El desarrollo y creación de maquinarias es uno de los elementos más importantes de la economía de cualquier país; los metales y el conjunto de sus aleaciones representan un sustento para la fabricación de dichos equipos que se encuentran presentes en las distintas ramas industriales. Lograr equipamientos confiables, de calidad y que perduren es posible gracias a procesos que se suscitan gracias a los tratamientos térmicos.
La implementación de los tratamientos térmicos requiere de conocimientos acerca de las propiedades del metal, sus estados y composición, para de esta manera desarrollar correctamente su estructura.
Aproximarse a las ventajas que otorgan los tratamientos térmicos del acero, representa, hoy por hoy, un soporte en cualquier industria automotriz, de construcción, de índole aeroespacial, química o sus derivados.
Acompáñanos a indagar más acerca de las características, definición y procesos de tratamientos térmicos en la siguiente entrada.
¿Qué son los tratamientos térmicos?
Un tratamiento térmico se define como aquel conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento que modifica las propiedades físicas, mecánicas y de composición química de un material a través de procesos industriales y condiciones controladas que alteran las aleaciones metálicas, de aceros, de cerámica y/o vidrios. El tiempo de permanencia, la temperatura, velocidad y presión de los metales en su estado sólido pueden transformar propiedades de resistencia, elasticidad y dureza.
Estas modificaciones suelen completarse gracias a hornos que contienen atmósferas gaseosas controladas que no disponen de agua u oxígeno y que se desenvuelven a través de ciclos controlados en donde las altas presiones de temperaturas se controlan seguidas de un enfriamiento continuo.
Los tratamientos térmicos están clasificados por los materiales y grupos principales: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y compuestos. La estructura del átomo determinará la naturaleza de los mismos.
La creación de diversos materiales a partir de los tratamientos térmicos estará determinada por la estructura atómica de cada compuesto y por su tipo de aleación.
Tratamientos térmicos de los metales
Los tratamientos térmicos de los metales son operaciones de calentamiento y enfriamiento que se aplican únicamente a metales y aleaciones en su estado natural para modificar su estructura y cuerpo acorde a los requerimientos que la industria demande.
¿Para qué se utilizan los tratamientos térmicos?
Las implementaciones de los tratamientos térmicos tienen diversos usos, principalmente en los materiales metálicos, los cuales pueden garantizar:
- Propiedades mecánicas relacionadas con la solidez, resistencia a la corrosión, fricción y dureza.
- Propiedades termoquímicas que se vinculan con la cementación, nitruración, sulfinización y cianuración.
- Propiedades físicas las cuales tienen que ver con el temple, revenido, recocido y normalizado.
Los resultados de las operaciones de los tratamientos térmicos de los metales pueden presentar usos en:
- Aceros para herramientas
- Aleaciones de cobre
- Aceros inoxidables para la industria
- Piezas para motores
- Fabricación aditiva
- Chapas
- Tubos de acero
Aunque los tratamientos térmicos principalmente modifican estructuras de metales, también podremos encontrar aleaciones de este tipo en plásticos, cerámica y vidrio.
Los usos para los tratamientos térmicos son implementados en diversas industrias transversales.
Automatización de tratamientos térmicos
Las aplicaciones que encontramos en los tratamientos térmicos son vastas y diversas, por lo que en Frost Automation recurrimos a procesos innovadores y tecnológicos que se vinculan estrechamente con el desarrollo de soluciones diseñadas para cada cliente.
Los ejemplos de aplicaciones de tratamientos térmicos en la industria son:
Industria Automotriz
Si te encuentras buscando piezas automotrices metálicas en Frost Automation podemos ayudarte a mejorar tus procesos y que de esta manera tu industria sea líder en el sector automotor. Recurrir a los tratamientos térmicos ayuda a obtener durabilidad, dureza y resistencia en los metales. Conoce nuestro portafolio de servicios y adáptate a las nuevas exigencias.
