Cómo el Tratamiento Térmico Mejora el Rendimiento y Longevidad del Metal

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo que usa herramientas de corte para eliminar material de un bloque sólido, revelando la forma de la pieza final. Para facilitar el proceso de mecanizado y crear una pieza final superior, los metales usados deben ser trabajables. Además, las propiedades del material de la pieza metálica pueden mejorarse después de completado el proceso de mecanizado. Ahí es donde entran los tratamientos térmicos. Aquí tiene todo lo que necesita saber sobre cómo tratar térmicamente el metal y los beneficios más importantes de los tratamientos térmicos.

El proceso de tratamiento térmico

Los procesos de tratamiento térmico implican calentar el metal hasta que su microestructura cambia y luego mantener el metal en ese estado (temple) antes de enfriarlo para endurecer el material. Cuánto tiempo temple un metal depende de qué proceso de tratamiento térmico use, qué metal use y el tamaño de su pieza. Cuanto más largo el tiempo de temple, mayores los cambios en la microestructura, lo que impactará las propiedades mecánicas del metal.

La velocidad de enfriamiento y condiciones circundantes también pueden alterar la estructura y propiedades del metal. Aunque la salmuera puede enfriar metales más rápido, también puede usar aceite, agua, aire forzado u hornos.

Los tratamientos térmicos pueden aplicarse a lo largo del proceso de fabricación, dando a las piezas sus propiedades iniciales, intermedias o finales. Al mecanizar piezas CNC, podría aplicar un tratamiento térmico antes de comenzar el proceso de mecanizado, ya que esto puede reducir plazos de entrega y hacer el metal más trabajable. En otros casos, podría aplicar tratamientos térmicos al metal después del mecanizado para hacerlo más duro y duradero.

Tratamientos térmicos comunes en CNC

Recocido

Realizado para reducir la dureza del metal y aumentar su ductilidad, el proceso de recocido implica calentar y templar el metal a una temperatura crítica antes de enfriarlo. Esto ayuda a aliviar tensiones internas y hace el metal menos propenso a romperse o fracturarse durante el mecanizado. Puede usar varias técnicas de recocido, como recocido completo, recocido de recristalización, recocido parcial y recocido final para lograr las propiedades finales deseadas.

El normalizado es otra técnica de recocido que implica calentar el metal y luego enfriarlo a temperatura ambiente a un ritmo mucho más rápido que el recocido típico. Una vez que el metal alcanza 40 °C por encima de su temperatura crítica superior, temple antes de enfriar al aire. El normalizado alivia tensiones internas causadas por temple, fundición o soldadura para prevenir fallos del metal, lo que fortalece el metal y produce granos ferríticos pequeños, refinados y de tamaño uniforme.

Cementación (Endurecimiento de caja)

Para endurecer el exterior de una pieza sin alterar su interior, puede usar el proceso de cementación. La cementación, también conocida como endurecimiento de cara o endurecimiento superficial, crea piezas menos frágiles y más trabajables que otros métodos que aumentan la dureza en todo el metal. Una forma de cementación implica calentar su metal en un ambiente rico en carbono (cementación), ya que esto aumenta la resistencia y contenido de carbono de la superficie del metal.

Endurecimiento por precipitación

El endurecimiento por precipitación o envejecimiento crea metales fuertes y ligeros, haciéndolo una opción popular para tratar térmicamente componentes para la industria aeroespacial. Si tiene un metal maleable, puede calentarlo a alta temperatura, templarlo y calentarlo a una temperatura más baja por un período extendido para dispersar los precipitados uniformemente a través de la estructura de grano del metal y aumentar su resistencia y dureza.

Alivio de tensiones

El mecanizado CNC, conformado, laminado y enderezado pueden causar que se acumulen tensiones dentro de las piezas, lo que puede debilitarlas y reducir su calidad general. El alivio de tensiones eliminará tensiones residuales y mejorará las propiedades mecánicas de la pieza sin alterar su estructura o dureza. Este proceso implica calentar metales a temperaturas justo por debajo de su límite inferior crítico. El proceso de enfriamiento siempre es lento, haciendo posible crear piezas uniformes con propiedades mecánicas consistentes.

Temple y revenido

Este tratamiento térmico de dos partes aumenta la dureza, ductilidad y resiliencia de aleaciones basadas en hierro. Durante el temple, el metal se calienta a alta temperatura, cambiando su estructura cristalina de ferrita a austenita y permitiéndole absorber más carbono. El metal se enfría luego rápidamente para bloquear los cambios en la microestructura. Dado que el temple crea piezas muy duras, suele venir después del mecanizado CNC.

Para reducir fragilidad, aliviar tensiones internas y mejorar la longevidad y propiedades mecánicas de la pieza, puede entonces revenir el metal calentándolo a una temperatura moderada por debajo de su punto crítico.

Beneficios del tratamiento térmico del metal

¿Qué hace el tratamiento térmico al metal? El tratamiento térmico puede aumentar enormemente su resistencia, lo que lo hace una opción popular entre fabricantes en las industrias automotriz y aeroespacial. Desafortunadamente, al aumentar la resistencia de un material, también puede terminar reduciendo su tenacidad y aumentando su fragilidad. Para asegurar que su metal no se vuelva demasiado frágil, puede necesitar recocer o revenir sus piezas para aliviar tensiones internas. Siguiendo procedimientos de alivio de tensiones, sus metales tratados térmicamente serán mucho más fáciles de trabajar y mecanizar.

Además, al aplicar tratamientos térmicos a aleaciones metálicas, puede modificar la microestructura o composición química del metal para alterar su resistencia a la corrosión, magnetismo, durabilidad, conductividad térmica y conductividad eléctrica. Incluso puede someter una pieza metálica a muchos tratamientos térmicos para lograr el rendimiento deseado.

Tratamiento térmico del metal con la ayuda de Fast Radius

Al tratar térmicamente su metal, puede crear piezas metálicas más fuertes, menos frágiles y más mecanizables. Incluso puede mejorar las propiedades eléctricas de su metal con tratamientos térmicos. Sin embargo, algunos tratamientos térmicos son mejores que otros dependiendo del material, así que hacer su investigación es esencial. Cuando se trata de elegir el tratamiento térmico adecuado para su pieza, considere el tipo de metal que usa y las propiedades que quiere que tenga. También puede trabajar con un socio de fabricación de confianza para determinar el mejor método de tratamiento térmico para sus necesidades.

En Fast Radius, nuestro equipo de ingenieros y diseñadores experimentados puede ayudarle a decidir qué método de tratamiento térmico es más adecuado para su proyecto. Además, le proporcionaremos apoyo integral para la totalidad de su serie de producción. Contáctenos hoy para comenzar su próximo proyecto.