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Código del proyecto:

081EI-7156

Titulo del proyecto:

Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con Aleaciones de Carburos Complejos y Tungsteno

Beneficiaria:

Bruening S.A.

. Tipo de Informe:

Fecha entrega Informe:

. 1nforme Técnico -1nforme

Finat

14 de Junio de 2010

2 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

A.

índice

Contenido

Página

B.-

Resumen Ejecutivo o Antecedentes Empresa o Síntesis del Proyecto o Principales Resultados o Impacto del Proyecto

4 4 4 5

Exposición del Problema o Objetivos Técnicos o Objetivo General o Objetivos Específicos o -Descripción-del-Producto.desarrollaoo o Historia de la utilización de esta aleación

6 7 7 7

Metodología y Plan de Trabajo o Objetivos de la Metodología o Levantamiento o Diseño Experimental o Fabricación - Pruebas o Plan de Trabajo o Activrdades-cfesarrolladasde acuerdo a carta -Gantt23 1. Construcción de la Planta 2. Pre - Operación 3. Difusión 4. bevantamiento39 5. Diseño 6. Fabricación Prototipo 7. Seguimiento Mejoras continuas

10 10 10 11 12 18

48 48 50

E.-

Resultados Obtenidos

51

F.-

lmpacto der Proyecto

72

-G.-

Anexos o Formato e Encuesta para clientes o Ficha de levantamiento

73 73

C.-

0.-

5

7

8

23 23

38

7-4-

3 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

B.

Resumen Ejecutivo

Antecedentes de la Empresa Nombre o razón Social: BRUENING S.A.

RUT: 99.596.310-8

Tipo de Sociedad: ANONIMA CERRADA

Año constitución : 2005

Dirección: SERRANO 145 OF. N° 1202

Código postal

Comuna: IQUIQUE IQUIQUE

Región: TARAPACA

Ciudad:

Representante Legal: JULIANO ROJAS ZARATE

RUT: 7.015.328-9

Cargo: GERENTE GENERAL

e-mail : [email protected]

Fonos: 57-573330

Fax: 57-573333

Bruening S.A. es una empresa dedicada a la comercialización de productos industriales a través de sus divisiones: Aceros, Soluciones antidesgaste e Izaje.

Síntesis del Proyecto El proyecto consistió en desarrollar una planta piloto para la fabricación de dientes de palas con aportes de carburos complejos y carburos de tungsteno, con el propósito de aumentar la vida útil de este componente y asegurar una mayor operación del equipo en el cual esta instalado el diente. Para el logro de los objetivos propuestos por el proyecto y con el apoyo del Comité Innova Chile de Corfo se realizaron las siguientes actividades: 1. Estudio de Factibilidad comercial y Técnica 2. Subsidio para la compra de equipos e implementación menor 3. Subsidio para la capacitación de personal técnico en esta nueva tecnología 4. Subsidio para la compra de Insumas para

4 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de carburos complejos Y Tungsteno

Principales Resultados del proyecto y Conclusiones

Con esta iniciativa se obtuvo los siguientes resultados: O· Desarrollo e implemento del proyecto de acuerdo a los objetivos planteados o Fabricación de prototipo de diente de balde

- Se ha comprobado que los prototipos desarrollados tiene el resultado esperado y la idea es continuar mejorando y perfeccionándolo. Para ello se requiere una mayor especialización, incorporar mas tecnología y escalar productivamente. Impacto del proyecto

Este proyecto sentó las bases para crear una nueva empresa Brueninq Industrial S.A., empresa que se proyecta como especialista en soluciones tecnológicas al desgaste de piezas. A este nuevo proyecto se invitaron a 2 empresarios de chilenos y se espera que sea una empresa de clase mundial.

5 Planta Piloto para la Fabñcación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

c.

