EL TEMPLADO DE METALES El templado, método para calentar y enfriar metales en condiciones controladas, exige la comprensión tanto del proceso como de sus efectos en los materiales. Con mucha frecuencia, el proceso de templado necesita petróleo o aceite vegetal, pero también se usa aire, gas de alta presión, metales fundidos y sales, polímeros acuosos solubles en agua, soluciones de salmuera o agua. ¿Cuál es su objetivo? Formar una microestructura específica con una dureza o propiedades mecánicas designadas. Si se hace bien, el templado controla la deformación y cualquier campo de tensión que aparezca en la aleación procesada, lo que conlleva una mayor vida útil. Dos libros de ASTM International de reciente publicación recopilan información sobre el templado, el templado intensivo y temas afines para asistir a los profesionales de la especialidad. La Publicación técnica especial 1523, Quenching and Cooling, Residual Stress and Distortion Control (Control del esfuerzo residual y de la deformación en el templado y el enfriamiento), compila en un volumen 59 artículos revisados por pares. pares. El Manual 64, Intensive Quenching Systems: Engineering and Design (Sistemas de templado intensivo: ingeniería y diseño), guía a metalúrgicos e ingenieros mecánicos tanto en el diseño como en la implementación de sistemas de templado.
El impacto del templado en el tratamiento térmico de metales ferrosos y no ferrosos constituye el tema principal de la Publicación técnica especial 1523, que recopila artículos que han sido publicados en la Journal of ASTM International (Revista de ASTM International) desde 2008. Sus editores Lauralice de C.F. Canale, de la Universidad de San Pablo, Brasil, y Michiharu Narazaki, de la Universidad de Utsunomiya, Japón, organizaron los artículos en secciones que trataban desde la transferencia de calor y los esfuerzos hasta las curvas de enfriamiento y los análisis dilatométricos. Los artículos sobre transferencia de calor, calor, modelado de procesos térmicos térmicos y templado con gas tiene una importancia porque ofrecen una actualización de los avances tecnológicos en curso. La publicación técnica especial 1523 se ocupa del templado para aleaciones de acero y aluminio, que los fabricantes usan para fines tales como piezas para automóviles, vehículos aeroespaciales y locomotoras. El Manual 64 tiene en cuenta el templado intensivo con agua en lugar de usar aceites y polímeros con 13 capítulos que se ocupan de los factores que se deben tener en cuenta durante el diseño de un sistema de templado intensivo. El Dr. Nikolai Kobasko, coautor, dice que, a diferencia del templado con aceite, que no necesita una interrupción en el proceso de enfriamiento, “El templado intensivo debería interrumpirse cuando los esfuerzos de compresión llegan a su valor máximo en la superficie de las piezas de acero o en el final de los procesos transitorios de ebullición n ucleada”. Kobasko, director de Tecnología e Investigación y desarrollo de IQ Technologies Inc., con sede en Akron, Ohio, y presidente de Intensive Technologies Ltd., ubicada en Kiev, Ucrania, escribió el libro con el Dr. Michael Aronov, director general (CEO) de IQ Technologies, Joseph Powell, presidente de
IQ Technologies, y el Dr. George Totten de G.E. Totten and Associates LLC, con sede en Seattle, Washington. Kobasko menciona que deberán hacerse cálculos tales como los períodos de calentamiento y enfriamiento para lograr la resistencia deseada del material y una mayor vida útil. La obra, que les permite a los usuarios tratar problemas potenciales, le presta particular atención al reemplazo de los aceros aleados relativamente costosos por aceros al carbono más económicos para las piezas de máquinas que se usarán en condiciones normales de operación. “Este importante tema para la práctica se analiza extensamente en el Capítulo 12 del manual”, dice.
Totten, miembro veterano de ASTM International que trabaja en el Comité D02 sobre productos y lubricantes derivados del petróleo, menciona que aparte del volumen publicado el año pasado, los últimos libros completos sobre este tema se escribieron a principios de los noventa. Ahora bien, los ingenieros, profesores universitarios y alumnos pueden consultar otras dos obras para obtener información actual sobre estas tecnologías.
¿PARA QUÉ SIRVE? Es un tratamiento térmico que se emplea para incrementar la dureza de las aleaciones de hierro. Es también una técnica para aumentar la dureza del vidrio. Para los metales, temple se realiza generalmente después de endurecer, para aumentar la dureza, y se realiza calentando el metal a una temperatura mucho más baja que la utilizada para el endurecimiento. La temperatura exacta determina que dureza se alcanza, y depende tanto de la composición específica de la aleación como de las propiedades deseadas en el producto terminado. Por ejemplo, las herramientas muy duras a menudo se templan a bajas temperaturas, mientras que los resortes se templan a temperaturas mucho más altas. En vidrio, el templado se realiza calentando el vidrio y luego enfriando rápidamente la superficie, para aumentar la dureza.
