Tipos de tratamiento térmico para fundiciones en arena

La fundición en arena es un proceso de formación de metales en el que primero se forma un molde a partir de un patrón tridimensional de arena y el metal fundido se vierte en la cavidad del molde para su solidificación. Como parte del proceso, las piezas fundidas pueden someterse a una serie de procesos de calentamiento y enfriamiento para garantizar que cumplan con las especificaciones de dureza, metalográficas y mecánicas establecidas por el cliente.

Los productos típicos fabricados mediante fundición en arena incluyen bloques de motores, culatas, pistones de cilindros, bastidores, soportes, colectores para motores de alta potencia, impulsores, carcasas, piezas de cajas de engranajes de sistemas de transmisión para equipos de construcción y agricultura. El tratamiento térmico mejora las propiedades mecánicas y físicas de las piezas fundidas, para aumentar la resistencia a la tracción y reducir la ductilidad o estiramiento del metal. Este artículo analiza los tipos de tratamiento térmico para las fundiciones en arena.

¿Cuáles son las etapas del tratamiento térmico para fundiciones en arena?

El tratamiento térmico implica el calentamiento y enfriamiento controlados de las piezas fundidas en arena. El propósito es utilizar altas temperaturas para alterar la microestructura del material a fin de lograr los cambios deseados en las propiedades mecánicas de la fundición. Las tres etapas principales del tratamiento térmico incluyen:

• Calentamiento:el metal se calienta lentamente hasta cierto punto, para que conserve su forma sin agrietarse. Es fundamental asegurarse de que el metal se caliente de manera uniforme durante esta etapa para evitar grietas o distorsiones. La velocidad de calentamiento se basa en el tipo de material, la conductividad térmica del metal y el tamaño de la fundición.
• Remojo (retención):el metal se mantiene a la temperatura deseada durante un período de tiempo determinado. El propósito de este paso es mantener el material a la temperatura designada hasta que se logren los cambios estructurales internos necesarios. La duración de la etapa de remojo depende del tipo de material, así como del tamaño y la complejidad de la pieza de trabajo. Algunas fundiciones solo requieren cambios estructurales en la superficie del metal, mientras que otras pueden necesitar lograr propiedades más uniformes en toda la pieza.
• Enfriamiento:luego, la fundición se enfría nuevamente a temperatura ambiente de manera controlada para lograr las propiedades mecánicas deseadas. El enfriamiento se puede lograr de diferentes maneras, dependiendo del tipo de material. Puede enfriarse con aire, enfriarse con un medio refrigerante o apagarse rápidamente en una solución.

¿Cuáles son los tipos de tratamiento térmico para fundiciones en arena?

Aunque los pasos de calentamiento, remojo y enfriamiento son los mismos, existen variaciones en el proceso de tratamiento térmico que afectarán el resultado final. Estos incluyen la temperatura a la que se calienta el material, el tiempo que se mantiene a esa temperatura y la velocidad a la que se enfría. Los tipos de tratamiento térmico incluyen:

• Recocido:el material se calienta más allá de su temperatura crítica superior y luego se enfría lentamente. El recocido se utiliza para mejorar las propiedades del metal para que sea más duradero y manejable. También reduce el estrés residual, que puede afectar otros procesos. Esto proporciona flexibilidad en el proceso de fundición, ya que hay menos riesgo de fractura. El recocido aumentará la capacidad de realizar un mecanizado adicional en la pieza de trabajo.
• Normalización:la normalización aumenta la dureza de la pieza de trabajo. Al normalizar, la temperatura del material aumenta por encima del rango de recocido hasta un punto en el que cambia su estructura cristalina. Luego se enfría en aire a temperatura ambiente. Este tratamiento térmico conduce a piezas de trabajo con menos estrés y más maquinabilidad.
• Endurecimiento:el endurecimiento fortalece el metal, pero también puede hacerlo más frágil. El material puede entonces necesitar ser templado para reducir esta fragilidad. En lugar de un proceso de enfriamiento lento, el material se enfría o se enfría rápidamente sumergiéndolo en una solución de agua, salmuera o aceite. En algunos casos, solo se endurece el material de la superficie.
• Templado:en el templado, el material se calienta a una temperatura por debajo de su punto de endurecimiento, se mantiene a esa temperatura y se enfría con aire. El templado reduce la fragilidad, pero también puede ablandar el material.

La elección del método de tratamiento térmico apropiado está relacionada con el tipo de metal involucrado y las propiedades finales deseadas.

Beneficios del tratamiento térmico para fundiciones en arena

Hay varios beneficios que se pueden lograr a través del tratamiento térmico, según el tipo de material, la utilización de la fundición y las especificaciones del cliente. Los beneficios típicos del tratamiento térmico pueden incluir:

• Consiga la suavidad o dureza deseada para el material.
• Afectan la conductividad eléctrica y térmica.
• Cambia las cualidades magnéticas.
• Alivie el estrés de procesos anteriores.
• Agregue propiedades químicas deseables.

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