Proceso de fundición de una Proceso de fundición de una superaleación IN939 para la superaleación IN939 para la fabricación de una turbinafabricación de una turbina

OBJETIVOOBJETIVO

Conocer de forma general el proceso de Conocer de forma general el proceso de fundición de una superaleación base fundición de una superaleación base níquel para la elaboración de una turbina níquel para la elaboración de una turbina utilizada en algunos modelos de la utilizada en algunos modelos de la industria aeronáutica.industria aeronáutica.

GeneralidadesGeneralidades

1.1. Las superaleaciones son aleaciones que Las superaleaciones son aleaciones que presentan excelentes propiedades aun presentan excelentes propiedades aun estando sometidas a altas temperaturas.estando sometidas a altas temperaturas.

2.2. las superaleaciones pueden ser base níquel, las superaleaciones pueden ser base níquel, hierro, cobalto e incluso combinaciones de hierro, cobalto e incluso combinaciones de estos elementos como en el caso de las estos elementos como en el caso de las superaleaciones INCONEL.superaleaciones INCONEL.

3.3. Estas superaleaciones se destacan Estas superaleaciones se destacan principalmente por su resistencia a la principalmente por su resistencia a la corrosión y por la resistencia a cambiar sus corrosión y por la resistencia a cambiar sus propiedades a altas temperaturas.propiedades a altas temperaturas.

4.4. Las superaleaciones son muy utilizadas en los Las superaleaciones son muy utilizadas en los campos aeronáutico y aeroespacial.campos aeronáutico y aeroespacial.

5.5. Estas superaleaciones generalmente son Estas superaleaciones generalmente son fundidas mediante moldeo por inversión o cera fundidas mediante moldeo por inversión o cera perdida y fundición con poliestireno expandido.perdida y fundición con poliestireno expandido.

AleaciónAleación NiNi CrCr CoCo FeFe CC MoMo AlAl Ti Ti NbNb Ta Ta WW

IN 718IN 718 BaBasese

19.0019.00 18.5018.50 0.050.05 3.003.00 0.500.50 0.950.95 5.105.10

WaspalloyWaspalloy BaBasese

19.5019.50 13.50 2.002.00 0.100.10 4.304.30 1.251.25 3.003.00

RS5RS5 BaBasese

16.0016.00 10.00 0.080.08 4.804.80 1.001.00 2.702.70 4.804.80 1.501.50 2.002.00

RENE RENE 220220

BaBasese

19.0019.00 12.00 0.030.03 3.203.20 0.500.50 1.001.00 5.005.00 3.003.00

IN 939IN 939 BaBasese

22.5022.50 19.00 0.150.15 1.901.90 3.703.70 1.001.00 1.401.40 2.002.00

IN 939 vs. IN 718IN 939 vs. IN 718 La IN 939 alcanza mayores temperaturas sin La IN 939 alcanza mayores temperaturas sin

alterar sus propiedades.alterar sus propiedades. Durante la soldadura de una pieza fabricada con Durante la soldadura de una pieza fabricada con

IN 939 se presenta agrietamiento debido a IN 939 se presenta agrietamiento debido a esfuerzos térmicos.esfuerzos térmicos.

Es mas costosa la soldadura de la IN 939 ya Es mas costosa la soldadura de la IN 939 ya que es soldadura por láser para evitar el que es soldadura por láser para evitar el agrietamiento.agrietamiento.

La 718 adquiere al solidificarse una dureza La 718 adquiere al solidificarse una dureza particular gracias a la precipitación de cristales.particular gracias a la precipitación de cristales.

Diseño con la superaleación 939Diseño con la superaleación 939

Estas son las razones de mayor peso para Estas son las razones de mayor peso para la selección del material para el diseño de la la selección del material para el diseño de la turbinaturbina::

Moldeo por inversión de la IN 939Moldeo por inversión de la IN 939

Características:Características: Realiza piezas en una sola operación con un Realiza piezas en una sola operación con un

mínimo de gasto de material y de energía.mínimo de gasto de material y de energía. Las piezas no necesitan un maquinado Las piezas no necesitan un maquinado

posterior.posterior. Puede fabricar cualquier pieza complicada y de Puede fabricar cualquier pieza complicada y de

cualquier tamaño.cualquier tamaño. Los materiales mas duros de trabajar son los Los materiales mas duros de trabajar son los

primeros candidatos para este tipo de fundición.primeros candidatos para este tipo de fundición.

