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.