ajuste, montaje, verificaciÓn y control de...

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

Cámara

Las resistencias se construyen de alambre o de una cinta con aleación de cromo-níquel, resistente a las altas temperaturas, o de varillas refractarias, a base de silicio o carburo de silicio. Se ubican en el interior de la carcaza, rodeando el crisol, o cubriendo la superficie interna de la cámara.

Fig. 5

Cámara de calentamiento: es el lugar donde se colocan las piezas que van a tratarse térmicamente. La cámara suele denominársela mufla y se fabrica en material refractario. Las resistencias eléctricas están instaladas en las partes laterales.

Generalmente, tienen forma rectangular, frecuentemente con el techo abovedado y sus dimensiones son variables, según la capacidad del horno y la finalidad para la que fue construida. (Fig. 5).

En los hornos de baño, esta cámara se denomina crisol y se halla ubicado en la zona central del horno. Se fabrica en acero refractario o fundición especial, y en la mayoría de los casos tiene forma cilíndrica (Fig. 6).

Control de temperatura: Para controlar la t e m p e r a t u r a d e l a c á m a r a d e calentamiento, se utiliza un pirómetro. El termopar del mismo está situado dentro de la mufla o crisol.

Crisol

En los hornos de cámara es fijo y se halla ubicado en la parte posterior o superior de la mufla, en un alojamiento especial. Cuando el horno es de gran longitud, puede tener más de un termopar.

En los hornos de baño, el termopar se coloca dentro del crisol, apoyándolo en un dispositivo de sujeción.

Fig. 6

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TIPOS DE HORNOS ELÉCTRICOS

Hornos Eléctricos Series TM y TL

Generalidades

Los hornos eléctricos EMISON, SERIES TM y TL, a la contrastada calidad de todos nuestros productos, avalada por mas de 40 años de servicio, unen los últimos avances en microelectrónica y aislamiento, aplicados específicamente a horno para tratamientos térmicos consiguiendo excepcionales resultados.

Nuestro sistema especial patentado de calentamiento utiliza al máximo la energía radiante de las placas lo que posibilita la baja potencia instalada del horno.

La serie TM está especialmente estudiada para tratamientos hasta 1.100ºC.(Temple, recocido, revenido, cementación, soldadura, dilatación...).

Para trabajos a temperaturas hasta 1.300º C utilicen la serie TL.

Descripción del horno

El horno es de construcción metálica, electro soldado, a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío, con un tratamiento especial anticorrosivo, de gran robustez, con avanzado diseño y protección con imprimación fosfocromatante y pintura epoxídica de agradables tonos, lo que le confiere una larga vida y un acabado estéticamente agradecido.

Vocabulario técnico

Termopar : Termocupla, termoelemento, par termoeléctrico.

Crisol : Retorta.

Cámara : Mufla.

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El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor. La puerta es de apertura lateral, con cierre por aldaba, y perfecto ajuste sobre un marco de refractario. En el interior del horno una solera de refractario facilita la colocación de las piezas a tratar y su manejo a altas temperaturas. Se ha previsto la introducción de atmósfera controlada en el horno con chimenea para la evacuación de gases y antorcha de quemado.

Calentamiento

Las resistencias eléctricas están colocadas en los laterales y techo del horno e incorporadas a una masa de hormigón refractario que las protege de la agresión de los posibles gases desprendidos por la carga y las resguarda de golpes y rozaduras durante la carga y descarga. Son de hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe y preparadas para ser conectadas a la red de 230/400 V 2 o 3 fases. Los calefactores están ampliamente sobredimensionados para una larga vida. (Fig. 1).

Fig. 1


Control de temperatura

El control de la temperatura está asegurado por un regulador electrónico con visualizador digital. En el cuadro eléctrico que acompaña de serie estos hornos se instala un temporizador el cual una vez transcurrido el tiempo de tratamiento a la temperatura deseada proporciona una señal eléctrica para el accionamiento de una alarma acústica y/o luminosa.

Complementos

Como complemento a nuestros hornos ofrecemos baños de apagado para temple sobre agua, aceite o sales, sistemas de enfriamiento por aire, sistemas de atmósfera controlada y todo tipo de productos y accesorios. Opcionalmente pueden incorporarse al horno todo tipo de controles y automatismos. Consúltenos sus necesidades.

Hornos de camara

Los hornos eléctricos EMISON, SERIES CT y VT, a la contrastada calidad de todos nuestros productos, avalada por más de 45 años de servicio, unen los últimos avances en microelectrónica y aislamiento, aplicados específicamente a hornos para tratamientos térmicos, consiguiendo excepcionales resultados.

Nuestro sistema especial patentado de calentamiento utiliza al máximo la energía radiante de las placas lo que unido a la eficacia del aislamiento posibilita la baja potencia instalada del horno.

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Construcción

El horno se presenta en un atractivo mueble de construcción metálica, a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío, con un tratamiento especial anticorrosivo. De gran robustez y ligereza, con avanzado diseño y pintura epoxídica de agradables tonos, que le confiere una larga vida y un acabado estéticamente agradecido.

La puerta es de apertura lateral, con cierre por tornillo, y perfecto ajuste sobre un marco de refractario con estanqueidad asegurada por la junta recambiable de fibra cerámica.

En el interior del horno una mufla de acero refractario facilita la colocación de las piezas a tratar. Se ha previsto una chimenea de evacuación de gases y una entrada de gas de tratamiento. (Fig. 2).