Exposición del Problema

El proyecto se basa en los antecedentes técnicos entregados por los fabricantes de soldaduras y en los datos de una experiencia realizada, a modo de prueba, por una empresa comercíat en 27' dientes de . baldes de palas pertenecientes a Compañía Minera Escondida. Proyecto que estuvo a cargo de .Juliano Rojas; hoy Gerente de Bruening S.A. El Proyecto busca desarrollar una planta piloto para la fabricación de dientes de palas con aportes de carburos complejos y carburos de tungsteno, con el propósito de aumentar la vida útil de este componente y asegurar una mayor operación del equipo en el cuál esta instalado Debido a que las palas son equipos, críticos, encargados de traspasar el material (rocas y tierra), desde la extracción hasta los camiones de trasporte de carga. Uno de los elementos de acero que está sometido a mayor desgaste en esta operación son los dientes de los baldes de pala. Cada pala utiliza entre 6 y 12 dientes, dependiendo de la capacidad del balde y el modelo de la maquina. Para su recambio se necesita detener el funcionamiento del equipo y con esto desplazar el personal de mantención al área de operación para que realice este trabajo. El producto que se desarrollo tiene el carácter de "diferenciado" ya que depende de la geometría del diente y de las condiciones de trabajo a las que se ve sometido el componente, lo que lleva asociado para el cliente, ahorros por menor cantidad de recambio de piezas, disminución en la frecuencia de detenciones del equipo y minimiza el riesgo de accidentes de los mantenedores producto de una menor exposición a zonas de peligro. Es importante destacar que esta solución a ofrecer, nace de la necesidad declarada de las áreas de mantención de equipos por aumentar la vida útil de estos componentes (dientes); pero ninguna empresa, hasta hoy, ha desarrollado ni comercializado este tipo de solución. Por último, los resultados obtenidos de los estudios y evaluaciones anteriores al desarrollo de este proyecto, indicaron y sentaron las bases para la fabricación de dientes que se llevaron a cabo con esta nueva composición con prototipos más resistentes y duraderos al trabajo en faena.

6 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

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Seguimiento

C.I

¿Cómo miden el tonelaje?

C.2

¿Cada cuanto tiempo lo miden?

C.3

¿En cuánto tiempo se mueve 1 tonelada?

C.4

¿Es posible acceder a hacer seguimiento paralelo?

C.S

¿Qué medición realizan a los dientes desgastados?

C.6

¿Es posible disponer de los dientes desgastados una vez finalizadas las pruebas?

C.7

¿Es posible estar presente al momento de poner dientes en la máquina?

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47 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

5.- Diseño El equipo de trabajo de Bruening, evaluó basándose en los estudios observaciones efectuados en terreno, los cambios geométricos y estructurales del prototipo.

•

Estos contemplaron aumento de espesores en zonas críticas (alojamiento de pasador) y reforzamiento en zonas de mayor roce 6.- Fabricación de Prototipos esta.

De acuerdo a la carta Gantt se desarrollo en los tiempos establecidos por

Proyecto y diseño El proyectista, al idear la pieza, y le dio un cuerpo resistente y duradero calculando por consiguiente, las diversas partes de la misma y transmitir sus ideas al constructor, realizaron los diseños de conjunto y los detalles de cada pieza, debidamente acotados. A esta fase del diagrama de trabajo no sigue inmediatamente la fundición. Ejecución del modelo Después de las debidas comprobaciones, el diseño para modelistas, si el modelo ha de ser de madera o a un mecánico especializado como si ha de construirse de metal. En colaboración con la fundición, el modelista o el mecánico o el modelista construyen el modelo teniendo en cuenta el sistema de moldeo que adoptara el fundidor, el grado de contracción del metal y los espesores de mecanización. Si la pieza ha de tener un hueco interior el modelista hará también la correspondiente caja de almas. Moldeo Una vez comprobado el moldeo para el moldeador, quien debe hacer el molde o forma reproducción en negativo de la producción y las dimensiones de la pieza que ha de ser fundida. El molde puede ser: Perdido (transitorio) En este caso el molde se hace comprimiendo arena de fundición alrededor de 1modelo colocando en el interior un bastidor adecuado llamado caja después de la colada; se levanta la caja y se rompe el molde para extraer la pieza. Para hacer otra pieza es necesario rehacer el molde.

