Informe Mensual Agosto 2015

1.- Titulo

Tratamientos Térmicos

2.-Objetivo

Conocer de manera general y amplia las características propias de los tratamientos térmicos, así mismo dar un panorama de su importancia,  los distintos procesos que existen y ventajas que estos aportan a las herramientas, elementos y dispositivos.

Saber identificar sus particularidades con la finalidad de poder aplicar el proceso más conveniente para cada circunstancia. De la misma manera hacer énfasis en las operaciones que se desarrollan dentro de Volkswagen de México.

3.- Definición

Es una serie de procesos que tienen como finalidad conjunta, mejorar de una manera considerable las propiedades físicas de un material metálico. Estás mejoras pueden ser tanto endurecimiento como ablandamiento del material, lo cual dependerá de su ocupación final.

Generalmente estos procesos se llevan a cabo en el interior de hornos controlados, debido a que es necesario que el material a tratar sea sometido a altas temperaturas. Una de las ventajas de estos procesos es que permite que solo una parte del material sea tratada mientras que la otra parte continúa en su estado normal.

Dependiendo la utilidad que tendrá el material será definido el tratamiento ideal para que cumpla su función, comúnmente el proceso se basa en:

-Ciclo de calentamiento constante: El material es sometido a calor hasta obtener una temperatura alta.

-Permanencia en la temperatura fija (mantenimiento): El tiempo será definido por el volumen del material.

-Ciclo de enfriamiento: Puede variar su velocidad con respecto al resultado esperado.

4.-Tipos de tratamientos Térmicos

Existe una gran variedad de tratamientos térmicos, cada uno de ellos ha sido desarrollado con la finalidad de que al momento de ser aplicado en un material de metal este cambie sus propiedades y pueda cumplir la función para la cual fue desarrollado de una manera adecuada. 

En algunas ocasiones el metal puede ser sometido a distintos tratamientos térmicos, esto con la finalidad de mejorar las propiedades que pudieron ser afectadas al aplicársele un primer tratamiento.

Los principales, más utilizados y convenientes tratamientos térmicos dentro de la industria son:

Temple

Proceso que se aplica en aceros al carbono, permite mejorar la dureza y resistencia mecánica de éste metal, debido a que éste ha sido llevado a la fase conocida como martensita, sin embargo afecta las características de tenacidad, es decir la pieza se vuelve más frágil y menos dúctil, al igual el alargamiento unitario se ve disminuido.

En ocasiones puede sufrir modificaciones en algunas propiedades como magnéticas, químicas y de conductividad.

Este tipo de tratamiento térmico consta de elevar la temperatura del acero (aproximadamente de 750°C a 1300°C) y posteriormente someterlo a un enfriamiento brusco en algún medio (agua, aceite o aire) hasta llevarlo a una temperatura cercana a la ambiente.

El tiempo de calentamiento debe ser controlado con la finalidad de obtener los resultados esperados, generalmente se requiere de alrededor de una hora de calentamiento por cada 2mm de espesor del material a tratar.

Dependiendo el proceso que se utilice para lograr el temple podemos encontrar variaciones:

-Temple continúo con austenización completa: El cual da como resultado martensita

-Temple continúo con austenización incompleta: Debido a que es utilizado en aceros que cuentan con cementita. Da como resultado cementita y martensita.

-Temple superficial: Únicamente la superficie del metal se ha de transformar en martensita. 

-Temple escalonado: Se convierte totalmente en austenita al material.

-Temple isotérmico:  Se convierte totalmente en austenita al material y posteriormente se enfría para obtener bainita.

Ver video: "Documental: Tratamiento Térmico (TEMPLE)".

Recocido

Tratamiento térmico que mejora las propiedades de plasticidad, ductilidad y tenacidad, así mismo tiene la función de templar el grano y homogeneizar la estructura, como consecuencia elimina las asperezas del material. El material resultante tiene como característica particular que cuenta con una estructura en equilibrio.

Es utilizado comúnmente como un procedimiento de preparación para ablandar un acero que recibirá posteriormente un proceso de maquinado. 

