Influencia de Fosforo en la Dureza del Bronce SAE 67%, en Chumaceras de Molinos de Caña de Azúcar.

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En el 2014. Rodriguez, Coronado y Vélez, concluyo que “el uso de chumaceras que presentan excesivo desgaste, produce concentraciones de la carga. Esta condición genera esfuerzos que podrían exceder los valores críticos del material”. (p. 38)

En el 2014, Cornado, Rivas y León, en el análisis de desgaste para los bronces encontraron volumen perdido por huella de desgaste en el bronce SAE 64 en comparación con el SAE 67, debido a una mayor dureza y menor contenido de plomo. (p. 6)

En el análisis térmico se presentó una mejor refrigeración en la chumacera refrigerada en la teja que la refrigerada en la caja, debido a que la primera alternativa presenta un mayor coeficiente de convección. (Mora, Rivas y Coronado, 2005, p. 83.)

En su estudio Sandoval (2006) sobre la influencia de los diferentes parámetros de proceso de la colada continua sobre la microestructura y la formación de grietas de los bronces fosforados concluyo que “el bronce fosforado que presenta una microestructura formada por un arreglo ordenado y homogéneo de dendritas posee también buena ductilidad, mientras que el bronce fosforado con arreglo dendrítico desordenado y heterogéneo posee baja ductilidad e inclusive presenta falla prematura” (p.93)

En el estudio del desgaste por deslizamiento en bronces Holguin y Coronado (2007) concluyeron que: “Para obtener un menor coeficiente de fricción del par tribológico y generar más ahorro de potencia se debe usar un bronce con más contenido de plomo y que los aglomerados sean de mayor tamaño” (p.78)

2. Problema

¿En qué medida influye el fosforo en la dureza del bronce SAE 67, en las chumaceras de molino de caña de azúcar, 2016?

3. Objetivos

3.1 Objetivo General (propósito medio y finalidad)

Determinar la dureza del bronce SAE 67 por efecto del fosforo en chumaceras de molinos de caña de azúcar, mediante pruebas experimentales en el laboratorio de fundición del pabellón de ing. Metalúrgica de la UNT para obtener un bronce con una dureza deseable mejorando el comportamiento de desgaste de la chumacera con el eje.

3.2 Objetivos Específicos

Determinar la concentración de fosforoso en cantidad menor a 1% sin provocar el sobresaturamineto de este elemento en la aleación del bronce SAE 67.

Reconocimiento de los elementos químicos utilizados en la aleación del bronce SAE 67, para tener un conocimiento de dichos elementos aplicados en la industria.

Obtener relaciones de la dureza y la concentración de fosforo mediante cuadros para obtener una lectura más rápida de cómo influye el fosforo en dichas propiedades.

4. Marco Teórico y Conceptual

4.1 Marco Teórico

Solidificación del Bronce fosforoso

Bronces

El termino bronce se aplicó originalmente a las aleaciones cobre-estaño; sin embargo, ahora el termino se emplea para designar cualquier aleación de cobre, con excepción de las de cobre-zinc, que contienen hasta aproximadamente 12% del elemento principal de aleación. (Sydney, 1996, p10)

En este trabajo de investigación se tomara el caso de la aleación del cobre-estaño además la presencia del fosforo para ver el comportamiento de este último en la aleación, a la unión de estos elementos se le designa bronce fosforado.

Bronce Fosforado

Estos generalmente se refieren a la aleación del cobre-estaño, y el fosforo se halla presente como un desoxidador al fundir. El rango usual de contenido de fosforo entre 0.01 y 0.5% y el de estaño entre 1 y 11%.

Los bronces al fosforo se caracterizan por tenacidad, alta resistencia a la corrosión, bajo coeficiente de fricción y libertad de presencia de fisuras por esfuerzo de corrosión. Se utilizan ampliamente para diafragmas, fuelles, arandelas de sujeción, seguros, bujes, discos de embrague y resortes.

Algunas veces, el zinc se emplea para sustituir parte del estaño a fin de mejorar la maquinabilidad y la resistencia al desgaste. El bronce al estaño al alto plomo puede contener 25% de plomo. Las aleaciones que contienen plomo se utilizan para bujes y cojinetes sujetos a cargas moderadas o ligeras. (Sydney, 1996, p12)

Para estudio del comportamiento de este bronce SAE 67 se necesitaría un diagrama de 4 fases debido a la complejidad solo se analizara en el diagrama de fases de cobre, estaño y fosforo.

Característica del Fosforo en el Bronce

El fosforo empleado como desoxidante permite reducir los óxidos metálicos, según villavidea (1985) citado por Gómez y col (1996), reporta que: “se debe adicionar a la a la aleación de la cantidad de fosforo estrictamente necesaria para la desoxidación, por lo tanto, pueden existir bronces al fosforo que no contengan fosforo; o cuando más un ligero exceso, de modo que la liga contenga una pequeñísima cantidad” (p.14). De a cuero al informe técnico preparado por FOSECO, nos dice que el fosforo es residual da origen a una formación uniforme de partículas dispersas de Cu3P en los límites de grano.

Según Jhon (1990) citado por Gómez y col (1996), reporta que:

Los bronces α contienen hasta 0.3% de fosforo, lo que incrementa la resistencia a la aleación. Los bronces α + δ pueden contener hasta 1% de fosforo, y el exceso, forma , un constituyente de gran dureza. Esto generalmente se asocia con el eutectoide α + δ en la estructura. Los bronces fosforosos que contienen entre 10 y 13% de estaño, poseen una microestructura dúplex que consiste en el eutectoide α + δ de alta dureza, con el duro asociado, en una matriz de fase α, mas dúctil. Los constituyentes de alta dureza proporcionan una excelente resistencia a la abrasión y al desgaste, en tanto que la fase α, tenaz pero dúctil, soportará el choque mecánico. Estos tipos de bronces se utilizan ampliamente en la fabricación de rodamientos y chumaceras. (p.15) [pic 3][pic 4]

Para este estudio se analizara la fase α y la el incremento de la fase Cu3P en un diagrama de 5% Ni con terminales al Cu y P, con incremento del fosforo de 0.1 hasta 1%.

Diagrama de Fases Cobre-Estaño-Fósforo

Una sección vertical del diagrama Cu-Sn-P con 5% de Estaño es mostrada en la figura