la revista de los profesionales de los tratamientos

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TRATAMIENTOS TERMICOS
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MAYO-JUNIO 2012 • Nº 131
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la revista de los profesionales de los tratamientos térmicos
www.metalspain.com
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la revista de los profesionales de los tratamientos térmicos
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MAYO-JUNIO 2012 - N.º 131
Albert
Director
David Varela
Publicidad
Pablo
Administración
José María Palacios
1991-2008
Redacción
C OLABORADORES
Juan Martínez Arcas
Jordi Tartera
Manuel A. Martínez Baena
C/ CID, 3 - P2
28001 MADRID
Pág.
EDITORIAL .................................................................................................................................
2
Las Informaciones ......................................................................................................
4
Borel crece y se instala en Hauterive (Neuchâtel) y Cantón (China) • Audi: nueva fábrica en México • Granulo: Duraço de Brasil • México tiene un nuevo récord en exportación de autos • PYRADIA: Hornos industriales para aluminio 1200ºF (650ºC) • Crece
la producción de automóviles en México • Amplia gama de hornos y secadoras Schreuder Gieterij Techniek • Francesco Maione: nuevo director general de Carburos Metálicos • Nuevo termómetro infrarrojo versátil con conexión al servidor web o ethernet •
Proquimia publica su primera memoria de sostenibilidad • El Romer Absolute Arm
ahora con una precisión hasta un 23% mayor • Talgo, premio Diamante de las Compras
por su proyecto junto a Lowendalmasaï en Kazajstán
ARTÍCULOS
Dossier hornos....................................................................................................................
14
Bautermic. Algunas ideas sobre: tratamientos superficiales, tratamientos térmicos
y acabados industriales....................................................................................................
16
Los rodamientos especiales, un factor clave para mejorar la eficiencia productiva
según Brammer ..............................................................................................................
19
La dilatometría y el diseño y simulación de tratamientos térmicos ...................................
21
Uso de las técnicas de proyección térmica para la obtención de recubtimientos a partir
de polvos nanoestructurados .........................................................................................
28
Cambios en el comportamiento tribológico de aceros inoxidables mediante tratamientos
dúplex .............................................................................................................................
34
GUÍA ....................................................................................................................
38
SERVICIO LECTOR .........................................................................................
40
TEL 915 765 609
www.metalspain.com
revistas@metalspain.com
Por su amable y desinteresada colaboración en la redacción de este
número, agradecemos sus informaciones, realización de reportajes y redacción de artículos, a las
compañías que han colaborado.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS aparece seis veces al año. Los autores
son los únicos responsables de las
opiniones y conceptos por ellos emitidos. Queda prohibida la reproducción total o parcial de cualquier
texto o artículos de TRATAMIENTOS
TÉRMICOS sin previo acuerdo con
la revista.
En portada de TRATAMIENTOS TERMICOS:
EDITA
CAPITOLE PRESS
DISEÑO
APM
MAQUETACIÓN
MFC - Artes Gráficas, S.L.
IMPRESIÓN
MFC - Artes Gráficas, S.L.
Depósito legal: M. 11.224-1991
ISSN: 1132 - 0346
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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EDITORIAL
En Bilbao: Jornada Tratamienos Térmicos. 26 septiembre 2012
La JORNADA TRATAMIENTOS TERMICOS 2012 en Bilbao (26
Septiembre 2012- Hotel Barceló Nervión) se fundamenta en la
aportación de SOLUCIONES CONCRETAS a las preguntas que
se plantea hoy en día la industria de los Tratamientos Térmicos,
tanto a nivel de las propias empresas del sector como de las
secciones de tratamientos térmicos de las empresas (industriás
del automóvil, aeronáuticas, eólicas, ferrocariles, moldistas,
fundiciones, forjas...).
En la jornada organizada en noviembre 2011, IPSEN, Eclipse
Combustion, Oerlikon Leybold Vacuum Spain S.A., SUMINISTROS y CALIBRACIONES, FUCHS Lubricantes SA, INTERBIL,
MESA ELECTRONICS GmbH ...han presentado conferencias.
APLITEC, BMI, IPSEN, NABERTHERM, ACROPERDA, KANTHAL, TRATERME (Portugal), OERLIKON…y muchos más
están presentes en la Jornada de 2012, cuyo programa se puede
ver en www.metalspain.com/jornadaTT2012.
Para apuntarse:
Como conferencia, reservar un mini-stand (390 euros) o asistir
(95 euros) enviar un mail a:
revistas@metalspain.com
Todas informaciones en:
www.metalspain.com/jornadaTT2012.
Publicaremos una edición especial para
la Jornada para su audiencia al nivel nacional e internacional.
En esta edición, muchas informaciones
sobre los tratamientos témoins al nivel national, pero también international.
Borel crece y se instala en Hauterive
(Neuchâtel) y Cantón (China), Audi :
nueva fábrica en México…
La edición de Septiembre va a publicar informaciones sobre todas las novedades para majorer su tratamiento térmico, tanto al
nivel technopôle que al nivel precio, ya que la reunión de los
dos es imprecidible para estar competitivo en la competencia
international de hoy.
Pueden enviarnos sus novedades para su publicación gratuita
en magazine@metalspain.com
La Redacción
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TT. INFORMACIONES
BOREL CRECE Y SE INSTALA EN
HAUTERIVE (NEUCHÂTEL) Y
CANTÓN (CHINA)
cante de hornos industriales y hornos
de Borel suiza LTD crece y se asienta
en el Innoparc Hauterive con 2000 m2
para el mejor ajuste de su negocio. La
antigua fábrica de San Blas fue puesto
en venta.
