Hierro Dúctil: ¿Qué es y para que se usa?
El hierro dúctil, Hierro Nodular o hierro grafito esferoidal es un tipo de hierro fundido que destaca por su gran resistencia y ductilidad superiores a las del hierro fundido común.
En este articulo te explicaremos a más detalle que es y para que se utiliza, comencemos describiéndolo de forma simple…
¿Qué es?
Se trata de una aleación ferrosa compuesta por carbono y silicio, su principal característica es la forma esférica del grafito que está dentro de su estructura, en lugar de la forma de copos presente en el hierro gris. Esta forma tan particular del grafito es lo que le da al hierro dúctil una mayor capacidad para soportar tensión y flexión sin que llegue a romperse.
A diferencia de otras aleaciones de hierro fundido, el Hierro Dúctil es más resistente a la fatiga y a los golpes, esto gracias a las esferas que tiene en su estructura. Para lograr que se formen estas esferas se le añade magnesio o cerio mientras está derretido, al hacerlo se reduce el crecimiento del grafito mientras se hace sólido.
Durante este proceso de solidificación las escamas de grafito afiladas se concentran en la estructura del metal y las esferas no permiten que se formen grietas, brindándole una gran ductilidad (capacidad para deformarse permanentemente).
Sus características mecánicas son similares a las del acero, pero a diferencia de este, conserva mayor fluidez cuando se funde y tiene un punto de fusión menor.
Principales Ventajas
- Tiene mayor resistencia a la fuerza.
- Gracias a la concentración de grafito es más resistente.
- Disipa mejor el calor en comparación a otras formas de hierro.
- Puede ser mecanizado fácilmente.
- Reduce vibraciones sonoras
- Es más resistente a grietas y tiene mejor flexibilidad.
¿Para qué se utiliza el Hierro Dúctil?
El hierro fundido es muy versátil algunos de sus usos los podemos encontrar en:
Industria Automotriz: Se utiliza para fabricar componentes de automóviles como cigüeñales, pistones, árboles de levas y otras piezas para motores y trasmisiones, su durabilidad y resistencia lo hacen ideal para utilizarse en los sistemas de propulsión de los automóviles.
Maquinaria Pesada: En la fabricación de engranajes, componentes hidráulicos o cajas de cambio se utiliza esta aleación porque son maquinas que requieren funcionar de forma continua y robusta.
En la infraestructura y la construcción: Principalmente le da uso en la fabricación de Alcantarillas, Brocales, Rejillas para Drenaje, Tuberías y otros accesorios.
Equipo Agrícola: Las rejas de arado, algunas piezas de tractores y equipos de labranza utilizan este material en su fabricación.
Ferrocarriles y transportes: Se utiliza para fabricar componentes críticos. Algunos ejemplos de estos componentes son los discos de freno, los cubos de rueda y los acoplamientos.
En la industria energética: Para piezas que requieren alta resistencia térmica y durabilidad. Esto incluye carcasas de turbinas y bombas, así como componentes de transmisión, que deben soportar condiciones extremas sin deformarse ni fallar.
En el sector petrolero y gasífero: Se emplea en componentes como válvulas de tuberías, conectores y piezas de bombas.
En la minería: Algunas piezas de trituradoras, equipos de perforación y componentes de sistemas transportadores, lo utilizan por su durabilidad y resistencia frente a materiales abrasivos, lo que asegura la fiabilidad del equipo minero.
Tabla de diferencias del Hierro fundido y Hierro Dúctil
| Parámetros | Hierro Fundido | Hierro Dúctil |
| Composición | Carbono y Silicio. | Carbono, silicio, manganeso, magnesio, etc. |
| Fragilidad | Es más frágil en comparación. | Es menos frágil en comparación. |
| maquinabilidad | Buena Maquinabilidad. | maquinabilidad decente. |
| soldabilidad | Media. | Baja-Media (Según el procedimiento) |
| Precio | Es más económico. | Se cotiza en precios más altos. |
Conclusiones
El Hierro Dúctil es un material bastante robusto y flexible, desde piezas automotrices hasta máquinas y estructuras, su uso es clave en la fabricación de diferentes piezas y está presente en muchas industrias por eso es importante conocer sus aplicaciones y características, te recordamos que en Monte de Sión contamos con coladeras de piso, rejillas, cúpulas y otros productos de este material, por supuesto con la mejor calidad.
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Hierro Dúctil | Grafito Esferoidal
La producción del hierro dúctil con el grafito esferoidal se comienza a usar alrededor de los años 50 y a partir de ese momento ha comenzado un uso generalizado del mismo en la industria de la fundición hasta el punto en que ha desplazado al acero en muchos usos y al hierro maleable y el hierro gris. Para un ejemplo de esto le podemos decir que si en los EE.UU. En el año 1965 el % de hierro nodular solo era de un 2% en el 2002 su valor representa un 31 %.
En Cuba son pocos los talleres de fundición de hierro dúctil que son capaces de aplicar esta tecnología, sin embargo en talleres de fundición pequeños pero con equipamiento requerido pensamos que fuese posible desarrollar esta tecnología con vistas a permitir una mayor diversidad en la producción de dichos talleres de fundición de hierro dúctil.
Aún no está clara la teoría de cómo se forma el grafito de forma esferoidal y que entre los aspectos fundamentales a tener en cuenta al proceder de su fabricación se encuentra en primer lugar la composición del metal base para la realización del proceso de nodulización, el cual debe tener entre otras cosas un adecuado valor del carbono equivalente el cual en función del espesor de la pieza a producir lo podemos escoger en el siguiente gráfico. La resistencia del Grafito Esferoidal (SG) o del Hierro Dúctil es el resultado de un cambio de morfología de grafito en lámina a grafito en esferoides.
