VERSA-BAR Barras Fundidas Manual Técnico Barras Fundidas Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR 2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN Definición del hierro Fundido ....................................................................... 03 Presentación del VERSA-BAR ...................................................................04 Ventajas del VERSA-BAR ......................................................................... 06 Aplicaciones Típicas del VERSA-BAR ..................................................... 10 HIERRO FUNDIDO GRIS Descripción de las Clases .............................................................................. FC 200 - Hierro Fundido Gris Perlítico/Ferrítico ......................................... FC 300 - Hierro Fundido Gris Perlítico ........................................................ GMI - Hierro Fundido Gris con Grafito Refinado ....................................... 12 13 15 17 HIERRO FUNDIDO NODULAR Descripción de las Clases .............................................................................. FE 40015 - Hierro Fundido Nodular Ferrítico ............................................. FE 45012 - Hierro Fundido Nodular Ferrítico / Perlítico ............................. FE 55006 - Hierro Fundido Nodular Perlítico / Ferrítico ............................. FE 70002 - Hierro Fundido Nodular Perlítico .............................................. 19 20 22 24 26 DIMENSIONES PATRONES Barras Redondas ............................................................................................ 28 Barras Rectangulares ..................................................................................... 30 Barras Cuadradas ........................................................................................... 31 INFORMACIONES COMPLEMENTARIAS Otras Propiedades ......................................................................................... 32 Materiales Correspondientes en Normas de Otras Entidades ...................... 33 Reglas útiles / Elementos de Conversión ..................................................... 34 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR INTRODUCCIÓN DEFINICIÓN DEL HIERRO FUNDIDO Los hierros fundidos grises y nodulares son aleaciones de hierrocarbono-silicio, con contenido de carbono generalmente arriba del 2%, en cantidad superior a la que puede ser obtenida en solución sólida en la austenita de modo que resulta carbono parcialmente libre, en forma de laminillas o nódulos de grafito, presentados en las figuras 1a y 1b. Las propiedades de los hierros fundidos son directamente influenciadas por la forma y distribuición del grafito, y también por la estructura de la matriz, razón por la cuál la elección de la clase del hierro fundido adecuada, depende en gran parte de su aplicación. Combinaciones de diferentes formas de grafito con diferentes estructuras de matriz proporcionan una gran variedad de clases, donde ciertamente una de ellas atendera los requisitos necesarios de desempeño y calidad requerida. La constante evolución de la tecnología de la fundición de los hierros fundidos está contribuyendo cada vez más en el desarrollo de nuevas aplicaciones, ofreciendo así, alternativas más económicas para obtener productos con calidad similar o superior. Fig.1a: Híerro Fundido Gris. Fig. lb - Híerro Fundido Nodular. 3 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PRESENTACIÓN DEL VERSA-BAR Las barras de hierro fundido gris y nodular de la marca VERSA-BAR son obtenidas por el proceso de fundición continua, en posición horizontal, conforme la figura 2. 1 - Metal líquido 2 - Boca de alimentación 3 - Horno de alimentación 4 - Coquilla de grafito refrigerada 5 - Rodillos de apoyo 6 - Panel de control 7 - Unidad de traccionado 8 - Unidad de corte 9 - Unidad de quiebre 10 - Barra cortada 11 - Entrada y salida de agua 12 - Enfriador (cámara de agua) 13 - Barra fundida Fig 2 - Proceso de producción en fundición continua 4 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR La geometría del VERSA-BAR es delineada por una coquilla de grafito refrigerada, proporcionando a las barras una elevada sanidad y estructura más refinada, permitiendo que sean producidas piezas de elevada responsabilidad, sin el riesgo de fallas en servicio atribuidas a defectos del material, alcanzándose al final del proceso un menor costo de maquinado. El proceso de fundición continua permite que se obtengan los más diferentes formatos geométricos, tales como secciones cuadradas, rectangulares, redondas, ovales, mediacañas y otras que más se aproximen de la geometría final de la pieza que será confeccionada a partir de la barra (Fig. 3). VERSA-BAR Fig 3 - Formatos especiales próxímos a la geometría fínal de la pieza. 