Por otra parte, para apoyar su desarrollo en Asia, Borel se trasladó a unas
nuevas instalaciones cerca de Cantón
en China.
Horno basculante
horno de
1050 ° C.
Borel Swiss (NE).
Como parte de su desarrollo, el fabri-
Borel Asia (CN).
Horno camara de 1100 ° C.
Horno cámara 1250° C.
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TT. INFORMACIONES
Nuestros Productos:
- Carbón duro 300 (protección de
Proceso de descarburación)
- Bolitas agentes de protección en un
cuadro, utilizando los procedimientos convencionales de tratamientos
térmicos en medios sólidos.
Autoclave con la protección de gas de 650° C.
Borel, fundada en 1927 por Charles
Borel, es el más antiguo fabricante de
hornos industriales en Europa. Borel
Suiza SA ofrece una línea completa de
hornos y hornos de más de 300 modelos estándar de laboratorio y la industria, incluyendo cerca de 50 modelos
que e pueden ver en la sala de exposición de Hauterive.
Servicio Lector 1
AUDI: NUEVA FÁBRICA EN
MÉXICO
La planta será diseñada para armar el
Q5, el nuevo vehículo deportivo utilitario de la automotriz, a partir del 2015.
VW originalmente quería expandir su
planta en Estados Unidos en Chattanooga, Tennessee, que abrió hace sólo
un año, para hacer espacio para la
producción de vehículos Audi.
Servicio Lector 2
Es especialmente adecuado para la
protección de las piezas producidas
en acero, aleaciones especiales y fundiciones, que están sujetos a un tratamiento térmico de alivio de la tensión
temple, normalizado, recocido y esferoidização completo, para garantizar
la calidad de los procesos y asegurar
el logro de las propiedades deseadas.
Carbón duro 310 (proceso de
cementación)
Se emplea en el tratamiento de aceros
al carbono y de baja aleación con cementación profundidad entre 0,5
hasta 1,8 mm, o acero al cromo-manganeso y cromo-níquel desea profundidades donde no más de 0,6 mm.
310 granuló con un diámetro de
aproximadamente 4,5 a 5,5 mm.
312 duros de carbono (proceso de
cementación)
El producto es una cementación súper
activado es ideal para el tratamiento de
la aleación de cromo-níquel, así como
en la mejora de acero bajo en carbono
que se requiere gran profundidad de carburación, del orden de 1,8 a 2,5 mm de
diámetro cerca de 3,5 mm.
Durolimp (Proceso de la parte de
limpieza)
GRANULOS : DURAÇO DE
BRASIL
Los gránulos Duraço de Brasil fabrica
y comercializa productos respetuosos
del medio ambiente en el campo de
tratamiento térmico.
Somos una empresa que tiene como
objetivo Duraço El futuro de Brasil,
mantener la calidad y reducir los impactos ambientales.
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El Durolimp gránulos se desarrolló de
acuerdo a la necesidad del mercado
para ayudar en la limpieza y el baño
de sal neutra. La obra trata de un tratamiento normalmente consiste en impurezas en el exterior, estas impurezas
debilitar el poder de la bañera y la
vida cementante de las sales (cianuros). En este proceso, los gránulos de
carbono es absorbido por las impurezas en el interior del crisol del horno
de completar el baño de limpieza.
Duraço K -20 (proceso de
nitruración)
El granulado Duraço K-20 es un poderoso agente de nitruración (nitruración) en efectivo, que utiliza el tratamiento térmico convencional en
medio sólido.
El Duraço K-20 es un nuevo producto
y su proceso de fabricación ha sido
plenamente investigado y desarrollado en Brasil, con tecnología y sofisticados controles que garanticen la producción de una composición, tamaño
de partícula, la composición química
y la porosidad micro garantizar una
penetración homogénea de nitrógeno
y carbono en la superficie de la pieza
de trabajo.
El DURAÇO, en la realización de su
actividad en la fabricación de productos y comercialización en la industria, el tratamiento térmico se
compromete a:
Desarrollar un trabajo de la satisfacción
mutua con los clientes y proveedores y
garantizar la competencia de sus empleados y la conciencia de la importancia de la calidad en sus actividades.
Producir y suministrar productos de
calidad para cumplir o exceder la satisfacción del cliente, proporcionando
adecuados de atención de las necesidades y expectativas de cada cliente.
Servicio Lector3
MÉXICO TIENE NUEVO
RECORD EN EXPORTACIÓN DE
AUTOS
El 2011 fue el año en que las ventas al
exterior de automóviles, autopartes y
otros vehículos motorizados regresa-
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TT. INFORMACIONES
ron a dominar entre las exportaciones, al alcanzar 18
por ciento de la participación del total, un nuevo récord.
México tiene nuevo record en exportación de autos
El año pasado, con ventas por 62 mil 900 millones de
dólares, las exportaciones de estos productos fueron las
segundas más vendidas por el país, sólo por debajo de
maquinaria eléctrica y electrónica, según datos del
Banco de México (Banxico).
Bruno Ferrari, secretario de Economía, explicó que el
sector automotriz está teniendo un auge importante gracias a las condiciones estructurales del país, como la situación geográfica, las ventajas comerciales por acuerdos y reducción arancelaria y los procesos de
desregulación.
Adelantó que además de las inversiones que se han registrado este año, en los próximos meses se espera la
confirmación de dos a cuatro grandes
anuncios en proyectos dentro del sector. "Las ventajas
que tiene México en materia de logística, la mano de
obra y la red de acuerdos comerciales estuvieron el año
pasado en su mejor nivel, al grado que algunas inversiones que se hicieron en el país se decidieron por la excelencia en la capacidad exportadora que existe", explicó Carlos Casas, jefe de la unidad de promoción de
exportaciones de Proméxico.
