Como proveedor de engranajes forjados, a menudo me preguntan sobre los procesos de tratamiento térmico aplicados a los engranajes forjados. El tratamiento térmico es un paso crucial en la fabricación de engranajes forjados, ya que mejora significativamente sus propiedades mecánicas, durabilidad y rendimiento. En esta publicación de blog, profundizaré en los diversos métodos de tratamiento térmico utilizados para engranajes forjados y explicaré por qué son tan importantes.
¿Por qué el tratamiento térmico para engranajes forjados?
Los engranajes forjados se forman inicialmente a través de procesos comoForjado de diedra abiertaoForjado de impresión Die. Si bien la falsificación le da a los engranajes su forma básica y un cierto nivel de resistencia, el tratamiento térmico lleva sus propiedades al siguiente nivel. Puede refinar la estructura del grano, mejorar la dureza, la tenacidad y la resistencia al desgaste, y aliviar las tensiones internas que pueden haberse desarrollado durante la falsificación.
Procesos de tratamiento térmico comunes para engranajes forjados
Recocido
El recocido es un proceso de tratamiento térmico que implica calentar el engranaje forjado a una temperatura específica y luego enfriarlo lentamente. Este proceso se utiliza para suavizar el engranaje, aliviar las tensiones internas y mejorar su maquinabilidad. Existen diferentes tipos de recocido, como recocido completo, recocido de procesos y recocido esferoidizado.
El recocido completo se usa típicamente para aceros de carbono bajo y medio. El engranaje se calienta por encima de su temperatura crítica y luego se enfría muy lentamente en el horno. Esto da como resultado una estructura gruesa de grano equiaxed, lo que reduce la dureza y aumenta la ductilidad. El recocido de procesos, por otro lado, se usa para aliviar las tensiones en las partes trabajadas en frío. Se lleva a cabo a una temperatura más baja que el recocido completo y a menudo se usa durante el proceso de mecanizado para evitar el agrietamiento. El recocido esferoidizante se usa para aceros de carbono alto. Transforma el carburo en el acero en forma esférica, lo que mejora la maquinabilidad y la ductilidad.
Normalización
La normalización es similar al recocido, pero el proceso de enfriamiento es diferente. Después de calentar el engranaje forjado a una temperatura por encima de su punto crítico, se enfría en el aire. La normalización produce una estructura de grano más fina en comparación con el recocido, lo que resulta en una mayor resistencia y dureza. A menudo se usa como tratamiento previo antes de otros procesos de tratamiento térmico o para engranajes que requieren un equilibrio de resistencia y ductilidad. Los engranajes normalizados son más de desgaste y tienen mejores propiedades mecánicas que los engranajes recocidos.
Endurecimiento
El endurecimiento es un proceso de tratamiento térmico que aumenta la dureza y la resistencia del engranaje forjado. El engranaje se calienta a una temperatura alta (generalmente por encima de la temperatura crítica) y luego se enfría rápidamente o se enfría. El enfriamiento generalmente se realiza en un medio líquido como aceite, agua o una solución de polímero. La elección del medio de enfriamiento depende de la composición de acero del engranaje y la dureza deseada.
Por ejemplo, el agua es un medio de enfriamiento rápido, que puede producir alta dureza, pero también aumenta el riesgo de agrietarse. El aceite es un medio de enfriamiento más lento, lo que reduce el riesgo de grietas, pero puede no alcanzar el mismo nivel de dureza que el enfriamiento del agua. Aceros de aleación alta, como los utilizados enForjado de acero de aleación, se puede apagar en el aire o en una atmósfera controlada para lograr la dureza deseada.
Templado
Después de endurecer, el engranaje forjado suele ser muy frágil. El templado es un proceso que reduce la fragilidad y mejora la dureza del equipo endurecido. El engranaje se calienta a una temperatura por debajo de su punto crítico y se mantiene durante un cierto período de tiempo, y luego se enfría. El templado se puede clasificar en temperatura baja, temperatura media de temperatura y temperatura de temperatura alta.
