CARACTERIZACIÓN DE DEFECTOS Y CONTROLES SOBRE LAS PIEZAS METÁLICAS

Sobre el lote producido se realizaron pruebas de caracterización química, mecánica y morfológica con el objetivo de verificar la calidad de las piezas fundidas con los nuevos diseños de árboles de moldeo.

Las pruebas fueron realizadas en los laboratorios de la UPB, Endicontrol Ltda. y Cobral Ltda. El ultimo cuenta en la actualidad con un laboratorio muy completo para la realización de pruebas y control de calidad de las piezas producidas por LFC.

Los ensayos realizados para la identificación de las condiciones de proceso logradas con los nuevos modelos efectuados por Cobral se describen a continuación:

• Análisis metalúrgico: en este se analizó, para el hiero nodular, el nivel de inclusiones y las características de los nódulos, verificando su tamaño y cantidad. Gracias a este ensayo se encontraron algunos problemas de composición química por carburos en las bridas de la pieza tipo LFC1. Para solucionar esto se determino usar chatarras con bajos porcentajes de manganeso, cobre, estaño y otros elementos que estaban presentando este problema. La figura 50 muestra una imagen metalográfica de las brida de una pieza LFC1, en ésta se nota un tamaño de nódulo adecuado y una uniformidad de la microestrutura. Figura 50. Micrografía óptica del hierro nodular producido por Cobral ltda

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• Composición química: se realizo un estudio de composición química durante un periodo de un año con el objetivo de controlar el proceso de fusión y adición de chatarra en los hornos y verificar el estándar solicitado en todas las piezas fabricadas. Estos parámetros fueron controlados diariamente y pudo ser identificada la variación mes a mes de los mismos, pudiendo rastrear, junto con los reportes de compras de chatarra, problemas de composición en el hierro o en la calidad de las chatarras. la figura 51 muestra la estadística de composición realizada durante el año de ejecución de estudio.

Figura 51. Estadística de composición por elemento para el hierro nodular en hidrantes y collares

• Ensayos de tracción y dureza: igual que con el ensayo de composición química se realizo el estudio mes a mes para conseguir un histórico de las propiedades mecánicas del proceso y determinar que cambios en la tecnología LFC afectaron positivamente la calidad de las piezas. la figura 52 muestra los reporte de los ensayos de tracción y dureza efectuados sobre piezas tipo LFC1.

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Figura 52. Reportes mes a mes de las propiedades mecánicas encontradas en el hierro nodular utilizado en la producción de hidrantes y collares

• Magnaflux: Este equipo entrego una herramienta útil para la identificación de micro grietas y defectos superficiales en el hierro debidos a enfriamientos acelerados. La prueba consiste en rociar unas partículas con propiedades magnéticas sobre la pieza, luego con el uso de una lámpara de luz negra y una bobina, que genera un campo magnético, se inspecciona la pieza identificando las zonas de mayor acumulación de partículas, que es donde se encuentran los defectos.

• Verificación de temperaturas del hierro: uno de los principales parámetros a controlar en el proceso LFC es la temperatura de vaciado del hierro, la misma fue medida con sistemas de inmersión y ópticos que garantizaron un adecuado registro de esta variable para el set-up del software y control del proceso.

• Velocidad de vaciado: se controla la velocidad de vaciado para cada diseño de árbol debido a que si se excede o es muy lenta pueden presentarse defectos por desmoronamiento del molde, alta turbulencia, inclusiones de hierro frío, entre otros. Para las piezas tipo LFC1 se uso una velocidad de vaciado de 17 Kg./seg.

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Además de los ensayos para control de calidad y caracterización de defecto, se analizaron piezas en laboratorios internacionales para certificar la calidad e identificar otros tipos de defectos que no son posibles de evaluar con los métodos convencionales con los que se contaba.

Se enviaron unas piezas para ser evaluadas por un laboratorio internacional mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XDS), ensayos que permitieron identificar micro defectos debidos al uso de parámetros inadecuados en el proceso LFC.

La figura 53 muestra la sección analizada y el resultado mediante SEM de las piezas enviadas al exterior, en esta se observa la morfología del defecto a escala microscópica.

Figura 53. Evaluación por SEM de la defectología. a. muestra de pieza enviada con defecto marcado, b. Imagen SEM (contraste topográfico) a 150x y c. Imagen SEM Backscatter Electron (contraste composicional) a 150x

a.

b. c.

La composición química del defecto pudo ser evaluada en un posterior ensayo de difracción de rayos X, el cual identifico que el defecto se debía esencialmente a acumulaciones de pintura y arena en las zonas de unión del

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ensamble del árbol de EPS. La solución a este problema fue implementar una inspección que garantizo la limpieza de los puntos de unión entre las secciones de espuma, principalmente bajantes y canales de alimentación.

La figura 54 muestra el resultado del XDS realizado a la misma sección de la figura 55, se aprecia la diferencia de composición entre el metal base y el defecto. El resultado para el metal base muestra un gran contenido de hierro y aleantes, pero para el defecto se nota un gran contenido de sílice proveniente de la arena o el recubrimiento refractario (Figura 55).

Figura 54. EDS realizado sobre el área del metal analizada

121 Rayos X.

Después de producir las muestras bajo las condiciones analizadas por simulación, se realizaron ensayos de rayos X para analizar la defectología de los árboles producidos y compararla con los resultados de la simulación. A continuación se muestra el resultado de estos ensayos para la pieza tipo LFC1.

Descripción del ensayo:

El ensayo fue realizado sobre una pieza de cada uno de los árboles fundidos lLFC-2X, LFC-3X y LFC-4X. El árbol H1X no fue analizado por no haber finalizado el llenado debido a problemas de desmoronamientos.

El ensayo fue realizado en el laboratorio de la empresa Endicontrol Ltda con la siguiente ficha técnica:

Pieza LFC1

Clasificación 3. Pieza de Cuidado