5 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR VENTAJAS DE LOS PRODUCTOS VERSA-BAR AUSENCIA DE POROSIDADES Porosidades son defectos de fundición que ocurren internamente a la pieza y son generalmente de forma redondeada con superficie interna lisa, pudiendo presentarse también con aspecto alargado y en diversos tamaños. La formación de porosidades puede ocurrir por diversas causas, todas provenientes de fuentes de gases. Las más probables son: a) Gases provenientes de materiales de molde, machería y pintura. b) Aprisionamiento mecánico de gases: b.1 - contenidos en las cavidades del molde; b.2 - producidos por los moldes y machos; b.3 - por la turbulencia durante el vaciamiento; b.4 - sistemas de canales inadecuados. c) Gases disueltos en el metal líquido Para la producción del VERSA-BAR el molde utilizado es de grafito, que no libera gases cuando es sometido a altas temperaturas. Además, no existen las principales fuentes de gases anteriormente mencionadas. En barras producidos por fundición continua, la presencia de gases se limita solamente a los contenidos en el metal líquido, lo que reduce radicalmente la tendencia a la formación de porosidades cuando se compara con otros procesos de fundición. AUSENCIA DE RECHUPES Los rechupes son cavidades ocasionadas por la contracción del metal líquido durante la solidificación. El control de este defecto es tanto más dificil cuanto más compleja fuere la geometría de la pieza fundida. Los rechupes se ubican siempre en las secciones de mayor espesor, en los centros térmicos de las piezas. En la fundición de hierro fundido vaciado en arena existe el agravante de la expansión del molde, aumentando la necesidad de metal líquido para compensar la variación dimensional que la pieza sufre. Como son rígidos, los moldes de grafito no se deforman con los esfuerzos que ocurren durante la solidificación de los hierros fundidos, garantizando así, una pieza exenta de rechupes. Las barras producidas por fundición continua poseen geometrías definidas, permitiendo controlarse el proceso de solidificación para cada tipo de barra, de manera a evitarse que ocurran cavidades resultantes de la contracción del metal líquido durante la solidificación. De esta forma, al maquillarse una pieza a partir de un VERSA-BAR no habrá el riesgo de sorpresas desagradables al fínal del maquinado, como la aparición de rechupes. 6 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR MENOR DENSIDAD La diferencia en la densidad del VERSA-BAR es aproximadamente 10 % menor en relación a los aceros. Esa diferencia se debe principalmente por la presencia del carbono (densidad = 2,2 g/cm3) en los hierros fundidos. Densidad del VERSA-BAR = 7,20 g/cm3 Densidad del Acero = 7,86 g/cm3 ESTRUCTURA MÁS REFINADA / MEJORES PROPIEDADES MECÁNICAS El proceso de fabricación de las barras VERSA-BAR usa moldes de grafito refrigerados para otorgar la geometría deseada a las barras, permitiendo la obtención de estructuras más refinadas (debido al enfriamiento más rápido) en relación a las piezas de mismo espesor (módulo de enfriamiento) producidas en moldes de arena, confiriendo al material mejores propiedades mecánicas y buen acabado superficial. Otro aspecto importante resultante del enfriamiento más rápido, proporcionado por el proceso de fundición continua, es la posibilidad de obtener piezas estancas a los fluidos, característica fundamental para la fabricación de componentes hidráulicos (Fig. 4). Fíg. 4 - Componentes hidráulicos - Manifolds, émbolos, tapas, etc. MENOR ACRECIMIENTO DE METAL PARA MAQUINAR La gran variedad de medidas, inexistencia de ángulos de salida, exención de incrusiones o defectos superficiales y buen acabado superficial bruto de fusión, son los factores principales para obtención de un menor acrecimiento de metal para maquinar el VERSA-BAR . 