Hierro Dúctil | Embarques de Hierro
Las tuberías y conexiones de hierro dúctil se embarcan habitualmente en camiones con plataforma. El hierro dúctil es capaz de resistir los impactos y esfuerzos que normalmente se producen durante el trayecto.
El primer paso, tan pronto el material llega a su destino, es inspeccionarlo profundamente para ver si ha padecido algún daño durante el trayecto. Normalmente, el embarque irá acompañado de un conocimiento de embarque y una lista de empaque. El propósito del conocimiento de embarque es que sirve para transferir legalmente la titularidad del material del fabricante al transportista y del transportista al instalador o mayorista que recibe el embarque. Es esencial que cualquier daño o faltante de las piezas de hierro dúctil se anote de inmediato en el conocimiento de embarque y registrado con el transportista involucrado o con el fabricante dentro de los diez días siguientes a la recepción del producto.
El conocimiento de embarque reflejará el número total de piezas, bultos o cajas. La lista de empaque proporcionará una descripción específica de cada uno de los artículos embarcados. Es necesario que se revise la totalidad de las piezas de hierro dúctil y se debe anotar cualquier discrepancia en el conocimiento de embarque antes de que el transportista abandone el lugar de destino para la entrega del embarque. Notificar lo antes posible al fabricante de las discrepancias anotadas en el conocimiento de embarque.
La falta de anotaciones por daños o faltantes pueden ocasionar reclamos que no serán reconocidos. Si se han hecho anotaciones de daños o faltantes, se debe guardar una copia de éste documento en un lugar seguro. Para facilitar la descarga, el fabricante envía sus tuberías preempaquetadas en atados y sus conexiones en cajas.
Se debe tener cuidado durante la descarga de la unidad. Cada uno de los atados y cajas va provisto de etiquetas de expedición que identifican su contenido. Estas etiquetas no se deben retirar, ya que posteriormente serán de gran ayuda para localizar, cuando sea necesario, cualquiera de los artículos.
Hierro Dúctil | La industria del hierro
El hierro dúctil se localiza en porciones grandes en la corteza de la tierra formando parte de la diversidad de minerales como: óxidos, minerales hidratados, carbonatos, sulfuros, silicatos, etc. Desde tiempos muy antiguos, el hombre ha aprendido a preparar y procesar estos minerales por medio de métodos de lavado, triturado y clasificado, separación de la ganga, calcinado, sinterizado y granulado, para fundir los minerales y obtener hierro dúctil y acero.
A través de la historia, muchos países han desarrollado una próspera industria siderúrgica basada en los suministros locales de mineral y en la proximidad de bosques para obtener carbón vegetal como combustible. A inicios del siglo XVIII, al descubrir que se podía utilizar coque en lugar de carbón vegetal revolucionó la industria, hizo posible un rápido desarrollo de la misma y sentó las bases para los demás avances de la Revolución Industrial.
Los países que poseían yacimientos naturales de carbón próximos a yacimientos de mineral de hierro disfrutaron de grandes ventajas. La fabricación de acero se desarrolló básicamente en el siglo XIX, al inventarse los procesos de fusión; el Bessemer (1855), el horno de hogar abierto, normalmente calentado a base de gas pobre (1864); y el horno eléctrico (1900).
Desde mediados del siglo XX, el tratamiento con oxígeno, principalmente el proceso Linz-Donowitz (LD) de lanza de oxígeno, hizo posible la fabricación de aceros de alta calidad con unos costes de producción bajos.
En la actualidad, la producción de hierro, de donde se deriva el Hierro dúctil es indicativa de la prosperidad de una nación y constituye una de las materias primas base para la producción en serie de muchas otras industrias, como la construcción naval, la construcción de edificios y la fabricación de automóviles, maquinaria, herramientas, equipamiento doméstico, etc.
Hierro Dúctil | Fabricación de tuberías
Las tuberías de Hierro Dúctil son fabricadas por centrifugación en un molde metálico en conformidad con la norma ISO2531 y están provistos de una campana en cuyo interior se aloja un anillo de junta, asegurando una estanquidad perfecta en la unión entre tubos.
Este tipo de uniones da un diseño tal que proporciona una serie de características funcionales como desviaciones angulares, aislamiento eléctrico, buen comportamiento ante la inestabilidad del terreno, facilidad y rapidez en la instalación, etc.
El proceso de revestimiento interno que le hacen a los tubos que se utilizan en las Tuberías de Hierro Dúctil se hacen internamente colocando un capa de mortero de cemento Pórtland o alto horno, aplicada por centrifugación del tubo, conforme a la norma ISO4179.
Para el revestimiento externo de los tubos de Hierro Dúctil se realizan en 2 capas: Una es de Zinc metálico: electroposición de hilo de zinc de 99% de pureza, depositándose como mínimo200gr/m*2, cantidad superior a la exigida por la norma ISO8179 que es de 130 gr/m*2. La otra capa es de pintura bituminosa negra: Pulverización de una capa de espesor medio no menor a 70 micras.
También las tuberías de Hierro Dúctil cuentan con los anillo de junta (empaque) que son de caucho sintético EPDM (Etileno-Propileno) y el diseño es patente de SAINT-GOBAIN PAM. Por su diseño, la junta standard hace que la presión de contacto sobre la arandela de goma aumente cuando aumenta la presión del agua, lo que garantiza estanqueidad perfecta.