Recordó que se fortaleció la industria de exportación
mediante clusters especializados, que se ubican en
Aguascalientes, Guanajuato y Coahuila, entre otros estados.
"La automotriz ha servido para impulsar a otras industrias y de esta manera elevar la producción nacional, lo
cual es conveniente", opinó Juan Manuel Chaparro,
presidente de fomento del sector metalmecánico de Canacintra.
En orden de importancia, los principales productos de
exportación son vehículos tipo turismo, autopartes,
tractores y remolques.
El año pasado destacó porque otros destinos de exportación comenzaron a adquirir gran relevancia, como es
el caso de Brasil, que en 2005 apenas tenía 0.2 por
ciento del total de participación y en 2011 ya tenía 8.75
por ciento. Sin embargo, Estados Unidos siguió siendo
el principal destino de exportación.
El resto de los mercados de América del Sur han experimentado un crecimiento similar, al ir ganando terreno
en las ventas de automóviles mexicanos.
Servicio Lector 4
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TT. INFORMACIONES
PYRADIA : HORNO
INDUSTRIALES PARA
ALUMINIO 1200°F (650°C)
PYRADIA ha desarrollado la más
avanzada gama de hornos de templado para el tratamiento térmico del
aluminio. Estos hornos, que incluyen
un aislamiento de calidad superior, un
sistema de control y un mecanismo
elevador, son de los más eficaces y
fiables del mercado.
Construcción robusta
Los hornos de templado Pyradia están
diseñados para un uso intensivo y
continuo hasta 1.200°F (650°C). Los
sistemas de carga y de temple están totalmente automatizados por PLC. El
sistema de cabrestante electromecánico a doble velocidad permite la aceleración/desaceleración del descenso
de la carga, y se ha comprobado que
es más fiable y resistente que los sistemas neumáticos utilizados habitualmente.
midad de temperatura a través de la
zona de trabajo es de ± 9°F (o ± 5°F,
cuando sea necesario), a cualquier
temperatura, incluso durante la subida
de temperatura. Con estas funciones
excepcionales, nuestros hornos de
templado satisfacen las exigencias
más estrictas. Pueden utilizarse también a temperaturas más bajas para el
envejecimiento del aluminio.
Características
- Calentamiento con electricidad o
con gas.
- Aislamiento de módulos de bloques
de fibra de cerámica.
- Deflector de aire en acero inoxidable.
- Puerta deslizante o basculante.
- Sistema de cabrestante electromecánico.
- Ventilador de recirculación de alto
volumen de acero inoxidable.
- Puertas con manejo neumático.
Aislamiento superior
El aislamiento consiste en módulos de
fibra de cerámica de 6” de grosor.
Este material de alta eficacia asegura
una pérdida y un almacenamiento de
calor mínimos que permiten reducir el
ciclo de calentamiento y ahorrar
energía. A diferencia de las capas de
lana, los bloques de cerámica tienen
una gran resistencia a la abrasión causada por la alta velocidad del aire.
Esta configuración es extra-duradera y
requiere muy poco mantenimiento.
Mejor uniformidad de temperatura en
el mercado
Los elementos tubulares calentadores
de baja densidad se distribuyen uniformemente en los conductos de aire
por todas partes de la zona de trabajo.
Los ventiladores de alta eficacia, localizados en el plenum superior, procuran un potente flujo de aire vertical,
que pasa uniformemente a través de la
zona de trabajo. De hecho, la unifor-
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
- Depósito instalado sobre un carro
móvil con carril.
- Elementos calentadores y ventilador
de circulación con transmisión por
correa, en una cámara protegida al
lado y encima del espacio de trabajo.
- Capacidad de carga de 2.000 lbs.
para los modelos estándares.
- Uniformidad de temperatura de ±
9°F a cualquier temperatura (de
300°F a 1.200°F).
- Temple en menos de 7 segundos
cuando el horno está equipado con
una puerta deslizante, y en menos
de 3 segundos cuando las puertas
son basculantes.
Opciones
- Bomba para recirculación con
inyector de alta velocidad.
- Calentador de inmersión con termostato de control y depósito aislado.
- Sistema de refrigeración con depósito.
- Carro accionado eléctricamente con
detectores de posición.
- Uniformidad de temperatura de
± 5°F.
Servicio Lector 5
CRECE LA PRODUCCIÓN DE
AUTOMÓVILES EN MÉXICO
La producción de automóviles está
creciendo, así, con el volumen del
año hasta la fecha de mayo, a
1.148.175, un 12,5% respecto al año
pasado. El automóvil es el más grande
sector de la industria de México, con
más de 1.100 empresas de fabricación
de nivel 1 que operan en el territorio,
incluyendo multinacionales como
Delphi, Magna, Visteon, Johnson
Controls y muchos otros.
Se convirtió en el mayor proveedor de
autopartes a los Estados Unidos en
2008, con 11 de cada 100 coches
vendidos en los EE.UU. hechos en
México. La producción de automóviles en México se espera que alcance
2,4 millones de unidades anuales en
2014, cuando representarán el 18%
de la fabricación del PIB de México.
Los bajos salarios de México, con un
pesos competitivo y la fuerte alza de
los envíos de automóviles a los
EE.UU. - que compra el 80 por ciento
de sus exportaciones, han aumentado
la competitividad de fabricación durante la última década mientras que
los costos laborales en China y Japón
han aumentado.