7 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR MEJOR MAQUINABILIDAD / MENOR DESGASTE DE HERRAMIENTAS El grafito es un componente con dureza relativamente baja cuando comparado con los constituyentes de la matriz, lo que produce discontinuidades que actuan como rompedores de virutas. Actua también como agente lubricante, reduciendo la fricción entre la herramienta y la pieza, dificultando la ocurrencia de microsoldaduras, aumentando así la vida útil de la herramienta. Cuando comparada con piezas de hierro fundido producidas por el proceso convencional (arena), la mejor maquinabilidad del VERSA-BAR se debe a la ausencia de incrusiones abrasivas superficiales (residuos de arena), ausencia de camadas descabonatadas y uniformidad microestructural. Ésto se refleja en la mayor velocidad de corte que puede ser empleada durante el maquinado del VERSA-BAR y en el menor desgaste de herramientas, disminuyéndose a un mínimo los cambios por afilados y, así, pérdidas de productividad. ALEACIONES DE ELEVADA RESISTENCIA Para la producción de componentes que exigen elevada resistencia mecánica, se dispone de una aleación. que corresponde a la clase FE 70002, pero se puede incrementar su resistencia y tenacidad a través de austemple, obteníéndose un hierro fundido nodular de matriz bainítica. Con este material se puede alcanzar valores de limites de resistencia del orden de 1000 a 1500 MPa, con valores de alargamiento hasta 6 %. Los hierros fundidos nodulares producidos en VERSA-BAR y sometidos a tratamiento térmico de austemple son indicados para la fabricación de engranajes, ejes comando de válvulas, piñones, casquillos y otros componentes que necesiten elevada tenacidad asociada a una alta resistencia al desgaste. Debido a su facilidad de temple, este material puede también ser sometido a tratamientos térmicos de temple y revenido, normalización y otros, siendo posible, por lo tanto, obtenerse varios tipos de combinaciones de propiedades mecánicas. ELIMINACIÓN DE LOS COSTOS EN MATRICES DE MOLDEO Como se cuenta con tamaños y formas variadas, será siempre posible seleccionar un tipo de VERSA-BAR que más se aproxime a la forma final del componente a ser maquinado. Esto elimina gastos elevados en matrices de fundición y el tiempo para obtenerlos, reduciendo significativamente el costo final del producto. 8 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR TRATAMIENTOS SUPERFICIALES VERSA-BAR admite la realización de los más diversos tratamientos superficiales, teniendo por fin, en cada caso, beneficios específicos como elevación de la resistencia a la fatiga, al desgaste y corrosión. Como ejemplos, pueden mencionarse la realización de cromados en moldes para vidriería (Fig. 5), nitruración y "shot peening" en engranajes y temple superficial en ejes comando de válvulas. Fig. 5 - Moldes y accesorios para la industria del vidrio. MENOR DESECHO DESPUÉS DEL MAQUINADO La inexistencia de defectos típicos de piezas producidas en el proceso convencional, tales como, porosidades, rechupes, incrusiones de arena y escorias, hacen que el desecho después del sea prácticamente nulo. maquinado en piezas producidas a partir del VERSA-BAR El costo de ese desecho es extremamente dispendioso, ya que, además de la pérdida de materia prima y mano de obra, se disminuye la disponibilidad de hora-maquina en el proceso productivo. 9 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR APLICACIONES TÍPlCAS DEL VERSA-BAR En principio, cualquier tipo de componente que actualmente esté siendo producido en hierro fundido gris, nodular y en algunas clases de aceros, podría ser fabricado a partir del VERSA- BAR . substituye Como ejemplo, siguen algunas aplicaciones ya habituales en que el VERSA-BAR los procesos de fundición convencional y los perfiles de acero. SEGMENTO DE MERCADO HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA INDÚSTRIA DEL VIDRIO MÁQUINAS Y EQUIPAMIENTOS COMPONENTES Manifolds Émbolos Tapas de Cilindro Cabezales de Cilindro Cuerpos de Válvula Moldes Formas Pinos Punzones Neck Rings Machos Poleas Acoplamientos Rodillos Ejes Reglas Guías Bujes Arandelas Tuercas Engranajes Contra Pesos Mesas 10 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR SEGMENTO DE MERCADO AUTOPARTES OTROS COMPONENTES Tapas de Cojinetes Distanciadores Émbolos Pistón de Freno Anillos Guías de Válvula Ejes Comando Asientos de Válvula Protector de Termopar Matrices Retentores Plugs Placas de Válvula Rollos para Lecho de Enfriamiento Coquillas Estos ejemplos muestran la versatilidad del producto VERSA-BAR , que atiende a una gran diversidad de segmentos, desde simples aplicaciones como arandelas y poleas, hasta las más complejas, como moldes para industrias de vidrio y cuerpos de válvula para componentes hidráulicos. 