Las aplicaciones que encontramos en la industria automotriz son:
- Mecanismos de transmisión (Ejes, cubos, brazos de soporte, piñones, etc.)
- Transmisión (Cubos de las ruedas, cajas del diferencial, pins diferenciales, Semiejes, etc.)
- Sistemas de frenos (Red de frenada, pistón del cáliper, estampados, etc)
- Chasis y suspensión (Pernos de rótula, barras de torsión, palancas de brazo, asientos, etc.)
- Engranajes de motor
- Palanca de cambios
- Ejes
La aplicación automatizada de pintura es esencial para la industria automotriz y en Frost Automation somos expertos en el proceso. En este artículo te presentamos una guía completa sobre los acabados ideales para tu industria.
Las aplicaciones para la industria automotriz refieren en gran parte el desarrollo y calidad de diversos automóviles, motocicletas y camiones de carga.
Industria Aeroespacial
Los procesos térmicos también son llevados a cabo en la industria aeroespacial, en donde las aeronaves y sus componentes son desarrollados con la mejor tecnología y calidad para reproducir piezas y elementos que sean eficientes. En Frost Automation somos conscientes de ello y así, extendemos servicios especializados en dicho rubro.
Algunas de las aplicaciones y ejemplos de tratamientos térmicos en la industria aeroespacial son:
- Trenes de aterrizaje
- Motores
- Estructuras
- Accionamiento y control
- Fuselaje
- Control de vuelo
- Propulsión
En Frost Automation nos especializamos en renovaciones, temas diversos para el sector industrial y automotriz, por ello te invitamos a leer el siguiente artículo: Brazo Robótico Industrial: Características, Tipos Y Aplicaciones
La industria aeronáutica también se relaciona con los aviones de tipo militar, comercial y de propulsión; por lo que el sector se hace mucho más robusto gracias a ello.
Industria en general
Los requerimientos de la industria de herramientas, construcción, obras públicas, minería, productos de consumo, telecomunicaciones, medicina, agricultura y más, también se relacionan de manera directa con los tratamientos térmicos. En Frost Automation desarrollamos implementaciones transversales y diversas para dichos ámbitos.
Los alcances de los tratamientos térmicos en la industria en general son:
- Moldes soldados
- Matrices
- Plantillas y accesorios
- Máquinas-herramienta
- Engranajes / piñones
- Componentes múltiples
- Transmisiones
- Sistemas de correas
- Electrodomésticos
¿Sabes qué tipos de robots industriales se utilizan para automatizar estos procesos? En este artículo te lo explicamos a detalle para el mejor desempeño de tu industria.
¿Cuáles son los elementos de un tratamiento térmico?
Los tratamientos térmicos disponen de tres elementos esenciales:
- Temperatura
- Tiempo
- Medio
Estos mismos se encuentran en las siguientes fases de desarrollo:
- Incremento de la temperatura
- Mantenimiento de la temperatura
- Enfriamiento
Los tratamientos térmicos están clasificados por los materiales y grupos principales: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y compuestos. La estructura del átomo determinará la naturaleza de los mismos.
Tipos de tratamientos térmicos del acero
Los tipos de tratamientos térmicos del acero, así como sus variedades, pueden relacionarse con los propósitos finales que se deseen obtener a partir de ellos, algunos de los procesos más relevantes son los que te mostramos a continuación.
Tipos de tratamientos térmicos del acero, sus condiciones y características.
- Templado. Para lograr el endurecimiento y resistencia de algún material de acero es necesario acudir al tratamiento térmico templado. Su proceso inicia al calentar el mismo acero a una temperatura que va de los 900-950 °C y que después se enfría rápidamente de acuerdo con las condiciones de cada pieza en aceite, agua o similares.
- Revenido. Proceso que se lleva a cabo cuando el acero ya se encuentra previamente templado para, así, disminuir los efectos del temple sin hacer que la pieza tenga una pérdida de dureza, adquiriendo mayor tenacidad.