48 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

Preparación

de las arenas

Para los moldes perdidos es necesario preparar la arena, añadiéndoles las materias adecuadas para que adquieran las propiedades convenientes para el buen éxito de la colada. Estas propiedades son: permeabilidad, cohesión, refractariedad, dureza, etc.

Retoque del molde Hecho el molde es necesario levantar la caja extraer el molde, perfilar y reconstituir las partes arrancadas, colocar los eventuales montantes destinados a formar los huecos en el interior de las piezas, y volverlo a cerrar, incluso en los moldes de coquilla hay que colocar las almas (de arena antes de cerrarlos de nuevo) .Esta operación recibe el nombre de retoque de molde o recomposición de la forma. Preparación

del metal fundido

El metal se calentó a temperatura de fusión , es decir se reducirá del estado sólido al líquido .Esta operación puede realizarse en un horno de combustible o en un horno eléctrico, cada tipo de horno posee sus características, sus ventajas, sus inconvenientes, sus exigencias y sus aplicaciones particulares. Colada Cuando el molde esta repasado y cerrada sólidamente de modo que resista la presión metalostática se puede introducir en el mismo el metal fundido a través de uno o mas aberturas de colada (bebedero) previamente dispuestos en el molde. Solidificación

y enfriamiento

Después de la colada, se debe esperar que la pieza se solidifique y se enfríe en el molde .Las piezas pequeñas de molde especial las que se vacían en moldes de coquilla, se solidifican y enfrían en pocos instantes. Las mayores, coladas en moldes de arena requieren algunas horas más o menos, según sus dimensiones en cuanto a las piezas macizas de gran tamaño no son accesibles a las operaciones posteriores más que al cabo de algunos días. Desmoldeo. Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el punto de poder ser manipulada sin peligro, se procede al desmoldeo, bien se trate de coquillas o de cajas. Para realizar esta operación, después de levantar la caja se rompe el molde de arena con martillos o barras adecuadas. Los moldes permanentes de yeso y 49 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

"

las coquillas metálicas solo han de abrirse ya que después de sacada la pieza, deben ser utilizados nuevamente. Acabado. La pieza extraída del molde está áspera, tiene incrustaciones de arena y las rebabas que corresponden a las juntas de la caja o de la coquilla y lleva unidos todavía bebederos, cargadores y mazarotas. Es necesario pulir la pieza, desprender los bebederos y los cargadores, desbarbarla, limpiarla con el chorro de arena etc., al objeto de mejorar su aspecto y hacerla apta para los procesos sucesivos. /

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7.- Seguimiento mejoras continuas Los prototipos están en periodo de prueba aun e incorporando mejoras, las cuales corresponden a tratamiento térmico y no de aleación ni diseño ya que estos últimos han demostrado buen comportamiento en comparación con el diente importado.

50 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de carburos complejos Y Tungsteno

E.

ResultadosObtenidos

Se obtuvo los resultados proyectados, es decir la fabricación de prototipos de dientes, con las suficientes características técnicas que hacen un producto mejorado en comparación al importado y por ende logramos cumplir los objetivos planteados al inicio de este proyecto, respecto a la factibilidad técnica de fabricación de un diente con esta aleación.

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Es importante recalcar que estos dientes son fabricados en nuestra región, reconocida como zona con actividad fuertemente minera. Significara además de sustituir importaciones, innovar en tecnología y agilizar los tiempos de entrega, además de capacitar a mano de obra. El desafío planteado a asumir en un mediano plazo por nuestra empresa, será la fabricación de dientes de diferentes tamaños y exigencias. Nuestro desafío al iniciar este proyecto es crear un producto que tenga mayor duración y que por lo tanto sea capaz de mover una mayor cantidad de material, con la aleación probada, hemos logrado crear un prototipo que cumple con dichos requisitos, aunque falta mayor tiempo de pruebas en terreno. Se planteo mejorar tecnológicamente el producto con aleaciones que integren como elemento de adición al tungsteno, y otros elementos de aleación que sean capaces de formar carburos complejos durante los procesos térmicos. Se considera como nueva tecnología, cualquier desarrollo científico que incorpore elementos químicos y sus posteriores tratamientos térmicos, además de programas controladores de: moldeo, moldes y sistemas de alimentación de las piezas fundidas, considerando también, los tratamientos térmicos posteriores. Los dientes proyectados tienen tanto una geometría, una composición química y un tratamiento térmico diferente. A consecuencia de esto, se obtiene un producto que ahorra tiempo, por menos recambio y disminuye los accidentes por las labores de mantención. Los modelos experimentales de dientes elegidos para estos efectos corresponden a equipos de movimientos de tierras, ampliamente conocidos y de uso frecuente en todas las faenas, siendo estos los baldes de modelo Caterpillar 966.

