analisis de defectos y fallas en hierro nodular

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Identificacion y Eliminacion de Defectos por Inclusiones en Piezas de Hierro Nodular.

Presentado Por: Ramon DuquePreparado Por: Don Craig

Selee Corporation

Defectos por Inclusiones• Slag (escoria)

• Un oxido metalico individual o una mezcla de multiples oxidos metalicos, el cual generara una fase liquida entre el hierro colado fundido.

• Dross (escoria)• Un oxido metalico individual o una mezcla de

multiples oxidos metalicos, el cual generara una fase solida entre el hierro colado fundido.

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Inclusiones Tipicas que ocurren en el Hierro Nodular

• Slag (Escoria)

• Dross (Escoria)

• arena

• Gas

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Clasificacion de las Inclusiones

• Inclusiones en los metales son clasificadas dentro de una de dos categorias dependiendo sobre la fuente de su origen:– Exogenea

– Indogenea

Inclusiones Exogeneas• Inclusiones Exogeneas se originan de

materiales extranos con que el metal fundido hace contacto que entran en el durante la fundicion, manejo y vaciado del metal.

• Ejemplos son: – Refractarios erosionados.– Arena de moldeo erosionada y materiales de los

corazones– Escoria (Slag) del proceso de fundicion– Inoculantes no-disueltos

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Inclusiones Endogeneas• Inclusiones Indogeneas se forman como el resultado

de reaciones de precipitacion dentro del metal fundido

• Dos Sub-Tipos

– Indogeneas Primarias: La Formacion ocurre antes de la solidificacion

– Ej: Escoria (Dross) de MgS en el hierro nodular

– Indogeneas Secundarias: La Formacion ocurre durante o despues del onset de la solidificacion,

– Ej: burbuja de Gas

Inclusiones Endogeneas Primarias Frecuentes en Hierro Nodular

• Una fuente grande de escoria (Slag y Dross) en el Hierro Nodular es el resultado de la adicion de Magnesio y aleaciones de Magnesio

• Analysis XRD de la escoria (Dross) indica que esta compuesta de MgO, SiO2, Mg2SiO4, MgSiO3, MgS, Al2O3, Fe2SiO4, silicides y silcatos amorphous.

• La segunda fuente grande de escoria (slag) en hierro nodular es el resultado de re-oxidacion del metal debido a turbulencia entre el flujo de metal.COLFUN 2012, November 15 -17, 2012COLFUN 2012, November 15 -17, 2012

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Inclusiones Endogeneas Secundarias Frecuentes en Hierro Nodular

Oxides entrained in the liquid iron will react with carbon during the solidification of the ductile iron:

FeO(l) + C = Fe(l) + CO (g)

SiO2(s) + 2C = Si(l) + 2CO(g)COLFUN 2012, November 15 -17, 2012COLFUN 2012, November 15 -17, 2012

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Casos Estudiados - Identificacion y Eliminacion de Defectos por

inclusion

Caso 1Defecto Inclusion sobre la superficie

colada

Razgos Claves (orificio de Gas + escoria (Slag) +

escamas de Grafito)

Area Destacada

Identification del Defectogas CO + Escorias (slags) de oxido

Metalico

Oxido de hierro

MgO*SiO2*FeO

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Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificio de gas CO – Escorias de oxido Metalico

• Causa Raiz

• Turbulence excesiva entre el flujo de metal durante el llenado del molde.

• Accion Correctiva

• Modificacion del Flujo utilizando Filtros de Espuma Ceramica.

Caso 2 Defecto por Inclusion sobre una superficie

Maquinada

Razgos Claves (Orificio de Gas + Arena)

Area Destacada

Identificacion del DefectoCO gas + Arena + Arcilla + Escoria (slags) de

oxido Metalico

FeO

Arena

Arcilla

Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificio de gas CO + Arena + Arcilla + Escoria (slag) de Oxido Metalico

• Causa Raiz

• Erosion del Molde debido a turbulencia del metal durante el llenado del molde

• Accion Correctiva

• Modificacion del Flujo utilizando Filtros De espuma Ceramica

Caso 3Defecto por Inclusion sobre la superficie

colada

Razgos Clave (Orificio de Gas + Escoria (Slag) + Gotas

de Hierro)

Area Destacada

Identificacion del DefectoCO gas + Escorias (slags) de oxido

Metalico + Gotas de Hierro

MgO-SiO2-CaO-Al2O3

MgO-SiO2-CaO-Al2O3-MnO

Gotas de Hierro

Analisis del Defecto• Observaciones

• Orificios de Gas-CO – Escorias de Oxido Metalico(slags)–Gotas de Hierro

• Causa Raiz

• Turbulencia entre el flujo de metal durante el llenado causando una re-oxidacion del metal liquido

• Action Correctiva

• Modificacion del flujo utilizando Filtros de Espuma Ceramica

Caso 4Identificacion de Defectos por Inclusion sobre una

Superficie Maquinada

Caso 4Identificacion de Defectos de Inclusion sobre una

Superficie Maquinada

Caso 4Identificacion de Defecto de Inclusion sobre una

Superficie Maquinada

Razgos Claves Orificio de Gas + Escoria(Dross) +Arena

Orificio de Gas

Area Destacada

SiO2 *CaO *MgO

Granos de arena

Identificacion del Defectogas CO+escoria(Dross) oxido metalico+arena

Caso 4Identificacion del Defecto por Inclusion sobre la

Superficie Maquinada

Razgos Claves Orificio de Gas+escoria(Dross)+arena

Gas Hole

Area Destacada

Identificaciondel Defecto: Orificios de Gas+escoria(Dross)

