Análisis integrado del uso de enfriadores en la fundición de placas de hierro fundido de alto cromo: efectos en el rechupe, dureza y microestructura mediante simulación computacional y DoE

Resumen

Las piezas fundidas de hierro fundido de alto cromo se emplean ampliamente en entornos de desgaste severo, como en la industria minera, cementera y siderúrgica, debido a su elevada dureza y excelente resistencia a la abrasión. Este trabajo investiga los efectos del uso de enfriadores metálicos en el molde sobre la microestructura, la dureza y la formación de rechupes en piezas fundidas según la norma ASTM A532 Clase III Tipo A. Para la definición de la geometría de los enfriadores, se adoptó la metodología estadística de diseño de experimentos (DoE), permitiendo el análisis de 525 combinaciones geométricas distintas con el apoyo de simulación computacional. Se fundieron cuatro muestras, dos con y dos sin enfriadores, sometidas a ensayos metalográficos, de dureza y microdureza. Los resultados demostraron que los enfriadores actúan como agentes de refinamiento microestructural, promoviendo un aumento de dureza de hasta 100 HB, sin alteraciones significativas en las fases predominantes, austenita y carburos del tipo $M_7C_3$, además de reducir considerablemente la presencia de porosidades internas. La aplicación del DoE fue esencial para identificar, de forma sistemática y estadísticamente robusta, las dimensiones más eficaces de los enfriadores, destacando el ancho como el parámetro de mayor influencia en la mitigación de defectos. Como resultado, se espera que las piezas fundidas con enfriadores presenten un desempeño superior en aplicaciones abrasivas, con una mayor vida útil y menor necesidad de sustituciones en campo, contribuyendo directamente a la eficiencia operativa y la confiabilidad de los equipos