Servicio Lector 6
AMPLIA GAMA DE HORNOS Y
SECADORAS SCHREUDER
GIETERIJ TECHNIEK
Le ofrecemos una gama amplia de hornos y secadoras y será sólo cuestión de
su elección si es un producto de nuestra oferta estándar o un producto hecho
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TT. INFORMACIONES
a medida de sus necesidades. En cualquier caso, se trata de un equipamiento
que no sólo cumple con las normas europeas, sino también con las expectativas justificadas de los clientes de uno
de los mayores productores europeos
del sector. Tenemos una larga experiencia en el ámbito de producción de
hornos y secadoras. Con mucho gusto
le aconsejaremos en nuestro departamento de ventas para que pueda elegir
el horno más adecuado para cualquier
aplicación. Nuestro propio equipo de
técnicos de servicio garantiza el mantenimiento de nuestros productos. En la
actualidad nuestro objetivo no es tan
sólo estabilizar nuestra posición en los
mercados, donde nuestros productos
ya son conocidos, sino que también
buscamos socios en nuevos territorios.
La exportación representa hasta 70%
de nuestra producción total.
Ofrecemos una amplia gama de productos:
• Hornos y secadoras para cerámica
profesionales.
• Hornos y secadoras hobby.
• Hornos y secadoras para vidrio.
• Hornos y secadoras para laboratorios.
• Hornos para la fundición.
• Hornos para tratamiento térmico de
metales.
• Hornos para fábricas de goma, plásticos y tratamientos de superficie.
• Hornos continuos, secadoras y
proyectos a medida.
• Líneas universales de cementación y
de templado.
• Reguladores.
• Elementos de medición y regulación.
• Reconstrucción de hornos y secadoras.
• Cartuchos y elementos de calefacción.
• Hormigones y materiales refractarios.
Utilización de nuestros productos:
• Cocción y procesado de cerámica,
porcelana y esmaltes.
10
• Producción y procesado de vidrio y
decoraciones, por ej. fusión, enfriamiento, doblado, fundición ...
• Producción y procesado de esmaltes.
• Aplicaciones de laboratorio.
• Producción de joyas.
• Fundición de metales no férreos.
• Precalentamiento antes de conformado y forja.
• Tratamiento térmico y térmico-químico de aceros, por ej. temple, revenido, recocido, cementación, nitridación ....
• Tratamiento térmico de aluminio y
sus aleaciones, por ej. recocido por
solubilización, envejecimiento artificial ....
• Tratamiento térmico de otros metales.
• Secado de eléctrodos de soldadura.
• Pruebas Burn-in de elementos eléctricos.
• Tratamiento térmico de plásticos,
goma, caucho y poliuretano.
• Endurecimiento de materiales compuestos.
• Tratamiento térmico para los acabados de superficie.
• Revestimiento de calderas con hormigón refractario.
Servicio Lector 7
FRANCESCO MAIONE: NUEVO
DIRECTOR GENERAL DE
CARBUROS METÁLICOS
La trayectoria de Maione ha estado
vinculada tanto a Air Products a nivel
internacional como a Carburos Metálicos a nivel nacional.
Carburos Metálicos anuncia el nombramiento de Francesco Maione como
director general de la compañía en España. Maione será, de esta manera, el
responsable del crecimiento y la rentabilidad de la actividad de gases industriales en España y Portugal en los
próximos años.
La compañía de gases Carburos Metálicos, constituida en 1897, pertenece
al grupo multinacional Air Products y
es líder en el sector de gases industriales y hospitalarios. Carburos Metálicos, que produce y comercializa gases
industriales y de alta pureza, comercializa además las tecnologías y equipos para sus aplicaciones. Sus ámbitos
de actuación son tan diversos como la
alimentación, la construcción, el ocio
o la investigación. Su división Carburos Médica, activa en el área de salud,
desarrolla proyectos para el suministro
de gases y servicios a hospitales e instalaciones hospitalarias, que sigue
siendo un segmento clave para el
éxito de la compañía.
La compañía es un referente en el desarrollo de nuevos procesos y productos sostenibles, a través de su participación con el centro de investigación
internacional MATGAS. Carburos Metálicos trabaja, a través de este centro,
en proyectos de I+D con clientes nacionales a los que aporta soluciones
en áreas como energía, medio ambiente y sostenibilidad.
“España sigue siendo uno de los mercados clave para nuestro negocio. A lo
largo de nuestra historia siempre hemos sido una fuente de innovación
para nuestros clientes, ayudando a
impulsar la industria en toda España”,
comenta Maione. “Nuestro país tiene
como objetivo la recuperación de la
estabilidad económica y nosotros queremos ser clave desempeñando un papel importante en el fortalecimiento
de las industrias de toda España, a través de nuestra comprensión global de
los mercados locales y de las necesidades de nuestros clientes“.
Francesco Maione se unió a Air Products en 1998 como Analista FinanTRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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TT. INFORMACIONES
ciero del negocio Europeo de Tonnage
Gases, con sede en Reino Unido. En el
año 2000 pasó a ocupar el cargo de
Director Financiero de la División de
Electrónica en España, con responsabilidad en la gestión y en el análisis financiero en Europa y Oriente Medio.