Fig. 2

Calentamiento

Las resistencias eléctricas están colocadas en los laterales, solera, fondo y puerta del horno (según modelos), e incorporadas a una masa de hormigón refractario, que las protege de golpes y rozaduras durante la carga y descarga.

Los calefactores están ampliamente sobredimensionados para una larga vida. Son de hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe y preparados para ser conectadas a la red de 230/400 V 2 ó 3 fases.


Aislamiento

El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor.

La perfección en el aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo y un extraordinario ahorro energético.

Control de temperatura

El control de la temperatura está asegurado por un microprocesador electrónico con visualizador digital de la temperatura instantáneo de la cámara. El equipo permite regular la velocidad de subida a la temperatura de consigna, y una vez alcanzada la mantiene un tiempo programable, y transcurrido éste emite una señal de 230 V II 10 A para actuar sobre una alarma o avisador o detener el funcionamiento del horno.Hornos de cámara

Modelo Dimensiones Potencia Kilovatios

CT - 150 50 x 60 x 50 20CT - 250 60 x 64 x 65 25CT - 350 70 x 70 x 72 30CT - 500 78 x 80 x 80 35CT - 750 90 x 91 x 92 45CT - 1000 90 x 100 x 112 50CT - 1500 100 x 115 x 135 70CT - 2000 100 x 120 x 170 83

110

Hornos de Sales

Los hornos eléctricos EMISON, SERIE SAL, a la contrastada calidad de todos nuestros productos,unen los últimos avances en microelectrónica y aislamiento, aplicados específicamente a hornos para tratamientos térmicos por sales, consiguiendo excepcionales resultados. (Fig. 3).

Los hornos de crisol con sales fundidas han sido largamente utilizados en el tratamiento

térmico de los metales, utilizándose entre otros en los procesos de cementación, nitruración, temple, revenido, sulfinización y selenización.

Entre otras ventajas cabe citar la rapidez de t r a t a m i e n t o , l a u n i f o r m i d a d d e temperaturas, la ausencia de oxidación, y, sobre todo, la facilidad de manejo.

Fig. 3

Descripción del horno

El horno es de construcción metálica, electro soldado, a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío, de

gran robustez, con avanzado diseño y protección con imprimación fosfocromatante y pintura epoxídica de agradables tonos, lo que le confiere una larga vida y un acabado estéticamente agradecido.


El aislamiento se realiza mediante fibras cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor.

Calentamiento

Existen multitud de alternativas para el calentamiento de los crisoles que contienen las sales. Por las características de la serie de hornos que presentamos creemos que la mejor solución es el calentamiento eléctrico por resistencias, si bien opcionalmente puede construirse con calefacción a gas o gasóleos.

Las resistencias eléctricas están formadas por un aro de hormigón refractario con hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe en su interior y preparadas para ser conectadas a la red de 220/380 V III fases. Los calefactores están ampliamente sobredimensionados para una larga vida.

Control de proceso

El control de la temperatura está asegurado por un regulador electrónico con visualizador digital y termopar tipo K sumergido en las sales y un regulador con termopar en la cámara de calentamiento.

Debe tenerse en cuenta que para alcanzar una temperatura determinada en las sales la temperatura en la cámara formada por las resistencias y el crisol debe ser del orden de unos 100 grados superior.

No es conveniente sobrepasar éste margen por acortarse la vida del crisol ni mantener muy estrecho el margen ya que el tiempo de fusión de las sales se alarga.

En el cuadro eléctrico que acompaña de serie estos hornos se instala un temporizador el cual una vez transcurrido el tiempo de tratamiento a la temperatura deseada proporciona una señal eléctrica para el accionamiento de una alarma acústica y/o luminosa.

En caso de rotura del crisol unos electrodos colocados en la solera del horno detectan la presencia de las sales fundidas y provocan el encendido de un piloto avisador.

Características

Modelo Dimensiones Crisol Watios Litros

en mm

SAL-10 570 x 530 230 x 250 4.000 10

SAL-30 650 x 680 310 x 400 7.500 30

SAL-50 690 x 780 360 x 490 10.000 50

SAL-65 730 x 880 380 x 570 13.000 65

SAL-80 770 x 880 430 x 570 15.000 80

SAL-100 830 x 880 470 x 580 17.000 100

Hornos continuos

Fabricamos hornos continuos del tipo llamado de solera pulsante u oscilante, empuje, "pater noster" y otros. El tiempo de permanencia de las piezas en el interior del horno es regulable.

En los hornos pulsantes y/o oscilantes, la calefacción se prevé de electricidad para su conexión a 230/400 V III mediante resistencias en forma de U, de la potencia adecuada cada una envolviendo la mufla, resistencias planas en la parte inferior de la mufla y una resistencia en el final de la mufla. (Fig. 4)

Fig. 4

111


Hornos para Tratamientos Térmicos ( Muflas )

Muflas para temple, Cera perdida, Cerámica y tratamientos térmicos, etc. en donde el fuego no afecta la calidad y el acabado de sus productos.

Hornos Eléctricos para diferentes tipos para tratamientos térmicos, que pueden ir de 300° hasta 1,600° C. Ya sean de Gas o cualquier otro combustible, de acuerdo a su presupuesto y a las necesidades de su proceso de fabricación. (Fig. 5)

Hornos para Tratamientos Térmicos por convección forzada Cyclone

Calefaccionados a combust ible o electricidad. Temperaturas de trabajo: 675°C / 750°C. Con cámaras de trabajo horizontales o verticales.

