Estrategias para evitar la deformación de las piezas en el tratamiento térmico

Distorsión: es un mal inevitable. La transformación metalúrgica combinada con la expansión térmica, ambas consecuencias naturales del tratamiento térmico, dan lugar a cierto nivel de distorsión. Si trabaja con piezas que requieren tratamiento térmico, probablemente sabrá que se dedica mucho tiempo y energía a prevenir, minimizar e incluso revertir la distorsión, y que colaborar con su equipo de tratamiento térmico (ya sea interno o externo) es clave para reducir el impacto de la distorsión en la funcionalidad y el rendimiento de sus piezas. 

En un artículo recienteEn el artículo anterior, hablamos de cómo calcular y predecir la cantidad de distorsión y qué tipo de movimiento es probable que se produzca en las piezas en función de la geometría y los métodos de temple. En este artículo, profundizaremos un poco más en todos los factores controlables de la distorsión y en las mejores estrategias para mitigarla y minimizarla.

Consideraciones sobre el diseño

La lucha contra la distorsión comienza en la mesa del ingeniero cuando diseña la pieza. Ciertas características de diseño son más propensas a distorsión dramática que puede causar grietas y comprometer la integridad de la pieza. Comprender estos factores es fundamental para cualquier equipo de ingeniería, aunque normalmente es muy poco lo que un ingeniero puede cambiar desde el punto de vista geométrico porque la aplicación requiera una forma o función específica. 

He aquí algunas formas de minimizar la distorsión al diseñar la pieza:

• Secciones transversales de la balanza
• Hacer una pieza lo más simétrica posible
• Características del puente para ayudar a minimizar el movimiento

Ajustes del proceso de tratamiento térmico:

Cuando los elementos de diseño no pueden cambiarse, es necesario tomar ciertas medidas en el tratamiento térmico para ayudar a mantener la pieza lo más proporcional posible, fiel a su diseño previsto. Los siguientes son factores que nuestro tratador térmico debe tener en cuenta para limitar la distorsión. 

Orientación y carga

Orientación estratégica
La orientación de las piezas en el horno puede afectar a la uniformidad de la distribución del calor en la pieza. Es crucial colocar las piezas de modo que experimenten un calentamiento y enfriamiento uniformes para evitar que se deformen o se doblen. Por ejemplo, si coloca dos piezas una contra otra, las superficies que se tocan experimentarán velocidades de calentamiento y enfriamiento más lentas que las superficies expuestas. Este gradiente de temperatura desigual puede provocar deformaciones. También es importante colocar las piezas de forma que sea menos probable que se deformen por su propio peso durante el tratamiento térmico y, al mismo tiempo, limitar la superficie que descansa sobre los dispositivos de tratamiento térmico.

Diseño del ciclo

La receta de su pieza es otro factor que puede ajustarse para minimizar la distorsión. En nuestro artículo anterior sobre cálculo de la distorsiónHablamos de cómo se puede predecir la distorsión en función de la severidad del tipo de temple. Cada tipo de temple tiene su propio perfil de distorsión, y la severidad del temple que se necesita viene determinada en gran medida por el tipo de material (y el grado de templabilidad del material). En general, las piezas fabricadas con materiales muy endurecibles necesitan un temple menos severo (como el vacío), que provocará menos distorsión, y las de menor endurecibilidad requerirán un temple más severo.

Temperatura de enfriamiento del aceite

Los materiales de baja templabilidad indican un temple a mayor velocidad, como el aceite. Pero no todos los aceites son iguales. Los aceites de mayor temperatura serán ligeramente menos severos y pueden provocar menos distorsión. 

Enfriamiento a presión

¿Qué presión debe aplicarse en el temple al vacío? La ventaja del temple en vacío es que la presión se aplica por igual desde todas las direcciones, lo que puede equivaler a una distorsión más uniforme. Hay que equilibrar la presión con la velocidad del gas para crear un temple más uniforme.

Tecnología avanzada

Aprovechar la tecnología y los datos más avanzados también es fundamental. En Paulo, nuestros hornos se ajustan a medida con sensores térmicos adicionales para un tratamiento térmico más preciso, garantizando que el horno se mantiene a la temperatura deseada en toda la cámara de calentamiento. El mantenimiento de un gradiente de temperatura uniforme en la atmósfera crea unas condiciones que minimizan la distorsión. 

Inversión de la distorsión

Sus piezas se han deformado durante el tratamiento térmico y están fuera de especificación, ¿y ahora qué? Hay dos formas de contrarrestar la distorsión producida durante el tratamiento térmico. 

El método Clamp & Temper
Tras el tratamiento térmico, algunos componentes pueden sujetarse y templarse para invertir parte de la distorsión producida. Esto funciona mejor con componentes relativamente delgados y planos. Los fasers de levas son un buen ejemplo de ello. Al salir del tratamiento térmico, no es raro que haya una variación de 0,025" debido a la distorsión. Utilizando el método de sujeción y revenido, es posible volver a ajustarlos a las especificaciones (a menudo dentro de 0,008"). 

Los componentes que pueden ser buenos candidatos para la sujeción son las piezas planas de menos de ¼" de grosor y 10" de diámetro (aunque estas dimensiones pueden variar). Algunos ejemplos son:

• Fáseres de leva
• Componentes del embrague de transmisiones automáticas y manuales
• Herramientas 
• Soportes
• Separadores

Mecanizado adicional
Otras piezas que tienen tolerancias extremadamente estrechas pueden necesitar mecanizado adicional después del tratamiento térmico, ya sea torneado duro o rectificado. Para las piezas en las que se determina que éste es el mejor enfoque, es habitual dejar hasta 0,08" por pulgada de material en la pieza para el tratamiento térmico y mecanizarlo después. Esta estrategia suele ser muy costosa y se reserva normalmente para utillajes, matrices y piezas con tolerancias extremadamente estrechas. 

Tratamientos térmicos de confianza

Minimizar la distorsión en el tratamiento térmico es un reto polifacético que implica un profundo conocimiento de la ciencia de los materiales, el diseño de piezas, los procesos de fabricación y las técnicas de tratamiento térmico. En Paulo, combinamos este conocimiento con un enfoque de colaboración con su equipo de ingeniería y tecnología punta para garantizar que sus piezas cumplen los más altos estándares de calidad y rendimiento. 

Al asociarse con nosotros, se beneficia de un equipo de expertos dedicados a la precisión y la integridad de sus componentes críticos. Nuestro compromiso no es solo procesar piezas, sino ofrecer un nivel de garantía que procede de un legado de excelencia en soluciones de procesamiento térmico.