Desde los albores de la revolución industrial, los fabricantes han perseguido la trifecta de la innovación: mejor calidad, mayor velocidad y menor coste. Conseguir las tres cosas es la piedra angular de la rentabilidad en cualquier industria.
Y es mucho más fácil decirlo que hacerlo.

Entonces, ¿cómo pueden los fabricantes asegurarse de no dejar ninguna innovación sobre la mesa? Una forma es asociarse con un tratador térmico que desarrolle procesos innovadores que permitan a las piezas superar su peso.
Enhanced property thermal process SAE 4140
La mejor manera de mostrar lo que queremos decir es comentando un ejemplo del mundo real: Cómo hemos desarrollado una familia de procesos de propiedades mejoradas que permiten a los fabricantes sustituir los costosos materiales de alto rendimiento por un acero 4140 mucho más rentable. En esta discusión, destacamos las pruebas que realizamos comparando el acero 4140 de propiedades mejoradas con el 4340 refundido al vacío (VAR).

Acero 4340 refundido al vacío frente al 4140

El acero 4340 es una fórmula de baja aleación que contiene níquel, así como algo de cromo y molibdeno. Es resistente y fuerte en su tratamiento térmico, características que auguran un buen uso en automoción aplicaciones como ejes y cigüeñales, así como soportes y pernos de alto rendimiento utilizados en muchas industrias.

Las piezas críticas como éstas están sometidas a intensas tensiones durante largos periodos de tiempo. El VAR demostró ser un método ideal para mejorar las propiedades mecánicas del acero 4340 al eliminar las impurezas que acompañan al método tradicional de fabricación por colada continua.

Los lingotes VAR 4340 son también más homogéneos químicamente, lo que aumenta aún más su tenacidad. El siguiente gráfico compara las químicas del 4140 y del 4340.

SAE 4140 and vacuum arc re-melted SAE 4340 composition chart

Aunque las fórmulas son muy similares, la adición de níquel confiere un rendimiento mucho mayor al 4340. También cuesta mucho más.

El acero 4140 cuenta con cromo y molibdeno añadidos, que le confieren una mejor penetración de la dureza, una dureza uniforme y una mayor resistencia. También es fácil de mecanizar, lo que lo hace muy versátil.

Por ello, el acero 4140 se utiliza ampliamente en todo el espectro industrial. Pero para los componentes de ejes críticos u otras piezas sometidas a grandes esfuerzos, no suele ser ideal. Aunque la refundición por arco voltaico es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, el acero VAR 4340 se especifica para algunas aplicaciones de servicio sometidas a tensión porque puede soportar el esfuerzo pero sigue siendo menos costoso que otras aleaciones de alto rendimiento.

La familia del proceso de propiedad mejorada de Paulo

Esto hizo que nuestro equipo de metalurgia pensamiento. Los fabricantes podrían ahorrar tiempo y dinero si los materiales de menor coste, como el 4140, presentaran las propiedades mecánicas mejoradas del VAR 4340 u otras aleaciones similares.

Nos motivó a desarrollar una familia de procesos que superaran una de las reglas generales de la metalurgia: A medida que aumenta la resistencia, disminuye la ductilidad. Nuestro objetivo era mejorar ambos resistencia y ductilidad, y para ello hemos desarrollado tratamientos con temple en gas y en aceite.

Procesos de enfriamiento por gas

Utilizando hornos de vacíoTenemos un control mucho mayor del proceso. Podemos diseñar ciclos térmicos muy específicos sin preocuparnos por los cambios químicos de la superficie de la pieza.

En nuestros tratamientos de propiedades mejoradas, las piezas se austenizan en vacío. A continuación, la cámara se rellena con gas inerte. El gas es fuertemente agitado por potentes motores. El gráfico siguiente compara una pieza de muestra de 4140 tratada de este modo con una pieza de 4140 tratada térmicamente de forma convencional y con una pieza de VAR 4340.

Enhanced gas quench thermal process SAE 4140 comparison

Procesos de enfriamiento de aceite

El control del contenido de carbono en la superficie es fundamental para conseguir las características mecánicas deseadas mediante los tratamientos de temple en aceite.

Este estrecho control es la base de nuestros tratamientos de temple de aceite de propiedades mejoradas. Completamos los tratamientos en nuestro hornos de enfriamiento integral. Nuestras pruebas demuestran que las cualidades mecánicas clave, como la fuerza, la ductilidad y la resistencia al impacto, mejoran.

Comparing enhanced oil quench SAE 4140 and vacuum arc re-melted SAE 4340

¿Funcionarán nuestros procesos de propiedad mejorados para sus piezas?

Los buenos candidatos para nuestra familia de procesos de propiedades mejoradas son las piezas que requieren una buena ductilidad y tenacidad a la fractura con niveles de resistencia superiores a unos 200 ksi. Normalmente tratamos las siguientes piezas con procesos de propiedades mejoradas:

  • Herramientas
  • Herramientas de mano
  • Componentes OEM de automoción
  • Piezas de recambio para automóviles y carreras de automóviles
  • Piezas agrícolas
  • Componentes de armas de fuego

Los beneficios de especificar estos procesos son convincentes: Los OEM y sus proveedores están reduciendo los costes de las materias primas y racionalizando las operaciones de producción. Su riesgo de la cadena de suministro es reducido y están preparados para un fuerte crecimiento futuro.

Comprendemos las presiones a las que están sometidos los fabricantes modernos. Sabemos que la innovación constante es la clave para seguir siendo rentables. Para saber más sobre si podemos ayudar a llevar su producción al siguiente nivel, hablemos.

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