza esta a temperatura ambiente, se podrán

maquinar sus depósitos.


Hierro Fundido

Método de soldadura en Caliente El método de soldar al arco “EN CALIENTE” se usa cuando se hacen depósitos no trabajables. Este tipo de electrodos tiene un núcleo de acero de bajo contenido de carbono que se combina con el carbono de fierro fundido quedando sumamente duro debido a la formación de carburos de hierro. El método de soldar “EN CALIENTE” consiste en: Pre

calentar la pieza en un horno o similar de 350 a 400°C.

Mantener

esta temperatura durante la ejecución de la

soldadura. Soldar Enfriar

con cordones continuos y sin martillado.

lentamente en el mismo horno o en cal, asbesto, ceniza, etc., cerca del mismo horno, para obtener un enfriamiento uniforme y aliviar las tensiones internas.


Hierro Fundido

Soldadura Oxiacetilenica para FeFo FeFo..  Varillas de fierro fundido:  Reconstrucción de secciones quebradas o gastadas  Para

unir o reconstruir escape,(descarburado)

FeFo

“quemado”:

múltiples

de

 Limpieza rigurosa, Biselar  Precalentar (horno-soplete)entre 450 – 600°C.  Mantener la temperatura durante la soldadura  Aplicar fúndente en la zona de soldar.  Aplicar cordones continuos.Post-calentamiento de 50°C mas que

la T° Prec.

 Enfriamiento lento alivio de tensiones internas.


Hierro Fundido

Material de aporte OAWOAW- FeFo Clasificación según AWS RCl

Clasificación según AWS

Identificación Varilla de fundido

Características y aplicaciones

fierro Metal de aporte alto en silicio y equilibrado contenido de fósforo. Deposito maquinable, apto para reparaciones de piezas de hierro fundido.

Identificación

Características y aplicaciones

R BC uZn – A

Va rilla de a le ac ión Bronce tipo naval para soldadura cobre - bronce oxiacetilénica, el metal depositado tiene excelentes características mecánicas y es muy homogéneo. Se recomienda para soldar hiero fundido, hierro maleable acero dulce, cobre y sus aleaciones. Funde aproximadamente a 910°C.

RBCuZn – C

Varilla de aleación Metal de aporte para soldadura oxiacetilénica cobre - bronce de hierro fundido, acero dulce, cobre y rellenos en general.


Hierro Fundido

Técnica de Soldeo


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido


Hierro Fundido

Hierro Fundido y Soldabilidad

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