Tipos de procesos de fabricación de metales y sus aplicaciones
Es importante que un material pase por varios procesos de fabricación de metal antes de usarlo para su ensamblaje y fabricación...
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¿Qué es el tratamiento térmico?
El tratamiento térmico es un proceso de acabado de metales personalizado que implica calentar y enfriar un metal a temperaturas precisas. Es un proceso térmico de precisión bien controlado que cambia la microestructura de la pieza, mejorando su dureza, resistencia y tenacidad.
El tratamiento térmico de precisión implica calentar el metal a una temperatura específica para cambiar su microestructura, mantener la temperatura y enfriarlo nuevamente a temperatura ambiente a un ritmo particular.
También existen cuatro tipos de tratamientos térmicos: endurecimiento, revenido, recocido y normalizado. El endurecimiento fortalece el metal pero reduce su ductilidad. Implica calentar lentamente la pieza a una temperatura alta, mantener la temperatura durante un tiempo específico y enfriar (enfriamiento rápido sumergiéndola en agua o aceite).
El templado tiene pasos como el endurecimiento, aunque se dan a temperaturas más bajas, y el enfriamiento se produce en aire y no en líquido. Se trata de aliviar el estrés interno que se produce debido al proceso de endurecimiento.
El recocido es lo opuesto al endurecimiento, ya que aumenta la ductilidad de la pieza metálica, alivia la tensión y suaviza el metal. Implica calentar lentamente el metal a una temperatura específica, mantener la temperatura y enfriar lentamente el aire.
Por último, la normalización es aplicable para aliviar las tensiones internas creadas durante el mecanizado. Es como el proceso de recocido, con la diferencia de que las piezas se retiran del horno para enfriarlas con aire después de calentarlas y mantener la temperatura.
Tratamiento térmico al vacío
El tratamiento térmico al vacío es una solución de tratamiento térmico que implica calentar piezas metálicas en un horno de vacío para lograr un control preciso de la temperatura y eliminar la contaminación de la superficie. Una pieza tratada térmicamente al vacío tiene un calentamiento uniforme, oxidación reducida y propiedades mecánicas mejoradas.
| Materiales aplicables | Apariencia visual | Aplicaciones industriales | Dureza total |
|---|---|---|---|
| Acero, Hierro Fundido | Puede aparecer una película negra en la pieza. | Componentes aeroespaciales, piezas de automóviles, segmentos de herramientas y troqueles, piezas de maquinaria pesada y equipos de alto desgaste. Las piezas de precisión que requieren mayor resistencia al desgaste y estabilidad dimensional también se benefician enormemente. | 48-62 HRC (dependiendo del material). |
Ventajas
- El control preciso de la temperatura garantiza resultados consistentes.
- La eliminación de la contaminación de la superficie conduce a una mayor pureza de las piezas tratadas.
- Propiedades mecánicas mejoradas, incluida dureza y resistencia mejoradas.
- El calentamiento uniforme en toda la pieza minimiza la distorsión y la deformación.
Notas
- Si se prefiere una superficie de color metálico, se requiere un proceso de pulido adicional.
- Las piezas se someten a tratamiento a alta temperatura, enfriamiento y templado tres veces en un horno de vacío para lograr una dureza estable. Es ideal para piezas que necesitan proporcionar fuertes propiedades de soporte.
Tratamiento térmico brillante
El tratamiento térmico brillante o carburación con gas es un proceso de tratamiento térmico que se utiliza para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste de las piezas metálicas. Implica calentar las piezas en una atmósfera controlada para difundir el carbono en la superficie, seguido de enfriamiento y revenido.
| Materiales aplicables | Apariencia visual | Aplicaciones industriales | Dureza total |
|---|---|---|---|
| Acero, Hierro Fundido | Acabado uniforme, brillante y libre de oxidación. | Componentes de motores de automóviles, herramientas de precisión, cubiertos y herrajes decorativos. Aplicaciones que exigen atractivo estético junto con dureza. | 42-58 HRC |
Ventajas
- Mayor dureza superficial y resistencia al desgaste.
- Resistencia a la fatiga y tenacidad mejoradas.
- Una vida más larga
- Estabilidad dimensional mejorada
- Profundidad uniforme de la caja y distribución de dureza para un rendimiento consistente.
Notas
- Sin tratamiento de templado, solo endurecimiento, manteniendo una superficie externa brillante, generalmente adecuado para piezas cosméticas con necesidades de endurecimiento.
- El núcleo de la pieza no se puede endurecer completamente y no es adecuado para piezas responsables de un soporte fuerte.
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Preguntas Frequentes
La tolerancia al calor para el tratamiento térmico normalmente oscila entre ±5°C y ±15°C, dependiendo de factores como el nivel de temperatura, el material y los requisitos específicos del proceso. Por ejemplo, en el caso del acero templado a 200°C, una tolerancia de ±5°C garantiza propiedades mecánicas consistentes. Por el contrario, para procesos como el recocido de aluminio a 500°C, puede ser aceptable una tolerancia más amplia de ±15°C.
Sí, el proceso de tratamiento térmico puede afectar el acabado superficial de una pieza, especialmente en procesos que implican calentamiento y enfriamiento rápidos, como el enfriamiento. Los cambios rápidos de temperatura pueden provocar tensiones térmicas, distorsiones y la formación de imperfecciones en la superficie como grietas o incrustaciones. Sin embargo, con un control preciso del proceso y técnicas de acabado postratamiento, como esmerilado o pulido, es posible minimizar cualquier efecto adverso en el acabado de la superficie. Además, seleccionar los parámetros y materiales de tratamiento térmico adecuados puede ayudar a mantener o incluso mejorar el acabado de la superficie, asegurando la calidad y el rendimiento deseados de la pieza final.
En primer lugar, permite un control preciso de la temperatura, asegurando un calentamiento y enfriamiento uniforme en toda la pieza. En segundo lugar, la ausencia de aire en la cámara de vacío elimina el riesgo de contaminación de la superficie, lo que da como resultado piezas más limpias y puras. Además, el tratamiento térmico al vacío puede mejorar propiedades mecánicas como la resistencia, la dureza y la tenacidad, lo que conduce a un mejor rendimiento. Además, el contenido reducido de oxígeno minimiza la oxidación, lo que resulta en una menor distorsión y deformación de las piezas.
La duración necesaria para el tratamiento térmico de las palas suele oscilar entre 20 y 60 minutos, dependiendo de diversos factores como el material, el tamaño y el proceso de tratamiento térmico específico. Por ejemplo, una hoja de acero con alto contenido de carbono podría requerir austenitización a alrededor de 800 °C durante 30 minutos, seguida de enfriamiento y revenido a una temperatura más baja durante otros 20 a 60 minutos para lograr la dureza y tenacidad deseadas. Las hojas de acero inoxidable pueden requerir duraciones más largas, como de 45 minutos a una hora, a diferentes temperaturas debido a sus propiedades únicas.
La quema excesiva es el posible culpable si la superficie de la pieza es de color gris oscuro, hay pequeñas burbujas en la superficie de la pieza de trabajo, aparecen grietas y la fractura de la grieta es rugosa.
El tratamiento térmico es necesario para evitar la deformación porque el proceso de mecanizado y conformado genera tensiones residuales en las piezas. Técnicas como el recocido pueden aliviar estas tensiones, mejorando así la estabilidad dimensional y reduciendo el riesgo de deformación durante el uso posterior.
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