Estos últimos, equipados con retortas adecuadas, son ideales para procesos de nitruración gaseosa. (Fig. 6

Hornos de camara

HORIZONTAL O VERTICAL, PARA TT BAJO ATMOSFERAS CONTROLADAS. A gas o eléctricos. Eléctricos Tipo "RO", hasta 1250°C; Tipo "SC", hasta 1450°C; Tipo "MD", hasta 1800°C. A gas: con quemadores directos y retortas de carga en los modelos verticales, o calefaccionados por tubos radiantes recuperativos. (Fig. 7).

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

112

Hornos de Tambor Rotativo

A gas o eléctricos. Temp. máx.: 950°C. Para el tratamiento térmico de pequeñas piezas a granel. Tamaños normalizados. Con tambores de acero refractario, volcadores. Opcionalmente montados sobre ruedas permiten usar 2 tanques para temple: aceite y agua. (Fig. 8)

Fig. 8


Hornos con temple integral pacemaker

A gas o eléctricos, tipo PaceMaker, para cementación gaseosa, carbonitruración, nitruración, nitrurado mórbido. Temp. máx.: 1100°C. Capacidades: desde 20kg hasta 1 0 0 0 k g / c a r g a . S e s u m i n i s t r a n , complementariamente, con: mesa de carga motorizada; máquina para prelavado; horno de revenido y generador de atmósfera endotérmica. (Fig. 9)

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

Hornos continuos de tratamiento térmico

Lineas continuas para bonificado (temple/revenido)

A gas o eléctricas, pueden incluir; c a r g a d o r a u t o m á t i c o , m á q u i n a prelavadora y/o post lavadora, horno de revenido y mesadas de almacenaje. Desde el t.t. de pequeñas piezas cargadas a granel sobre mallas transportadoras (tornillos, piezas estampadas, pistas de rodamiento, etc.) hasta piezas de gran volumen unitario (p.ej. tubos de gases comprimidos) como ilustra la foto. (Fig. 10)

Lineas continuas para cementacion gaseosa

A gas o eléctricas. Conformadas por máquinas de prelavado, horno de cementación o carbonitruración de 1, 2 ó 3 vías, tanque para temple en aceite (hasta 180°C); máquinas de post lavado y horno de revenido, etc. (Fig. 11)

Hornos Continuos Pusher

A combust ible o eléctr icos, para tratamientos térmicos de piezas a granel sobre bandejas de aleación NiCr. Temp. máx. 1150°C. Ciclos automáticos de empuje. Con o sin atmósferas controladas.

(Fig. 12)Fig. 12

113


Hornos de Lecho Fluidizado

A gas o eléctricos. La más reciente innovación en tratamientos térmicos sin polución. La carga es sumergida en un lecho fluidizado de alúmina. Mediante el cambio de los gases de fluidificación, se realizan variados procesos tales como: temp le neu t ro , ca rbon i t ru rac ión , cementación, nitruración, etc. Temperatura hasta 950°C. (Fig. 14)

Fig. 14

114

Hornos Continuos de Solera Sacudidora, para Temple Bajo Atmosfera Controlada

A gas o eléctricos (para piezas pequeñas). Las piezas caen automáticamente al tanque de temple al alcanzar su temperatura de austenización. Temp. máxima: 950°C. Capacidades: de 7 a 70 kg/h. Para mayor producción: hornos con tapiz transportador. (Fig. 13)

Fig. 13

Sistema de lecho fluidizado

En los últimos diez años, los hornos de tratamientos térmicos de lecho fluidizado han tenido un fuerte impacto en la industria metalmecánica en Norteamérica.

Comparando con los tratamientos convencional4es, el lecho fluidizado nos presenta las siguientes ventajas:

* Mayor versatilidad de aplicación.

* Mejor acabado superficial.

* Mejor control del proceso .

* Un proceso de tratamiento térmico “no contaminante”.

Después del recocido no forma cascarilla y no presenta oxidación la pieza trazada.

En nuestros hornos de capacidad de f22” x 48” de largo, se pueden realizar diversos tratamientos tales como: (Fig. 15).

* Temple

* Nitruración

* Carbonitruración

* Cementación

* Recocido

* Alivio de tensiones

* ApagadoFig. 15


El lecho fluidizado consiste en una retorta rellena con arena refractaria y de un gas fluidizante introducido a través de un difusor.

Las partículas se separan y flotan bajo un controlado flujo y presión de gas, dependientes de la temperatura de trabajo y del tipo de tratamiento. De esta forma, las partículas asumen las características aproximadas a un líquido, obtenemos altas velocidades de transferencia de calor y excelente uniformidad en la temperatura. La arena refractaria permanece inerte durante el calentamiento y no reacciona ni se

Fig. 16

degrada con la temperatura o composición del gas.

Cada horno tiene su respectivo flujometro donde los gases fluidizantes son regulados y controlados. (Fig. 16)

Las piezas se colocan en canastas dispuestas de tal manera que puede fluir el gas con facilidad, dependiendo del tipo de acero y el tratamiento térmico, estas piezas se enfrían en otro horno de lecho fluidizado isotérmico, aceite o agua.

Hornos y/o estufas con calentamiento por convección forzada 100%. (Fig. 17)

Fig. 17

Fig. 18

Fig. 19

Temperatura de operación entre 60° y 425°C. Especiales hasta 600°C.