Básicamente, el proceso de revenido de un tratamiento térmico nos habla de disminuir la dureza y resistencia de los aceros eliminando tensiones. Su diferencia con respecto al temple se basa en las temperaturas máximas usadas y la velocidad de enfriamiento.
- Recocido. El recocido de un tratamiento térmico es aquel proceso en donde el material pasa por un calentamiento hasta que la temperatura se encuentra en austenitización (calentar un material de acero a una temperatura por un tiempo determinado) que va de los 800-925º C seguido de un enfriamiento lento.
Sus principales ventajas se basan en aumentar la dureza y elasticidad de las piezas para facilitar el mecanizado de las mismas y así homogeneizar su estructura, ablandando el material, eliminando acritudes y quitando tensiones.
- Normalizado. El normalizado en un tratamiento térmico nos habla de aquel proceso que tiene un material en su estado normal, sin tensiones o distribuciones uniformes de carbono. Se utiliza a manera de tratamiento previo al temple y revenido.
Tipos de tratamientos termoquímicos del acero
La modificación que tienen ciertos materiales en cuanto a su estructura química, también se relacionan con los procesos de los tratamientos térmicos, por lo que aquellos que requieren del uso de productos químicos para los procesos se ven de la siguiente manera.
Los procesos que disponen los tratamientos termoquímicos del acero pueden variar entre sí acorde a la composición de la materia y su estado.
- Cementación. Se encarga de incrementar la dureza superficial de las piezas de acero dulce (aceros con bajo porcentaje de carbono menores a 0.25) aumentando de esta manera la concentración de carbono sobre la superficie.
Este se alcanza a través de la atmósfera que envuelve al mismo metal durante los procesos de enfriamiento y calentamiento. Sus beneficios se ven a través de una enorme dureza superficial, resistencia al desgaste y una buena tenacidad encima del núcleo.
- Nitruración. Similar a la cementación debido a que también incrementa la dureza superficial, sin embargo, este lo hace a mayor escala, puesto que incorpora nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza, consiguiendo de esta manera un calentado entre los 400-525 ºC a través de una corriente de gas amoniaco y nitrógeno.
- Sulfinización. Como lo indica su nombre, a través del azufre es como se aumenta la resistencia al desgaste del metal. Su calentamiento oscila en los 565 ºC a través de un baño de sales.
- Cianuración. A través de baños con cianuro, carbonato y cianato sódico es como se logra el endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero gracias a temperaturas que van de los 760 a 950 ºC.
Como puedes observar, los tratamientos térmicos son diversos entre sí, por lo que las composiciones de los metales, cerámica y vidrio deberán de ser cuidadosamente seleccionadas de acuerdo con lo que se desee cumplir.
Para cada sector es indispensable tener en cuenta que se requiere de un equipo y maquinaria adecuada y funcional para realizar este tipo de procesos.
Si tienes dudas sobre el desarrollo de los tratamientos térmicos o deseas mejorar ciertos procesos múltiples, Frost Automation te ofrece la mejor solución. Contamos con profesionales preparados que te pueden guiar para generar un manejo de materiales adecuado y que se ajuste a las necesidades de tu industria. Cotiza aquí.
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REFERENCIAS
- ASKELAND, Donal R., “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Thomson Editores. México, 1998.
- Química ES. Tratamiento térmico. Química ES, s/f. Consultado el 30 de noviembre del 2022.
- G. Cimiano. Introducción a los tratamientos térmicos Interempresas, 2022. Consultado el 1 de diciembre del 2022.
- De ingenierías. Tratamientos térmicos De ingenierías, s/f. Consultado el 30 de noviembre del 2022.
- Fuenmayor jesmary. Tratamientos Térmicos y Termoquímicos ISSUU, 2016. Consultado el 30 de noviembre del 2022.
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