Guía experta de tratamiento térmico para piezas metálicas mecanizadas CNC

El mecanizado CNC es un método de fabricación sustractivo que usa herramientas y rotación para crear piezas a partir de bloques sólidos de material. Las piezas pueden mecanizarse de varias maneras diferentes, lo que hace del mecanizado CNC un proceso de fabricación versátil que puede usarse para crear desde chasis de automóviles hasta equipos quirúrgicos.

Los tratamientos térmicos son una técnica que se ha desarrollado para hacer que los metales sean más trabajables durante el proceso de fabricación o para mejorar las características del material después de que se ha completado el mecanizado. Aplicar calor y otros elementos a piezas metálicas de manera estratégica permite la creación de piezas con ductilidad, dureza, tenacidad y otras propiedades superiores.

Aquí hay algunos de los tratamientos térmicos más comunes para piezas metálicas mecanizadas CNC.

Recocido

El proceso de recocido implica calentar metales a una temperatura crítica, que varía según la aleación, mantener esa temperatura por un período de tiempo y luego enfriar al aire lentamente el metal para crear la microestructura deseada dentro del metal.

El recocido se aplica típicamente a aleaciones metálicas después del conformado para aumentar la ductilidad del material, lo que hace que los metales más duros sean menos propensos a agrietarse o fracturarse durante el proceso de mecanizado.

Cementación

La cementación es un método de tratamiento térmico que aumenta la dureza de la capa exterior de acero al carbono o aleado sin endurecer el material interior. Metales como hierro y acero a menudo tienen bajo contenido de carbono, así que aplicar una combinación de calor y una sustancia rica en carbono a la superficie da a una aleación de bajo carbono una exterior de alto carbono, endurecida. Esto hace que la cementación sea ideal para aplicaciones que requieren flexibilidad pero una capa exterior duradera y resistente al desgaste, como árboles de levas de motor.

Si bien los procesos de endurecimiento proporcionan mejoras tremendas a la resistencia de los metales, también tienden a aumentar la fragilidad del material. Por esa razón, la cementación se realiza típicamente después del mecanizado.

Alivio de tensiones

El mecanizado CNC puede crear tensión dentro del material de la pieza que, si no se trata, puede comprometer severamente la calidad general de la pieza. Como el recocido, el alivio de tensiones implica calentar aleaciones metálicas a altas temperaturas y enfriarlas lentamente. Sin embargo, a diferencia del recocido, este tratamiento térmico se aplica después del proceso de mecanizado para eliminar tensiones residuales. El alivio de tensiones mejora las propiedades mecánicas de una pieza sin cambiar la estructura o dureza del material.

Temple y revenido

También conocido como transformación martensítica, el temple y revenido es un método de dos partes específicamente diseñado para aumentar la dureza de piezas de acero.

En el proceso de temple, el acero o aleación de acero se calienta a una alta temperatura, lo que causa que la estructura cristalina del hierro cambie de ferrita a austenita. Esto permite que el metal absorba más carbono.

El acero se enfría entonces rápidamente para "bloquear" el cambio de fase del hierro, mientras que la adición de carbono resulta en una estructura de red cristalina extremadamente fuerte llamada martensita, que tiene excelentes propiedades de dureza superficial.

El revenido, por otro lado, es el proceso de calentar metales a altas temperaturas (aunque temperaturas mucho más bajas que la temperatura crítica del material, a diferencia del recocido) después de que el metal ha sido templado. Esto reduce la fragilidad del material, mientras mejora su tenacidad y prolonga la vida de la pieza.

Endurecimiento por precipitación

El endurecimiento por precipitación se usa para aumentar la resistencia de metales maleables como aluminio, aceros inoxidables y superaleaciones. El proceso es similar al temple y revenido e implica calentar el metal a una alta temperatura, templarlo, luego calentarlo a una temperatura más baja por un período prolongado. Esto permite que los precipitados en la aleación se dispersen y reduzcan el movimiento de dislocación (irregularidad) dentro de la microestructura, aumentando drásticamente la resistencia y dureza del metal.

El endurecimiento por precipitación se aplica comúnmente a componentes en aplicaciones aeroespaciales donde reducir peso sin sacrificar resistencia es crítico —piezas hechas de aluminio endurecido por precipitación, por ejemplo, pueden lograr resistencias comparables al acero inoxidable, pero a aproximadamente un tercio del peso.

Elegir el proceso ideal de tratamiento térmico

Los tratamientos térmicos pueden ofrecer mejoras increíbles a las propiedades de material de piezas metálicas. Sin embargo, es importante que los equipos de producto hagan su investigación para determinar qué tratamiento térmico es más adecuado para una pieza dada. Si bien el temple y revenido puede ser ideal para crear aceros de alta resistencia, es un proceso mucho menos útil para tratar aleaciones de aluminio. Afortunadamente, determinar qué proceso de tratamiento es el adecuado para usted se simplifica con la ayuda de un socio de fabricación de confianza.

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