+arena

SiO2 *CaO *MgO

Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificio de gas CO–escoria de oxido Metalico–arena

• Causa Raiz

• Dross Entrainment in liquid metal and turbulence of metal during filling of the mold

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de los Filtros de Espuma Ceramica

Caso 5Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada

Razgos Claves (Orificios de Gas+Escoria(slag)+Arena)

Area Destacada

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+escoria(Slag) oxido

metalico+arenaGranos de arena

SiO2 -Al2O3 -MgO -Ce2O3-MnO

Arcilla de Bentonita

Anàlisis de Defectos• Observaciones

• Orificios de gas CO–escoria(slag) de oxido Metalico–arena

• Causa Raiz

• Erosion del molde debido a turbulencia excesiva durante el llenado del molde

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de los Filtros de Espuma Ceramica

Caso 6Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada

Razgos Claves (Orificios de Gas+escorias(Slag)oxido

Metalico+arena)Area Destacada

Identificacion de DefectosOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido

Metalico+Arena

CaO -MgO

SiO2 -MgO

FeO

Analisis del Defecto• Observaciones

• Orificio de gas CO–Escoria(Slag) oxido Metalico–Arena

• Cause Raiz

• Erosion del Molde debido a turbulencia excesiva del metal durante el llenado del molde

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de Filtros de Espuma Ceramica

Caso 7Defectos por Inclusion sobre la Superficie

Maquinada

Razgos Claves (Orificios de Gas+Escoria(Slag) oxido

Metalico+Gotas de Hierro)

Areas Destacadas

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Metal Oxide Slag + Iron

droplets

SiO2 -MgO -Ce2O3

Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificio de gas CO–Escoria(Slag) oxido Metalico–Gotas de Hierro

• Causa Raiz

• Escoria(Slag) dentro del metal liquido debido a turbulencia excesiva del metal durante el llenado del molde

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de los Filtros de Espuma Ceramica

Caso 8Defectos por Inclusion sobre la Superficie

Maquinada

Razgos Claves (Orificio de Gas+Escoria(Slag) oxido

Metalico+Arena)

Areas Destacadas

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido

Metalico+Arena

SiO -Al2O3

Sand

FeO

Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificios de gas CO–Escoria(slag) oxidos Metalicos–Arena

• Causa Raiz

• Erosion del Molde debido a turbulencia excesiva del metal durante el llenado del molde

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de los Filtros de Espuma Ceramica

Caso 9Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada

Razgos Claves (Orificio de Gas+Escoria(Slag) oxido

Metalico+Arena)

Areas Destacadas

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido Metalico+Arena+inoculante

CaO -Al2O3

FeO

SiO2 -MgO

FeO

FeSi

Analisis del Defecto• Observaciones

• Orificios de gas CO–Escoria(slag) oxido Metalico–Arena-Inoculante

• Causa Raiz

• Escoria(Slag) e Inoculante adentro del metal liquido mas erosion del molde debido turbulencia excesiva del metal durante el llenado del molde.

• Accion Correctiva

• Seleccion Correcta y Colocacion de los Filtros de Espuma Ceramica

Caso 10Defectos por Inclusion sobre la Superficie

Maquinada

Razgos Claves (Orificios de Gas+Superficie suave+capa de Grafito)

Area Destacada

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+capa de Grafito+are Decarburizada

Decarburizada

Capa de Grafito

Analisis del Defecto• Observaciones

• Orificio de gas Hidrogeno–zona Decarburizada–Superficie Suave

• Causa Raiz

• Absorpcion de hidrogeno por el hierro fundido de una fuente de humedad excesiva en el proceso de colada

• Accion Correctiva

• Localizar y eliminar la fuente de exceso de humedad en el manejo del metal y en proceso de vaciado

Caso 11Defectos por Inclusion sobre la Superficie

Maquinada

Razgos Claves (Orificio de Gas+Superficie Sueve+capa de Grafito)

Area Destacada

Identificacion del DefectoOrificio de Gas+capa de Grafito+area Decarburizada

Capa de Grafito

Analisis del Defecto

• Observaciones

• Orificio de Hidrogeno gas–zona Decarburizada–Superficie Suave

• Causa Raiz

• Absorpcion de hidrogeno por el hierro fundido de una fuente de exceso de humedad en el proceso de colada

• Accion Correctiva

• Localizar y eliminar la fuente de exceso de humedad en el manejo del metal y proceso de vaciado

Resumen

• Preparacion de la muestra es critico–se recomienda una impregnacion al vacio para retencion de la orilla

• Examinar la superficie externa y pulir a seccion de corte del defecto para generar claves

• Utilizar claves para entender la fisica que controla la formacion del material de inclusion

• Desarrollar hipothesis de la causa raiz del defecto

• Ensaye acciones correctivas para reduzir o eliminar la formacion del defecto en la pieza.