Todo sobre el endurecimiento superficial: métodos, beneficios y usos

Arma de fuego endurecida

El cementado es un proceso preciso de tratamiento de superficies. Se presenta en varios tipos, incluyendo endurecimiento por induccion, carbonitruración y nitruración, entre otras. Se puede aplicar para aumentar la dureza superficial. La técnica enriquece principalmente la capa exterior del componente. Normalmente utiliza difusión de carbono o nitrógeno a altas temperaturas, que van desde 500 ° C a 580 ° C. Esto ocurre mediante un proceso conocido como carburación. La superficie se vuelve extremadamente dura y resistente al desgaste.

Mientras tanto, el núcleo interno de la pieza se mantiene blando. Esto la mantiene rígida y resistente a los impactos. Obtienes componentes que soportan bien la tensión. 

Las piezas cementadas son perfectas para condiciones de alta fricción e impacto. Además, prolongan la vida útil de las piezas y mejoran el rendimiento en entornos exigentes. En este artículo, explorará todo el proceso. También verá usos y ventajas reales.

¿Qué es el endurecimiento de casos?

Endurecimiento de la caja

El endurecimiento superficial es similar al tratamientos superficiales Proceso. Se utiliza generalmente para endurecer superficies metálicas. El núcleo interno conserva su dureza y resiliencia. Esto confiere a las piezas características combinadas.

Un núcleo blando soporta mejor los impactos y la tensión. Mantiene su dúctilidad, fuerza y ​​resistencia a los impactos. Sin embargo, por sí solo, se desgasta rápidamente. Por eso también se necesita dureza superficial.

Aquí es donde entra en juego el cementado. Ayuda a combatir el desgaste y la fricción. Además, evita que las piezas se erosionen durante el funcionamiento. Se obtiene mayor durabilidad sin perder tenacidad.

Se pueden endurecer superficies de diferentes maneras. A veces, se puede modificar directamente la estructura cristalina. Otras veces, se pueden añadir nuevos elementos a la superficie. Sin embargo, el calor siempre es imprescindible, independientemente del método. 

Las altas temperaturas facilitan la difusión y los cambios químicos. Así es como se forma una capa delgada y endurecida. En general, le da a su pieza un rendimiento superficial perfecto. (Lea sobre endurecimiento por precipitado).

Proceso de endurecimiento de la caja

Proceso de endurecimiento de la caja

Veamos cómo cementar acero u otros metales. El procedimiento implica la carburación, seguida del temple, antes del revenido. Este proceso transforma la composición del material y sus propiedades de resistencia. El proceso completo de cementación se desarrolla de la siguiente manera.

Carburación: añade carbono a la superficie.

Proceso de carburación de metales

El procedimiento inicial consiste en la carburación. Durante este proceso, la pieza se calienta en un ambiente rico en carbono. La temperatura se mantiene entre 880 ° C y 950 ° C. La superficie metálica se vuelve permeable al carbono durante el proceso de calentamiento. Tras el proceso, se forma una capa dura enriquecida con carbono sobre la superficie. La tenacidad se mantiene intacta porque la sección interior del metal se mantiene blanda.

Los dos procesos de carburación comúnmente utilizados incluyen Tratamiento de gases y tratamiento de baños de sal. Al realizar la carburación por gas, se rodea la pieza con gases de carbono para lograr el proceso. La carburación por baño de sal consiste en colocar el componente dentro de un baño de sal fundida. Las partículas de carbono penetran en la superficie del material mediante ambos procesos de tratamiento. Como resultado del proceso, se forma una capa extrarresistente. El tiempo de calentamiento determina la profundidad de la infiltración de carbono.

Endurecimiento: Fijando la fuerza

Endurecimiento de metales

Tras finalizar la carburación, las piezas se someten a temple. La pieza requiere recalentamiento hasta alcanzar el rango de austenización. La superficie se prepara mediante un cambio estructural antes de continuar. El objeto recibe un temple rápido mediante el uso de Aplicaciones de aceite, agua o aireEl enfriamiento rápido atrapa la compleja estructura martensítica dentro del material.

La resistencia superficial de la pieza aumenta mediante un proceso de endurecimiento. Este aumento de la resistencia superficial mejora simultáneamente la resistencia a la fatiga y la capacidad de carga. La pieza puede templarse inmediatamente después de la carburación o al finalizar el proceso de recalentamiento. El propósito de este proceso es generar... fuerte cubierta externa.

Templado: mejora la tenacidad y reduce el estrés

Templado de acero

El último proceso de tratamiento térmico se conoce como revenido. Tras el temple, la pieza se somete a otro proceso de calentamiento a temperaturas reducidas. Ralentizar el proceso de enfriamiento es esencial para lograr los resultados deseados. Durante el revenido, la tensión interna y la fragilidad disminuyen.

Se debe evitar a toda costa una superficie que se desmorona fácilmente. El proceso de revenido permite equilibrar la resistencia aumentando la ductilidad del material. Gracias a este método, las propiedades mecánicas finales alcanzan su estado óptimo. 

¿Cuándo utilizar el endurecimiento de la caja?