Consta de aumentar la temperatura del material a tratar, posteriormente debe ser mantenido a una temperatura determinada (550°C a 980°C aproximadamente)  por un largo lapso de tiempo (generalmente este tiempo puede tratarse de 3 a 4 horas), a continuación dejará de ser aplicado calor al material para permitirle un enfriamiento lento el cual debe ser controlado hasta recuperar la temperatura ambiente.

Con respecto a las temperaturas y el tiempo de exposición que alcanza el material a trabajar, podemos encontrar distintos tipos de recocido:

-Recocido de sobre tensión: Elimina tensiones del material que pueden provocar deformaciones (la pieza se calienta a temperaturas entre 550 y 650°, durante 30 o 120 minutos, dependiendo del material y espesor).

-Recocido de ablandamiento: Permite facilitar el posterior proceso de maquinado de la pieza (el material se calienta a temperaturas entre 650 y 750°, durante 3 o 4 horas, dependiendo del material y espesor).

-Recocido normal: Elimina por completo las irregularidades estructurales de la pieza obteniendo un granulado fino (el material se calienta a temperaturas entre 750 y 980°, durante 3 o 4 horas, dependiendo del material y espesor).

Normalizado

Tiene la finalidad principal afinar la perlita (mezcla de ferrita y cementita), es decir eliminar las tensiones internas provocadas por procesos anteriores (forja, colada, laminación) debido a que su estructura interna ahora es más uniforme, de la misma manera habilita el material para que posteriormente pueda realizarse un proceso de maquinado o temple, además de aumentar de manera considerable su tenacidad.

El proceso comienza al aumentar la temperatura del material (de 30 a 50°C por encima de la temperatura crítica superior, es decir, temperatura de austenización), y mantenerlo a esta temperatura por un lapso de tiempo hasta que toda la pieza haya sido transformada en austenita, posteriormente el enfriamiento debe realizarse al aire.

Como ya fue mencionado, este proceso puede mejorar las características del elemento para un posterior templado o revenido, sin embargo en ocasiones puede tratarse de una fase final.

Dependiendo del tipo de material sobre el cual se aplique será el resultado:

-Aceros con gran contenido de carbono: Aporta características similares al templado.

-Aceros con bajo contenido de carbono: Aporta características similares al recocido.

-Aceros con medio contenido de carbono: Aporta dureza al material a tratar.

5.- Ejemplos de uso (al menos 3)

Los elementos de corte que son utilizados en las maquinas-herramientas deben soportar las altas temperaturas ocasionadas por la colisión con el material y la gran cantidad de revoluciones que necesitan para realizar su función. Por esta razón deben recibir un tratamiento térmico determinado, buscando el menor desgaste posible de la herramienta. Las brocas de acero, por ejemplo, sufren un tratamiento termoquímico conocido como nitruración, el cual permite endurecer la superficie del material.

La tornillería de acero de una maquinaria es la encargada de mantener sujetos y fijos todos los componentes que la conforman, por esta razón estos elementos se encuentran expuestos a desgastes ocasionados por el funcionamiento normal de la maquina. Uno de los tratamientos térmicos al que pueden ser sometidos estos elementos es el normalizado, debido a que les permite mejorar la resistencia mecánica y conservar una dureza relativamente baja, permitiéndole ser maquinados al concluir el tratamiento térmico.

Los resortes de suspensión que encontramos en los automóviles, deben ser sometidos a un tratamiento térmico de revenido, el cual aumentará la resistencia a la fluencia (deformación irrecuperable) y a la fatiga (rotura del material al aplicársele una carga) permitiéndole de está manera a los resortes realizar un funcionamiento adecuado y recuperar su estado natural al dejar de recibir una carga.

6.- Importancia sobre la importancia de tratamientos térmicos en VW

Los tratamientos térmicos en la industria son procesos indispensables debido a que permiten mejorar las características de los aceros, los cuales son elementos fundamentales dentro de los distintos procesos que se desarrollan en esta.

