La llegada y la creciente adopción de los vehículos eléctricos han provocado una ola de cambios en la industria del automóvil y, en consecuencia, en el sector del tratamiento térmico comercial. Muchos tratadores térmicos están empezando a ver cómo disminuye la demanda de componentes tradicionales del tren motriz a medida que la nueva tecnología de combustible entra en el mercado. Sin embargo, mientras que el motor de combustión interna puede llegar a ser un día una cosa del pasado, el asiento del automóvil no va a ninguna parte.

Los componentes de los asientos de los vehículos se consideran piezas críticas para la seguridad, ya que deben ser lo suficientemente resistentes para sobrevivir a un choque; si fallan, el conductor o el pasajero pueden resultar heridos, posiblemente de gravedad. Los asientos de los automóviles suelen estar diseñados para soportar entre 2.000 y 4.000 Newton metros en caso de choque. Los asientos de los automóviles también son de alta precisión, y requieren tolerancias excepcionalmente ajustadas debido a la forma en que los componentes de piezas como los reclinadores se acoplan.
Por ello, los componentes de los asientos deben cumplir estrictas especificaciones de procesamiento térmico para que funcionen correctamente en el uso diario y, especialmente, durante una colisión. En este artículo, hablaremos de los principales procesos térmicos que se utilizan para los componentes de los asientos de los automóviles, de cómo responden los materiales más comunes y de cómo el enfoque de la medición de datos de Paulo produce resultados repetibles con los que pueden contar los OEM y los proveedores de niveles.

Procesos térmicos clave para los componentes de los asientos del automóvil

Endurecimiento de la caja

Endurecimiento de la caja difunde carbono o carbono y nitrógeno en la superficie de un metal desde la atmósfera dentro de un horno a altas temperaturas. La adición de carbono o carbono y nitrógeno a la superficie del acero endurece la superficie de un objeto metálico al tiempo que permite que el metal más profundo siga siendo más blando, creando una pieza que es dura y resistente al desgaste en la superficie al tiempo que conserva un grado de flexibilidad con un núcleo más blando y dúctil. Esta suavidad y ductilidad son las que crean la tenacidad en las piezas porque les permite responder a la tensión sin fallar. La cementación es un término general para este método de tratamiento térmico. Dependiendo de los materiales y las especificaciones de la pieza, aplicamos una variedad de técnicas de cementación que incluyen el carburizado, la carbonitruración y la nitrocarburación ferrítica (FNC).

Carbonitruración

Durante carbonitruraciónLas piezas se calientan en una cámara sellada hasta alcanzar el rango austenítico -alrededor de 1.600 grados Fahrenheit- antes de añadir el nitrógeno y el carbono. Como la pieza se calienta hasta el rango austenítico, se produce un cambio de fase y los átomos de carbono y nitrógeno pueden difundirse en la pieza. La carbonitruración se utiliza para endurecer las superficies de las piezas fabricadas con aceros relativamente baratos y fáciles de mecanizar o conformar, lo que se ve a menudo en las estampas metálicas de los automóviles. Este proceso aumenta la resistencia al desgaste, la dureza superficial y la resistencia a la fatiga.

Nitrocarburación ferrítica (FNC)

FNC es una técnica de cementación que utiliza el calor, el nitrógeno y el carbono para endurecer el exterior de una pieza de acero, mejorando su durabilidad, disminuyendo el potencial de corrosión de las piezas y mejorando su aspecto. La FNC es única en el sentido de que ofrece un endurecimiento sin necesidad de calentar las piezas metálicas para que cambien de fase (se realiza a entre 975 y 1.125 grados Fahrenheit). Dentro de ese rango de temperatura, los átomos de nitrógeno pueden difundirse en el acero, pero el riesgo de distorsión disminuye. Debido a su forma y tamaño, los átomos de carbono no pueden difundirse en la pieza en este proceso de baja temperatura; sin embargo, el carbono es necesario en el proceso FNC para generar las propiedades deseables en la capa intermetálica.

Endurecimiento neutro

También llamado mediante el endurecimientoEl endurecimiento neutro es un método muy antiguo para endurecer el acero que consiste en calentar el metal a una temperatura determinada y luego enfriarlo en aceite para conseguir una dureza/resistencia elevada. En este proceso, la principal preocupación es aumentar la dureza en toda la pieza, en lugar de generar propiedades específicas entre la superficie y el núcleo de la pieza.
Todos los componentes metálicos de un cinturón de seguridad, incluidas las trabillas, las lengüetas y las hebillas del cinturón de seguridad, están endurecidos de forma neutra. Las especificaciones suelen dictar que estos componentes se endurezcan hasta 200 kilogramos por pulgada cuadrada (ksi). 
Dado que los componentes de los cinturones de seguridad son visibles para el consumidor final, la cosmética de estas piezas es importante, además de sus propiedades mecánicas. Es importante mantener el horno libre de hollín y limpiar a fondo las piezas antes y después del tratamiento térmico. Una limpieza adecuada prepara la pieza para el procesamiento secundario, asegurando el éxito de actividades como el pulido y el cromado. 