CEMETADO DE METAL La cementación es un tratamiento termoquímico que se aplica en piezas de acero. El proceso aporta carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición. La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) 0,2% de carbono. Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a altas temperaturas (típicamente, 900 °C). En estas condiciones, el carbono penetra en la superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento. A la pieza cementada se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que corresponden a su porcentaje de carbono. ¿CÓMO SE HACE? Según sean los requisitos de dureza y resistencia mecánica existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementación y posterior tratamiento térmico. Consiste en someter la pieza a un ambiente rico en carbono elemental a altas temperaturas (900950 oC), para que se produzca su difusión dentro del material de la pieza. Gracias a la cementación la pieza tendrá dos capas: superficie cementada y núcleo sin cementar. Después de la cementación la pieza se somete a temple y revenido a bajas temperaturas. El núcleo, debido al bajo contenido de carbono, no admite temple, queda tenaz y puede trabajar bajo cargas dinámicas, y la zona periférica adquier temple a una profundidad de cerca de 1 mm haciéndose resistente al desgaste por rozamiento.
La cementación puede hacerse por dos vías: 1.- Cementación en medio sólido. 2.- Cementación gaseosa.
¿PARA QUÉ SIRVE? Son apropiados para cementación los aceros de bajo contenido de carbono. El cromo acelera la velocidad de penetración del carbono. Los aceros al cromo níquel tienen buenas cualidades mecánicas y responden muy bien a este proceso. Una concentración de níquel por encima del 5% retarda el proceso de cementación.[cita requerida]
REVENIR Es un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a este. A la unión de los dos tratamientos también se le llama "bonificado". El revenido ayuda al templado a aumentar la tenacidad de la aleación a cambio de dureza y resistencia, disminuyendo su fragilidad. Este tratamiento consiste en aplicar, a una aleación, una temperatura inferior a la del punto crítico y cuanto más se aproxima a esta y mayor es la permanencia del tiempo a dicha temperatura, mayor es la disminución de la dureza (más blando) y la resistencia y mejor la tenacidad. El resultado final no depende de la velocidad de enfriamiento. ¿CÓMO SE HACE? El revenido se hace en tres fases
Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica.
El calentamiento se suele hacer en hornos de sales. Para los aceros al carbono de construcción, la temperatura de revenido está comprendida entre 450 °C a 600 °C, mientras que para los aceros de herramienta la temperatura de revenido es de 200 °C a 350 °C.
Mantenimiento de la temperatura
La duración del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas más elevadas, para dar tiempo a que sea homogénea la temperatura en toda la pieza.
Enfriamiento
La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona de fragilidad del material; en este caso se enfrían las piezas directamente en agua. Si el revenido se efectúa a temperaturas superiores a las de fragilidad, es convenientemente enfriarlas en baño de aceite caliente a unos 150 °C y después al agua, o simplemente al aire libre.
¿PARA QUÉ SIRVE? A través del enfriamiento luego del calentamiento se pone el acero duro y bronco. En la estructura del material se pueden presentar tensiones tan altas, que aparecen grietas de temple y el material se quiebra como vidrio. Con el fin de eliminar estos fenómenos negativos y de dar al material "la dureza necesaria", se deben revenir luego del templado, esto significa que se calientan nuevamente» En caso de una disminución considerable de la dureza y de la resistencia, aumenta nuevamente la tenacidad del material. Las temperaturas de revenido se orientan conforme a la finalidad de empleo le la pieza de trabajo.
El decapado es un tratamiento superficial de metales que se utiliza para eliminar impurezas, tales como manchas, contaminantes inorgánicos, herrumbre o escoria, de aleaciones de metales ferrosos, cobre, y aluminio.1 Se utiliza una solución denominada licor de pasivado, que contiene ácidos fuertes, para remover impurezas superficiales. Por lo general es utilizado para quitar escorias o limpiar aceros en varios procesos de fabricación de componentes mecánicos, antes de realizar otras operaciones tales como extrusión, soldadura, pintura, plateado.
