Fundición nodular o gris: cómo elegir la calidad de la pieza fundida

Por qué la fundición gris amortigua y la nodular no, qué garantizan de verdad las calidades EN-GJL y EN-GJS, y cuál debe usarse en una bancada de máquina.

Cuando una bancada de máquina va a ser fundida, la siguiente pregunta es qué fundición. La respuesta honesta es que la fundición gris es la opción por defecto por una razón que la mayoría puede enunciar de forma vaga y pocos de forma precisa.

La diferencia está en la forma del grafito

Ambas son hierro con un pequeño porcentaje de carbono, y en ambas el carbono sale de la solución en forma de grafito en lugar de quedar combinado. Lo que cambia es la forma que adopta.

En la fundición gris, el grafito forma láminas. Esas láminas son básicamente grietas internas: interrumpen la matriz metálica, por eso el material es relativamente débil a tracción y por eso una pieza de fundición gris rompe con una superficie de fractura gris y granulosa en lugar de doblarse.

En la fundición nodular, un tratamiento con magnesio hace que el grafito forme esferas. Las esferas interrumpen mucho menos la matriz, de modo que el material conserva gran parte de la tenacidad del acero y cede y se alarga antes de romper.

Todo lo demás se deriva de esa única diferencia.

Por qué el material más débil suele ser el correcto

Esas láminas que arruinan la resistencia a la tracción son también una enorme superficie de interfaz interna, y en la interfaz es donde la vibración se convierte en calor. La fundición gris amortigua, y amortigua porque está llena de discontinuidades planas de grafito. La fundición nodular, que las ha cambiado por tenacidad, amortigua bastante menos.

Bajo una bancada de máquina rara vez se necesita resistencia a la tracción. La estructura trabaja sobre todo a compresión y a flexión con tensiones moderadas. Lo que se necesita es que la máquina deje de resonar. Así que el material que los ingenieros describen como débil y frágil es el que corresponde ahí, y la calidad más tenaz es la solución de compromiso.

Por eso también sustituir una por otra es un verdadero cambio de ingeniería. Una máquina que estaba al límite en vibraciones con fundición gris puede ser inaceptable con nodular.

Cómo leer las designaciones

La práctica europea según EN 1561 y EN 1563:

• EN-GJL-xxx es fundición gris con grafito Laminar. EN-GJL-200, 250, 300.
• EN-GJS-xxx-y es fundición nodular con grafito esferoidal (S, de spheroidal). EN-GJS-400-15, 500-7, 600-3.

El número es la resistencia mínima a la tracción en MPa. En la fundición nodular, el segundo número es el alargamiento mínimo en porcentaje, que es la razón de ser de la calidad. Las antiguas designaciones alemanas, GG25 para EN-GJL-250 y GGG40 para EN-GJS-400-15, siguen usándose a diario y las verá en los planos.

En líneas generales, EN-GJL-250 / GG25 es la calidad de referencia para bancadas de máquina: una matriz perlítica con grafito laminar fino, que ofrece una resistencia y una dureza útiles conservando el amortiguamiento y la excelente mecanizabilidad que necesita una bancada.

La trampa: la resistencia depende de la sección

Esto es lo que sorprende a muchos en una pieza fundida pesada.

El número de la calidad se mide en una probeta colada por separado, de un tamaño definido, según EN 1561. Su bancada de máquina no es una probeta. Una sección gruesa se enfría lentamente, engrosa el grafito y da una resistencia y una dureza inferiores a las que sugiere la probeta.

En una bancada con paredes de 60 mm, la resistencia en la pared quedará claramente por debajo del mínimo de la calidad. Es normal, previsible y está contemplado en la norma, y no es un defecto. Pero significa que:

• Debe especificar la calidad y el espesor de la sección determinante.
• Debe acordar de dónde procede el material de ensayo: una probeta colada por separado, una probeta adherida a la pieza o una muestra extraída de la propia pieza. Dan cifras distintas, y la diferencia no es pequeña.
• Si un rango de dureza importa para el mecanizado o para una cara de desgaste, debe especificarlo aparte e indicar dónde se mide.

Si se lo salta, tendrá una discusión en la inspección en la que ambas partes leen correctamente la misma norma.

Dónde sí corresponde la fundición nodular

No todas las piezas de una máquina son una bancada. La fundición nodular es la adecuada cuando:

• La pieza sufre impactos o choques, o una carga de tracción cíclica.
• Un fallo sería peligroso y se prefiere una deformación a una rotura frágil.
• La sección es delgada y está muy solicitada.
• Se trata de un soporte, brazo, palanca, carcasa o pedestal, no de una estructura de amortiguamiento.

Las prensas, las trituradoras y todo lo que tenga una inversión brusca de carga usan a menudo fundición nodular precisamente por estas razones.

Qué indicar en el plano de la pieza fundida

• Calidad según EN 1561 o EN 1563, con la designación antigua equivalente si su taller la utiliza.
• Espesor de la sección determinante.
• De dónde se toma el material de ensayo y qué propiedades deciden la aceptación o el rechazo.
• Rango de dureza y lugar de medición, si importa.
• Ensayos no destructivos exigidos y la clase de aceptación.
• Si se permite reparar la pieza fundida y con qué método.
• Envejecido o alivio de tensiones antes del mecanizado, y si quiere el diagrama.

Este último punto no es opcional en una bancada de precisión. Una pieza fundida se enfría de forma desigual en el molde y conserva tensiones residuales; el desbaste las libera y la pieza se mueve. Lea también los defectos de fundición y qué rechazar y la guía de alivio de tensiones y planitud.

Preguntas frecuentes

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