Componentes de asientos críticos para la seguridad que procesamos y los materiales con los que se fabrican

Los aceros utilizados para los distintos componentes de los asientos de los automóviles varían en función de la pieza para la que se utilizan.

Asientos reclinables

Dado que los reclinadores de asientos son piezas de seguridad críticas, ya que los asientos de los coches deben sobrevivir a los impactos durante los accidentes y ayudar a proteger al conductor y a los pasajeros, se les exige que cumplan niveles muy estrictos de carbono superficial. Las características del reclinador deben equilibrar la resistencia, la ductilidad, la soldabilidad y el desgaste. Es esencial encontrar la combinación correcta de acero y tratamiento térmico. 
Por lo general, estos componentes se cementan (ya sea por carburación o por carbonitruración) utilizando uno de los siguientes materiales:

  • Acero al carbono 1010. El 1010 es un acero al carbono liso con un contenido de carbono de 0,10%, bastante buena maquinabilidad y una resistencia relativamente baja.
  • Acero al carbono 1020. El acero al carbono 1020 es conocido por tener una buena conformabilidad y una combinación deseable de resistencia y ductilidad. Puede endurecerse o carburarse.
  • Acero al carbono 1018. El 1018 es un acero al carbono de grado de mecanizado libre que está ampliamente disponible en todo el mundo. Algunos fabricantes lo consideran la mejor opción para piezas carburadas con una buena combinación de tenacidad, resistencia y ductilidad.
  • Acero al boro 10B21. Los aceros al boro son cada vez más populares en la industria del automóvil debido a su excelente respuesta al tratamiento térmico. 
  • Acero de aleación 4130 y acero de aleación 8620. Los aceros aleados responden mejor al tratamiento térmico que los aceros al carbono simples, por lo que las especificaciones de procesamiento térmico de las piezas fabricadas con estos materiales suelen ajustarse para tener en cuenta las propiedades innatas del material. 

Cierres de los asientos

Los cierres de asiento de alta resistencia suelen estar fabricados con los siguientes materiales: 

  • Aceros de aleación 4140 y 4130. El acero de aleación 4140 es uno de los materiales más utilizados en la fabricación. Para los pestillos y ganchos de los asientos, el 4140 y el 4130 se someterán a un endurecimiento neutro para aumentar su resistencia y dureza en toda su extensión, debido al alto rendimiento y la precisión que requieren estas piezas.
  • Acero al carbono 1050. El 1050 es un acero de carbono medio que contiene 0,470-0,55% de carbono. Los aceros al carbono son una opción menos costosa en comparación con los aceros aleados como el 4140 o el 4130.

Marcos y soportes de asiento

Los bastidores de los asientos (también conocidos como soportes de los asientos) dan forma a los asientos de los coches utilizando piezas delgadas de acero unidas para formar el esqueleto del asiento. Estos componentes suelen fabricarse con aceros al boro como el 10B21 o el 15B24. Aunque hace 25 años los aceros al boro presentaban problemas de fabricación, con el tiempo las acerías han resuelto estos problemas y hoy pueden fundirlos, moldearlos y laminarlos con la misma facilidad que otros aceros. Los aceros al boro son una buena opción para los soportes de los asientos porque sólo son ligeramente más caros que otros aceros utilizados en los asientos, pero tienen una templabilidad significativamente mayor, lo que significa que pueden ser cementados en menos tiempo que otros aceros para obtener los mismos resultados, lo que supone un ahorro de tiempo y dinero. Debido a estas ventajas, los aceros al boro son cada vez más frecuentes en la industria del automóvil.

Identificación de datos de los componentes de los asientos de los automóviles durante el tratamiento térmico

Propiedad de Paulo datos de apuestas integra las mejores personas, la ciencia, los datos y la tecnología, lo que da como resultado una calidad y una velocidad inigualables en el procesamiento térmico de los componentes de precisión de los asientos de los automóviles.