El temple de baja temperatura se usa típicamente para engranajes que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, como los engranajes de corte. Se lleva a cabo a temperaturas entre 150 y 250 ° C. El temperamento de temperatura media se usa para engranajes que necesitan una combinación de dureza y dureza, como engranajes en transmisiones automotrices. Se realiza a temperaturas entre 350 y 500 ° C. El temperamento de alta temperatura se utiliza para engranajes que requieren alta resistencia y ductilidad, como engranajes industriales de servicio pesado. Se lleva a cabo a temperaturas superiores a 500 ° C.
Endurecimiento de la caja
El endurecimiento de la caja es un proceso de tratamiento térmico que endurece selectivamente la superficie del engranaje forjado mientras mantiene el núcleo relativamente suave y resistente. Esto es beneficioso para los engranajes que necesitan resistir altas tensiones de contacto y desgaste en la superficie mientras mantiene la capacidad de absorber el choque y el impacto. Existen varios métodos de endurecimiento de casos, que incluyen carburación, nitruración y carbonitrididing.
La carburación implica calentar el equipo en un ambiente rico en carbono, como un medio de carburación de gas o líquido. El carbono se difunde en la superficie del engranaje, aumentando el contenido de carbono en la capa externa. Después de la carburación, el engranaje se apaga y se atenúa para endurecer la capa carburizada. La nitruración es un proceso donde se introduce nitrógeno en la superficie del engranaje. Se lleva a cabo a una temperatura más baja que la carburación y no requiere enfriamiento. Los engranajes nitridios tienen una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga. Carbonitriding es una combinación de carburación y nitruración, que combina las ventajas de ambos procesos.
Impacto del tratamiento térmico en el rendimiento del equipo
Los procesos de tratamiento térmico aplicados a los engranajes forjados tienen un profundo impacto en su rendimiento. Los engranajes que han sido tratados adecuadamente pueden soportar cargas más altas, tener una mejor resistencia al desgaste y una vida de servicio más larga. Por ejemplo, los engranajes endurecidos de la caja son ideales para aplicaciones de alta velocidad y alta carga, ya que la superficie dura puede resistir el desgaste y las picaduras, mientras que el núcleo suave puede absorber el choque y evitar el agrietamiento.
Los engranajes recocidos o normalizados son adecuados para aplicaciones donde la maquinabilidad y la ductilidad son importantes, como en las etapas iniciales de fabricación de engranajes o para engranajes que deben formarse fácilmente. Los engranajes endurecidos y templados ofrecen un buen equilibrio de resistencia y dureza, lo que los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones, desde maquinaria automotriz hasta industrial.
Control de calidad en el tratamiento térmico
Para garantizar la calidad de los engranajes forjados tratados con calor, son necesarias las estrictas medidas de control de calidad. Esto incluye monitorear la temperatura, el tiempo y la atmósfera durante el proceso de tratamiento térmico. Los métodos de prueba no destructivos, como la prueba ultrasónica y la inspección de partículas magnéticas, se pueden usar para detectar cualquier defecto o grietas internos en los engranajes. Las pruebas de dureza, como las pruebas de dureza de Rockwell o Brinell, también se usan comúnmente para verificar la dureza de los engranajes tratados con calor.
Conclusión
El tratamiento térmico es una parte esencial del proceso de fabricación para engranajes forjados. Como proveedor de engranajes forjados, entiendo la importancia de seleccionar el proceso de tratamiento térmico correcto para cada aplicación. Ya sea que se trate de recocido para mejorar la maquinabilidad, endurecer para una mayor resistencia o endurecerse de casos para una mayor resistencia al desgaste, el tratamiento térmico adecuado puede marcar una diferencia significativa en el rendimiento y la durabilidad de los engranajes.
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Referencias
- "Principios y técnicas de tratamiento térmico" de RA Grange, Cr Hribal y LF Porter.
- "Manual de metales: tratamiento térmico" publicado por ASM International.
- "Tecnología de fabricación de equipos" por JM Michalec.