¿CÓMO SE HACE? La elección de una u otra técnica de decapado depende del tipo de superficie que se trabaje y de la experiencia de la persona que la aplique. Como norma general, siempre que se inicie un proceso de decapado, se debe empezar por la opción menos agresiva para evitar posibles daños. Los tipos de decapantes más habituales se agrupan en químicos, térmicos y abrasivos. Los primeros son productos disolventes que ablandan la pintura o el barniz, lo que facilita el trabajo que supone eliminarlos. Su composición es cáustica, por lo que se debe tener mucha precaución y usar guantes
de goma y gafas de protección, además de trabajar en un lugar bien ventilado. Se comercializan en forma de gel o pasta. Se debe empezar por la opción menos agresiva para evitar posibles daños
¿PARA QUÉ SIRVE? Los decapantes térmicos están indicados para las capas gruesas de pinturas acumuladas a lo largo de los años y para pinturas plásticas. Para esta labor, se usan pistolas de aire caliente que funden la pintura para después separarla del objeto con una espátula. Esta herramienta es muy útil para trabajar sobre grandes superficies, pero su uso está desaconsejado en piezas de calidad con marqueterías, incrustaciones o chapados delicados. Durante el decapado hay que tener mucho cuidado de no quemar las fibras de la madera. Para evitarlo no hay que acercar demasiado la pistola a la madera.
El producto abrasivo más utilizado es la lija, ya sea manual o mecánica. Las hojas de lija están disponibles en diferentes grados de dureza, que influyen en el grado de abrasión. Las más adecuadas para este tipo de trabajo son el papel de óxido de aluminio, el de polvo de vidrio y el de polvo de granate.
ACABADO
El acabado de metales se utiliza para tratar los exteriores de nuestros productos de metal mediante la aplicación de una capa delgada complementaria a la superficie. Existen diversos tipos de procesos de acabado de metales que pueden ser utilizados para una gran variedad de propósitos. TLM utiliza una gran variedad de métodos de acabado en sus partes, así como las aplicaciones y consideraciones para la elección de un proceso de acabado de metales. Algunas de las ventajas de la aplicación de estos tratamientos al metal incluyen:
Incremento de durabilidad Atractivo visual Conductividad eléctrica mejorada Mayor resistencia eléctrica Mayor resistencia química Alta resistencia al deterioro Potencial para vulcanización
¿PARA QUÉ SIRVE? Es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales. Antiguamente, el acabado se comprendía solamente como un proceso secundario en un sentido literal, ya que en la mayoría de los casos sólo tenía que ver con la apariencia del objeto u artesanía en cuestión, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la estética y cosmética del producto. ¿PARA QUÉ SIRVE? En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Estos requerimientos pueden ser: Estética: el más obvio, que tiene un gran impacto psicológico en el usuario respecto a la calidad del producto. Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformación plástica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos. Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operación de acabado puede eliminar microfisuras en la superficie. Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias. Propiedades mecánicas de su superficie Protección contra la corrosión Rugosidad Tolerancias dimensionales de alta precisión
FUNDICIÓN La Fundición de metales es el proceso de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde. Los mismos que son elaborados en arena y arcilla debido a la abundancia de este material y también a la resistencia que tiene al calor, permitiendo además que los gases se liberen al ambiente y que el metal no La Fundición se lo puede realizar de muchas maneras, pero todas obedecen al principio anteriormente descrito, el proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea reproducir, usualmente es hecha en madera o yeso, pero cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos “como el aluminio, es evidente que debe ser ligeramente más
grande que la pieza que se desea fabricar ya que existe contracciones del metal cuando se enfría, son necesarias las previsiones para evacuación de gases, usualmente conocidos como venteos. ¿CÓMO SE HACE? Luego se procede a la fabricación de la matriz de arena o molde la cual se comienza compactando la arena alrededor del modelo, cuando se requiere fabricar una pieza que es hueca se debe provisionar un “macho” que es un elemento sólido colocado en la matriz para que allí no ingrese el metal fundido, es importante anotar que siempre se esta trabajando se lo hace en negativo, es decir donde no se requiere metal se coloca el macho y donde si se lo requiere se lo coloca el modelo que evidentemente deberá ser extraído previo al colado desde la Fundición, es usual también que se coloquen modelos de cera , la cual se derrite conforme ingresa el metal ocupando su lugar para ulteriormente enfriarse. Un vez retirado el modelo y las dos partes del molde, es frecuente esta geometría para poder retirar el modelo, se procede al colado que no es otra cosa, que el vertido de metal líquido la matriz que se ha construido, luego viene el enfriado que debe ser controlado para que no aparezcan grietas ni tensiones en la pieza formada. El desmolde viene a continuación, el cual se desarrolla con la rotura del molde y el reciclaje de la arena, la pieza se presenta burda por lo cual se suele someter a un proceso de desbarbado y pulido
