5 cosas a tener en cuenta al tratar el metal con calor

¿Por qué incluir el tratamiento térmico del metal en las especificaciones de las piezas cortadas?

Hemos hablado en otra parte sobre cómo la expansión por calor puede ser un factor a la hora de decidir qué tan precisas deben ser las dimensiones de una pieza metálica.

Es decir, si incluso una ligera diferencia en la tolerancia causada por la expansión del calor pudiera afectar el rendimiento de la pieza, entonces es aconsejable evitar especificar una tolerancia muy estrecha siempre que pueda haber un riesgo de variación en las temperaturas ambientales. Y eso significa variación en cualquier parte del proceso, desde el corte e inspección de piezas hasta el ensamblaje y el uso final.

Pero, ¿qué pasa cuando deliberadamente trata los metales con calor como parte normal de su proceso de fabricación? Entonces, ¿qué debe tener en cuenta al crear especificaciones para piezas metálicas cortadas pequeñas, como las que producimos aquí en Metal Cutting Corporation?

¿Por qué tratar los metales con calor?

¿Por qué se tratan los metales con calor? Hay muchas razones importantes. Pero básicamente, el proceso de tratamiento térmico de metales implica la aplicación controlada de calor para alterar las propiedades físicas y, a veces, químicas del material.

Si bien no tratamos metales con calor como parte de nuestros servicios en Metal Cutting, somos conscientes de sus posibles efectos de alteración de las dimensiones . Pero antes de explorar las consecuencias no intencionales en las dimensiones de las piezas metálicas, analicemos algunos beneficios del tratamiento térmico y el recocido.

Cómo tratar térmicamente el metal para producir resultados diferentes

Según el método utilizado, los metales tratados térmicamente se vuelven más duros o más blandos, más o menos quebradizos, más fuertes o más débiles. Según los resultados finales deseados, el método puede implicar:

• Uso de varios tratamientos
• Alteración de la temperatura a la que se trata térmicamente el metal
• Variación del tiempo de aplicación del calor
• Controlar la rapidez o la lentitud con que se enfría el material

La forma en que aplica y elimina el calor mientras trata el metal tiene un impacto tanto en el límite elástico como en la dureza del producto final.

¿Por qué tratar metales como el acero inoxidable?

Por ejemplo, el acero inoxidable suele recibir un tratamiento térmico para aumentar su dureza; en el lado negativo, también puede volverse más frágil.

Por el contrario, el acero inoxidable puede tratarse térmicamente para aumentar su ductilidad, lo que ayuda a minimizar el agrietamiento y aumentar la trabajabilidad. Sin embargo, ese proceso también puede disminuir la dureza del acero.

Por lo tanto, lograr un metal con las características deseadas, como un acero inoxidable con alta resistencia a la tracción pero una fragilidad relativamente baja, puede requerir múltiples tratamientos a diferentes temperaturas y diferentes períodos de tiempo.

Metal recocido versus metal tratado térmicamente:no es lo mismo

A menudo se usa indistintamente con el término tratamiento térmico , recocido es un método específico utilizado para ablandar metales, con el objetivo de aumentar su ductilidad y disminuir su fragilidad.

El recocido también se puede utilizar para aumentar la naturaleza homogénea de los metales, así como para restaurar su ductilidad antes de su posterior manipulación. Por ejemplo, a medida que se trabaja el acero inoxidable 316, puede adquirir propiedades magnéticas indeseables; sin embargo, recocer el acero inoxidable puede restaurarlo a (o muy cerca de) su condición no magnética original.

El recocido se realiza utilizando hornos especializados en los que las condiciones están estrictamente controladas. El metal se calienta a una temperatura alta, por lo general, ligeramente por encima de la temperatura de recristalización.

El material se mantiene a alta temperatura durante varias horas o varios días y luego se deja enfriar (en el caso de los aceros y otros metales ferrosos, muy lentamente).

Dónde El tratamiento térmico de los metales es otro factor

Cuando realiza un tratamiento térmico del metal, la atmósfera en la que se produce el proceso también es importante, ya que tiene un impacto en la superficie y la resistencia del material.

Por ejemplo, si trata térmicamente el tungsteno en una atmósfera normal, se producirá una oxidación que hará que el acabado de la superficie sea poroso. Sin embargo, trabajar en un ambiente controlado, como un vacío o una atmósfera sellada de nitrógeno, argón o hidrógeno, le permite tratar el metal con calor sin oxidación.