11 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR HIERRO FUNDIDO GRIS DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES Los hierros fundidos grises producidos por el proceso de fundición continua, cuya característica estructural dominante es presentar carbono libre en la forma de laminillas de grafito, pueden ser encontrados en las clases FC 200, FC 300 y GMI. Las propiedades mecánicas de los hierros fundidos grises están condicionadas a la estructura final obtenida, o sea, dependen de la matriz metálica y también de la forma y cantidad del grafito. Las clases de hierro fundido de menor resistencia mecánica (FC-200) normalmente poseen mayores cantidades de grafito, laminillas mas largas y, en general, mayores cantidades de ferrita, otorgando a estos materiales una mejor maquinabilidad. Por otro lado, las clases de hierro fundido con mayor resistencia mecánica (FC-300) presentan grafito mas refinado y matriz esencialmente perlitica, proporcionando a estos materiales un mejor acabado superficial y mayor dureza. 12 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FC 200 - HIERRO FUNDIDO GRIS PERLÍTlCO / FERRÍTlCO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FC 200 es un hierro fundido gris que posee como principal característica una excelente maquinabilidad, permitiendo el aumento de las velocidades de corte y la reducción del desgaste prematuro de las herramientas, garantizando así estrechas tolerancias dimensionales. Este material es recomendado para aplicaciones que necesiten moderadas propiedades mecánicas. Esta especificación es semejante a la ASTM A48 clase 30. MICROESTRUCTURA La microestructura típica del VERSA-BAR FC 200 es constituida de grafito en forma de laminillas, forma VII, tipo A, tamaño 3 - 6. La matriz es predominantemente perlítica, pudiendo tener entre 5 y 20 % de ferrita. En la periferia hay una capa con grafito D, tamaño 6 - 8, matriz esencialmente ferrítica, pudiendo tener aproximadamente 5 % de carburos dispersos. Fig. 6 - Mícroestructura típica en el núcleo. Fig. 7 - Mícroestructura típica en la periferia. 13 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR 14 PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza y límite de resistencia a la tracción del VERSA-BAR FC 200 están abajo relacionados y se refieren a resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Estos valores son sólo orientativos y fueran adecuados para la obtención de la resistencia a la tracción especificada para cuerpos de prueba patrón, conforme norma ASTM A48 clase 30. Dimensiones ( mm ) Até 27,6 27,7 - 43,4 43,5 - 63,1 63,2 - 79,0 79,1 - 92,1 92,2 – 111,5 111,6 - 124,2 124,3 - 143,6 143,7 - 254,1 Dureza ( HB ) 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 – 207 163 - 207 Limíte de Resistencia ( MPa ) mín. 200 190 180 170 160 150 140 130 125 COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es presentada en la tabla abajo. Elemento C1 Si Mn S P Cr % 2,90 - 3,90 2,20 - 2,60 0,40 - 0,60 0,05 - 0,25 0,10 máx. 0,05 máx. Nota : 1 - Las fajas de carbono son especificadas para cada grupo de medidas, de manera a controlar el tipo y tamaño del grafito. La variación dentro de la misma faja es de aproximadamente 0,20 %. Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FC 300 - HIERRO FUNDIDO GRIS PERLÍTlCO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FC 300 es un hierro fundido gris con estructura predominantemente perlítica, lo que le proporciona elevadas propiedades mecánicas, buen acabado superficial y buena templabilidad. Otra característica importante a destacar es la posibilidad de obtenerse piezas estancas a los fluidos que, aliada a las propiedades arriba mencionadas, posibilitan su utilización en componentes hidráulicos sujetos a alta presión, tales como: manifolds, cuerpos de válvula, cabezales, tapas y émbolos. Esta especificación es semejante a la ASTM A48 clase 40. MICROESTRUCTURA La microestructura típica del VERSA-BAR FC 300 es constituida de grafito en forma de laminillas, forma VII, tipo A, tamaño 3 - 6. La matriz es predominantemente perlítica, pudiendo tener entre 5 y 10 % de ferrita. En la periferia hay una capa con grafito tipo D, tamaño 6 - 8, matriz ferrítica-perlítica, pudiendo tener aproximadamente 5 % de carburos dispersos. Fig. 8 – Microestructura típica en el núcleo Fíg. 9 - Mícroestructura típica en la periferia. 15 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza y límite de resistencia a la tracción del VERSA-BAR FC 300 están abajo relacionados y se refieren a resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Estos valores son sólo orientativos y fueran adecuados para la obtención de la resistencia a la tracción especificada para cuerpos de prueba patrón, conforme norma ASTM A48 clase 40. Dimensiones ( mm ) Até 27,6 27,7 – 53,0 53,1 – 79,0 79,1 – 104,8 104,9 – 156,3 156,4 – 260,5 260,6 – 345,0 345,1 – 476,6 Dureza ( HB ) 229 – 285 197 – 269 197 – 269 197 – 269 197 – 269 179 – 255 179 – 255 179 – 255 Limíte de Resistencia ( MPa ) mín. 270 250 240 230 205 185 170 160 COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es presentada en la tabla abajo. Elemento C1 Si S P Cr % 2,80 - 3,70 2,20 - 2,60 0,05 - 0,25 0,10 máx. 0,05 máx. Nota : 1 - Las fajas de carbono son especificadas para cada grupo demedidas, demanera a controlar el tipo y tamaño del grafito. La variación dentro de la misma faja es de aproximadamente 0,20 %. 