51 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de Carburos complejos Y Tungsteno

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Se observa aquí 8 dientes colocados en Baldes de Pala de un cargador frontal modelo 966 de Caterpillar. La problemática detectada en el sector minero, principalmente y en los pequeños y medianos contratistas de obras civiles, esta relacionado con la dependencia de productos de importación En todas las áreas de mantención de equipos y maquinarias de movimiento de tierra, se considera relevante la duración de los dientes protectores de las palas mineras. Su vida útil y su disposición inmediata en caso de recambio, crean un grave problema de tiempo y costo por detención del equipo. Los stock son insuficientes y el diente debe esperar largo tiempo con las maquinas detenidas a la espera que lleguen los repuestos solicitados. Los objetivos de mejorar la calidad y el tiempo de respuesta en la entrega de estos elementos de desgaste se han cumplido, traduciéndose en un aporte de tecnología e innovación. Los estudios y planes considerados para mejorar el producto, se lograron con el cambio de elementos químicos que no poseen los dientes en uso. Además estas modificaciones provocaron como consecuencia, tratamientos térmicos diferentes para mejorar su comportamiento.

52 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes ds Baldes con aleacion0s d(! Calrburos complejos Y Tungzbno

Antecedentes: La fabricación y fusión de los dientes seleccionados se inicia con la elección de las aleaciones a ocupar, estas fueron las siguientes: Aleación A, Aleación B y Aleación C.

Análisis de las aleaciones seleccionadas (Porcentajes) TIPO A B C

C

SI

MN

CR

MO

NI

TG

0,300,50 0.40060 0,100,30

0,200.30 1,251,40 0,300,40

0,800,90 1,251,70 0,200,40

0,300,40 1,602,5 0,100,25

0,25035 0,35045 0,20030

0,30040 0,400,70 0,20030

0,300,50 0.801,50 0,100,15

P MAX

S MAX

0,035

0,040

0.035

0,040

0,035

0,040

Paralelamente y también de acuerdo a programación gantt, se planifico la obtención de los modelos seleccionados, diseño de cajas de moldeo, alimentación en los moldes, análisis de dureza y composición química, y tratamientos térmicos.

Programación Gantt Descripci6n del Proceso

Mes 4

Mes 5

Mes 6

Mes 7

Mes 8

Mes 9

Mes 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Diseno de Modelo Diseno de Moldeo Sistema de Colada

Preearaeién de Colada Obtenci6n de Probetas Clasificación

;

I

I

i

de Probetas

Deter. Aleación Apropiada Moldeo

Preparar Cancha

Fusi6n Examen Dimensional Tratamientos

Térmicos

,

Análisis Microeslructural Fabricaci6n

de Prototipos I

Ensayos en Terreno

53 Planta Piloto para la Fabricación de Prototipos de Dientes de Baldes con aleaciones de carburos complejos Y Tungsteno

Programación Gantt Descripción

del Proceso 29

Me

11

30

31 32 133 32

Mes 12 35

Mes

Mes

Mes

Mes

Mes

36

Disello de Modelo Disello de Moldeo Sistema de Colada de Colada

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DE DESEMBOLSO DE PROYECTO Crectificatorial

FECHA: 07-12-2010 DE: SUBDIRECTOR DE SUB. INNOVACION EMPRESARIAL A : SUBDIRECTOR DE ADMINISTRACION y FINANZAS

Rendición de desembolsos aprobados: (en pesos) La informadón corresponde al: INFORME FINAL

12/01/2010