Modelos normalizados: eléctricos y a combustibles (en los tamaños mayores).

Para mesadas o autoportantes, y con carro de carga.

Hornos Baño de Sales (Fig. 18)

Eléctricos o a combustibles, con crisol metálico y calefacción exterior; o con crisol cerámico y electrodos sumergidos (eléctricos). Temp. hasta 1350°C.

Equipos para temple con Horno Rebatible (Tilt-up) (Fig. 19)

A gas o eléctricos. Con o sin atmósfera controlada.

Para el tratamiento térmico de grandes piezas con mínimos tiempos de traslación e inmersión en el medio de apagado (temple), imposibles de obtener con otros diseños. Revestimientos 100 % en fibra cerámica.

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TEMPLE - ENFRIAMIENTO

Se denomina temple a la austenitización, es decir, a calentar el acero a la temperatura de temple y enfriarlo luego con rapidez.

Transformación de la textura austenítica en textura martensítica.

(Red cristalina con centradoen las caras)

Austenita

Transformación

Hierro

Carbono

Martensita

(Red cristalina con centradoen el cuerpo)

Fig. 1B Fig. 1A.

Fig. 2. Microfotografías de la textura.

Acero bonificado C 45 con 0.45% de carbono. La textura básica está formada por ferrita y perlita uniformemente distribuidas.

La martensita tiene u n a t e x t u r a d e finísimas acículas. Se trata de hierro a con inclusiones de carbono.

Textura perlítica pura de un acero p a r a herramientas con 0 . 8 3 % d e carbono.

116

Por medio del temple se consiguen durezas cuya cuantía depende de la del contenido de carbono.

El temple consiste en calentar al rojo y enfriar rápidamente. El calentamiento de la pieza por encima de la línea GSX produce una textura austenítica (Fig. 1) uniforme (austenitización). A

El enfriamiento se hace a gran velocidad con lo que se consigue una transformación de la textura aunque manteniéndose el carbono en la red cristalina (formación de martensita). (Fig. 1B)

La dureza del material depende esencialmente del contenido de carbono o de que hayan podido formarse suficientemente o no granos de martensita duros y quebradizos. Los granos de ferrita son muy blandos, los granos de perlita con el 0.83% de C son semiduros y poco tenaces y los granos de cementita muy duros. (Fig. 2).

Instalaciones para el calentamiento

Se utilizan hornos de templar u hornos de baño de fusión (baños de sales en fusión) con exacta regulación de la temperatura.

Los hornos de baño de fusión tienen la ventaja de que no recalientan las piezas de paredes delgadas.

Enfriamiento brusco

Al eliminar rápidamente el calor, se forman cristales duros de martensita. Esto no ocurre más que a partir de la “velocidad crítica de enfriamiento brusco”. El “punto martensítico” es aquella temperatura para la cual comienza la transformación en las condiciones dadas.

El agua fría tiene un intenso efecto de enfriamiento: el agua caliente enfría con más suavidad. Ambas son apropiadas para los aceros de carbono.


El aceite templa tanto más suavemente cuanto más espeso es apropiado sólo para aceros de baja aleación. El aire es el que enfría con más lentitud: apropiado para los aceros de alta aleación. Mediante una congelación intensa (- 75°C a 180°C) se logra la transformación de otro 7% u 8% de la austenita residual que, en otros casos, es el 10% al 20% (Fig. 3).

Fig. 3. Proceso de temple en el diagrama hierro - carbono.

* Átomo de C o Átomo de Fe

Red. Centr.cuerpo Martensita y Red. Centr.cuerpo

Martensita

2000 0,83 2,06 Influencia de la velocidad

de enfriamiento sobre latextura de un acero eutectoide(no aleado, 0,83% C)

%C

300

723

800

911

800

900

1000

1100

1147

700K

ºC

ºC

G

E

Austenita

P

S

nra

Ef

i

nra

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i

Ca

lien

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nf

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esp

ac

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Mu

y

po

Rá

id

rl

No

ma

Le

nto

Le

nto

Punto de la martensita

Acerosubeutectoide

Acero subeutectoide

Cementitade la perlita

Cementita de la perlitay de la cáscaraBolas de

cementita

Bolas de cementita

Cl

nta

aie

Austenita (red centrada caras)

Austenita (red centrada caras)

117

Factores que influyen

Los factores que influyen en el temple del acero son los siguientes:

* Composición

* Tamaño del grano

* Estructura

* Forma y tamaño de las piezas

* Estado superficial

* Medio de enfriamiento

Todos ellos tienen gran importancia en el resultado final del tratamiento; por ejemplo, para las mismas condiciones de enfriamiento, la dureza de los aceros de carbono templados es mayor cuanto más alto es su porcentaje de carbono.

Fluidos de temple

El enfriamiento necesario para lograr el temple correcto se consigue por inmersión del acero, cuya temperatura se ha elevado, en un medio refrigerante adecuado, sólido, líquido o gaseoso.

Los más utilizados son:


Aceite

* Agua. Se emplea a temperaturas no superiores a 20°C y en baños refrigerados en los que se produce una circulación continua del líquido. (Fig. 4).

Para disminuir la etapa de enfriamiento, se agita (el agua o la pieza) o se le añaden sales.