El acero con bajo contenido de carbono se puede recocer en un entorno rico en carbono para cementar el acero con una capa superficial con alto contenido de carbono que tiene buena resistencia a la fatiga y al desgaste. Esta técnica se utiliza para mejorar la dureza y la durabilidad de productos como resortes de alambre de acero al carbono y piezas forjadas.

Sin embargo, si la "carburización" no es un rasgo deseado, el recocido debe realizarse en un entorno con bajo contenido de carbono o sin él.

Cómo la composición de la aleación puede afectar el tratamiento térmico del metal

A veces, encontrar la "fórmula" correcta tanto para la composición de una aleación como para el método de tratamiento térmico del metal es esencial para lograr las propiedades finales deseadas. Un gran ejemplo es la propiedad de memoria de forma de la aleación de níquel-titanio. — también conocido como NiTi o nitinol .

Este material "elástico" se usó popularmente por primera vez para hacer marcos de anteojos que pueden doblarse y aparentemente mágicamente volver a su forma original. Hoy en día, el NiTi se usa ampliamente para aplicaciones de tubos de dispositivos médicos, como guías de catéteres, stents y agujas de microcirugía.

(Puede obtener más información sobre NiTi y otros materiales de tubos en nuestro libro blanco, Tubos para dispositivos médicos en el siglo XXI:¿quién los necesita? )

La propiedad de memoria de forma de NiTi depende del tratamiento térmico. Es lo que permite que el NiTi se deforme a una temperatura y luego recupere su forma original sin deformarse cuando se calienta por encima de la llamada temperatura de transformación.

Sin embargo, NiTi es notoriamente difícil de fabricar, tanto por la alta reactividad del titanio como por el hecho de que incluso ligeras variaciones en la composición pueden afectar la temperatura de transformación.

Por ejemplo, si los átomos de titanio se combinan con oxígeno o carbono, la estructura cristalina de NiTi puede perder titanio, lo que hace que baje la temperatura de transformación. Si hay muy poco níquel y el material se envejece durante demasiado tiempo, la temperatura de transformación aumenta.

Especificar metal tratado térmicamente por adelantado

Sea cual sea el método que se utilice para el tratamiento térmico de los metales, es de vital importancia identificar el proceso en las especificaciones de las piezas metálicas cortadas. Es notable cómo el tratamiento térmico de metales puede cambiar ciertas dimensiones de piezas mecanizadas cuidadosamente y no tener efecto en otros parámetros.

Por ejemplo, si tiene una especificación de rectitud, debe considerar si el tratamiento térmico y cualquier expansión resultante del metal tendrán un impacto en las dimensiones de sus piezas cortadas y, en última instancia, qué tan bien funcionarán; y si es así, puede necesita ajustar sus tolerancias en consecuencia.

El metal tratado térmicamente puede incluso impactar el empaque

Además, es importante asegurarse de que las piezas metálicas tratadas térmicamente se empaqueten correctamente para evitar distorsionar o dañar las piezas previamente cortadas mientras están en tránsito.

Por ejemplo, en Metal Cutting, siempre queremos saber si las piezas que cortamos se enviarán a un tercero para su tratamiento térmico o recocido. Dado que las piezas se vuelven más flexibles con el recocido, un embalaje inadecuado podría hacer que las piezas recocidas se deformen cuando se vuelvan a empaquetar y se las envíen (o nos las devuelvan para un procesamiento adicional).

Las piezas, como las varillas, pueden arquearse si se expanden y no se empaquetan correctamente después del tratamiento térmico del metal. Otras piezas pueden empezar a frotarse entre sí y sufrir arañazos en el acabado de la superficie si el embalaje ya no sujeta de forma segura las piezas metálicas tratadas térmicamente.

Otra razón más para especificaciones detalladas

La conclusión es que con el metal tratado térmicamente, los métodos y efectos deben ser considerados y compartidos con sus socios de fabricación cuando crea las especificaciones para sus requisitos de piezas pequeñas. Le ayudará a optimizar la capacidad de fabricación y obtener los resultados que desea.

Para obtener más información sobre cómo maximizar la precisión y la eficacia de sus especificaciones, descargue nuestra guía gratuita, Cómo ajustar su solicitud de cotización para su máxima ventaja:Preguntas frecuentes sobre el abastecimiento de piezas pequeñas .