En 2002, Maione se unió a la División
Médica como Director de Análisis de
Desarrollo de Negocio Europeo,
donde, entre otros logros, llevó a cabo
la adquisición de empresas en Reino
Unido, Francia y Alemania por valor
de 100 millones de dólares. En 2004
se convirtió en Director Europeo de
Operaciones en la División Médica,
antes de asumir la responsabilidad de
la cadena de suministro en Reino
Unido e Irlanda dos años más tarde.
licuefacción de gas natural, recubrimientos avanzados y adhesivos. En el
año 2011, Air Products obtuvo unos
ingresos de 10.000 millones de dólares. Para más información, visite
www.airproducts.com
Servicio Lector 8
NUEVO TERMOMETRO
INFRARROJO VERSATIL CON
CONEXIÓN AL SERVIDOR
WEB O ETHERNET
Sobre Carburos Metálicos
Carburos Metálicos se constituyó en
1897. Desde entonces ha registrado
un crecimiento constante que le ha
llevado a liderar el sector de gases industriales y de uso medicinal en España. La empresa cuenta con un
equipo de más de 1.000 profesionales,
15 plantas de producción, 2 laboratorios de gases de alta pureza, 41 centros propios y más de 200 puntos de
distribución y delegaciones repartidos
por todo el territorio nacional. Carburos Metálicos forma parte del Grupo
Air Products desde 1995. Para más información sobre Carburos Metálicos
visite: www.carburos.com.
Sobre Air Products
Air Products (NYSE:APD) suministra
gases atmosféricos, procesados y especiales; materiales de alto rendimiento; equipamiento y tecnología.
Durante más de 70 años, la compañía
ha permitido a sus clientes ser más
productivos, eficientes y sostenibles.
Más de 18.000 empleados en más de
40 países suministran soluciones innovadoras en energía, medioambiente y
mercados emergentes. Esto incluye
materiales semiconductores, plantas
de hidrógeno, gasificación de carbón,
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
conectarse varios termómetros con
múltiples configuraciones diferentes.
Se accede a la configuración de cada
termómetro por su dirección IP única
que permite el control de datos en
pantalla, utilizando menús desplegables y otros dispositivos.
Las funciones de Pico, Promedios y
Track & Hold son también configurables por el usuario, existiendo dos salidas de alarma, que pueden asociarse
con cualquiera de las dos de cinco
alarmas generadas internamente.
Las ópticas son fijas pero con campo
de visión variable. Pueden enfocarse a
250 mm, 500 mm, 1000 mm o infinito
cambiando la posición del soporte de
la lente y de 3 espaciadores de diferentes colores para su mejor identificación. Diámetro mínimo 2,5 mm a
250 mm.
Todos los modelos tienen una ventana
de protección de zafiro, que los hace
aptos para aplicaciones industriales ligeras y medianamente hostiles.
El nuevo rango de productos SOLOnet
de Land Instruments International
ofrece una flexibilidad sin precedentes
sobre la manera de instalar, configurar
y monitorizar termómetros infrarrojos.
Incorporando la tecnología digital,
SOLOnet ofrece un buscador web integral y conexión Ethernet para poder
instalar termómetros remotamente,
desde un ordenador, portátil o de sobremesa, sin la necesidad de un especialista en software y puede conectarse y monitorizarse en la red interna
de la empresa.
Cuando se ha terminado la configuración, el PC puede desconectarse, dejando al termómetro funcionar como
un equipo independiente.
SOLOnet puede ser consultado remotamente en cualquier momento y desde
cualquier ubicación vía Ethernet o utilizando Internet Explorer, Netscape o
cualquier otro buscador web estándar.
Para procesos donde se requieren muchas medidas de temperatura, pueden
Hay cuatro modelos dentro de la
gama, que operan en longitudes de
onda a elegir para satisfacer una amplia variedad de aplicaciones: SN11(1
µm) para medidas entre 550 y 1750ºC
(metales y vidrio); SN21 (1.6 µm) –
250 a 1300ºC (procesos del metal);
SN51 (5µm) – 200 a 1100ºC (ideal
para la industria del vidrio); y SNR1 –
700 a 1750ºC (2 colores ratio).
Otra característica del SOLOnet es la
posibilidad de ajustar el rango de temperatura tan pequeño como 50ºC
dentro del rango de trabajo del termómetro, para una salida más precisa.
Los termómetros y conectores tienen
protección IP65 y están disponibles
con un amplio rango de accesorios opcionales para protegerlos en ambientes
extremos, tales como camisa de protección para refrigeración por aire o agua,
soporte para purga de aire y la opción
de brida de montaje de 1 y 2 ejes.
Servicio Lector 9
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TT. INFORMACIONES
dad añadida. Además, los usuarios
pueden bloquear el brazo en cualquier posición intermedia para la medición en espacios estrechos.
PROQUIMIA PUBLICA SU
PRIMERA MEMORIA DE
SOSTENIBILIDAD
Proquimia, multinacional dedicada a
la fabricación y comercialización de
especialidades químicas aportando
soluciones integrales para el sector industrial e institucional, refuerza una
vez más su carácter responsable y su
mirada hacia las generaciones futuras,
presentando su primera Memoria de
Sostenibilidad.
Esta memoria ha sido elaborada en el
marco del programa “tRanSparÈncia”,
impulsado por el “Consell General de
Cambres de Catalunya” con el soporte
económico del SOC de la “Generalitat
de Catalunya” y del Fondo Social Europeo, y el soporte técnico del “Global Reporting Initiative” (GRI), que
pretende impulsar la incorporación de
políticas de responsabilidad social a lo
largo de la cadena de suministro de las
empresas.
Después de la implantación del sistema de gestión medioambiental bajo
la norma ISO 14001 en el año 2001, y
un sistema de gestión de los riesgos laborales bajo la norma OSHAS BS
18001 en el año 2005, esta memoria
llega con el objetivo de informar y hacer partícipes a los grupos de interés
acerca del desarrollo sostenible de
nuestra empresa y del impacto económico, social y medioambiental de
nuestras actividades, estableciendo las
bases y el camino que marcará el futuro de la empresa.