* Aceite. Los aceites para temple, de o r i g e n m i n e r a l , p u e d e n s e r convencionales (no aditivados) o especiales (aditivados). Se usan para templar aceros de alto porcentaje de carbono o bien aceros aleados. (Fig. 5)

* Sales o metales fundidos. Tanto los metales fundidos (mercurio, plomo, etc.).como ciertas sales (cloruros, nitratos, etc.). se emplean como medios de enfriamiento en los tratamientos isotérmicos. (Fig. 6)

* Gases. Las piezas se pueden enfriar mediante gases, pero este medio sólo es eficaz en aceros de autotemple.

Según el proceso seguido y los resultados obtenidos, existen varios tipos de temple para el acero que se describen a continuación.

sales

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Agua

118

Temple normal o martensítico

Es el temple ya descrito, en el cual la temperatura se eleva hasta unos 50°C por encima de la crítica y se mantiene el tiempo necesario.

Sigue un enfriamiento rápido y continuo en el medio adecuado. El constituyente final es martensita sola, si el acero es hipoeutectoide (menos del 0,9% de carbono).

Martempering

Es un tratamiento isotérmico, también llamado temple escalonado martensítico, que consiste en calentar el acero a la temperatura de austenización hacerlo permanecer en ella el tiempo necesario y enfriarlo después rápidamente en un baño de sales hasta la temperatura de inicio de transformación de la austenita en martensita, en la cual se mantiene (permanencia isotérmica) hasta que toda la masa adquiere esa temperatura. A continuación se enfría al aire.

Las principales ventajas de este tratamiento consisten en que elimina las tensione producidas por la transformación y como consecuencia, minimiza las deformaciones y grietas del temple.

Se aplica a herramientas, rodamientos, engranajes, troqueles, etc.

Temple interrumpido

Este temple se utiliza también para evitar las deformaciones y grietas de la transformación martensítica cuando esta tiene lugar con una gran velocidad de enfriamiento.


El proceso que sigue es el de enfriar rápidamente el acero antes de que llegue a la temperatura de transformación en martensita, extraer la pieza de agua e introducirla en un baño de aceite, donde se enfría con menos severidad, transformándose así en martensita.

En algunas ocasiones se enfría el acero hasta 200 a 300 °C y se extrae del agua para que termine el enfriamiento al aire. Sirve para templar, el agua, herramientas de formas complicadas.

Austempering

Es un tratamiento isotérmico y se denomina también temple escalonado bainítico.

El proceso e parecido al del martempering, si bien la permanencia isotérmico se realiza a mayor temperatura, transformándose la austenita en bainita.

Su ventaja principal es la de que, como las tensiones internas propias de la transformación son en él muy débiles, resulta una deformación mínima y libre de las grietas microscópicas de temple. Se aplica a muelles, alambres, piezas pequeñas, etc.

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Tratamiento subcero

El tratamiento subcero se usa para los aceros que, después del temple normal en agua o aceite, conservan todavía cierta cantidad de austenita sin transformar. Con él se consigue transformar la austenita residual en martensita continuando el enfriamiento a temperaturas inferiores a 0°C.

La transformación es casi completa. Utilizado para aceros rápidos, de cementación, indeformables, etc.

Es muy útil para obtener calibres de precisión, pues evita que con el tiempo se modifiquen sus medidas por efecto de la lenta transformación de la austenita residual que queda en la estructura sí, como se ha dicho, se efectúa el temple en agua o aceite.

Temple superficial

Existen piezas que, por el tipo de trabajo que han de realizar, requieren, por una parte gran tenacidad y resistencia en el núcleo y, por otra, gran dureza y resistencia superficial (por ejemplo, engranajes, cigüeñales, árboles de levas, etc.).

Como es sabido, características no pueden conseguirse con el temple, pero sí con otros procedimientos, como el endurecimiento superficial por temple localizado y otros que se estudiarán como tratamientos termoquímicos.

El método del temple superficial consiste en producir un calentamiento muy rápido en la superficie de la pieza, de forma que solamente una delgada capa alcance la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento muy rápido.

Para este tratamiento se emplean aceros con un 0,3-0,6% de carbono, siendo su estado inicial el de recocido o normalizado.

Según sea el calentamiento, se distinguen dos procedimientos:

Temple superficial a la llama. El calentamiento superficial se consigue mediante un soplete oxiacetilénico, enfriando seguidamente con un chorro de agua sobre la superficie. Actualmente existe gran variedad de dispositivos o instalaciones de forma continua a series de piezas iguales. También se denomina flameado.

Temple por inducción. El calentamiento de la superficie se logra por medio de corrientes inducidas de alta frecuencia. Las temperaturas alcanzadas son del orden de los 1,000°C en pocos segundos y para tal fin se emplean generalmente unos dispositivos arrollados en forma de bobinas.

El conjunto es un transformador en el cual el primario lo constituye la bobina de inducción y la pieza hace de secundario. La profundidad del temple depende de la frecuencia, la potencia y el tiempo del calentamiento.


El temple modifica sensiblemente las características mecánicas del acero, pues aumenta:

- su dureza,

- su resistencia a la rotura por tracción, y

- su elasticidad.

En cambio, disminuye:

- su posible alargamiento, y

- su resiliencia (lo vuelve más frágil).

El aumento de dureza varía con el contenido de carbono del material, es decir, se consiguen mayores durezas cuanto mayor es el porcentaje de carbono.

