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
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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
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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
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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
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Caso 1Defecto Inclusion sobre la superficie
colada
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Razgos Claves (orificio de Gas + escoria (Slag) +
escamas de Grafito)
Area Destacada
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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.
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Caso 2 Defecto por Inclusion sobre una superficie
Maquinada
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Razgos Claves (Orificio de Gas + Arena)
Area Destacada
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Identificacion del DefectoCO gas + Arena + Arcilla + Escoria (slags) de
oxido Metalico
FeO
Arena
Arcilla
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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
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Caso 3Defecto por Inclusion sobre la superficie
colada
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Razgos Clave (Orificio de Gas + Escoria (Slag) + Gotas
de Hierro)
Area Destacada
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Identificacion del DefectoCO gas + Escorias (slags) de oxido
Metalico + Gotas de Hierro
MgO-SiO2-CaO-Al2O3
MgO-SiO2-CaO-Al2O3-MnO
Gotas de Hierro
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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
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Caso 4Identificacion de Defectos por Inclusion sobre una
Superficie Maquinada
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Caso 4Identificacion de Defectos de Inclusion sobre una
Superficie Maquinada
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Caso 4Identificacion de Defecto de Inclusion sobre una
Superficie Maquinada
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Razgos Claves Orificio de Gas + Escoria(Dross) +Arena
Orificio de Gas
Area Destacada
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SiO2 *CaO *MgO
Granos de arena
Identificacion del Defectogas CO+escoria(Dross) oxido metalico+arena
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Caso 4Identificacion del Defecto por Inclusion sobre la
Superficie Maquinada
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Razgos Claves Orificio de Gas+escoria(Dross)+arena
Gas Hole
Area Destacada
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Identificaciondel Defecto: Orificios de Gas+escoria(Dross)
+arena
SiO2 *CaO *MgO
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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
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Caso 5Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada
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Razgos Claves (Orificios de Gas+Escoria(slag)+Arena)
Area Destacada
![Page 33: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/33.jpg)
Identificacion del DefectoOrificio de Gas+escoria(Slag) oxido
metalico+arenaGranos de arena
SiO2 -Al2O3 -MgO -Ce2O3-MnO
Arcilla de Bentonita
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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
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Caso 6Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada
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Razgos Claves (Orificios de Gas+escorias(Slag)oxido
Metalico+arena)Area Destacada
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Identificacion de DefectosOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido
Metalico+Arena
CaO -MgO
SiO2 -MgO
FeO
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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
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Caso 7Defectos por Inclusion sobre la Superficie
Maquinada
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Razgos Claves (Orificios de Gas+Escoria(Slag) oxido
Metalico+Gotas de Hierro)
Areas Destacadas
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Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Metal Oxide Slag + Iron
droplets
SiO2 -MgO -Ce2O3
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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
![Page 43: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/43.jpg)
Caso 8Defectos por Inclusion sobre la Superficie
Maquinada
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Razgos Claves (Orificio de Gas+Escoria(Slag) oxido
Metalico+Arena)
Areas Destacadas
![Page 45: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/45.jpg)
Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido
Metalico+Arena
SiO -Al2O3
Sand
FeO
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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
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Caso 9Defectos por Inclusion sobre la Superficie Colada
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Razgos Claves (Orificio de Gas+Escoria(Slag) oxido
Metalico+Arena)
Areas Destacadas
![Page 49: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/49.jpg)
Identificacion del DefectoOrificio de Gas+Escoria(Slag) oxido Metalico+Arena+inoculante
CaO -Al2O3
FeO
SiO2 -MgO
FeO
FeSi
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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
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Caso 10Defectos por Inclusion sobre la Superficie
Maquinada
![Page 52: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/52.jpg)
Razgos Claves (Orificios de Gas+Superficie suave+capa de Grafito)
Area Destacada
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Identificacion del DefectoOrificio de Gas+capa de Grafito+are Decarburizada
Decarburizada
Capa de Grafito
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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
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Caso 11Defectos por Inclusion sobre la Superficie
Maquinada
![Page 56: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/56.jpg)
Razgos Claves (Orificio de Gas+Superficie Sueve+capa de Grafito)
Area Destacada
![Page 57: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/57.jpg)
Identificacion del DefectoOrificio de Gas+capa de Grafito+area Decarburizada
Capa de Grafito
![Page 58: Analisis de Defectos y Fallas en Hierro Nodular](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022052119/55cf9dbf550346d033af0011/html5/thumbnails/58.jpg)
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
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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.
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