16 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR GMI - HIERRO FUNDIDO GRIS CON GRAFITO REFINADO DESCRIPCIÓN GMI es un hierro fundido gris con grafito esencialmente tipo D. El VERSA-BAR Desarrollado originalmente para la fabricación de moldes para la industria del vidrio, el GMI posee grafito extremamente refinado, lo que proporciona un elevado grado de acabado superficial. Destacase también por óptima maquinabilidad y buena conductividad. Cuando es sometido a repetidos ciclos térmicos de calentamiento y enfriado, presenta una buena estabilidad dimensional debido al pequeño tamaño del grafito (D, 6 – 8) y la matriz ferrítica. MICROESTRUCTURA La microestructura típica del VERSA-BAR GMI es constituida de grafito refinado, forma VII, tipo D (80 % mín.), tamaño 6 - 8. La matriz es ferrítica con aproximadamente 15 % de perlita, pudiendo tener un máximo de 5 % de carburos dispersos. Fíg. 10 - Mícroestructura típica del GMI. 17 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza y límite de resistencia a la tracción del VERSA-BAR GMI están abajo relacionados y se refieren a resultados encontrados en cuerpos de prueba obtenidos de las barras en la sección medio-rayo. Limite de Resistencia a la Tracción ( MPa ) = 180 mín. Dureza ( H B ) 131 - 207 = PROPIEDADES FÍSlCAS Conductividad Térmica (W / m.K) 100 a 400ºC = 41 a 44 Coef. de Exp. Térmica ( 10-6 / K) 20ºC / 20 a 400ºC = 10 a 12,5 COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es presentada en la tabla abajo. Elemento 1 C Si Mn S P Cr Ti2 % 3,40 – 4,00 2,20 - 2,60 0,20 máx. 0,02 máx 0,10 máx. 0,05 máx. 0,30 máx. Nota : 1 - Las fajas de carbono son especificadas para cada grupo de medidas y la variación dentro de la misma faja es de aproximadamente 0,20%. 2 – El Ti es adicionado con el objeto de obtener el grafito tipo D. APLICACIONES TÍPlCAS - Moldes y accesorios para la industria del vidrio - Émbolos para pistón de freno 18 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR 19 HIERRO FUNDIDO NODULAR DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES Los hierros fundidos nodulares producidos en fundición continua VERSA-BAR , cuya característica estructural dominante es presentar carbono libre en la forma de nódulos (esferas) de grafito, pueden ser encontrados en las clases FE 40015, FE 45012, FE 55006 y FE 70002. La obtención del grafito tipo I y II es consecuencia de la adición de determinados elementos químicos o condiciones particulares de fabricación, que modifican la forma de crecimiento de la misma. Este tipo de material es recomendado para fabricación de piezas que requieran elevadas propiedades mecánicas, buena tenacidad y piezas estancas a los fluidos Además de la forma del grafito, los niveles de ferrita y/o perlita de la matriz son los que determinan las propiedades mecánicas del material y, consecuentemente, su clase. El limite de resistencia a la tracción del VERSA-BAR , en la condición normal de fusión, puede variar entre 400 a 700 MPa con alargamiento de 2 a 15%. Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FE 40015 - HIERRO FUNDIDO NODULAR FERRITICO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FE 40015 es un hierro fundido nodular con grafito tipo I y II, en una matriz totalmente ferrítica obtenida por medio de tratamiento. Además de la excelente maquinabilidad, la matriz ferrítica proporciona una elevada tenacidad y alta permeabilidad magnética. Este material posee un límite de resistencia a la tracción y fluidez similares a los aceros SAE 1020 laminados a caliente, en la condición normal de fusión. Esta especificación es similar a la ASTM A 536, clase 60 - 40 - 18. MICROESTRUCTURA La microestructura tipica del VERSA-BAR FE 40015 es constituida de grafito en forma de nódulos (esferas), forma I y II, tamaño 6 - 8. La matriz es totalmente ferrítica. Fíg. 11 - Mícroestructura típico en el núcleo. Fig. 12 -Mícroestructura típico en la periferia. 