Parámetros de solidificación y enfriamiento en molde de arena de un acero bajo aleado

Autores/as

Palabras clave:

aleaciones, análisis numérico, fundiciones, industria metalúrgica

Resumen

El estudio tuvo como objetivo determinar los parámetros de solidificación y enfriamiento de un acero baja aleado al manganeso AISI 1552 (55Г) en molde de arena. Se empleó el método de elementos finitos para caracterizar la distribución de temperaturas y la evolución de la fracción sólida durante la solidificación. Tras la fundición y el maquinado, las piezas se examinaron mediante líquidos penetrantes, lo que evidenció agrietamiento en todo el cuerpo de las piezas y la presencia de porosidades. La simulación numérica mostró que la distribución de temperaturas permanece prácticamente constante entre 1,49 y 3,96 segundos, y que a partir de los 36 segundos, cuando la temperatura alcanza 1164 °C, se inicia una disminución térmica desde el canal de alimentación hacia las zonas de menor espesor. La solidificación se completó aproximadamente a las seis horas de iniciado el enfriamiento. Estos resultados permiten relacionar las condiciones térmicas del proceso con la aparición de defectos, particularmente grietas y porosidades, en las piezas fundidas.

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Aguirre-Breffe, Y., Fernández-Columbié, T., Rodríguez-González, I., Castillo-Matos, R., & Izaguirre-Bonilla, C. (2019). Microestructura del hierro fundido gris FG 24 sometido a tratamiento térmico. Minería y Geología, 35(1), 100-112. https://www.redalyc.org/journal/2235/223557636014/223557636014.pdf

Aristizábal, R.E., Silva, C.M., Pérez, P.A., Stanek, V., & Katz, S. (2009). 09-104 Studies of a Quenched Cupola Part II: The Behavior of C, Si, Mn and S in the Metallic Charge. Transactions of the American Foundrymen's Society, 117, 693. http://hdl.handle.net/11104/0185082

Borja-Soto, C.E., Hernández-Rojas, R.G., Zuno-Silva, J., Muñoz-Sánchez, Y., Montiel-Hernández, J.F., & Rodríguez Muñoz, J.L. (2023). Manufactura de una polea con dos ranuras en V tipo B de zamak mediante fundición en molde de arena y maquinado en torno. Ingenio y Conciencia Boletín Científico de la Escuela Superior Ciudad Sahagún, 10(20), 8-11. https://doi.org/10.29057/escs.v10i20.10757

Borsato, T., Berto, F., Ferro, P., & Carollo, C. (2016). Effect of in-mould inoculant composition on microstructure and fatigue behaviour of heavy section ductile iron castings. Procedia Structural Integrity, 2, 3150-3157. https://dx.doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.393

Borsato, T., Ferro, P., & Berto, F. (2018). Novel method for the fatigue strength assessment of heavy sections made by ductile cast iron in presence of solidification defects. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 41(8), 1746-1757. https://doi.org/10.1111/ffe.12815

Cano-Figueroa, M.A., Arcos-Gutiérrez, H., Boche-Cano, E.Y., Mercado-Lemus, V.H., & Betancourt-Cantera, J.A. (2026). Evaluación del ciclo de vida de moldes modulares en líneas de fundición industrial. Revista de Ciencias Tecnológicas, 9(3), 1-19. https://recit.uabc.mx/index.php/revista/article/view/472

Dardati, P., Celentano, D., Godoy, L., Chiarella, A., & Schulz, B. (2009). Analysis of ductile cast iron solidification: numerical simulation and experimental validation. International Journal of Cast Metals Research, 22(5), 390-400. https://doi.org/10.1179/174313309X436646

Dyja, R., Gawronska, E., & Sczygiol, N. (2015). The effect of mechanical interactions between the casting and the mold on the conditions of heat dissipation: a numerical model. Archives of Metallurgy and Materials, 60(3), 1901-1910. https://doi.org/10.1515/amm-2015-0324

Fernández-Columbié, T., Suárez-Torres, L., & Rodríguez-González, I. (2024). Determinación de componentes metalúrgicos de la aleación HK 40 en dientes de barrido luego del proceso de fundición. Ingeniería Mecánica, 27(1), 35-42. https://www.redalyc.org/journal/2251/225180438005/225180438005.pdf

Granado, J., Morales, M. C., Mollinedo, P.J., & Domínguez, E.R. (2026). Experimental mixture design for molding casting in a ferrous foundry. Centro Azúcar Journal, 53, e1153. http://centroazucar.uclv.edu.cu/index.php/centro_azucar/article/view/886

