1. Antecedentes y justificación del problema

1.1. Realidad problemática

El siguiente estudio busca comparar la eficacia de las propiedades tales como la

resistencia al desgaste de un tambor de freno fabricado de una fundición nodular con respecto

de uno hecho a base de fundición gris.

El problema que se presenta es que los tambores de freno fabricados con fundición gris

poseen una baja resistencia al desgaste, esto debido a la influencia del medio en el que se

encuentre operando y por la fricción generada cuando entran en contacto con las zapatas al

momento del frenado.

Los tambores están fabricados con fundición gris perlítica pero últimamente se está

tomando como mejor opción la fundición nodular debido a su alta resistencia al desgaste,

además de absorber el calor producido por el rozamiento al momento del frenado y por

último el costo de fabricación es más barato.

El tambor al entrar en contacto con la zapatas en el momento de frenado este se desgasta

debido a la fricción generada entre este par, otro factor que influye en el desgaste del tambor

es la precisión.

También hay factores externos que debemos considerar para el desgaste de los tambores,

tales como el tamaño de vehículo del que forma parte pues un vehículo pesado requerirá una

mayor presión de frenado por lo que habrá un mayor desgaste, al igual que un vehículo que

está preparado para grandes velocidades de operación, otro aspecto importante que no

podemos dejar de lado son las condiciones ambientales a los que están sometidos los

tambores ya sea lluvia, humedad, polvo, etc.

Ante esta realidad observamos que la importancia de la fundición con la que se fabrican

los tambores teniendo en cuenta obtener una mejor resistencia al desgaste y la capacidad de

absorber la energía generada por la fricción.

El problema que observamos es debido a la baja resistencia al desgaste que presenta un

tambor de freno hecho con una fundición gris es por ello que amerita investigar si la

fundición nodular es la mejor opción en cuanto a cumplir con las propiedades requeridas

para un tambor con un menor desgaste y mayor tiempo de duración.

1.2. Antecedentes

En el estudio realizado por Cembrero y Pascual en el año 1999 en su estudio obtuvieron

que:

Las bajas características mecánicas de las fundiciones son debidas a la

presencia de láminas de grafito, que aparecen en el proceso de solidificación y

originan discontinuidades en la matriz, pero la presencia de pequeñas

cantidades de magnesio favorece la formación de grafito esferoidal (p. 392)

Según Hafiz y Mater (2001) citado por Gonzaga y Fernández (2005) afirman que “los

elementos que influyen en la dureza, resistencia y corrosión (níquel, cobre, molibdeno y

aluminio) deben ser tratados con mucho cuidado porque también pueden influir seriamente

en la estructura de la matriz” (p. 93)

En el 2008; Varela, García y colaboradores experimentaron que “la resistencia al

desgaste de las muestras es mayor cuanto mayor es la dureza, siendo la muestra

templada la que presenta una mejor respuesta frente al desgaste abrasivo” (p. 297)

“La característica notable de esta aleación ferrosa nueva, es que partiendo de un hierro

nodular con buenos índices de calidad es posible obtener, mediante un tratamiento de

austempering, diferentes combinaciones de propiedades mecánicas en dependencia de la

temperatura de tratamiento” (Diez, Figueroa & colaboradores, 2008, p. 21)

Según Bastias, Hahn, Rubin y otros (1998) citados por Salvande y Dommarco (2000),

encontraron que “cuando se considera el desgaste por Fatiga de Contacto por Rodadura

(FCR), la presencia de los nódulos de grafito parece ser perjudicial, especialmente para

cargas elevadas” (p. 422)

Khruschov, en 1974, fue quien “encontró una relación lineal entre la dureza y la

resistencia al desgaste abrasivo de diferentes metales puros, un comportamiento similar que

también se encontró en aceros tratados térmicamente” (Sierra, Vélez & Herrera, 2002, p.

53)

En varias investigaciones, Castillo (1999), Zhou (2001), Chang (2004) y otros, citados

por Varela y colaboradores (2008) concluyeron que “la microestructura de las fundiciones

dúctiles influye de una manera determinante en su resistencia al desgaste abrasivo” (p. 294)

En el año 2014, Ordoñez y colaboradores en su investigación sobre la caracterización de

la capa de boruros formada durante la austenización de un hierro nodular austemperizado

afirman que:

El proceso de borurado consiste en saturar con boro a temperaturas altas, la

superficie de metales y aleaciones ferrosas, incluyéndose aquí los aceros al

carbono y aleados, así como los hierros fundidos con grafito nodular o laminar y

su objetivo fundamental es elevar la dureza superficial y la resistencia al

desgaste y a la corrosión (p.72)

Ordoñez y colaboradores en un estudio reciente (2014) concluyeron que:

La microdureza del recubrimiento de boruros de hierro depositados durante la

etapa de austenización del ADI es casi 3 veces superior a la del ADI

austemperizado sin recubrimiento, lo que se debe sin duda a la presencia de una

capa muy compacta de boruros de hierro sobre un núcleo tenaz de ausferrita

(p.78)

En el 2013, Urrestarazu, Sertucha, Suarez y colaboradores afirman que “en comparación

con la fundición laminar o gris, la formación y posterior crecimiento de los grafitos bajo la

forma esferoidal supone mejoras considerables en la carga de rotura, límite elástico y,

especialmente, en el alargamiento y la tenacidad del material” (p.325)

Urrestarazu y colaboradores (2013) concluyeron que “la utilización de moldes metálicos

es una metodología efectiva y alternativa para la fabricación de piezas de fundición

esferoidal con importantes requerimientos funcionales” (p. 338)