20 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza, límite de resistencia a la tracción, fluidez y alargamiento del VERSA-BAR FE 40015 están abajo relacionados y se refieren a resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Dimensión ( mm ) 27,6 – 208,0 208,1 – 451,2 Dureza ( HB ) 131 – 207 121 – 207 Límite de Resistencia a la Tracción ( MPa ) = 400 mín. Límite de fluidez ( MPa ) = 270 mín. Alargamiento ( % ) = 15 mín. COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es indicada en la tabla abajo. Elemento C1 Si Mn S P Mg2 % 3,30 – 3,80 2,60 - 3,00 0,20 máx. 0,02 máx 0,10 máx. 0,04 – 0,07 Nota : 1 - Las fajas de carbono son especificadas para cada grupo de medidas y la variación dentro de cada faja es de aproximadamente 0,20 %. 2 – El Mg es adicionado con el objeto de obtener el grafito esferoidal. 21 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FE 45012 - HIERRO FUNDIDO NODULAR FERRÍTlCO/PERLÍTlCO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FE 45012 es un hierro fundido nodular con grafito tipo I y II, en una matriz esencialmente ferritica obtenida bruta de fusión o por medio de tratamiento térmico. Tiene como principales características una buena maquinabilidad, buen acabado superficial y piezas estancas a los fluidos. Este material posee limite de resistencia a la tracción y fluidez similares a los aceros SAE 1030 laminados a caliente, en la condición bruta de fusión. Esta especificación es similar a la ASTM 536, clase 65 - 45 - 12. MICROESTRUCTURA La microestructura tipica del VERSA-BAR FE 45012 es constituida de grafito en forma de nódulos (esferas), forma I y II, tamaño 6 - 8. La matriz es esencialmente ferrítica, pudiendo tener hasta 25 % de perlita con un máximo de 5% de carburos dispersos. Fíg. 13 - Mícroestructura típica en el núcleo Fig. 14 - Mícroestructura típíca en la períferia. 22 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza, limite de resistencia a la tracción, fluidez y alargamiento del VERSA-BAR FE 45012 están abajo relacionados y se refieren a los resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Dimensiones ( mm ) 27,6 – 79,0 79,1 – 156,3 156,4 – 451,2 Dureza ( HB ) 156 – 217 143 – 217 131 – 217 Límite de Resistencia a la Tracción ( MPa ) Límite de fluidez ( MPa ) Alargamiento ( % ) = 450 mín. = 310 mín. = 12 mín. COMPOSIClÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es indicada en la tabla abajo. Elemento C1 Si Mn S P Mg2 % 3,30 – 3,80 2,60 - 3,00 0,20 máx. 0,02 máx 0,10 máx. 0,04 – 0,07 Nota : 1 - Las fajas del carbono son especificadas para cada grupo de medidas y la variación dentro de cada faja es de aproximadamente 0,20 %. 2 – El Mg es adicionado con el obíeto de obtener el grafito esferoidal. 23 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FE 55006 - HIERRO FUNDIDO NODULAR PERLÍTlCO/FERRÍTICO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FE 55006 es un hierro fundido nodular con grafito tipo I y II, en una matriz perlítica / ferrítica. Esta matriz proporciona elevadas propiedades mecánicas, buen acabado superficial y buena templabilidad, permitiendo su empleo en piezas que requieran alta resistencia a la tracción y / o al desgaste. Este material posee limite de resistencia a la tracción y fluidez similares a los aceros SAE 1040 laminados a caliente, en la condición bruta de fusión. Esta especificación es similar a la ASTM A 536, clase 80 - 55 - 06. MICROESTRUCTURA La microestructura típica del VERSA-BAR FE 55006 es constituida de grafito en la forma de nódulos (esferas), forma I y II, tamaño 6 - 8. La matriz es perlítica / ferrítica con aproximadamente 50 % de perlita, pudiendo tener un máximo de 5% de carburos dispersos. Fíg. 15 - Mícroestructura típica en el núcleo. Fíg. 16 - Mícroestructura típica en la perífería. 24 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PROPIEDADES MECÁNICAS Los valores típicos de dureza, límite de resistencia a la tracción, fluidez y alargamiento del VERSA-BAR FE 55006 están abajo relacionados y se refieren a los resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Dimensiones ( mm ) 27,6 – 75,8 75,9 – 195,3 195,4 – 476,6 Dureza ( HB ) 217 – 269 207 – 255 187 – 255 Límite de Resistencia a la Tracción ( MPa ) = 550 mín. Límite de fluidez ( MPa ) = 380 mín. Alargamiento ( % ) = 6 mín. COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es indicada en la tabla abajo. Elemento C1 Si Mn S P Cu Mg2 % 3,30 – 3,80 2,60 - 3,00 0,20 – 0,65 0,02 máx 0,10 máx. 0,10 – 0,25 0,04 – 0,07 Nota : 1 - Las fajas del carbono son especificadas para cada grupo de medidas y la variación dentro de cada faja es de aproximadamente 0,20 %. 2 – El Mg es adicionado con el objeto de obtener el grafito esferoidal. 