El acero fundido y el acero forjado son dos métodos de fabricación distintos que producen componentes de acero con propiedades y características diferentes. El acero fundido se fabrica vertiendo acero fundido en moldes, mientras que el acero forjado se moldea aplicando fuerzas de compresión al acero calentado. Cada proceso crea estructuras de grano, propiedades mecánicas y consideraciones de costo únicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones.
El acero fundido es acero fundido y vertido en un molde para crear una forma específica. El proceso consiste en calentar el acero a temperaturas superiores a 2,500 °C hasta que se vuelve líquido, y luego verterlo en moldes preparados, donde se enfría y solidifica. Este método produce formas complejas que serían difíciles o imposibles de crear mediante otros procesos de fabricación.
El material está compuesto de hierro con un contenido de carbono de entre el 0.1 % y el 0.5 %, junto con otros elementos de aleación como manganeso, silicio y cromo. Las piezas de acero fundido se utilizan en maquinaria pesada, componentes automotrices y equipos industriales. El proceso crea piezas con buena resistencia al desgaste y capacidad para soportar cargas de tensión moderadas.
El acero forjado es acero moldeado mediante la aplicación de fuerza de compresión mientras el metal está caliente. El proceso consiste en calentar las palanquillas de acero a una temperatura de entre 2,100 °C y 2,300 °C y luego martillarlas o prensarlas hasta obtener la forma deseada. Este trabajo mecánico refina la estructura del grano y mejora la resistencia y tenacidad del acero.
El proceso crea piezas con características de resistencia direccional alineadas con la forma del componente. El acero forjado presenta propiedades mecánicas superiores al acero fundido, incluyendo una resistencia a la tracción un 26 % mayor y una resistencia a la fatiga un 37 % mayor. Entre los productos forjados más comunes se incluyen cigüeñales, bielas, engranajes y herramientas manuales.
| Propiedad | Acero fundido | Acero forjado |
|---|---|---|
| Estructura de grano | Granos gruesos y aleatorios con posibles huecos | Granos finos y direccionales que siguen los contornos de la pieza |
| Resistencia a la tracción | 65,000-80,000 psi para acero al carbono | 82,000-110,000 psi para el mismo grado |
| Fuerza de rendimiento | 35,000-50,000 psi típico | 50,000-80,000 psi típico |
| Ductilidad | 18-25% de alargamiento | 20-30% de alargamiento |
| Resistencia al impacto | 20-40 ft-lbs a temperatura ambiente | 35-60 ft-lbs a temperatura ambiente |
| Vida fatigada | Baja debido a defectos internos | 37% más alto debido a la estructura refinada |
| Complejidad de la pieza | Maneja formas intrincadas y pasajes internos. | Limitado a geometrías externas más simples |
| Rango de tamaño | Desde onzas hasta 400,000 libras | Desde onzas hasta 50,000 libras |
| Acabado de la superficie | Áspero, requiere mecanizado extenso. | Más suave, necesita menos acabado. |
| Aplicaciones típicas | Cuerpos de válvulas, carcasas de bombas, bloques de motor, bastidores de maquinaria | Cigüeñales, bielas, ejes, componentes de alta tensión |
| Volumen de producción | Económico para 1-10,000 piezas | Ideal para 100-1,000,000 de piezas |
| Costo de herramienta | $ 5,000-50,000 por moldeo en arena . | $20,000-500,000 para matrices de forja |
| Tiempo De Espera | 4-8 semanas típicas | 8-16 semanas para herramientas nuevas |
| Utilización de material | Rendimiento del 60-80% a partir de la materia prima | Rendimiento del 80-95% con menos desperdicio |
| Costo por libra | $2-5 por formas simples | $3-8 dependiendo de la complejidad |
| Flexibilidad de diseño | Se adapta a socavaduras y espesores de pared variables. | Requiere ángulos de tiro y secciones uniformes |
| Consistencia de calidad | Moderado, con potencial de porosidad. | Alto, con propiedades predecibles |
| soldabilidad | Bueno, pero requiere procedimientos cuidadosos. | Excelente con la preparación adecuada |
| maquinabilidad | Varía según la solidez interna | Consistente y predecible |