Aplicaciones del endurecimiento de casos

La aplicación del endurecimiento superficial ocurre cuando mantener la durabilidad de la superficie es una prioridad. Es ideal para metales blandos, incluido el acero dulce, y raramente para algunos metales no ferrosos mediante procesos especializados. Los materiales requieren asistencia externa para combatir el desgaste. Debe esperar a que la superficie se endurezca, ya que a las máquinas herramienta les resulta más difícil trabajar con superficies duras.

Algunos procesos requieren endurecimiento antes de la fabricación. El método depende del diseño del producto y de sus necesidades funcionales. El objetivo principal se mantiene en todos los procedimientos. La superficie debe tener una excelente durabilidad, manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad interna.

Cuando el presupuesto es una preocupación importante

El alto precio de los aceros para herramientas se debe a que ofrecen mejores propiedades de resistencia. En algunos casos, pueden costar hasta 20 veces más que los materiales básicos. No siempre se necesita la resistencia del acero para herramientas. El material alternativo para esta aplicación sería el acero bajo en carbono. Permite lograr una mayor reducción de costos mediante la eficiencia tanto del material como del consumo energético. No es necesario calentar toda la sección transversal del material. Las áreas críticas se endurecen, mientras que el resto del material permanece inalterado.

Cuando necesitas propiedades especiales

El cementado proporciona a los propietarios de equipos propiedades distintivas. La superficie externa presenta una capa protectora de dureza. Por otro lado, el material interior se mantiene flexible. El material dentro de la sección del núcleo puede absorber tensiones e impactos. La superficie exterior conserva su capacidad de resistir la fricción y el desgaste.

La combinación de un exterior duro y un interior blando mejora el rendimiento de los acoplamientos. Estos componentes prolongan su vida útil gracias a que gestionan la desalineación con mayor eficacia. Las piezas endurecidas fabricadas de esta manera no ofrecen el mismo rango de movimiento. La cementación proporciona a su componente la resistencia y fiabilidad necesarias. 

Cuando el acero de alta calidad no está disponible

Clasificación de acero

En ocasiones, la adquisición de acero para herramientas es imposible. Es posible que el grado actual no esté disponible en su inventario local. Además, es posible que las dimensiones requeridas del producto no estén disponibles en el mercado.

La compra de grandes volúmenes de inventario genera pérdidas económicas y retrasos en la producción. Puede optar por acero con bajo contenido de carbono, ya que ofrece mayor disponibilidad que los productos de acero de alta calidad.

Puede aplicar el proceso de endurecimiento solo a las superficies seleccionadas. Esta técnica ofrece resultados satisfactorios en aplicaciones no esenciales. Gestionará eficazmente el suministro y mantendrá la capacidad operativa estándar.

Cuando la aplicación exige resistencia superficial

Componente de acero endurecido de carcasa duradera

No todas las piezas necesitan ser completamente duras. Algunas solo necesitan protección en la superficie exterior. Esto es común en piezas como limas y dientes de engranajes.

Las limas necesitan dureza únicamente de sus dientes, mientras que el resto del material permanece sin endurecer. El material debe endurecerse únicamente en sus capas superficiales. El producto mantiene una durabilidad adecuada incluso después de alcanzar la dureza superficial deseada. El núcleo rígido, junto con la superficie endurecida, sigue siendo fácil de fabricar.

Comprenda el funcionamiento de los engranajes bajo tensión mecánica. Los dientes deben ser duros para una mayor durabilidad y resistencia al desgaste. A pesar de este requisito, su interior no requiere una dureza completa. Un endurecimiento excesivo del material del engranaje generará fragilidad. El proceso de cementación resuelve este problema por completo. Mediante estos procesos, se logra resistencia al desgaste a la vez que se mantiene la flexibilidad del material del núcleo.

¿Qué tipos de metales se pueden endurecer?

• Acero bajo en carbono
• Alta de acero al carbono
• Hierro fundido
• Acero de baja aleación y alta resistencia (HSLA)
  Herramienta de acero
• Aceros inoxidables
• Aleaciones de titanio y aluminio (casos especiales)

Componentes comunes que se pueden endurecer

Elementos de fijación endurecidos

• Engranajes
• Sujetadores
• Árboles de levas
• Varillas
• Pins
• cigüeñales
• ejes
• Rodamientos
• Enchufes
• Ejes
• Resortes
• Dientes de engranaje
• Asientos de válvula
• Placas de embrague
• Poleas

Endurecimiento superficial vs. endurecimiento superficial

Endurecimiento de la superficie

El endurecimiento superficial produce efectos que afectan únicamente a la superficie externa de la pieza. Se calienta la superficie a una temperatura determinada, manteniendo el interior por debajo del punto de austenización. El material calentado debe enfriarse a la temperatura superficial deseada en un medio compuesto por agua, aceite o aire. El calentamiento rápido endurece las capas externas, dejando el interior del material en su estado original.