Hexagon Metrology también presenta
una nueva variante de ROMER Absolute Arm específica para aplicaciones
de inspección de tubos. Estos brazos
de inspección de tubos ROMER presentan un volumen de medición de
2,5 o 3,0 m, un amortiguador de gas
especial y un soporte de medición de
tubos para hacer que la medición de
tubos y mangueras sea lo más sencilla
posible.
ración a las versiones anteriores. Con
valores de repetibilidad de puntos de
0,016 mm, el ROMER Absolute Arm
es el brazo de medición portátil más
preciso que Hexagon Metrology ha fabricado hasta la fecha. Está disponible
en siete longitudes diferentes, desde
1,5 m a 4,5 m. “Gracias a las mejoras
de diseño, la nueva versión permite
especialmente a los tipos de brazo largos alcanzar unas precisiones significativamente mayores que antes”
afirma Pirmin Bitzi, Product Manager
para Brazos de Medición Portátiles.
EL ROMER ABSOLUTE ARM
AHORA CON UNA PRECISIÓN
HASTA UN 23% MAYOR
El ROMER Absolute Arm es ahora
hasta un 23% más preciso en compa12
ROMER ha dado origen al brazo de
medición portátil, fabricado por primera vez en 1986 en Montoire, Francia. El avance tecnológico, la experiencia, la exigencia constante de
calidad en la fabricación de brazos y
la presencia internacional son los
principales puntos fuertes de ROMER.
ROMER tiene otros productos como el
palpador de escaneo para ingeniería
inversa y el palpador sin contacto para
el fresado de la materia prima.
Hexagon Metrology
Servicio Lector 10
El brazo de medición portátil de Hexagon Metrology ha sido revisado y
ofrece mayor precisión y la nueva tecnología SmartLock.
Romer
Con el nuevo ROMER Absolute Arm,
Hexagon Metrology también presenta
SmartLock. Este mecanismo de bloqueo, mantiene sin peligro el brazo en
su posición de reposo para una seguri-
Hexagon Metrology forma parte del
grupo Hexagon AB y cuenta con marcas de metrología líderes como Brown
& Sharpe, Cognitens, DEA, Leica Geosystems (la división de metrología),
Leitz, m&h Inprocess Messtechnik,
Optiv, PC-DMIS, QUINDOS, ROMER
y TESA. Las marcas de Hexagon Metrology representan una base mundial
sin rival de millones de CMMs, de sistemas de medición portátiles, de instrumentos manuales y de decenas de
miles de licencias de software de metrología. Hexagon Metrology ayuda a
sus clientes a controlar los procesos de
fabricación que se basan en la precisión dimensional, garantizando que
los productos que se han fabricado
con precisión son conformes al diseño
del producto original. Las gamas de
máquinas, sistemas y software de la
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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TT. INFORMACIONES
compañía se complementan con una
amplia variedad de servicios de soporte, post-venta y de valor añadido.
Servicio Lector 11
TALGO PREMIO DIAMANTE DE
LAS COMPRAS POR SU
PROYECTO JUNTO A
LOWENDALMASAÏ EN
KAZAJSTÁN
Gana en la categoría “Estrategia” por
su proyecto para el establecimiento
de la cadena de suministro de una
planta de fabricación de trenes en
este país.
por modernos coches Talgo los actuales 3000 coches de pasajeros que circulan por el país asiático. Los acuerdos entre ambas compañías
contemplaban la construcción de una
fábrica de trenes en la capital del país,
Astaná, con el doble objetivo de impulsar la industria local y de garantizar
transferencia del know-how español
al país asiático. Para afrontar el reto,
Talgo eligió a la consultora Lowendalmasaï como partner estratégico en el
diseño y optimización de la cadena de
suministro de la nueva planta de ensamblaje en Astaná, valorando la demostrada capacidad de la consultora
en la implementación de proyectos internacionales y su experiencia en países en desarrollo.
Por sus características, este proyecto
permitía establecer un ambicioso objetivo de ahorro en los materiales, por
la involucración de proveedores en
países low-cost cercanos a Kazajstán y
con tradición en la industria ferroviaria como son Rusia y China. Teniendo
en cuenta todos estos factores y la
complejidad del proyecto, AERCE ha
querido reconocer el proyecto con el
premio Diamante de las Compras en
la categoría de Estrategia.
Cristina Bodega y Manuel Schroll.
La Asociación de Profesionales de
compras, contratación y aprovisionamientos, AERCE, ha concedido a
Talgo y Lowendalmasaï el premio
Diamante de las Compras en la categoría de “Estrategia” por su proyecto
conjunto para el diseño y configuración de la cadena de suministro de
una de la planta de ensamblado de
trenes en Astaná, capital de Kazajstán.
El fabricante de trenes español anunció en 2010 la firma de varios contratos con la compañía de Ferrocarriles
Kazajos (KTZ) para la entrega de nuevos trenes y sustituir progresivamente
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
Cristina Bodegas, Senior Buyer de
Talgo y Responsable de Compras del
proyecto, recogió el premio Diamante
de las Compras junto a Manuel Schroll, Senior Project Leader de Lowendalmasaï, durante la ceremonia de entrega III Edición de los Premios AERCE
que contó con la presencia de numerosos profesionales del sector. Otros
proyectos también premiados otras
categorías se han puesto en marcha en
los departamentos de Compras de Airbus Military, Mann + Hummel, Danone, Repsol, Ifema, Ayuntamiento de
Barcelona, Gestamp y FCC.
Sobre Talgo
Talgo ha dedicado desde sus inicios,
grandes esfuerzos e inversiones en
I+D+i obteniendo como resultado que
sus trenes circulen no sólo por las vías
Españolas sino también en múltiples
países fuera de nuestras fronteras.
