Debido a sus propiedades únicas, se requiere un método específico para mecanizar el hierro fundido. No se trata de un solo material, sino de una serie de aleaciones (como hierro gris, hierro dúctil y hierro grafito compactado) conocidas por su alto contenido de carbono, buena resistencia a la compresión y resistencia a la fragilidad y al desgaste. Los principales desafíos son gestionar sus propiedades de abrasión, prevenir el agrietamiento y la fragmentación y controlar el polvo de grafito.
A continuación se presentan las consideraciones clave para los principales pasos de procesamiento:
- Mecanizado (torneado, fresado, taladro)
El objetivo central del mecanizado es evitar el desgaste de la herramienta y obtener un acabado limpio sin dañar la pieza.
- Selección de herramientas: Utilice siempre herramientas de carburo, ya que son resistentes al desgaste. Para la producción de grandes volúmenes, las herramientas de diamante policristalino (PCD) son ideales para resistir el desgaste. Asegúrese de que la herramienta sea afilada y tenga un ángulo de ataque positivo para reducir la fuerza de corte, lo que ayuda a evitar que las piezas se astillen.
- La rigidez es esencial: cualquier vibración o vibración producida por el ajuste suelto puede causar que el hierro frágil se rompa en el borde. La máquina, la pieza de trabajo y el portaherramientas deben ser muy rígidos para asegurar un corte suave.
- Velocidad y avance: Típicamente, se utilizan velocidades de corte más bajas para controlar el desgaste abrasivo en la herramienta. Sin embargo, las velocidades de alimentación más altas a veces favorecen el rápido paso de la herramienta a través de la "capa de fundición" dura y desgastada y en el metal base más uniforme subyacente.
- Debate sobre el refrigerante: Una de las principales precauciones es decidir usar un refrigerante. El hierro fundido normalmente se trabaja en seco. Esto se debe a que el refrigerante puede mezclarse con el polvo fino de grafito generado durante el mecanizado, creando una suspensión abrasiva viscosa que es altamente destructiva para la máquina herramienta, las guías y los tornillos de bolas. Además, el calentamiento y el enfriamiento rápidos pueden provocar choques térmicos y microgrietas en las puntas de carburo cementado.
- Cuándo usar el refrigerante: El refrigerante se utiliza a veces en operaciones de acabado para tolerancias críticas y acabados superficiales, o cuando se mecanizan carburo de hierro cementado que genera una gran cantidad de calor. Si se utiliza, un sistema de refrigerante de desbordamiento es mejor que una pulverización para ayudar a lavar el polvo.
- Control de polvo: Esta es una precaución de seguridad y equipo no negociable. El polvo de grafito es abrasivo y puede ser dañino si se inhala. Utilice un sistema de vacío integrado o un colector de polvo en la fuente. Si el polvo no está completamente controlado, el operador debe usar un equipo de protección respiratoria adecuado.
- Molienda
La molienda se utiliza para el acabado y el desrebabado.
- Selección de muela abrasiva: seleccione muela abrasiva de alúmina o carburo de silicio. La muela abrasiva debe permanecer afilada y de grano abierto para evitar la "carga", es decir, el polvo de hierro que bloquea el espacio entre los granos abrasivos, haciendo que la muela sea ineficaz y provocando la acumulación de calor.
- Evite la acumulación de calor: aplique una presión constante y uniforme y mantenga las piezas en movimiento. La molienda en un solo lugar genera un intenso calor local que conduce a una "inspección"-una red de pequeñas grietas calientes en la superficie.
- Uso de refrigerantes: A diferencia de muchas operaciones de mecanizado, se recomienda encarecidamente el uso de refrigerantes en la rectificación para controlar el calor, suprimir el polvo y mejorar el acabado superficial.
- Soldadura y conexión
ADVERTENCIA: La soldadura de hierro fundido es difícil y solo debe ser intentada por un profesional experimentado, generalmente para la reparación, no para la fabricación.
- Calentamiento completo: Este es el paso más crítico. El precalentamiento de la pieza fundida completa a 500 °F a 1200 °F (260 °C-650 °C) ralentiza el enfriamiento de la soldadura. Esto evita la formación de martensita extremadamente dura y frágil en la zona afectada por el calor, que es la causa principal del agrietamiento.
- Enfriamiento lento y controlado: Después de la soldadura, la pieza debe enfriarse muy lentamente, generalmente enterrándola en un material aislante como cal o vermiculita. Este proceso de "post-calentamiento" alivia el estrés acumulado.
- Metal de relleno correcto: Utilice electrodos especializados a base de níquel o hierro-níquel. Estos materiales son más dúctiles y compatibles con el alto contenido de carbono del metal base, lo que permite que la soldadura absorba el estrés sin agrietamiento.
- Técnica: Utiliza un ajuste de baja corriente, depositando pequeñas perlas de larguero. Granallado (martillo ligero) mientras cada perla todavía está caliente ayuda a aliviar la presión. Evite el uso de cuentas tejidas grandes que aporten demasiado calor a las piezas.
- Tratamiento
- Calentamiento lento y uniforme: las piezas fundidas tienen formas complejas y espesores variables. El calentamiento demasiado rápido puede crear tensiones térmicas que pueden causar deformación o agrietamiento. Es esencial una velocidad de calentamiento lenta y controlada.
- Evite el enfriamiento violento: Nunca enfrie la mayoría de los hierros fundidos, especialmente el hierro gris, en agua o aceite rápido. El choque térmico es casi seguro de causar agrietamiento. El enfriamiento se lleva a cabo típicamente solo para grados especiales tales como hierro dúctil enfriado isotérmicamente (ADI) usando un proceso controlado.
- Alivio del estrés: Este es un tratamiento muy común. El calentamiento de la pieza fundida a 1000-1150°F (540-620°C) y su mantenimiento hasta el enfriamiento lento alivia las tensiones internas generadas por el proceso de fundición y el mecanizado previo, asegurando la estabilidad dimensional del producto final.
- Manipulación general y almacenamiento
- Es quebradizo: nunca deje caer un producto de hierro fundido ni someterlo a un impacto. Evite elevarlas aplicando presión a las partes delgadas o protuberancias, ya que su fuerza de compresión es fuerte, pero su fuerza de tracción es débil y puede romperse.
- Soporte adecuado: Almacene las piezas fundidas en una superficie plana. Con el tiempo, evite almacenarlos de una manera que haga que se doblen bajo su propio peso, ya que esto puede crear tensiones y provocar agrietamiento.
Resumen final: Identifique siempre el tipo específico de hierro fundido que está utilizando (por ejemplo, hierro gris grado 40, hierro dúctil 65-45-12). Las precauciones exactas variarán. En caso de duda, consulte la hoja de datos de especificación del material y las recomendaciones del fabricante de la herramienta. La clave es respetar la fragilidad y abrasividad del material en cada paso.