El diagrama de la Fig. 7 muestra la variación de dureza en unidades Rockwell C,

Fig. 7

Dureza obtenida al templar aceros cuyos espesores varían de 4 a 15 mm.

Dureza obtenida al templar aceros muy delgados

70

64

60

57

50

40

35

30

20

00,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Contenido de Carbono en %

ure

zR

elC

Da

o

ck

we

obtenidas al templar diferentes aceros. Por ejemplo, para una lámina de acero con 0,2% de carbono, la dureza es de 50 Rockwell C; mientras que para una lámina de acero con 0,6% C es de 64 Rockwell C. En cambio, para un acero de espesor más grueso tenemos que, para un contenido de 0,2% de carbono la dureza es de 35 Rockwell C, para 0,6% de C la dureza es de 57 Rockwell C.

En el proceso de templado se distinguen tres etapas:

* El calentamiento,

* La permanencia a la temperatura de temple, y

* El enfriamiento.

Primera etapa:

Calentamiento: Generalmente las piezas, antes de ser llevadas hasta la temperatura final requerida por el tratamiento, se precalientan a una temperatura comprendida entre 500°C y 600°C, aproximadamente. Esto se hace con el objeto de evitar grietas, debidas a tensiones internas; las cuales se producen al introducir un material frío en un horno que se halla a la temperatura de temple (Fig. 8).

Cámara de bajatemperatura Pirómetro de

baja temperat.

12

6

9 3

Fig. 8

120


Después del precalentamiento, las piezas se calientan de 40°C a 60°C, por encima de la temperatura correspondiente al punto crítico superior.

Las temperaturas de calentamiento de las funciones están comprendidas entre 750°C y 900°C.

En la práctica para determinar las temperaturas de temple de los aceros SAE y aceros comerciales, se deben consultar las tablas SAE y los catálogos que publican los fabricantes.

Para los aceros al carbono, las temperaturas de temple en función del contenido de carbono son las siguientes.

Porcentaje de C Temperatura Porcentaje de C Temperatura

% (°C) % (°C)

0,1 925 0,8 780

0,2 900 0,9 775

0,3 870 1,0 770

0,4 840 1,1 770

0,5 830 1,2 765

0,6 810 1,3 760

0,7 790 1,4 760

Baño

de

sales

Pirómetro

Calentamientoeléctrico

Lana de escorias

Envoltura de chapa

Segunda etapa:

Permanencia a temperatura de temple.- la duración de calentamiento varía de acuerdo al espesor de las piezas y a la composición del material. Generalmente, los aceros al carbono se mantienen 5 minutos por cada 10mm de espesor, y los aceros aleados, para esta misma dimensión, se mantienen 10 minutos.

Fig. 9

Es recomendable que la permanencia de las piezas en el horno no sea excesiva, porque se pueden descarburar si no están protegidas.

Cuando el calentamiento se hace en baño de sales, la duración del tratamiento es más corta que en los hornos de cámara, debido a que la transmisión de calor se efectúa más rápidamente (Fig. 9).

Tercera etapa:

Enfriamiento: El acero, después de haber

alcanzado en el horno la temperatura de temple, se debe enfriar rápidamente.

Las propiedades finales del material templado dependen del medio de enfriamiento utilizando, por lo cual su elección debe ser cuidadosa, teniendo en cuenta la composición química de los aceros.

Las velocidades de enfriamiento varían de un acero a otro, siendo mayores para los aceros al carbono y menores para los aceros aleados. En general, se utiliza agua para enfriar los aceros al carbono. El aceite se usa para los aceros aleados y para las fundiciones. El aire a presión o calmo se utiliza para templar aceros de alta aleación.

121


No obstante lo mencionado anteriormente, existen excepciones: por ejemplo, un acero para herramienta de 1,10% C, con un espesor menor de 3mm, es conveniente templarlo en aceite, y ciertos aceros aleados de más de 100 mm de espesor se templan en agua (Fig. 10).

Los fabricantes de aceros indican los medios de enfriamiento que se debe utilizar en cada clase de material. La consulta de estas recomendaciones debe hacerse especialmente cuando se está tratando un acero de composición especial (acero aleado).

Graduación del temple en un baño de temple

Fig. 11

Agua a 20º C

Fig. 10

Aceite de linaza

Aceite

El temple por enfriamiento brusco

Observaciones

a)El tiempo transcurrido desde que se retira la pieza del horno hasta su inmersión en el baño, debe ser lo más breve posible. La permanencia en éste, debe permitir un enfriamiento completo.

b)Las piezas alargadas o de poco espesor (ejes, mechas, láminas, cuchillas y otras similares) deben calentarse y enfriarse en posición vertical. Para lograr esta condición, puede utilizarse soportes guías u otros dispositivos especiales. (Fig. 11).

Errores y consecuencias en el calentamiento y enfriamiento

Dentro de lo que se considera esencial en la práctica, se puede enunciar: recocido previo, uniformidad de calentamiento y control de temperatura.

Si no se dispone de hornos dotados de pirómetros, obsérvese la gradación de colores en el calentamiento.

Téngase sumo cuidado en no oxidar o descarburar una pieza, por causa de un calentamiento demasiado prolongado, a bien, por contacto con el aire.

Para preservar las piezas delicadas de la oxidación, se las calienta a unos 300°C, cubriéndolas luego con ácido bórico calcinado. Al proseguir el calentamiento, el ácido se transforma en vidrio protector, que , al enfriarse la pieza, se desprende espontáneamente.