Debido a las condiciones a las cuales son sometidas las máquinas, el desgaste de estás es evidente, por esta razón es de suma importancia aplicar tratamientos térmicos a todos los elementos mecánicos que puedan sufrir un desgaste, con la finalidad de reducir en gran medida las fallas en maquinaria y un mantenimiento correctivo de los elementos internos.

Cabe mencionar que en la industria automotriz son procesos necesarios que podemos encontrar desde herramientas mecánicas de trabajo, tales como pinzas, martillos, llaves españolas, cinceles, herramientas de trazo, también en dispositivos mecánicos como rodamientos, resortes o componentes de maquinas-herramientas, además de herramientas de corte como brocas, fresas o buriles, herramientas de montaje, inclusive podemos encontrarlos en elementos internos del automóvil.

Un ejemplo de esto es el motor de combustión de un vehículo, debido a que necesita ser sometido a diversos tratamientos térmicos, cada uno de sus elementos debe fabricarse de manera que garantice el menor desgaste posible al ser ocupado, los pistones y el monoblock deben contar con un tratamiento que les permita soportar las explosiones provocadas por la combustión, así mismo las bielas y el cigüeñal deben soportar los bruscos movimientos del pistón sin dañarse y conservando la energía. De la misma manera los sistemas de transmisión, engranes, articulaciones, ejes, soportes y rines de los automóviles al ser tratados aseguran un gran rendimiento y bajo nivel de deterioro.

De está manera se puede concluir que los tratamientos térmicos juegan un rol fundamental en la industria Automotriz, ya que gracias a ellos, los procesos pueden mejorar en calidad debido a que las fallas en maquinaria, herramientas o el producto final son muy reducidas, así mismo los tiempos de producción se disminuyen. 

7.- Cuestionario

1.-Menciona cuales son los 3 ciclos de un tratamiento térmico y defínelos brevemente:

1) Ciclo de calentamiento constante: se aumenta la temperatura del material.
2) Mantenimiento: se mantiene a una temperatura determinada el material.
3) Ciclo de enfriamiento: se disminuye la temperatura del material, hasta la temperatura ambiente.

2.- Relaciona las columnas identificando la característica de cada tratamiento:

3.-Subraya la respuesta correcta:

Es necesario recuperar un material que fue forjado, a esté elemento se le deben eliminar las tensiones internas, debe contar con una alta resistencia mecánica pero también debe ser  fácilmente maquinable, que tratamiento térmico será más conveniente:

A) Normalizado

B) Temple

C) Revenido

Un material recibirá un recocido, con la finalidad de eliminar por completo las irregularidades estructurales de la pieza, ¿qué tipo de recocido cuenta con estás funciones?

A) Recocido de sobre tensión

B) Recocido de ablandamiento

C) Recocido normal

Se adquirió un material el cual cuenta con una dureza y resistencia mecánica alta en toda su estructura, ¿a qué tratamiento térmico fue sometido anteriormente?

A) Temple escalonado

B) Temple con austenización completa

C) Temple superficial

Menciona brevemente 3 desventajas que pueden existir en la industria automotriz al no utilizar tratamientos térmicos.

1.- Fallos en maquinaria, debido al desgaste que ocurre en sus elementos internos es necesario llevar a cabo reparaciones continuas en las maquinas.

2.- Fallos en el producto final (automóvil), el vehículo no soporta ciertas condiciones, existiendo rupturas de sus elementos y exponiendo al usuario a accidentes potenciales.

3.- Retrabajos en la manufactura, debido al desgaste que sufren las herramientas no realizan su funcionamiento adecuado y dañan los dispositivos sobre los cuales se utilizan.

8.- Referencias y Bibliografías

“Tratamientos Térmicos Protocolos”: http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf

“Materiales- Tratamientos Térmicos”: http://www.tecnosefarad.com/wp-content/archivos/bach_2/materiales/T3_tratamientos_termicos.pdf

“Temple y revenido”:http://www.trateriber.es/pdf/temple-revenido.pdf

“Normalizado”: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4911/html/7_normalizado.html

“Tratamientos Térmicos de los aceros”: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4911/html/1_tratamientos_trmicos_de_los_aceros.html

9.- Dibujo

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