25 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR FE 70002 - HIERRO FUNDIDO NODULAR PERLÍTlCO DESCRIPCIÓN El VERSA-BAR FE 70002 es un hierro fundido nodular con grafito tipo I y II, en una matriz predominantemente perlítica obtenida bruta de fusión por la adición de elementos de liga perlitizantes. Esta matriz proporciona una elevada templabilidad, permitiendo la ejecución de tratamientos térmicos como temple por inducción, normalización y otros, obteniéndose de esa manera, una amplia faja de combinaciones de propiedades mecánicas. Este material posee limite de resistencia a la tracción y fluidez similares a los aceros SAE 1045 laminados a caliente, en la condición bruta de fusión. Esta especificación es similar a la ASTM A 536, clase 100 - 70 - 03. MICROESTRUCTURA La microestructura tipica del VERSA-BAR FE 70002 es constituida de grafito en forma de nódulos (esferas), forma I y II, tamaño 6 - 8. La matriz es predominantemente perlítica pudiendo tener aproximadamente 25 % de ferrita y un máximo de 5% de carburos dispersos. Fig. 17 - Mícroestructura típíca en el núcleo. PROPIEDADES MECÁNICAS Fig. 18 - Mícroestructura típíca en la perífería. 26 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR Los valores típicos de dureza, límite de resistencia a la tracción, fluidez y alargamiento del VERSA-BAR FE 70002 están abajo relacionados y se refieren a los resultados encontrados en cuerpos de prueba retirados de las barras en la sección medio-rayo. Dimensiones ( mm ) 27,6 – 79,0 79,1 – 195,3 195,4 – 451,2 Dureza ( HB ) 241 – 302 241 – 285 229 – 269 Límite de Resistencia a la Tracción ( MPa ) = 700 mín. Límite de fluidez ( MPa ) = 480 mín. Alargamiento ( % ) = 2 mín. COMPOSICIÓN QUÍMlCA La composición química general para este material es indicada en la tabla abajo. Elemento C1 Si Mn S P Cu Mg2 % 3,30 – 3,80 2,60 - 3,00 0,20 – 0,65 0,02 máx 0,10 máx. 0,10 – 0,25 0,04 – 0,07 Nota : 1 - Las fajas de carbono son especificadas para cada grupo de medidas y la variación dentro de cada faja es de aproximadamente 0,20 %. 2 – El Mg es adicionado con el objeto de obtener el grafito esferoidal. 27 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR 28 DIMENSIONES PATRONES PERFILES REDONDOS --DIMENSIONES PATRONES Dimensión Bruta (mm) 18.0 21.2 22.2 27.6 30.7 33.9 37.1 40.3 43.4 46.6 49.8 53.0 56.8 59.9 63.1 66.3 69.5 72.6 75.8 79.0 82.6 85.7 88.9 92.1 95.3 98.4 101.6 104.8 111.5 113.6 117.9 124.2 130.6 Maquinado Recomendable En el Diámetro 2.2 2.8 3.2 3.6 Tolerancia Dimensional (mm) + / - 0.30 + / - 0.80 + / - 1.00 + / - 1.10 Peso Teórico (kg/m) 1.8 2.5 2.8 4.3 5.3 6.5 7.8 9.2 10.7 12.3 14.0 15.9 18.2 20.3 22.5 24.9 27.3 29.8 32.5 35.3 38.5 41.6 44.7 47.9 51.3 54.8 58.4 62.1 70.3 73.0 78.5 87.2 96.4 FC200 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • FC300 FE45012 FE55006 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR Dimensión Bruta (mm) 137.3 143.6 150.0 156.3 163.1 169.4 175.8 182.1 189.0 195.3 201.7 208.0 215.0 221.4 227.7 234.1 241.4 247.8 254.1 260.5 270.5 276.9 289.6 306.9 319.6 332.3 345.0 370.4 395.8 421.2 451.2 476.6 Maquinado Recomendable En el Diámetro 3.9 Tolerancia Dimensional (mm) + / - 1.40 4.3 + / - 1.60 4.8 + / - 2.10 5.5 + / - 2.70 6.5 + / - 3.30 10.2 + / - 3.80 14.8 + / - 5.20 19.3 + / - 6.60 Peso Teórico (kg/m) 106.6 116.7 127.2 138.2 150.4 162.3 174.7 187.6 201.9 215.7 230.0 244.7 261.5 277.2 293.3 309.9 329.5 347.1 365.1 383.6 413.8 433.5 474.1 532.6 577.5 624.4 673.0 775.8 885.8 1003.1 1151.0 1284.2 29 FC200 FC300 FE45012 FE55006 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PERFILES RECTANGULARES - DIMENSIONES PATRONES - FC 300 Dimensión Bruta (mm) Maquinado Recomendable por lado (mm) Hinchazón Máximo (mm) Peso Teórico (kg / m) 31,7 x 57,1 31,7 x 82,5 31,7 x 107,9 31,7 x 133,3 31,7 x 158,7 31,7 x 260,3 38,1 x 57,1 38,1 x 82,5 38,1 x 107,9 38,1 x 133,3 38,1 x 158,7 44,4 x 50,8 44,4 x 107,9 44,4 x 114,3 44,4 x 158,7 50,8 x 63,5 50,8 x 92,1 57,1 x 82,5 57,1 x 107,9 57,1 x 133,3 57,1 x 158,7 57,1 x 209,5 63,5 x 158,7 63,5 x 184,1 63,5 x 209,5 76,2 x 209,5 82,5 x 107,9 82,5 x 260,3 107,9 x 133,3 139,7 x165,1 177,8 x 406,4 209,5 x 361,9 2,3 2,6 3,2 3,2 4,8 4,8 2,3 2,6 2,6 3,2 3,2 2,3 2,6 2,6 3,2 2,3 2,3 2,3 2,3 2,6 2,6 3,2 2,6 2,6 3,2 4,8 2,6 6,3 2,8 2,8 6,3 3,2 2,9 4,2 6,3 6,3 8,9 11,7 2,9 4,2 4,2 6,3 6,3 3,1 4,4 4,4 6,7 3,1 3,1 3,1 3,1 4,4 4,4 6,7 4,4 4,4 6,7 4,8 3,4 7,2 3,6 3,6 5,9 3,9 13,0 18,8 24,6 30,4 36,2 59,4 15,7 22,6 29,6 36,6 43,5 16,2 34,5 36,5 50,7 23,2 33,7 33,9 44,4 54,8 65,2 86,1 72,6 84,2 95,8 114,9 64,1 154,6 103,6 166,1 520,3 545,9 30 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR