Muchos componentes, como engranajes, levas y ejes, están sujetos a un intenso desgaste superficial y abrasión durante su funcionamiento. Al mismo tiempo, deben tener suficiente resistencia interna y ductilidad para soportar cargas de impacto y evitar fracturas. El cementado proporciona la combinación ideal de propiedades para cumplir con estos requisitos contrapuestos.
¿Qué es el endurecimiento de la reductores?
El cementado, también conocido como endurecimiento superficial, es una técnica de procesamiento de materiales ampliamente utilizada, diseñada para mejorar la durabilidad y el rendimiento de las piezas mecánicas. El proceso modifica estratégicamente la capa exterior de una pieza metálica para formar una capa superficial dura y resistente al desgaste, a menudo denominada "cubierta", a la vez que conserva un interior más blando y resistente, denominado "núcleo".
El proceso de endurecimiento superficial se consigue normalmente mediante uno de dos métodos:
- Modificación de la estructura cristalina del metal mediante tratamiento térmico.
- Introducción de elementos específicos (como carbono o nitrógeno) en la composición de la superficie.
Ambos métodos dan como resultado un componente con una capa exterior dura que resiste el desgaste y un núcleo más blando y dúctil que proporciona tenacidad y resistencia.
Métodos de endurecimiento superficial
Carburación
La cementación es un proceso de cementación ampliamente utilizado que aumenta la dureza superficial del acero bajo en carbono mediante la introducción de carbono en su capa exterior. El componente de acero se calienta en un entorno rico en carbono, generalmente a altas temperaturas entre 800 °C y 1050 °C. Los átomos de carbono del medio circundante se difunden en la superficie del acero, formando una capa rica en carbono.
Tras la carburación, el componente se templa y revene para producir una capa superficial dura y resistente al desgaste con buena tenacidad y resistencia a la fatiga. La profundidad y la dureza de la capa se pueden controlar ajustando el tiempo de carburación, la temperatura y el potencial de carbono de la atmósfera del horno.
Nitruración
La nitruración mejora las propiedades superficiales del acero mediante la introducción de nitrógeno en la capa superficial. La pieza de acero se calienta a una temperatura relativamente baja (normalmente entre 480 °C y 620 °C) en un entorno rico en nitrógeno, como amoníaco gaseoso o un baño de sales nitrogenadas.
Los átomos de nitrógeno se difunden en la superficie del acero, formando precipitados de nitruro duros. La nitruración produce una capa muy dura y delgada con excelente resistencia al desgaste, a la fatiga y a la corrosión. Provoca una distorsión mínima y puede aplicarse a piezas acabadas.
cianuracion
En el proceso de cianuración, la pieza de acero se sumerge en un baño fundido de sales de cianuro (como cianuro de sodio o cianuro de potasio) a temperaturas que oscilan entre 800 °C y 950 °C. El proceso introduce carbono y nitrógeno en la superficie, creando un efecto de carbonitruración.
Tras el tratamiento, la pieza se templa y se enjuaga para eliminar cualquier residuo de cianuro. El cianurado produce una capa delgada y dura con buena resistencia al desgaste, pero el uso de sales de cianuro tóxicas plantea riesgos ambientales y de seguridad.
Endurecimiento por induccion
El temple por inducción utiliza la inducción electromagnética para calentar rápidamente la superficie de una pieza de acero con suficiente contenido de carbono. La pieza se coloca dentro o cerca de una bobina de cobre que transporta una corriente alterna de alta frecuencia. Esto induce corrientes parásitas en la superficie de la pieza, provocando que se caliente por encima de la temperatura de transformación.
Inmediatamente después del calentamiento, la pieza se templa rápidamente, generalmente con agua, aceite o una solución de polímero. Esto provoca que la capa superficial calentada se transforme en martensita, lo que da como resultado una capa dura y resistente al desgaste. El temple por inducción es rápido, energéticamente eficiente y permite endurecer selectivamente áreas específicas de una pieza.
Otros métodos
Algunos otros métodos de endurecimiento superficial incluyen:
- Carbonitruración: El carbono y el nitrógeno se introducen simultáneamente en la superficie del acero a temperaturas más bajas que en la carburación convencional. Esto forma una capa superficial delgada pero muy dura.
- Nitrocarburación ferrítica: El nitrógeno y el carbono se difunden en la superficie de las aleaciones ferrosas a temperaturas subcríticas, mejorando la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga.
- Endurecimiento a la llama: Una llama directa de oxígeno calienta rápidamente una superficie específica de una pieza de acero con alto contenido de carbono, seguida de un temple. Permite endurecer selectivamente componentes de gran tamaño.
Ventajas del endurecimiento de la reductores
El endurecimiento superficial ofrece varias ventajas clave para optimizar el rendimiento de los componentes mecánicos:
- Resistencia al desgaste mejorada:La capa de superficie dura minimiza los daños por abrasión, desgaste por deslizamiento y contacto de metal con metal.
- Mayor resistencia a la fatiga:Las tensiones residuales de compresión en la carcasa mejoran la resistencia a las fallas por fatiga.
- Dureza mantenida:El núcleo resistente y dúctil proporciona resistencia a los impactos y golpes, evitando la fractura frágil.
- Endurecimiento selectivo:Es posible endurecer áreas específicas y dejar otras regiones sin tratar.
- Relación coste-eficacia:Permite el uso de aceros económicos con bajo contenido de carbono para el material a granel en lugar de aleaciones costosas de endurecimiento completo.
