La inmensa presión ejercida sobre los fabricantes industriales para que produzcan piezas de mayor calidad suele traducirse en avances en las técnicas y la tecnología de tratamiento térmico.

La carburación a baja presión, también llamada carburación al vacío, ha seguido esa fórmula. Este endurecimiento de la caja ha madurado a medida que las partes interesadas de la industria y los metalúrgicos se dieron cuenta de su gran potencial para mejorar las piezas.
La industria de la automoción ha liderado el camino, reconociendo que la carburación a baja presión proporciona un mayor control sobre la química de la pieza y reduce significativamente el riesgo de distorsión. Y en algunos casos seleccionados, puede ahorrar dinero.
Horno de vacío LPC

Cómo funciona la carburación a baja presión

La carburación a baja presión se realiza en hornos de vacío en milibares (mb) (la presión atmosférica normal en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 1 bar, o 100.000 Pa). El proceso es como otros procesos de cementación en que se forma una caja dura alrededor de una pieza de acero cuando el carbono se difunde en su superficie.

Un gas portador de carbono bombeado en el horno suministra el carbono necesario para la carburación. Es similar a tratamientos de nitruración populares en la que se aplican gases portadores de nitrógeno. Los portadores de carbono utilizados en la cementación a baja presión incluyen el acetileno (C2H2), el propano (C3H8) y el metano (CH4). De los tres, el acetileno es el más utilizado porque contiene la mejor proporción de carbono disponible.

El elevado calor de la carburación a baja presión rompe los enlaces químicos que mantienen unidos los gases portadores de carbono. También es suficiente para provocar cambios en la estructura del acero que permiten la difusión de átomos de carbono. De hecho, la carburación a baja presión puede realizarse a temperaturas más altas que otros tratamientos de cementación.
La cementación a baja presión ofrece algunas ventajas técnicas clave en comparación con otros tratamientos de cementación:

  • Formación del caso y lo que se desea profundidades de los casos son más consistentes en piezas con geometrías complejas.
  • La oxidación intergranular se elimina porque no hay gases que contengan oxígeno en la cámara del horno.
  • El control mejorado del proceso permite a los metalúrgicos conseguir gradientes de carbono más específicos en toda la profundidad de la caja.
  • Las piezas salen más limpias del tratamiento térmico tras el enfriamiento con gas, lo que reduce la necesidad de limpieza.

La carburación a baja presión es la más adecuada para las piezas de acero altamente templables diseñadas con formas irregulares o intrincadas. La industria de la automoción ha recurrido cada vez más a este proceso para el tratamiento térmico de piezas críticas como engranajes, estrías, husillos, ejes, boquillas e inyectores.

Entre los tipos de acero más comunes se encuentran los aceros AISI 4118 con cromo y molibdeno como elementos de aleación primarios; los aceros AISI 8620 con níquel, cromo y molibdeno como elementos de aleación primarios y los aceros al boro como el AISI 10B20 y 15B21.

Principales ventajas de la carburación al vacío

Cuando se especifica adecuadamente, la carburación a baja presión es más rápida y eficaz que otros tratamientos térmicos en los que se requiere la difusión del carbono.

En primer lugar, como la cementación a baja presión se realiza en hornos de vacío, se pueden alcanzar temperaturas más altas. A temperaturas más altas, los tratamientos pueden acelerarse. Por ejemplo, para la mayoría de los materiales, un tratamiento de carburación por gas realizado a 1.750 grados Fahrenheit durante 24 horas en un horno discontinuo tradicional podría realizarse en la mitad de tiempo a 1.850 grados en un horno de vacío.

En segundo lugar, los hornos de vacío permiten una aplicación más precisa de los gases necesarios para conseguir las características específicas de las piezas. Además, la cámara cerrada de un horno de vacío sólo requiere ciclos de gas de cementación breves y periódicos para lograr resultados que, de otro modo, requerirían la aplicación continua de gas en un horno discontinuo. Este control del proceso amplía la gama de características y profundidades de las carcasas que pueden lograrse. Esto hace que una mayor variedad de piezas en más aplicaciones sean buenas candidatas para la carburación a baja presión.

En tercer lugar, los hornos de vacío permiten un temple de gas más uniforme y controlado. Esto se opone a los enfriamientos en aceite, que presentan gradientes térmicos más pronunciados y, por tanto, son más severos. A medida que aumenta la severidad del enfriamiento, también lo hace el riesgo de que las piezas se deformen.

Por último, la cementación al vacío con enfriamiento por gas es un proceso comparativamente "verde" que no utiliza aceite y mucho menos gas que los tratamientos convencionales en hornos discontinuos.

A la vanguardia de la carburación al vacío

A medida que surjan más ventajas de la carburación al vacío en el sector de la automoción y otras aplicaciones, es muy probable que el proceso siga aumentando su popularidad. Y Paulo estará a la vanguardia.
Somos un Certificación IATF 16949 con amplia experiencia al servicio de la industria del automóvil, tanto como proveedor de tratamiento térmico como socio de investigación y desarrollo. Cuando combinamos esa experiencia con los principales sistemas de calidad y los mejores metalúrgicos del sector, hacemos realidad nuestro objetivo de ser más bien un departamento dentro de las propias instalaciones de nuestros clientes.

Si está considerando un proyecto de carburación a baja presión, solicitar un presupuesto y lo discutiremos juntos. También puede ver una visión general del papel que desempeña el tratamiento térmico en las operaciones industriales leyendo nuestro Guía de tratamiento térmico 101.

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