Para evitar la formación de escorias y escamas, se puede espolvorear las piezas con sal de cocina bien seca, con prusiato amarillo de potasa, o bien con jabón.

Fig. 12

Cuando se desea evitar la oxidación en forma absoluta, se calienta en un tubo o en una caja de acero inoxidable, llena de virutas de fundición, que rodeen completamente la pieza. (Fig. 12).

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Dichas cajas se introducen en el horno, calentándolas hasta que la pieza alcance el calor de temple.

El enfriamiento de las piezas se realiza de acuerdo a los siguientes procedimientos: (Fig. 13).

Procedimiento exacto Procedimiento equivocado

Líquido de temple Líquido de temple

Inmersión de la pieza en el bañoFig. 13.

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Errores

La herramienta no fue calentada suficientemente.

Consecuencia

No toma dureza; falta de rendimiento en el trabajo; la lima agarra.

Remedios

Repet i r la operación, c a l e n t á n d o l a a u n a temperatura más elevada.

L a h e r r a m i e n t a f u e calentada demasiado; es decir, “sobrecalentada”.

Toma buena dureza; la lima no agarra, pero se producen r a j a d u r a s y g r a n d e s deformaciones.

Recocer con cuidado y repetir el temple a una temperatura exacta.

La herramienta fue muy “sobrecalentada”; es decir, “quemada”.

Toma buena dureza; la lima no agarra, se raja con facilidad al trabajar se rompe por falta de tenacidad.

Una herramienta quemada no puede ser regenerada.

Durante el calentamiento, la h e r r a m i e n t a n o f u e suficientemente protegida contra la descarburación (exceso de aire).

La herramienta se calentó muy rápidamente y con poca uniformidad o bien se enfrió en baño de tamaño insuficiente.

La herramienta no se enfrió con la rapidez necesaria, ya sea por el baño caliente o bien por la formación del velo de vapor.

Se enfrió la herramienta en un baño demasiado débil, en relación con el tipo de acero y al trabajo que debe realizar.

Se enfrió la herramienta en u n b a ñ o d e m a s i a d o enérgico, con respecto a la clase de acero y el trabajo al que se destina.

L a h e r r a m i e n t a f u e sumergida al revés en el baño.

La lima agarra, pero bajo la c a p a s u p e r f i c i a l descarburada tiene buena dureza.

Dureza no uniforme; la lima agarra en algunos puntos; la h e r r a m i e n t a s e r a j a fácilmente; las aristas se rompen en forma de conos.

Toma dureza insuficiente; sobre todo, sí la herramienta es de grandes dimensiones.

La lima agarra en varios pun tos por l a du reza insuficiente y no uniforme.

Buena dureza; la lima no agarra, pero se producen r a j a d u r a s , s e n s i b l e s deformaciones y fragilidad.

Fuertes contracciones y deformaciones; se observan manchas blandas en las partes de relieve.

Quitar la parte superficial con la muela. Si no es posible, recocer y repetir el t e m p l e , c u i d a n d o e l calentamiento.

Recocer y repet i r e l tratamiento, cuidando de obtener e l “equi l ibr io térmico”.

Recocer antes de repetir el t e m p l e . E n f r i a r enérgicamente, agitando la pieza en el baño.

Repetir el temple en un baño más enérgico.

Revenido largo, realizado enseguida después del temple, si no es suficiente para quitar la fragilidad, hay que repetir, templándolo en baño más suave.

Repetir el temple con inmersión, según el eje longitudinal y el movimiento en dirección del eje.

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MEDIOS DE ENFRIAMIENTO

En todos los tratamientos térmicos, después de calentar las piezas se las enfría en un medio que permita dar al material las condiciones finales deseadas.

Los medios más usados son:

el mismo horno apagado, u otro especial para enfriamiento muy lento.

Sustancias en polvo, tales como: ceniza, arena u otro material refractario.

Baños de agua, aceite, sales o plomo fundido, y

El aire tranquilo o a presión.

Baños de agua

Se utilizan, especialmente, en el temple de aceros al carbono, con bajo contenido de este elemento.

Los baños de agua deben mantenerse a una temperatura comprendida entre los 15°C y los 26°C, y no tener ninguna contaminación con el jabón, debido a que se disminuye el poder refrigerante del medio.

Para mejorar las propiedades refrigerantes del baño, es recomendable agregar el agua un 10% de sal común; o un 5% de sosa cáustica.

Baños de aceite

Cuando se requiere un enfriamiento con una velocidad intermedia, se emplea como medio refrigerante el aceite (Fig. 1); usado para templar aceros aleados y aceros con alto contenido de carbono.

Los baños de aceite deben reunir ciertas condiciones, como: no variar demasiado su viscosidad con la temperatura, con la volatilidad, buena resistencia a la oxidación y una alta temperatura de inflamación. Estas características se consiguen por destilación fraccionada del petróleo.

Los aceites empleados como medio de enfriamiento deben tener, en el momento del uso, de 40°C a 60°C de temperatura, para lograr los mejores resultados.

Baños de sales y plomo fundido

Cuando se realizan los tratamientos isotérmicos, se utiliza baños de sales o plomo fundido para la etapa de enfriamiento. (Fig. 2 )

Con estos baños se obtiene una buena velocidad de enfriamiento hasta la temperatura del baño caliente, por la elevada térmica del mismo. Las sales más empleadas son el nitrito de sodio, el nitrato de sodio, el nitrato de sodio y el nitrato de potasio, que se utilizan a temperaturas entres los 150°C y los 400°C.

