Hay muchas maneras de alterar las formas en que los metales se comportan y reaccionan al mecanizado de precisión. Uno de estos métodos es el tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede aplicarse a la pieza antes para que el material sea más mecanizable, o los componentes pueden mecanizarse antes de las etapas finales de endurecimiento y calentamiento. El tratamiento térmico puede afectar a diferentes aspectos del metal, como la resistencia, la dureza, la tenacidad, la maquinabilidad, la conformabilidad, la ductilidad y la elasticidad. También puede afectar a las propiedades físicas y mecánicas del metal para cambiar su uso o alterar futuros trabajos sobre el mismo. A continuación veremos los diferentes tipos de tratamiento térmico y cómo afectan a las piezas durante el mecanizado de precisión.
DUREZA
En el tratamiento térmico para endurecer un metal, éste se calienta a una temperatura en la que los elementos del metal se convierten en una solución. Antes de hacer esto, los defectos en la estructura de la red cristalina del metal son la principal fuente de «cesión» o plasticidad. El tratamiento térmico resuelve esas deficiencias llevando el metal a una solución fiable con partículas finas para reforzar el metal. Una vez que el metal se calienta a la temperatura adecuada para producir una solución sólida, se enfría rápidamente para atrapar las partículas en la solución.
En el endurecimiento por precipitación, se añaden partículas de impurezas a la aleación metálica para aumentar aún más la resistencia.
DUREZA EN CAJA
En el proceso de endurecimiento en caja, la capa externa del metal se endurece mientras el metal interior permanece blando. En el caso de los metales con bajo contenido en carbono, como el hierro y el acero, es necesario infundir carbono adicional en la superficie. La cementación es un proceso que se utiliza a menudo como paso final después de que la pieza haya sido mecanizada. Se utiliza un calor elevado en combinación con otros elementos y productos químicos para producir una capa exterior endurecida. Dado que el endurecimiento puede hacer que los metales sean más frágiles, la cementación puede ser útil para aplicaciones que requieren un metal flexible con una capa de desgaste duradera.
Recocer
El recocido es un método de tratamiento térmico en el que un metal como el aluminio, el cobre, el acero, la plata o el latón se calienta a una temperatura específica, se mantiene a esa temperatura durante algún tiempo para permitir que se produzca la transformación y luego se enfría con aire. Este proceso aumenta la ductilidad del metal y disminuye su dureza para hacerlo más manejable. El cobre, la plata y el latón pueden enfriarse rápida o lentamente, mientras que los metales ferrosos, como el acero, deben enfriarse siempre gradualmente para que se produzca el recocido. El recocido puede utilizarse antes de mecanizar un metal para mejorar su estabilidad, haciendo que los materiales más duros sean menos propensos a agrietarse o fracturarse.
NORMALIZACIÓN
La normalización es un proceso de recocido para el acero en el que se calienta a 150-200°F más que en el recocido y se mantiene a la temperatura crítica el tiempo suficiente para que se produzca la transformación. El acero tratado de este modo debe enfriarse al aire. El tratamiento térmico en la normalización provoca granos austeníticos más pequeños, mientras que el enfriamiento por aire produce granos ferríticos más refinados. Este proceso mejora la maquinabilidad, la ductilidad y la resistencia del acero. La normalización también es útil para eliminar los granos columnares y la segregación dendrítica que puede producirse durante la fundición de una pieza.
TEMPERADO
El templado es un método de tratamiento térmico utilizado para aumentar la resistencia de las aleaciones basadas en el hierro, como el acero. Los metales con base de hierro son muy duros, pero a menudo son demasiado frágiles para ser útiles para la mayoría de los propósitos. El templado puede utilizarse para cambiar la dureza, la ductilidad y la resistencia del metal, lo que suele facilitar su mecanización. El metal se calentará a una temperatura inferior al punto crítico, ya que las temperaturas más bajas reducen la fragilidad manteniendo la dureza. Para aumentar la plasticidad con menos dureza y resistencia, se requieren temperaturas más altas.
Otra opción es comprar material que haya sido endurecido o endurecer el material antes del mecanizado. Aunque esto hace que sea más difícil de mecanizar, elimina el riesgo de que los tamaños de las piezas cambien, a diferencia de un proceso de tratamiento térmico posterior al mecanizado. También puede eliminar la necesidad de un taller de rectificado para obtener los acabados o tolerancias ajustados.
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El tratamiento térmico puede ser una parte esencial del proceso de mecanizado de precisión para transformar los metales y asegurar que sus piezas y partes funcionen como usted necesita. Hable con uno de nuestros ingenieros de precisión cualificados sobre sus requisitos y cómo encontrar el método de tratamiento térmico adecuado para su proyecto de ingeniería de precisión.