Cuánta distorsión cabe esperar en el tratamiento térmico

La distorsión es una verdad inevitable en el tratamiento térmico, que puede causar problemas importantes al preparar las piezas para el servicio. Mantener la precisión dimensional es esencial, especialmente en el caso de componentes de misión crítica y de seguridad crítica con las tolerancias más estrictas. En Paulo, predecir con precisión las causas y las formas en que se distorsionan las piezas se ha convertido en una parte importante de nuestro proceso. 

La pregunta número uno que nos hacen los clientes es: "¿Cuánta distorsión puedo esperar en mis piezas?". Predecir y limitar la distorsión es vital para garantizar la correcta funcionalidad de sus piezas y reducir el riesgo de grietas. 

Para ayudar a arrojar luz sobre este tema, hemos creado esta guía rápida sobre cómo se calcula y predice la distorsión, junto con los ajustes clave que se pueden hacer si está viendo demasiada distorsión en sus piezas.

Comprender la distorsión

Antes de entrar en cómo se calcula la distorsión, es importante entender cómo funciona y por qué se produce. La distorsión en el tratamiento térmico es un subproducto de las transformaciones físicas y metalúrgicas de los materiales cuando se exponen a ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento.

El aumento de calor hace que una pieza se expanda. La reducción de la temperatura ralentizará el ritmo de expansión y acabará provocando una contracción. La superficie de una pieza se enfría mucho más rápido que el núcleo, lo que provoca una velocidad de enfriamiento desigual. Esto también significa que la superficie se transforma primero en martensita y se endurece, mientras que el interior de la pieza sigue a una temperatura más alta en la que aún no se ha producido la transformación. Este retraso en la transformación interna provoca lo que se conoce como "efecto globo". El núcleo se expande y empuja hacia fuera la superficie externa endurecida, creando una deformación.

Predecir el cambio de tamaño y forma

Todas las piezas tratadas térmicamente sufrirán cierto grado de "abombamiento" y distorsión, pero hay formas de predecir cuánto se deformarán. Saber cómo cambiarán sus piezas durante el tratamiento térmico le permite tener en cuenta ese cambio en el diseño de la pieza y, en un mundo perfecto, evitar una ronda adicional de mecanizado después del tratamiento térmico.

Los siguientes gráficos muestran cómo reaccionan determinadas geometrías al tratamiento térmico y cómo la selección del material, la geometría de la pieza, el proceso de tratamiento térmico y la severidad del enfriamiento influyen en los cambios que pueden sufrir las piezas.

El papel del enfriamiento: predecir cuánto movimiento se producirá

Quench La severidad es el principal indicador de cuánto se deformará su pieza, ya que es el proceso que la enfría y provoca la transformación interna y externa.

Los distintos medios de temple -agua, aceite y aire o gas- tienen cada uno su propio perfil de distorsión típico. Como puede verse en el gráfico siguiente, el aceite es una solución de temple más severa y puede causar la mayor distorsión (hasta 0,003 pulg./pulg.), y el vacío es una solución menos severa y muy controlada, con un pequeño margen de variación (0,001-0,0015 pulg./pulg.).

Las piezas fabricadas con materiales de alta templabilidad pueden templarse con un medio de temple menos severo. En cambio, las piezas fabricadas con materiales menos templables necesitan un temple más severo. Por regla general, los medios de temple menos severos dan lugar a una menor distorsión global.

Problemas de distorsión en las piezas actuales

En el caso de piezas que ya experimentan niveles inaceptables de distorsión, es necesaria una reevaluación. Esto puede implicar modificar el diseño de la pieza, alterar el material, ajustar el ciclo de tratamiento térmico o aplicar medidas correctoras tras el tratamiento térmico.

El objetivo del tratamiento térmico debe ser conseguir una forma lo más neta posible, es decir, una pieza que no requiera mecanizado adicional para funcionar correctamente. Trabajar con un tratador térmico experimentado es clave para que la distorsión del producto sea predecible, de modo que el diseño de la pieza pueda compensar el movimiento que probablemente se produzca durante el tratamiento térmico.

Socios para minimizar la distorsión

En Paulo, minimizar la distorsión es un esfuerzo de colaboración entre nuestro equipo metalúrgico y sus equipos de ingeniería y producto. A través de datos de apuestasEmpleamos información basada en datos y los conocimientos metalúrgicos más avanzados para ayudarle a perfeccionar sus piezas y prepararlas para el tratamiento térmico. Contacte con un experto en tratamiento térmico.