Prueba de ello es que recientemente
se ha obtenido la adjudicación de la
construcción y el mantenimiento de
los trenes que circularán en la Línea
entre Medina-La Meca en Arabia
Saudí.
Desde 2007 la empresa se encuentra
en pleno proceso de internacionalización y gracias ese esfuerzo está recogiendo numerosos frutos con importantes contratos en Kazajistán,
Uzbekistán, EE.UU., Rusia y Arabia
Saudí. El 83% de los nuevos contratos
recibidos por Talgo en 2010 provinieron del mercado internacional.
La estrategia de la empresa es continuar con este proceso, crecer en el negocio de mantenimiento, diversificar
los productos y seguir siendo lideres
en tecnología ferroviaria en España.
Acerca de Lowendalmasaï
Lowendalmasaï es una consultora
operacional especializada en la optimización de costes empresariales mediante la implementación de diferentes medidas estratégicas. Sus servicios
se agrupan en torno a cuatro pilares:
costes y compras estratégicas, gestión
del cash-flow, fiscalidad internacional
y financiación de la innovación.
Como consultora 100% orientada a la
consecución de resultados, Lowendalmasaï garantiza a sus clientes el retorno de la inversión con un modelo
de negocio que vincula una parte de
su remuneración al éxito alcanzado
mediante sus soluciones de optimización de costes.
Lowendalmasaï opera en más de 30
países de los 5 continentes y se ha ganado la confianza de más de 1500
clientes de todo el mundo; la mayor
parte de ellos son empresas que integran los índices del IBEX 35, CAC 40 y
el FTSE.
Servicio Lector 12
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Hornos de nitruración
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Hornos de vacío
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Hornos de pote
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Hornos de sales
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HINGASSA
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GRUP SOLER
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GRUPO PIROVAL
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FUCHS
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FORNS HOBERSAL
CIEFFE
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ENTESIS
BAUTERMIC
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EMISON
AXRONSWISS
TECHNOLOGY
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ECLIPSE
ARROLA
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ECM TECHNOLOGIES
APPLITEC
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EBNER
ALD VACUUM
TECHNOLOGIES GMBH
Hornos de temple
DEMIG
AFC-HOLCROFT
DOSSIER HORNOS
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Hornos intermitentes de solera móvil
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Hornos de inducción
Hornos de soldadura
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Otros hornos:
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Quemadores
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Asistencia técnica
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Fecha de creación de su compañía :
1962
Ventas totales 2007 ( aprox.)
Núm. de empleados de su empresa:
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Aceites, polímeros, fluidos
Refractarios, tubos radiantes,
rodillos, parrillas, muflas...
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Resistencias
Control, Medida, Regul., Metrologia
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1943
1975
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Unos fabricantes de Hornos han enviado su Cuestionario después del cierre de este número de TRATAMIENTOS TERMICOS. Se publicarán
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TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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SECO / WARWICK
NEW BOREL
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SA DE HORNOS
AUTOMÁTICOS
NAKAL
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PROYCOTECME
NABERTHERM
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MCG
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MAXON
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LOESCHE
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KROMSCHROEDER
IPSEN
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KANTHAL
INTERBIL
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HUETTINGUER
INSERTEC
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HOT
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HORNOS
INDUSTRIALES PUJOL
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HORNOS GALLUR
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2004
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10 M
Euros
15 Mi
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estos cuestionarios en nuestro proximo número, junto con un importante dossier sobre los hornos de vacío.
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BAUTERMIC
ALGUNAS IDEAS SOBRE: TRATAMIENTOS SUPERFICIALES, TRATAMIENTOS
TÉRMICOS Y ACABADOS INDUSTRIALES
En toda empresa de fabricación o transformación en la
que intervengan diferentes tipos de piezas compuestas
por: metales, plásticos, cerámica, vidrio, madera, etc...,
dentro de sus procesos de transformación se precisa utilizar uno o varios Tratamientos, bien sea para endurecer,
ablandar, pulir, lavar, desengrasar, pintar, etc... Para ello
se hace necesario tener que utilizar algunas instalaciones, que pasamos a enumerar en tres áreas básicas:
1) LAVADO Y DESENGRASE Y TRATAMIENTO DE
SUPERFICIES.
Se trata de máquinas LAVADORAS INDUSTRIALES
MULTIFUNCIÓN diseñadas para tratar todo tipo de piezas de decoletaje, mecanizadas, forjadas o embutidas,
pequeñas y grandes, de formas simples o complejas, cargadas con altos niveles de impurezas, polvo, grasas,
aceites, virutas, etc...
Estas máquinas operan por aspersión de líquidos desengrasantes, con sistemas de duchas fijos o bien móviles y
a diferentes presiones, también trabajan por inmersión
con o sin aplicación de ultrasonidos y agitación de la
carga, dependiendo del grado de suciedad de la misma o
cuando la geometría de las piezas a desengrasar sea muy
irregular.
Estas máquinas pueden ser: Estáticas, lineales, rotativas,
de tambor, etc... y pueden estar preparadas para realizar
diferentes TRATAMIENTOS SUPERFICIALES: programas
de lavado, aclarado, pasivado, fosfatado, secado, etc…
Todo ello en una misma máquina con diferentes ciclos o
etapas, sin necesidad de tener que manipular las piezas
durante los procesos intermedios.
Se construyen con aislamientos térmicos y acústicos, van
equipadas con niveles automáticos de reposición, aspi16
radores de vahos, desaceitadores, filtros, dosificadores
de detergentes, ultrasonidos y demás complementos. A
fin de conseguir una mayor facilidad de maniobra, un
gran ahorro en mano de obra, un menor consumo de
energía y muy poco gasto en productos de limpieza.
