Evolución del sistema de control y predicción en pieza mediante análisis térmico

Una problemática habitual en fundición es que con la misma o muy similar composición química del metal se pueden obtener resultados diferentes en términos de rechazo de piezas. La aparición de defectos metalúrgicos como microrrechupes, precipitación de carburos y/o malformaciones grafíticas pueden ser consecuencia de diferentes calidades metalúrgicas. De aquí nace la necesidad de controlar las propiedades del metal líquido mediante la utilización de herramientas de análisis térmico.

Al analizar la forma de la curva de solidificación podemos caracterizar la calidad metalúrgica y se está en condiciones de parametrizar dicho concepto abstracto de manera que se representa mediante unos valores numéricos de forma clara y medible.

Oportunidades del análisis térmico para cada tipo de fundición

El análisis térmico puede ser utilizado como sistema de control metalúrgico del proceso. Así nació el sistema Thermolan®, desarrollado por el Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN, respondiendo a la necesidad de definir la calidad metalúrgica en función de distintas variables obtenidas de la curva de solidificación como son sus valores característicos, las velocidades de enfriamiento y energías liberadas, midiendo la cantidad de grafito y austenita formados en cada instante de la solidificación, además de atender al balance contracción-expansión.

La primera aplicación práctica del análisis térmico es obtener el contenido de carbono para todo tipo de fundiciones, lo que permite el control de uno de los elementos más importantes de las fundiciones de hierro de manera rápida y fiable.

Para fundición esferoidal, el análisis térmico permite:

• Predecir la densidad de esferoides.
• Representar la tendencia de la aleación a presentar defectos de contracción, lo que Thermolan® realiza a través del parámetro Self Feeding factor.
• Predecir el riesgo de aparición de carburos y de temple inverso.

Además de estos parámetros que definen la calidad metalúrgica, también obtenemos otras aplicaciones como son:

• Control de la nodularidad mediante el control del magnesio libre que presenta el metal líquido
• Predicción de la microestructura definiendo el ratio ferrita/perlita a lo largo de la transformación sólido-sólido.

Para fundición gris, el sistema Thermolan® predice la calidad metalúrgica midiendo el % de grafito tipo A, el tamaño de los grafitos y el parámetro K que representa el riesgo a presentar defectos de contracción. También obtenemos otras aplicaciones como la predicción de la microestructura y de las propiedades mecánicas.

Para fundición con grafito compacto (más conocida como CGI por sus siglas en inglés de Compact Graphite Iron) se ha desarrollado una técnica específica que permite predecir el índice de esferoidización.

El análisis térmico desarrolla sus últimos avances hacia la predicción en pieza. Aplicando la curva de solidificación del metal a una pieza determinada, introduciendo en el sistema los módulos térmicos de sus diferentes zonas críticas, se obtienen resultados extrapolados a esas zonas determinadas.

Del desarrollo anterior podemos extraer las siguientes conclusiones:

• El análisis térmico es una herramienta válida para controlar el metal líquido
• Podemos obtener diversas aplicaciones: 
  – Definición de la calidad metalúrgica mediante variables numéricas
  – Control de la nodularidad
  – Control de la microestructura
  
  
• Necesidad de aprovechar todo su potencial
• Posibilidad de extrapolar los resultados a la pieza
• Es una herramienta en constante evolución y desarrollo
• Aplicable a diferentes tipos de fundiciones