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El tratamiento térmico es un tipo de tratamiento de superficies que incluye el endurecimiento y la difusión térmica. Ambos utilizan el calentamiento para aplicar los tratamientos superficiales a la pieza de trabajo. Existen dos tipos de tratamientos térmicos: endurecimiento y difusión térmica. En esta publicación nos centraremos en el endurecimiento. El endurecimiento es un tratamiento de superficie crucial para la durabilidad sin romperse fácilmente. Muchas aplicaciones requieren que sus componentes sean fuertes y resistan el desgaste debido a sus procesos de gran impacto. Industrias como la automotriz y de empaque requieren esta característica especial para sus componentes. MISUMI ofrece una variedad de componentes de automatización endurecidos, como ejes lineales, ruedas dentadas y pines de localización.
En general, los metales son soluciones sólidas y las cerámicas son compuestos. Una solución sólida es aquella en la que varios elementos se mezclan en una sola fase. Un compuesto es un material heterogéneo en el que varios elementos no se mezclan. Existen dos tipos de soluciones sólidas: soluciones sólidas intersticiales, donde los átomos se inmiscuyen en el espacio atómico del otro, y soluciones sólidas sustitutivas, donde los átomos de uno han sido sustituidos por los del otro. Los átomos intersticiales que constituyen las soluciones sólidas intersticiales deben ser pequeños y no metálicos, como el nitrógeno y el carbono. Los dos elementos de las soluciones sólidas sustitutivas son metales. Los compuestos se forman por la difusión de no metales sobre metales. Por ejemplo, el oxígeno (O) se difunde en el titanio (Ti) formando óxido de titanio (TiO2), carburo de titanio (TiC) si es carbono (C).
Endurecimiento
Es un tratamiento térmico donde el acero se calienta hasta la temperatura de transformación (800°C o más), después se disuelve suficiente carbono en el acero y este se enfría rápidamente en aceite o agua para migrar a una temperatura normal mientras que el carbono disuelto permanece sobresaturado dentro del acero. Normalmente, el proceso se utiliza para aceros estructurales mecánicos como acero al carbono y acero aleado. En el endurecimiento convencional, toda la pieza se calienta a 800°C o más (dependiendo del tipo de acero) dentro de un horno y luego se enfría rápidamente. La dureza final dependerá de la velocidad de enfriamiento. Por otro lado, el endurecimiento superficial es un método de tratamiento térmico donde solo se endurece la superficie, calentando rápidamente la superficie de la pieza por encima de la temperatura de transformación y enfriando rápidamente para endurecer (convertir en Martensita) solo la superficie. La siguiente tabla muestra los tipos y descripciones del endurecimiento superficial.
Entre los anteriores, las altas velocidades de calentamiento aproximadamente siguen el orden de [1] Calentamiento por láser 105°C o más por minuto, [2] Calentamiento por haz de electrones 104°C o más por minuto, [3] Calentamiento por inducción 102°C o más por minuto, [4] Horno de calentamiento 1~10°C por minuto. Como se puede ver, hay una diferencia significativa en comparación con el método convencional de horno de calentamiento.
El endurecimiento por llama utiliza llamas abiertas de quemadores de gas para calentar rápidamente la superficie del acero. Normalmente, se utiliza una mezcla de gases de oxígeno y acetileno, propano y gas de servicio. No suele utilizarse para la producción en serie, ya que es difícil controlar la temperatura de la superficie.
El endurecimiento por inducción utiliza bobinas cilíndricas de alta frecuencia que se energizan para calentar rápidamente la superficie del acero a endurecer y se utiliza para la producción en masa de ejes y engranajes. Una frecuencia de inducción más alta produce una capa superficial endurecida poco profunda, y una frecuencia de inducción más baja produce una capa superficial endurecida más profunda.
El endurecimiento por haz de electrones utiliza haces de electrones y se realiza en el vacío. Por lo tanto, se aplican limitaciones debido al tamaño de la cámara de vacío. No se utilizan refrigerantes y las piezas se enfrían por sí mismas.
Con el endurecimiento por láser, la energía de alta densidad, como la de un láser de CO2, puede concentrarse localmente, lo que permite endurecer áreas de superficie extremadamente localizadas. Al poder utilizarse en la atmósfera, puede incorporarse a líneas de producción de piezas automotrices y herramientas para procesos rápidos y continuos.
Existe una gran variedad de tratamientos superficiales de endurecimiento que pueden adaptarse a diversos componentes y aplicaciones de la industria de automatización. Consulta la gran variedad de componentes endurecidos en nuestra página web.
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