Procesamiento de precisión de piezas críticas para la seguridad en un horno de cinta continua

Para los componentes de los asientos de los automóviles, Paulo suele utilizar un horno de cinta para una mayor uniformidad de la temperatura entre las piezas, un mayor rendimiento, una reducción de los tiempos de cambio y una flexibilidad en la carga de las piezas. En el horno de cinta continua, garantizar que las piezas alcancen la temperatura de austenización adecuada es una de las principales preocupaciones. Por ello, muchos de los sistemas de control de Paulo están orientados a mantener las temperaturas correctas para el procesamiento de sus piezas, incluyendo:

    • Controlar el posicionamiento y la carga de las piezas. Muchos tratadores térmicos confían en que los empleados carguen las piezas manualmente en el horno de cinta, lo que puede dar lugar a incoherencias en los ritmos de carga y en el solapamiento de las piezas y, como resultado, a un tratamiento térmico inadecuado. Las piezas que se solapan sufren un enmascaramiento, en el que una pieza colocada encima de otra protege parcialmente a la que está debajo del calor del horno, lo que da lugar a un tratamiento térmico parcial. Este problema puede alargar los plazos de entrega para tener en cuenta el reprocesamiento y, lo que es peor, puede hacer que entren en su cadena de suministro piezas tratadas de forma incorrecta. Para combatir este riesgo, Paulo emplea un sistema de carga automatizado que garantiza índices de carga consistentes y controla el solapamiento de las piezas. En algunos casos, hemos diseñado un sistema de fijación a medida en el que las piezas pueden cargarse a mano para evitar el anidamiento y garantizar una exposición térmica adecuada en todas las superficies de las piezas.
  • Medición y control de la temperatura del horno. Procesar correctamente sus piezas a la primera es lo que permite a un socio comercial de tratamiento térmico como Paulo cumplir con plazos de entrega ajustados y mantener un alto volumen. Por eso medimos la temperatura del horno de cinta continua en cuatro zonas diferentes para poder obtener una imagen clara de lo que ocurre con sus piezas durante el procesamiento, lo que nos da la certeza científica de que se ha realizado un tratamiento térmico adecuado.
  • Medición y control de los índices de cocción de los hornos. Los índices de cocción del horno deben optimizarse para procesar adecuadamente sus piezas. El sistema de banda de Paulo (PBS) verifica y ajusta las temperaturas del horno para evitar las fluctuaciones de calor. Si se detectan problemas, el proceso se detendrá automáticamente y las piezas se pondrán en cuarentena hasta que se resuelva el problema. Estas medidas evitan que cualquier pieza fuera de especificación salga de nuestras instalaciones, reduciendo el riesgo de fallo de la pieza, de retirada del mercado y de otras ramificaciones. 
  • Verificación de las temperaturas de las piezas a la salida del horno. Utilizando una pistola de temperatura infrarroja, medimos la temperatura de las piezas al salir del horno. Se trata de una norma CQI-9 que ayuda a verificar que las piezas alcanzaron la temperatura deseada mientras estaban en el horno y nos permite identificar rápidamente cualquier pieza potencialmente defectuosa.
  • Control del contenido de carbono en la atmósfera del horno. Si los niveles de carbono son incorrectos (demasiado altos o demasiado bajos) durante el procesamiento, las piezas no obtendrán la dureza superficial deseada o incluso pueden perder dureza y durabilidad por descarbonización. La mayoría de los tratadores térmicos comerciales sólo controlan y miden el carbono desde una ubicación dentro del horno. Paulo controla el carbono en tres zonas del horno. Si se detectan niveles inadecuados de carbono, suenan las alarmas, se detiene el proceso y las piezas se ponen en cuarentena. Esta supervisión es crucial para el tratamiento adecuado de las piezas. 

Diseño y automatización de procesos

Paulo es experto en ofrecer una excelente repetibilidad para piezas con las especificaciones más estrictas. También podemos ayudar a los fabricantes a desarrollar nuevas recetas u optimizar las existentes para las piezas con el mayor equipo interno de metalurgia de cualquier tratador térmico comercial del sector. Podemos realizar experimentos con diferentes materiales, métodos de tratamiento térmico, medios de enfriamiento, agitación y cualquier otra variable, para crear la pieza con las propiedades exactas requeridas para que funcione como se necesita. 
Para todas las piezas que procesamos, nuestras recetas se programan directamente en nuestros equipos utilizando PICS, de modo que su proceso se ejecuta automáticamente, utilizando salvaguardias para garantizar una producción correcta en todo momento. Y una vez tratada la pieza, Paulo se asegura de que se limpie y manipule adecuadamente, para garantizar que esté lista para cualquier tratamiento secundario, como el pulido o el cromado.

Experimente la diferencia de Datagineering para sus componentes de asientos de automóviles

Si tiene problemas con su actual socio de tratamiento térmico, está trabajando en diseños de piezas nuevos o actualizados, o simplemente necesita ayuda para satisfacer sus necesidades de rendimiento, Paulo puede ayudarle. Le pondremos en contacto directamente con un experto en tratamiento térmico de Paulo que puede ayudarle con sus necesidades, desde las más sencillas hasta las más complejas, y obtener resultados inigualables en cuanto a calidad y precisión para sus piezas de automoción. Para conectar con un experto de Paulo para discutir sus necesidades de tratamiento térmico o solicitar un presupuesto, contacto con nosotros.

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