Endurecimiento y revenido por inducción
¿Qué es el endurecimiento?
El endurecimiento puede definirse, sencillamente, como cualquier proceso mediante el cual se aumenta la dureza de un material y se reduce su ductilidad. Este proceso se emplea para reforzar superficies propensas a un desgaste elevado y mejorar la vida útil general de las piezas. Aunque existen diversos métodos de endurecimiento, cada uno de ellos adecuado para un material concreto, la tecnología de inducción se aplica con frecuencia en un proceso de endurecimiento específico conocido como «templado y revenido».
¿Qué es el temple y el revenido?
El temple y el revenido constituyen un proceso de endurecimiento aplicable exclusivamente al acero con un contenido de carbono medio-alto. En primer lugar, el acero se calienta hasta una temperatura suficientemente alta, lo que provoca una transformación de la estructura cristalina de ferrita a austenita. En este estado alterado, el acero puede absorber una mayor cantidad de carbono que en circunstancias normales. Posteriormente, el acero se enfría rápidamente mediante agua, aceite o una solución de agua y polímero en equipos de inducción. Este enfriamiento rápido evita la formación de precipitados de carbono que podrían comprometer la dureza final del acero.
A medida que el acero se enfría hasta alcanzar una temperatura más baja, tiende a volver a su estado original de baja temperatura. Sin embargo, al haber absorbido más carbono del que su estado original puede albergar, el acero se transforma en una estructura cristalina distinta conocida como martensita. La martensita es excepcionalmente dura debido a sus estructuras cristalinas distorsionadas y a su elevada saturación de carbono. Aunque el acero alcanza una gran dureza en este punto, también se vuelve bastante frágil.
El revenido es el paso siguiente, que consiste en volver a calentar el acero a una temperatura más baja para reducir ligeramente su dureza y, por consiguiente, su fragilidad. La temperatura específica para el revenido depende del nivel de dureza deseado. Una vez alcanzada la dureza deseada, el acero se somete a otro proceso de temple para evitar que el calor residual provoque un revenido adicional del acero.
Templado y revenido por inducción
La tecnología de inducción se emplea principalmente en los procesos de temple y revenido, donde ofrece ventajas notables. Lograr el perfil de dureza deseado en este proceso exige una precisión excepcional tanto en el calentamiento como en el temple del acero. Incluso pequeñas variaciones, como calentar durante un instante de más o templar a una temperatura incorrecta, pueden dar lugar a diferencias significativas entre unas piezas y otras. Por lo tanto, mantener un control preciso sobre el proceso resulta crucial, y la tecnología de inducción destaca por ofrecer un control superior en comparación con otros métodos de calentamiento.
La manipulación y sujeción automáticas de los componentes para el calentamiento y el temple contribuyen a alcanzar altas tasas de producción y a obtener resultados uniformes en todo tipo de piezas. La inducción destaca como el método más rápido para el endurecimiento y el tratamiento térmico, lo que se traduce en una deformación mínima, ausencia de descarburación superficial, una microestructura de grano fino y perfiles de dureza controlados meticulosamente. Para cualquier planta que aspire a elevar su producción al siguiente nivel, la inducción se perfila como la solución ideal.
Cementación por inducción
El endurecimiento selectivo por inducción puede mejorar el rendimiento de las piezas al proporcionarles propiedades mecánicas híbridas: dureza donde es necesaria, en las superficies sometidas a desgaste, y ductilidad en el núcleo para garantizar la resistencia al impacto.
El endurecimiento por inducción selectivo permite dirigir el calor de forma específica y aplicarlo rápidamente a una zona concreta de una pieza. Como resultado, la pieza desarrolla una capa, o recubrimiento, de material endurecido. Esto resulta ideal para piezas sometidas a grandes esfuerzos durante su funcionamiento y que requieren una combinación de propiedades mecánicas; por ejemplo, un alto límite elástico, resistencia a la fatiga y resistencia al desgaste, todo al mismo tiempo.
El perfil de dureza exacto puede controlarse ajustando adecuadamente la frecuencia utilizada, la geometría de la bobina de inducción, el nivel de potencia y la ubicación de la pieza dentro de la bobina. El perfil de dureza se mantiene muy uniforme de una pieza a otra gracias a la precisión líder en el sector de los sistemas Radyne. La rotación durante el calentamiento garantiza una capa superficial uniforme.
Templado por inducción progresiva | Escaneo por inducción
A menudo, las piezas requieren un endurecimiento superficial en zonas concretas para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil. El endurecimiento por inducción, que consiste en un calentamiento y enfriamiento progresivos, ofrece una forma económica de tratar ejes u otras piezas.
Al hacer pasar progresivamente un eje de acero a través de una bobina de calentamiento hasta un baño de enfriamiento por agua, es posible calentar, enfriar y endurecer la capa exterior sin afectar a su núcleo. Cuando se requiere una capa de endurecimiento completamente uniforme, a menudo es necesario hacer girar el eje. La bobina y el baño de enfriamiento por agua asociado suelen formar una sola unidad, ya que la posición del baño de enfriamiento con respecto al inductor es muy importante. El suministro de agua suele canalizarse a través de la propia bobina, tal y como se ilustra. El desplazamiento controlado de los ejes a través de la bobina de inducción y el anillo de enfriamiento mientras giran permite obtener profundidades de recocido controladas a lo largo de tramos ajustables de los ejes, todo ello en un ciclo automatizado.
El control de la profundidad de cementación depende de la potencia suministrada por el generador y de la velocidad de descenso del eje a través de la bobina de inducción, mientras que la longitud de la sección endurecida se controla mediante un pirómetro ajustado según las especificaciones. Una vez que se han determinado la profundidad de cementación y los patrones de dureza deseados ajustando los parámetros del equipo, estos ajustes pueden mantenerse constantes para garantizar un proceso repetible en todas las piezas.
Aunque la aplicación descrita se refiere al endurecimiento superficial, puede adaptarse a otras operaciones de tratamiento térmico que requieran un calentamiento progresivo, como el recocido y el templado.