PERFILES CUADRADOS - DIMENSIONES PATRONES - FC 300 Dimensión Bruta (mm) Maquinado Recomendable por lado (mm) Hinchazón Máximo (mm) Peso Teórico (kg / m) 31,7 38,1 41,3 44,4 50,8 57,1 63,5 69,8 76,2 82,5 88,9 95,2 107,9 120,6 133,3 158,7 184,1 209,5 234,9 260,3 311,1 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,8 2,8 2,8 3,2 3,2 3,2 4,8 4,8 6,3 2,9 2,9 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,6 3,6 3,6 3,9 3,9 3,9 4,1 4,1 4,4 7,2 10,5 12,3 14,2 18,6 23,5 29,0 35,1 41,8 49,0 56,9 65,2 83,8 104,7 127,9 181,3 244,0 316,0 397,3 487,8 696,8 Longitud Patrón = 1880 mm ( + 25 / - 50 mm ) Combadura = 2,5 mm / m. Además, se puede produzir el VERSA-BAR en dimensiones, formatos y materiales especiales bajo pedido, y que ofrezcan propiedades específicas en determinadas situaciones, tales como, resistencia al calor, a la corroción y al desgaste. De esta forma, el VERSA-BAR posee una gran flexibilidad en cuanto a la composición química pudiendo añadirse todos los elementos de aleación empleados en los procesos de fundición convencional para elevar las propiedades mecánicas de los hierros fundidos grises y nodulares. 31 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR INFORMACIONES COMPLEMENTARIAS OTRAS PROPIEDADES Normalmente los hierros fundidos grises y nodulares son comercialmente especificados por el Límite de Resistencia a la Tracción y Dureza. La principal justificación para el uso de esas propiedades es la relativa facilidad en fijalas. De acuerdo con la aplicación, otras propiedades pueden ser importantes en la selección del material adecuado y en la mayoría de las veces, podemos relacionar las propiedades con el Límite de Resistencia a la Tracción (LR) y / o dureza. PROPIEDADES GRIS (1) Resist. al Cizallamiento (MPa) Resist. a la Torsión (MPa) 1,15 x LR 1,15 x LR (1) Resist. a la Fatiga (MPa) (sin talla) 0,40 x LR ( 4;5 ) Resist. a la Compresión (MPa) Resist. al Impacto (com talla 20ºC) Módulo de Elasticidad (GPa) Conductividad Térmica W / m.K 100ºC / 400ºC Fontes : NODULAR 0,90 x LR ( 3;5 ) 0,90 x LR ( 3;5 ) FE 40015 = 0,50 x LR ( 3 ) FE 45012 = 0,45 x LR ( 3 ) FE 55006 = 0,40 x LR ( 3 ) FE 70002 = 0,40 x LR ( 3 ) LR de 140-175 x 4,02 ( 5 ) LR de 176-200 x 3,68 ( 5 ) LR de 211-245 x 3,61 ( 5 ) LR de 246-280 x 3,39 ( 5 ) ---------FC 200 = 88 – 113 ( 1 ) FC 300 = 108 – 137 ( 1 ) GMI = 78 – 107 ( 1 ) FC 200 = 51 – 48 ( 2 ) FC 300 = 47 – 44 ( 2 ) GMI = 44 – 41 ---------- FE 40015 = 15 – 13 ( 2 ) FE 45012 = 10 - 5 ( 2 ) FE 55006 = 5 - 2 ( 2 ) FE 70002 = 5 - 2 ( 2 ) FE 40015 = 169 ( 2 ) FE 45012 = 169 ( 2 ) FE 55006 = 169 ( 2 ) FE 70002 = 172 – 176 ( 2 ) FE 40015 = 37 – 36 ( 2 ) FE 45012 = 37 – 36 ( 2 ) FE 55006 = 35 – 34 ( 2 ) FE 70002 = 32 – 31 ( 2 ) (1) DIN 1691 (2) BCIRA BROADSHEET 1 (3) Engineering Data on Nodular Cast lrons (4) Ferros Fundidos Cinzentos de Alta Qualidade (5) Metalurgia dos Ferros Fundidos Cinzentos e Nodulares. 32 Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR 33 MATERIALES CORRESPONDIENTES EN NORMAS DE OTRAS ENTIDADES El VERSA-BAR es producido conforme norma interna TUPY y sus propiedades son similares a los materíais especificados por las normas y entidades abajo indicadas. HIERRO FUNDIDO GRIS MATERIALES TUPY FC 200* FC 300 GMI MATERIALES CORRESPONDIENTES EN NORMAS DE OTRAS ENTIDADES ABNT NBR 6589 FC 200 FC 300 -- ASTM A 48 30 40 -- A 159 G3000 G4000 -- DIN 1691 GG 20 GG 30 -- ISO R 185 GR 20 GR 30 -- SAE J 434c G3000 G4000 -- * sin pintura HIERRO FUNDIDO NODULAR MATERIALES TUPY ABNT NBR 6916 FE 40015 FE 38017 FE 45012 FE 42012 FE 55006 FE 50007 FE 70002 FE 70002 BAINÍTICO -ADI 1 BAINÍTICO -ADI 2 MATERIALES CORRESPONDIENTES EN NORMAS DE OTRAS ENTIDADES ASTM A 536 A 897 M 60-40-18 -65-45-12 -80-55-06 -100-70-03 --850/555/10 1050/700/7 -1200/850/4 1400/1100/1 DIN 1693 GGG 40 -GGG 50 GGG 70 -- ISO 1693 400-15 450-12 500-7 700-2 -- SAE J 431c D 4018 D 4512 D 5506 D 7003 -- -- -- -- Perfiles de Fundición Continua - VERSA-BAR REGLAS ÚTlLES / ELEMENTOS DE CONVERSIÓN Para calcular el peso por metro en secciones : REDONDOS kg/m = D2 x 0,005655 donde : D = Diámetro en milímetro RECTANGULAR kg/m = L x H x 0,0072 donde : L = Largo en milímetro H = Altura en milímetro CUADRADO kg/m = L x L x 0,0072 donde : L = Largo em milímetro PARA CONVERTIR PSI N / mm2 OU MPa kgf / mm2 N / mm2 OU MPa Mm pol. Mm Pés Lb Kg ºC ºF ºC K OPERACIÓN x 0,00694 x l44 x 9,80665 x 0,10197 x 0,03937 x 25,4 x 0,00328 x 304,8 x 0,4536 x 2,2046 (ºC x 1,8) + 32 (ºF - 32 ) x 0,556 ºC + 273,15 K - 273,15 PARA OBTENER N / mm2 OU MPa PSI N / mm2 OU MPa kgf / mm2 pol. mm pés mm kg lb ºF ºC K ºC 34