Por otro lado, en el endurecimiento superficial, se introduce carbono o nitrógeno en la superficie y se aplica calor para permitir que se difunda en el metal.La parte externa se endurece, a pesar de que el núcleo interno permanece flexible. El proceso requiere difusión química, altas temperaturas y exposición prolongada a estas condiciones.

¿Qué es el acero cementado?

Piezas de acero cementado

El acero cementado posee una capa exterior dura. Durante su funcionamiento, las piezas de acero se tratan con calor para mejorar la resistencia superficial. El núcleo del acero permanece blando, pero rígido y flexible. Esta mezcla ayuda a la pieza a resistir el desgaste y los impactos.

Lo encontrará en componentes como engranajes y sujetadores. Funciona de maravilla donde la fricción y la tensión son frecuentes. Se utiliza en automóviles, máquinas y herramientas pesadas. La superficie se mantiene resistente, mientras que el interior absorbe los impactos.

Beneficios del endurecimiento superficial

Estos son los beneficios estándar de tratamiento térmico de metales, como por ejemplo el endurecimiento superficial.

Piezas más duraderas

Mediante el cementado, un producto alcanza una mayor vida útil. La capa protectora exterior de las piezas proporciona durabilidad al resistir la tensión mecánica. Por lo tanto, prolonga su vida útil. Generalmente, funciona mejor con componentes sometidos a presión o movimiento continuos.

Mejor resistencia al desgaste

La capa exterior se vuelve más resistente gracias a su resistencia a arañazos, abolladuras y otros tipos de impactos. La capacidad de las piezas cementadas para soportar un uso intensivo aumenta su durabilidad, ya que no se deterioran tan rápidamente. Por lo tanto, se reduce la necesidad de reemplazos y mantenimiento.

Más fuerte y más confiable

Este proceso fortalece las piezas. Las fuerzas intensas evitan que estos componentes se flexionen o se fracturen. Fortalece componentes sometidos a altas tensiones mecánicas, especialmente engranajes y ejes.

Resiste altas temperaturas

La resistencia de las piezas cementadas se mantiene intacta incluso al estar sometidas a altas temperaturas de funcionamiento. Estos componentes son excelentes opciones para entornos de trabajo con altas temperaturas gracias a su tolerancia térmica.

Resumen

El cementado es un valioso tratamiento superficial. Su uso está extendido en diversas industrias hoy en día. Es especialmente eficaz en situaciones donde las vibraciones, las cargas de impacto y la desalineación son comunes. Proporciona la combinación ideal de dureza superficial y durabilidad, sin que el material se vuelva excesivamente frágil.

At Tecnología Boda, Ofrecemos un servicio integral servicios de tratamiento termico Para sus piezas personalizadas. Puede elegir entre carburación, temple por inducción, nitruración o carbonitruración. Adaptamos el proceso a sus necesidades de tipo de metal y diseño. Ya sea que utilice acero bajo en carbono, acero aleado o materiales especiales, garantizamos la resistencia de la superficie y la tenacidad del núcleo. Recibirá piezas con mayor resistencia al desgaste, mayor vida útil y un rendimiento óptimo. Trabajamos con piezas complejas como engranajes, ejes, pasadores, sujetadores y más.

Esperamos que esta guía le haya ayudado a comprender mejor el proceso de cementación. Para más información sobre los métodos de tratamiento térmico y otros temas de ingeniería mecánica, explore nuestro blog y manténgase informado.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Qué se entiende por endurecimiento superficial?

El cementado es un proceso de tratamiento térmico. Endurece únicamente la superficie exterior de las piezas metálicas. El núcleo permanece blando y resistente en el interior. Esto aumenta la resistencia al desgaste y la solidez.

P2: ¿Cuáles son las desventajas del endurecimiento superficial?

El cementado no puede penetrar profundamente en piezas gruesas. Además, requiere mucho tiempo y energía. Algunos métodos requieren equipos o gases especiales. No todos los metales pueden cementarse.

P3: ¿De qué color es el endurecimiento superficial?

El acero cementado presenta tonos azules, marrones o morados. Estos colores se originan por la oxidación durante el tratamiento térmico. Esto le otorga una apariencia superficial distintiva y estampada. El tono exacto depende de la temperatura y el método.

P4: ¿Por qué el cigüeñal está cementado?

Los cigüeñales se someten a cargas elevadas y fricción. El cementado aumenta la resistencia superficial y la durabilidad. Previene el desgaste sin que el núcleo se vuelva quebradizo. De esta manera, dura más tiempo bajo tensión.

P5: ¿Cuál es un ejemplo de endurecimiento superficial?

La cementación es un proceso típico de cementación. Añade carbono a la superficie del acero con bajo contenido de carbono. Engranajes, árboles de levas y pasadores suelen utilizar este método. Estas piezas requieren una carcasa dura con un núcleo rígido.

P6: ¿Cuál es la diferencia entre el endurecimiento superficial y el endurecimiento superficial?

El cementado es un tipo de endurecimiento superficial. Endurece la capa exterior de un metal. Sin embargo, el cementado por color suele implicar cambios químicos, como la infusión de carbono o nitrógeno. El endurecimiento superficial también puede lograrse mediante calentamiento directo o el uso de láseres.