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Resistencia mecánica: Tratamientos térmicos para componentes mecánicos

En muchos casos, la resistencia mecánica de ciertos componentes se ve alterada por la normal interacción entre las partes que componen la máquina. Los tratamientos térmicos constituyen un método efectivo y necesario para eliminar o disminuir las consecuencias de un mecanizado, ablandar o endurecer un componente y modificar parcial o totalmente las características del material.

¿Deseas conocer más? Continúa leyendo este post. 

Qué son los tratamientos térmicos

Muchos materiales que componen la maquinaria utilizada en diferentes sectores comerciales transitan una inevitable pérdida de potencia, como consecuencia de la normal fricción entre las partes mecánicas.

Esta pérdida de potencia puede afectar a cualquiera de las características del material, tanto en su constitución química como en su estructura. Las mismas corresponden a la tenacidad de la maquinaria, la potencia térmica, el proceso de maquinabilidad, la dureza y la resistencia al desgaste.

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Todas ellas se relacionan a la resistencia mecánica que refiere a la capacidad que posee la maquinaria para soportar, sin alteraciones, la interacción habitual de sus componentes. 

En los reductores y motorreductores, la disminución de la resistencia mecánica es habitual y puede paliarse a través de los tratamiento térmicos. El problema del desgaste puede estar relacionado a diversos motivos y, el más habitual o el que debe contemplarse en gran medida, es el factor tiempo. Es decir, la longevidad que poseen los componentes en general.

En este sentido, los tratamientos térmicos son indispensables para disipar las consecuencias de desgaste. Se trata de un conjunto de métodos de aleaciones y enfriamiento que se aplican al material bajo diversas condiciones (brusca temperatura, velocidad, alineación de metales, persistencia en el tiempo, entre otras) con la finalidad de optimizar las propiedades mecánicas del material apuntando fundamentalmente a la elasticidad, dureza y resistencia del mismo.

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Tipos de tratamientos térmicos

Como hemos mencionado anteriormente existen diversos tipos de tratamientos térmicos y su variedad está asociada al objetivo que se desea conseguir con dicho procedimiento. Esta amplia diversidad implica conocimientos profundos en la materia para arribar a soluciones eficaces que requieren las distintas exigencias mecánicas.

Existen dos razones principales para llevar a cabo un tratamiento térmico:

  • Cuando se pretende lograr el endurecimiento (templado).
  • Cuando se busca el ablandamiento del material (recocido).

Dentro de estas pretensiones encontramos distintos procedimientos para arribar a ellas y lograr piezas que se adapten mejor al esfuerzo maquinario y al ambiente específico de cada aplicación.

A continuación desarrollamos las características de los principales tipos de tratamientos térmicos existentes.

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Templado

El templado o temple radica en el calentamiento a una temperatura específica que supere el punto de transformación del material con el objetivo de arribar a una estructura cristalina determinada. Inmediatamente se realiza un enfriamiento con mayor velocidad para lograr una estructura martensítica, austenítica o bainítica, lo cual proporciona una gran dureza.

Este enfriamiento rápido se logra mediante la introducción del material en agua, sales, aceites, gases o aire y su velocidad dependerá de los resultados que se busquen obtener y las características propias del material.

En casos donde se requiere un temple total ,el enfriamiento suele ser interrumpido en una temperatura que varía entre los 180° y 500° lográndose altas resistencias y durezas con mínimos riesgos de deformación y variación de las dimensiones.

Revenido

En general, luego del templado se efectúa este tratamiento que mejora exponencialmente la dureza. Si bien el temple arriba a ese cometido, el acero es muy frágil en este estado y debe ser revenido a una temperatura entre 150° y su punto de transformación. La variación de temperatura y la duración de este tratamiento sobre el material influirá en el resultado final en cuanto a resistencia y dureza del acero.

Recocido

Contrariamente a las pretensiones de dureza que proporciona el temple, el recocido logra un ablandamiento a través del equilibrio en la estructura cristalina que fue deformada por la exposición al enfriamiento.

Cementación

Consiste en la penetración del carbono en la superficie del material a través del calentamiento a temperaturas elevadas (900° aproximadamente) en un medio que propicie la incorporación de carbono en la superficie en función del tiempo. Generalmente suelen utilizarse medios gaseosos debido a que facilitan un mejor control del tratamiento.

Luego de la cementación se produce un enfriamiento rápido con la finalidad de obtener una dureza óptima, fundamentalmente en aquellos aceros con bajo contenido de carbono.

Nitruración

Consiste en la incorporación de nitrógeno en la superficie del material a través de una temperatura que oscila los 550° en un medio salino o en una atmósfera de amoníaco durante un tiempo específico.

De esta manera la superficie se enriquece y robustece con un mínimo de deformación y sin grietas, gracias a la baja temperatura del tratamiento térmico.

Carbonitruración

Consiste en la incorporación de nitrógeno y carbono lo cual provee de numerosas ventajas a los componentes mecánicos, convirtiéndolo en uno de los tratamientos más utilizados. Se genera bajo las mismas condiciones que el tratamiento de cementación, con el uso de medios gaseosos.

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Importancia y ventajas de los tratamientos térmicos

En todo negocio es imprescindible garantizar la calidad, el rendimiento y la resistencia mecánica de la maquinaria utilizada. Y ello se logra mediante los tratamientos térmicos que abarcan éstas y otras ventajas como:

  • El aumento de las prestaciones a largo plazo de las piezas mecánicas de acuerdo a las necesidades de su aplicación.
  • Ahorro de tiempo y dinero.
  • Incremento del ciclo de vida del componente.
  • Resistencia mecánica y rendimiento del producto gracias a la dureza obtenida en el tratamiento lo cual provee la capacidad de resistir al esfuerzo de tracción.
  • Reducción del desgaste.
  • Aumento de la conformabilidad y ductilidad del material.
  • Mejor comportamiento de las piezas evitando la inseguridad que podría provocar una pieza sin tratamiento térmico.

El empleo de tratamientos térmicos permite obtener diversas características en el acero y sus aleaciones, como así también de otros metales. En CLR contamos con mas de 20 años de experiencia en diseño de componentes mecánicos siguiendo los más altos estándares de calidad europeos. 

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