Sales

Fig. 1

Fig. 2

125


Las mezclas de sales más comunes son las siguientes:

* 55% de nitrato potásico y 45% de nitrito sódico.

* 50% de nitrato potásico y 50% de nitrato sódico.

El cianuro sódico y el carbonato sódico se emplean para baños de enfriamiento, comprendidos entre los 400°C y los 600°C. Comercialmente, estas mezclas se deben consultar las tablas de los fabricantes.

Precaución:

Se debe evitar trasladar las piezas directamente de un baño que contenga sales de cianuro a otro de nitratos o nitratos, porque hay peligro de explosión:

Aire

Se utiliza en varios tratamientos térmicos, el aire a presión se usa para templar aceros de alta aleación.

El aire tranquilo se utiliza como medio de enfriamiento en el normalizado, en el revenido y en el recocido subcrítico. También, se emplea en la última etapa de enfriamiento del temple isotérmico y para los aceros autotemplantes.

Sustancias sólidas en polvo. (Fig. 3)

Se utilizan especialmente en los talleres chicos. Para enfriar lentamente los materiales, se usa ceniza, arena, tierra refractaria u otra sustancia incombustible y mala conductora del calor.

También puede rodearse a la pieza con una gruesa capa de material pulvurento combustible, como carbón vegetal, aserrín, cáscara de arroz, etc.; y cubrirla finalmente con una capa más gruesa de arena o tierra refractaria.

Enfriamiento en el horno. (Fig. 4)

Es un procedimiento muy usado industrialmente, pues se consiguen las velocidades de enfriamiento más bajas. Para efectuarlo: se apaga el horno y se deja enfriar con la tapa cerrada. Si se requiere bajar más aún la velocidad de enfriamiento, se enciende periódicamente el horno, durante cierto tiempo.

PRECAUCIÓN

¡RECUERDE QUE PARA ENCENDER LOS HORNOS; DEBE, PRIMERAMENTE, ABRIR LA PUERTA DEL HORNO PARA EVITAR EXPLOSIONES!

Velocidades de enfriamiento

las velocidades de enfriamiento que proporcionan cada uno, de estos medios son diferentes. Los enfriamientos más rápidos se consiguen con agua, y los más lentos; en el horno. También el tamaño y forma de la pieza influyen en esta velocidad, siendo más rápidos los enfriamientos de piezas de poco diámetro y gran superficie de contacto con el medio refrigerante.

Fig. 3

Arena

Fig. 4

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Efecto

Rápido

Lento

Medio de enfriamiento

Agua con sales ó ácidos

Agua

Agua caliente

Aceite

Aceite caliente

Baño de metales o sales

Aire movido

Aire ambiental

Material

A c e r o s s i n aleación

Aceros con baja aleación

Aceros con alta aleación

Observaciones

- Mayor deformación.

- En piezas grandes del temple no llega al núcleo.

- Peligro de rajaduras.

- Menos deformación.

- Profundidad del temple mayor.

- Menos peligro de rajaduras.

- Poca deformación.

- Profundidad del temple muy bueno.

- Poco peligro de rajaduras.

Reglas

* Utilizar suficiente volumen de líquido en los baños de enfriamiento para evitar que se sobrecaliente y no permite lograr la dureza requerida.

* Retirar la pieza del horno con herramientas adecuadas y enfriar a la brevedad posible.

Imersión correcta

Imersión Incorrecta

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Agua a 20º C


Como usar los sistemas de enfriamiento

A) Al agua

- Depositar agua corriente en una cuba grande.

- Llevar al fuego dicha cuba con agua y calentar a 15° o 30° según la clase de acero a templar. (Fig. 5).

- Tratar que la temperatura del agua no aumente ni disminuya.

B) Al aceite (de linaza).

- Depositar el aceite en un depósito grande. (Fig. 6)

- Tratar de no producir llama. (Fig. 7)

- Cambiar el aceite cuando se calienta demasiado. (Fig. 8)

Aceite de linaza

Cambio de aceite

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 5

128

C) Al aire

- Usar a una presión de 0.200 hasta 20.300 KG/CM . (Fig. 9).

- Tratar que sea muy seco y bien dirigido para no provocar deformaciones.

- Utilizar para aceros de baja velocidad de temple, aceros rápidos y aceros autotemplantes.

Condiciones para el enfriamientoa) Cuando las piezas son introducidas en

los baños de enfriamiento, deben agitarse enérgicamente, con el fin de eliminar, la capa de vapor que se produce alrededor de la misma, al entrar en contacto con el agua o el aceite (Fig. 10). Esta capa de vapor puede producir puntos blandos y tensiones internas en el material.

b) Las piezas de forma alargada, se deben introducir en el baño en posición vertical, y su agitación debe realizarse de arriba abajo (Fig. 11).

c) La cantidad del medio de enfriamiento debe ser lo suficientemente grande, para que su temperatura no se eleve demasiado mientras se enfrían las piezas calientes.

d) Cuando se usa aire a presión, debe darse un movimiento al chorro de aire o a la piezas, con el fin de que ésta se enfríe uniformemente. Lo más aconsejable es utilizar un dispositivo para este fin (Fig. 12).

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

ajuste, montaje, verificaciÓn y control de...

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