|
TRATAMIENTOS
DE MEJORA PARA ELEMENTOS MECÁNICOS. En muchos casos no
es posible sustituir el material original por otro específicamente diseñado
para competición, bien por cuestiones económicas o por el reglamento
de la categoría donde se compite. 1.-
FORJADO SUPERFICIAL. Consiste en
bombardear a alta velocidad con pequeños elementos esféricos la
superficie de la pieza. Cada elemento que golpea el material actúa como
un pequeño martillo de forja provocando en la superficie diminutos
hoyuelos. Para que este hoyuelo se produzca, es necesario, lógicamente,
que la energía del impacto lleve a la superficie a una tensión local
superior a la de fluencia propia del material, es decir, en cristiano la
que provoca deformación permanente al superar el límite de
elasticidad. Bajo
esta superficie, las fibras de material intentan recuperar la forma
original y por tanto producen, justo bajo el hoyuelo, una semiesfera de
material trabajado en frío con un alto nivel de tensión en compresión.
Concentrando un gran número de impactos (hoyuelos en la superficie), se
consigue un superficie muy homogénea de material (algo que la fundición
no puede lograr) con cierta tensión residual de compresión. Esta tensión
residual es, como mínimo, de la mitad de la tensión de fluencia del
material bombardeado. Para hacernos una idea, en un acero normal, de
2,5.108 N/m2
o ¡¡25 kg por milímetro cuadrado!!. El
conocimiento de las roturas y su análisis permite asegurar que las
fracturas no se inician ni se propagan en zonas tensionadas a compresión
y, como quiera que el origen de las fracturas se produce, en su
mayoría, a partir de la superficie de la pieza, este proceso es muy
eficaz para aumentar la fiabilidad y vida de la pieza. También en
algunos casos se produce cierto endurecimiento de la superficie debido
al efecto del tratamiento en frío. Los
beneficios mecánicamente más destacables de este tratamiento son el
aumento de la resistencia de fatiga y fatiga de corrosión, así como un
aumento de la resistencia a la erosión, incluso por cavitación,
eliminación de porosidad superficial (determinante para el inicio de la
falla). 2.-
CRIOGENIZACIÓN. Bien,
antes de nada aclarar que este tratamiento nada tiene que ver con
“congelarse” para poder ver cómo es el mundo dentro de 500 años,
aunque el nombre así lo indique y haya sido lo primero que se ha venido
a la cabeza a los lectores no técnicos. Este
tipo de tratamiento es muy reciente y su uso en la industria muy
restringido, pienso que en la mayoría de los casos debido a la relación
tratamiento térmico – alta temperatura tradicional. Sin embargo, ha
demostrado ya grandes ventajas y que tiene todavía un potencial muy
alto para el futuro. Para
explicar este proceso de enfriamiento del material, es necesario ahondar
en la microestructura del acero. Sin entrar en tecnicismos áridos para
la mayoría, voy desempolvar mis recuerdos de las clases de Ciencia de
Materiales y sintetizar brevemente cómo se forma el acero. Todos
sabemos que el acero es una combinación de hierro y carbono. Esta
“mezcla” se produce a muy alta temperatura (más de 1000 grados) y
en varias fases. Para simplificar y centrarnos en lo que nos interesa,
nos saltaremos los procesos intermedios e iremos directamente al momento
en que la mezcla de hierro y carbono está ya a temperatura de
endurecimiento. En este momento, la solución de ambas partes se llama
austenita que es, en definitiva de lo que está formado el acero
endurecido cuando se enfría rápidamente hasta la temperatura ambiente.
Si dejásemos el acero enfriar de esta forma, tendríamos un material de
escasa utilidad ya que la austenita es muy frágil, propensa a rotura,
dura y además inestable. Lo
que se hace realmente es permitir un enfriamiento gradual, manteniendo
el acero a temperaturas suficientemente altas para que se produzca la
transformación del grano de austenita en martensita, cuya estructura ya
es muy estable y resistente. Justo después de iniciar la transformación
se deja enfriar para completar el proceso. Sin embargo en la mayoría de
los aceros aleados y de alta calidad, no se llega al 100% de la
transformación y queda austenita retenida en el material. Para
eliminarla es necesario bajar la temperatura. Esto
es lo que hace el tratamiento de criogenización, bajar la temperatura
hasta -185ºC, aunque en muchos caso no es necesario pasar de –100ºC.
En estas condiciones, la austenita es muy inestable y TODA la estructura
se vuelve martensita lo cual mejora considerablemente las características
del material. Además,
se ha podido comprobar que este proceso provoca una distribución más
homogénea del
carbono, con menos vacíos debido a... bueno eso ya lo dejamos para los
realmente interesados en el tema. El
caso es que con este proceso mejoramos de forma muy notable la
resistencia a la fatiga del material, actuando sobre su microestructura
y logrando en algunos casos a un incremento de hasta un 400% de los
ciclos de mantenimiento. A
pesar de que el protagonista de esta historia ha sido el acero, se
someten a este tratamiento aluminios y otros materiales, como curiosidad
decir que incluso se aplica a las pelotas de golf ¡para que vuelen más
lejos!. CONCLUSIÓN. Visto lo
anterior, queda claro el enorme potencial de los tratamientos
post-fabricación que se les pueden dar a las piezas. Es
muy común aplicar estos procesos a bielas, cigüeñales, árboles de
levas y engranajes de cambio, aunque también se han verificado ventajas
en pistones, válvulas e incluso tornillería. Como
dije al principio, constituye una solución para muchos que, sin
sustituir las piezas originales, pueden mejorarlas notablemente a un
coste mucho más contenido y desconocían
la posibilidad. Consúltenos
sin compromiso. Ramón Rey.
Ingeniero de D+D. |
Pro #1 Performance © 2004 / Ingenieria de la Velocidad