Proceso del moldeo por inversiónProceso del moldeo por inversión

1.1. En una caja refractaria se mete el modelo En una caja refractaria se mete el modelo hecho en cera.hecho en cera.

2.2. La caja se calienta de manera que la cera se La caja se calienta de manera que la cera se derrite y plasma el molde en la caja.derrite y plasma el molde en la caja.

3.3. Luego, entra la superaleación fundida y llena Luego, entra la superaleación fundida y llena la cavidad, formándose así la pieza.la cavidad, formándose así la pieza.

4.4. Por ultimo se rompe la caja refractaria dejando Por ultimo se rompe la caja refractaria dejando solo la pieza fundida.solo la pieza fundida.

Ventajas del moldeo por inversiónVentajas del moldeo por inversión

Fabricación de piezas de cualquier forma, Fabricación de piezas de cualquier forma, tamaño y material.tamaño y material.

Excelente tolerancias.Excelente tolerancias. No requiere posicionamiento de la pieza ni No requiere posicionamiento de la pieza ni

salidas para desmoldeo.salidas para desmoldeo. Uniformidad en las piezas.Uniformidad en las piezas. Económicamente rentable para una gran Económicamente rentable para una gran

cantidad de piezas.cantidad de piezas.

Fundición con poliestireno Fundición con poliestireno expandido expandido

Es muy similar al proceso anterior, solo Es muy similar al proceso anterior, solo que aquí se utiliza arena refractaria que aquí se utiliza arena refractaria compactada en vez de una caja compactada en vez de una caja refractaria.refractaria.

Proceso de fundición con Proceso de fundición con poliestireno expandidopoliestireno expandido

1.1. Se obtienen los modelos de poliestireno Se obtienen los modelos de poliestireno revisando muy bien que no tengan defectos revisando muy bien que no tengan defectos que se reproduciránque se reproducirán en las piezas.en las piezas.

2.2. Se recubre el modelo con arena refractaria Se recubre el modelo con arena refractaria compactada.compactada.

3.3. Se vacía la superaleación en la arena, y la Se vacía la superaleación en la arena, y la temperatura de esta hace que el poliestireno temperatura de esta hace que el poliestireno se evapore.se evapore.

4.4. El material llena la cavidad y toma la forma de El material llena la cavidad y toma la forma de la pieza.la pieza.

Ventajas de la fundición con Ventajas de la fundición con poliestireno expandidopoliestireno expandido

Evita el almacenamiento de modelos no Evita el almacenamiento de modelos no permanentes.permanentes.

Permite obtener tolerancia que se ajustan bien a Permite obtener tolerancia que se ajustan bien a las requeridas.las requeridas.

Permite el reciclaje de la arena ya utilizada.Permite el reciclaje de la arena ya utilizada. No es necesaria la utilización de machos.No es necesaria la utilización de machos. Los modelos se pueden fabricar uniendo parte Los modelos se pueden fabricar uniendo parte

mas sencillas.mas sencillas. Mejor acabado superficial que la fundición en Mejor acabado superficial que la fundición en

arena.arena. Libertad de diseño.Libertad de diseño.

Aunque es menos económica, la superaleación Aunque es menos económica, la superaleación IN 939 se acomoda casi perfectamente a los IN 939 se acomoda casi perfectamente a los requerimientos de la turbina.requerimientos de la turbina.

Preferimos el moldeo por inversión a el de Preferimos el moldeo por inversión a el de poliestireno expandido debido a que esta poliestireno expandido debido a que esta aplicación demanda una gran precisión que la aplicación demanda una gran precisión que la segunda no nos puede brindar comparada con segunda no nos puede brindar comparada con la primera.la primera.

No siempre la mejor alternativa económica es la No siempre la mejor alternativa económica es la que mas conviene a la hora de realizar un que mas conviene a la hora de realizar un diseño, pues hay otros factores que pesan mas diseño, pues hay otros factores que pesan mas que el económico.que el económico.

conclusionesconclusiones