Ingle, P. & Narkhede, B. (2018). A literature survey of methods to study and analyze the gating system design for its effect on casting quality. Materials Today: Proceedings, 5(2), 5421-5429. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.129

Mehta, D., Gohil, A., & Doshi, S. (2018). Innovative Support System for Casting Defect Analysis-A Need of Time. Materials Today: Proceedings, 5(2), 4156-4161. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.677

Mehta, N., Gohil, A.V., Dave, K.G., & Patel, V.B. (2021). Development of casting defect analysis module through integrated approach for small and medium scale industries. Materials Today: Proceedings, 38, 2935-2942. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.244

Mir-Labrada, V.M., García-Hernández, T., Parada-Expósito, A., Arzola-Ruiz, J., Monzon-Yepe, D., & Cuesta-Figueroa, Y. (2023). Diseño y fabricación de un molde metálico para fundición de aluminio. Ingeniería Mecánica, 26(1), 25-32. https://www.redalyc.org/journal/2251/225180425004/225180425004.pdf

Mir-Labrada, V.M., García-Hernández, T., Parada Expósito, A., Saucedo-Zendejo, F.R., Menéndez-Pérez, A., & Diaz Romero, A. (2022). Análisis del sistema de alimentación de un molde permanente para pistón de aluminio fundido. Ingeniería Mecánica, 25(1), 8-16. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8314363

Pina, J.C., Kouznetsova, V.G., & Geers, M.G.D. (2015). Thermo-mechanical analyses of heterogeneous materials with a strongly anisotropic phase: the case of cast iron. International Journal of Solids and Structures, 63, 153-166. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.02.048

Prado-Lázaro, J.M., Ramos-Banderas, J.Á., Aguilera-Navarrete, I., Verduzco-Martínez, J.A., & Ochoa-Palacios, R.M. (2022). Microalambres de una aleación Zn22Al4Ag obtenidos mediante el proceso de solidificación rápida por tambor rotativo. DYNA-Ingeniería e Industria, 97(1), 53. https://doi.org/10.6036/10

Ramos Cardona, E., Calderón Ramos, I., Servín Castañeda, R., & Ríos Hurtado, J.C. (2025). Revisión del comportamiento termo fluidodinámico del acero líquido en un molde de colada continua. Cienciacierta, 21(83), 168-185. https://revistas.uadec.mx/CienciaCierta/article/view/263.

Rodríguez-Suárez, A., Fernández-Columbié, T., & Rodríguez-González, I. (2018). Solidificación y microestructura de un acero al manganeso obtenido por fundición. Minería y Geología, 34(4), 494-503. https://www.redalyc.org/journal/2235/223556748009/223556748009.pdf

Sánchez-Carrión, E.F., Abarca-Pérez, E.P., & Arguello, E.E. (2022). Optimización del proceso de fundición mediante el proceso de ingeniería inversa y aditiva de un cabezote de un motor de bajo cilindraje. ConcienciaDigital, 5(3.1), 236-253. https://doi.org/10.33262/concienciadigital.v5i3.1.2249

Santana-Reyes, S.A., Calzada-Pompa, I., Morales-Tamayo, Y., Zamora-Hernández, Y.K., & Matos García, E. (2022). Análisis numérico y validación experimental del vertido de metal fundido en molde de arena. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 31(3), e08. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=0083449

Stefanescu, D.M., Alonso, G., Larranaga, P., De la Fuente, E., & Suárez, R. (2016). On the crystallization of graphite from liquid iron–carbon–silicon melts. Acta Materialia, 107, 102-126. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.01.047

Viada-Estévez, A., & Fernández–Columbié, T.H. (2020). Comportamiento de la microestructura de uniones de hierro fundido con diferentes materiales de aporte. Minería y Geología, 36(1), 92-105. http://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/art7_No1_2020

Vijaykumar, H. K., & Reddy, N.R. (2025). Review on applications of machine learning for defect prediction and optimization in foundry processes. Manufacturing Technology Today, 24(1-2), 1–11. https://doi.org/10.58368/MTT.24.1-2.2025.1-1

Publicado

2026-09-30

Cómo citar

Rodríguez-Suárez, A., José, A., Guzmán-Romero, E. E., & Massanga-Kioxi, S. (2026). Parámetros de solidificación y enfriamiento en molde de arena de un acero bajo aleado. Ciencia & Futuro, 16, e163023. Recuperado a partir de https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistacyf/article/view/3023

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