¿PARA QUÉ SIRVE? El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida (pero ya sólida). Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja
la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria
Gracias al pulido de metales se limpian, abrillantan y restauran artículos puros o enchapados de oro, plata, acero inoxidable, latón, cobre, aluminio, níquel, cromo u otros metales y aleaciones. Lograr una superficie lisa y brillante requiere herramientas tales como máquinas esmeriladoras, lustradoras y pulidoras fijas, de mesa o portátiles. Para desgrasar, limpiar, pulir y lustrar metales se utilizan disolventes, ácidos y diversos materiales abrasivos. El pulido de metales puede suponer varios peligros, entre ellos, la exposición a sustancias químicas, atrapamiento/enredamiento, exposición a ruido y aspectos ergonómicos. Para su protección, los trabajadores deben observar precauciones de seguridad y utilizar equipos de protección personal (PPE, por sus siglas en inglés). Los guantes, gafas de seguridad y caretas protectoras protegen las manos y los ojos. Se pueden utilizar cremas barrera para proteger la piel expuesta contra la absorción de sustancias químicas o metales. Podría necesitarse protección respiratoria para prevenir la inhalación de los vapores químicos y el polvo de metal producidos durante el pulido. Los tapones para los oídos o las orejeras protegen contra los riesgos que causa el ruido fuerte.
¿CÓMO SE HACE? La mayoría de las herramientas para esmerilar, pulir y lustrar metales tienen piezas móviles o giratorias que pueden plantear riesgos de enredamiento o estrujamiento. Las máquinas fijas o de mesa con ejes giratorios expuestos (o husos) que sujetan las almohadillas de pulido deben protegerse para evitar enredamientos. Los extremos de los ejes deb en cubrirse con “tuercas de
caperuza” o “tuercas ciegas” de forma abovedada. Los trabajadores deben sujetarse el cabello, joyas
y ropa para asegurarse de que no queden enredados en las piezas móviles de las máquinas. Las mejores herramientas son las que tienen elementos de protección. Los tubos de escape de dirección variable envían los humos en dirección opuesta al trabajador. Las carcasas de máquinas aisladas ayudan a reducir el ruido. Las herramientas portátiles con manijas antichoque previenen la vibración y el cansancio de las manos y brindan una mejor ergonomía. Las herramientas con interruptores de circuito sin conexión a tierra (GFCI, por sus siglas en inglés) previenen las descargas eléctricas. Las sustancias químicas usadas para pulir metales pueden ser inflamables y peligrosas. Antes de su uso deberá consultarse la hoja de datos de seguridad (SDS) de cada sustancia química. Estas sustancias deben usarse en áreas dotadas de buena ventilación, sin humos ni fuentes de llamas. Las sustancias químicas nunca se deben mezclar y los trapos empapados de sustancias químicas deben tirarse a la basura siguiendo las normas apropiadas.
¿PARA QUÉ SIRVE? Con un buen proceso de pulido, podemos conseguir unos resultados espectaculares sea el material que sea la superficie a tratar: Acero inoxidable, aluminio, latón, cobre, bronce, oro etc.. Tenemos que tener en cuenta que muchas veces no utilizaremos los mismos pasos si se trata de una pieza de restauración que de un soporte nuevo, pues los nuevos suelen venir prácticamente sin desperfecto alguno, y en los viejos para su restauración suelen tener pequeñas rayas o golpes más profundos, los cuales debemos de eliminar antes de la operación de pulido. Con esta operación conseguiremos que nuestro resultado final sea impecable y quede sorprendente. Considerando el peor de los casos, de que se trate de una pieza para su restauración con golpes y ralladuras, procederemos de la siguiente manera.
El primer lugar a la limpieza y desengrase del soporte, ya que la suciedad terminaría por embozar las lijas que vamos a utilizar, y nos darán menor rendimiento.
HERRAMIENTAS EN EL ÁREA DE METALES
Pulidora
Soldadora
Taladro
HERRAMIENTAS DE FUNDICIÓN
ÍNDICE
Contenido EL TEMPLADO DE METALES ...................................................... 1 CEMETADO DE METAL .............................................................. 3 REVENIR ................................................................................... 4 DECAPADO ............................................................................... 6 ACABADO................................................................................. 8 FUNDICIÓN ............................................................................. 11 EL PULIDO DE METALES ...........................................................13 HERRAMIENTAS EN EL ÁREA DE METALES ................................16 HERRAMIENTAS DE FUNDICIÓN ...............................................18
