Tratamientos térmicos para piezas mecanizadas por CNC

Los tratamientos térmicos se utilizan a menudo en coordinación con el mecanizado CNC durante el proceso de fabricación para mejorar determinadas propiedades del material de aleación metálica, como la resistencia, la dureza o la maquinabilidad. Los tratamientos térmicos producen estos cambios de propiedades en las aleaciones modificando las características microestructurales y químicas del material.

Los tratamientos térmicos utilizan un proceso en el que las aleaciones metálicas se calientan a temperaturas muy altas y posteriormente se enfrían en condiciones específicas. La temperatura específica utilizada durante el calentamiento, el tiempo que se calienta el material y el método de enfriamiento influyen en la determinación de las propiedades finales del material tras el tratamiento térmico.

 

• Recocido, templado y eliminación de tensiones

El recocido, el revenido y el alivio de tensiones utilizan altas temperaturas para calentar las aleaciones metálicas y luego estos metales se enfrían a velocidades muy lentas. Estos tres procesos utilizan diferentes temperaturas durante la fase de calentamiento, así como un orden diferente en el proceso de fabricación, como se indica a continuación:

- En el recocido, la microestructura deseada se consigue calentando la aleación a una temperatura extremadamente alta y enfriándola después lentamente. En general, el recocido se realiza después del conformado y antes de cualquier tratamiento adicional, como el ablandamiento o el aumento de la maquinabilidad. La mayoría de las veces, si no se especifica un determinado tipo de tratamiento térmico, las piezas mecanizadas con CNC tendrán propiedades acordes con el recocido.

- El revenido calienta las piezas a temperaturas más bajas que el recocido. Normalmente, el revenido se realiza después de otro tipo de tratamiento térmico llamado temple, del que hablaremos en la siguiente sección. El revenido se realiza después del enfriamiento de los aceros suaves (A36 y 1045) y de los aceros aleados (4240 y 4140) para mejorar sus propiedades mecánicas y reducir su fragilidad.

- El alivio de tensiones calienta las piezas a temperaturas inferiores a las del recocido y este tratamiento térmico suele realizarse después del mecanizado CNC para eliminar las tensiones del proceso de fabricación. Como resultado, hay una mayor consistencia en las propiedades mecánicas de las piezas.

• Enfriamiento

En el enfriamiento, el metal se calienta a una temperatura extremadamente alta y luego se enfría muy rápidamente mediante la inmersión en agua o aceite o la aplicación de aire frío. Este enfriamiento rápido ayuda a solidificar los cambios microestructurales que se han producido durante el calentamiento. El resultado final es una pieza con un alto grado de dureza.

La mayoría de las veces las piezas se templan después del mecanizado CNC porque la dureza resultante haría que el metal fuera demasiado difícil de mecanizar. Por ejemplo, los aceros para herramientas se templan después del mecanizado porque se vuelven muy duros y duraderos como resultado del tratamiento térmico. Además, un tratamiento de revenido como el descrito anteriormente puede utilizarse posteriormente para ofrecer un grado de control sobre el nivel de dureza. Este temple puede prolongar la vida útil de la pieza porque reduce el grado de fragilidad.

• Endurecimiento por precipitación

El endurecimiento por precipitación -también conocido como "envejecimiento"- consiste en aplicar un calor elevado al material, apagarlo y volver a calentar el material a una temperatura más baja durante un periodo de tiempo prolongado. El endurecimiento por precipitación es notable porque los elementos discretos de la aleación se disuelven y, por tanto, se distribuyen de manera uniforme por toda la matriz metálica.

El endurecimiento por precipitación provoca un aumento sustancial de la dureza y la resistencia de la aleación. Es importante tener en cuenta que no todas las aleaciones pueden ser tratadas térmicamente mediante un proceso de envejecimiento. Los metales que sí pueden hacerlo se denominan "superaleaciones" porque se utilizan en aplicaciones de alto rendimiento.

• Cementación y carburación

La cementación se refiere a un grupo distinto de tratamientos térmicos destinados a piezas que requieren un alto grado de dureza superficial manteniendo un interior blando. La cementación contrasta con el temple, en el que la dureza aumenta tanto en la superficie como en el interior de la pieza. El tipo más común de proceso de cementación es la carburación.

El carburizado calienta los aceros suaves en un entorno rico en carbono y luego los enfría para solidificar el carbono en la matriz metálica. El resultado es un aumento de la dureza de la superficie de los aceros que es similar a la anodización de las piezas de aluminio CNC.

 

Se pueden utilizar diferentes tratamientos térmicos en materiales de aleación metálica en varios momentos del proceso de fabricación. Cuando se trata de piezas mecanizadas por CNC, los tratamientos térmicos pueden realizarse antes o después del mecanizado por CNC, como se indica a continuación:

• Si la aleación metálica utilizada está disponible, la empresa de mecanizado CNC utilizará material en stock que ya ha sido tratado térmicamente antes del mecanizado. Este método es ventajoso porque es el más rápido y, por tanto, reduce los plazos de entrega del proyecto.
• Dado que algunos tratamientos térmicos aumentan drásticamente la dureza del material, se realizan después del mecanizado, ya que, de lo contrario, la mecanización es demasiado difícil. Un ejemplo común es el de las piezas de acero para herramientas, en las que el tratamiento térmico se realiza después del mecanizado CNC. Además, si se utiliza un tratamiento térmico como método de post-procesamiento, entonces naturalmente tendrá lugar después del mecanizado CNC.