2) HORNOS Y ESTUFAS PARA PODER EFECTUAR
TODO TIPO DE CALENTAMIENTOS Y
TRATAMIENTOS TÉRMICOS INDUSTRIALES.
Para transformar o incrementar las propiedades de ciertos materiales es necesario tener que utilizar Hornos y
Estufas para: Calentar, Secar, Forjar, Fundir, Cocer y
Transformar superficies ablandándolas o endureciéndolas mediante Tratamientos Térmicos.
Se denominan HORNOS los que trabajan calentando
piezas por encima de 500ºC y ESTUFAS los que trabajan
por debajo de esta temperatura.
A su vez, la tipología de estas máquinas se subdivide en
diversos tipos de HORNOS y ESTUFAS según sea la
energía calorífica que se emplee para su calentamiento:
Electricidad, Gas, Gasoil, Inducción, Microondas, etc…
Ampliándose todavía mucho más la gama de este tipo de
máquinas en función del tipo de tratamiento que han de
realizar, las características de las piezas, su producción,
etc… por lo cual existen multitud de diferentes tipos de
hornos y estufas que pueden ser: Estáticos, Continuos, de
Forja, de Fusión, para Tratamientos Térmicos, con su
funcionamiento manual, o bien automatizado equipados
con convección de aire forzado para uniformizar temperaturas, o bien con Atmósferas para añadir compuestos
que se combinen con los materiales tratados o que los
protejan contra la decarburación.
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3) INSTALACIONES DE ACABADO SUPERFICIAL,
PINTAR-BARNIZAR-PLASTIFICAR…
tica en líquido, en polvo, en cubas de lecho fluido, en
plastificados o bien rilsanizados, etc...
Para superar los controles de calidad a los que se someten todos los productos en la industria, es necesario terminarlos con algún tipo de recubrimientos o de pintura y
barniz que sirva de distinción, apariencia decorativa,
protección contra el desgaste, aumento de sus propiedades ante la oxidación por humedad, niebla salina, contacto con ácidos, vapores, etc..
Los equipos básicos para los tratamientos superficiales
son: Lavadoras - Cabinas de Pintura - Hornos de secado
- Transportadores y equipos complementarios como Robots – Recuperadores – Ciclones, etc...
Para conseguir que la mayoría de las piezas presenten un
óptimo acabado hay que emplear una serie de instalaciones que pueden ser estáticas o continuas y cuyas aplicaciones más usuales son: Desengrasar, Fosfatar, Enjuagar, Imprimar, Pintar, Plastificar... Mediante la
aplicación de diferentes tratamientos y capas de protección. Su aplicación puede ser aerográfica o electroestá-
Lavado y desengrase.
Estufas hasta 500ºC.
La conclusión final es que los TRATAMIENTOS SUPERFICIALES son una parte fundamental en la industria debido a la importancia que han adquirido, para conseguir
una adecuada calidad. Por esto cuando sea necesario
adquirir alguna de estas instalaciones, es menester o bien
tener conocimientos profundos sobre estas materias o
acudir a una empresa especializada, como es BAUTERMIC, S.A., ya que existen diversas soluciones, unas más
sencillas y menos costosas que otras que podemos suministrar llaves en mano con todo tipo de garantías.
Hornos hasta 1250ºC.
Cabinas de pintura.
SEPARADOR DE ACEITE BAUTERMIC DCOAL-3000
El nuevo desaceitador Dcoal 3000, es un equipo autónomo para la separación de aceites de baños de desengrase o similares.
Su funcionamiento está basado en la captación de los
aceites sobre nadantes en el baño, que gracias a una pequeña bomba neumática son conducidos hasta el depósito de separación. El líquido es forzado a pasar a través
de unos módulos de retención que reducen la velocidad
del líquido, al tiempo que permiten que las pequeñas gotas de aceite se unan entre sí y salgan a flotación, una vez
separado el aceite, el agua resultante es devuelta al depósito de la máquina.
Se trata de un equipo de alta eficacia y bajo mantenimiento, ya que su principio de funcionamiento es físico,
y no tiene elementos susceptibles de avería, el hecho de
que funcione con aire comprimido facilita su instalación
y es fácilmente transportable.
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
Depósito separador.
Líquido separado
*retorno a máquina).
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NUEVAS TÉCNICAS DE LAVADO, DESENGRASE Y SECADO PARA LA LIMPIEZA
Y PROTECCIÓN DE TODO TIPO DE PIEZAS
BAUTERMIC, S.A. fabrica LAVADORAS INDUSTRIALES
MULTIFUNCIÓN diseñadas para tratar todo tipo de piezas de decoletaje, mecanizadas, forjadas o embutidas,
pequeñas y grandes, con formas simples o complejas,
cargadas con altos niveles de impurezas, polvo, grasas,
aceites, virutas, etc...
Estas máquinas operan por aspersión de líquidos desengrasantes, con sistemas de duchas fijos o bien móviles y
a diferentes presiones, también trabajan por inmersión
con o sin aplicación de ultrasonidos y agitación de la
carga, dependiendo del grado de suciedad de la misma o
cuando la geometría de las piezas a desengrasar sea muy
irregular.
Pueden ser: Estáticas, lineales, rotativas, de tambor,
etc... y pueden estar preparadas para realizar diferentes
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES: programas de lavado,
aclarado, pasivado, fosfatado, secado, etc… Todo ello
en la misma máquina con diferentes ciclos o etapas, sin
necesidad de tener que manipular las piezas durante los
procesos intermedios.
Se construyen con aislamiento térmico y acústico, van
equipadas con niveles automáticos de reposición, aspiradores de vahos, desaceitadores, filtros, dosificadores de detergentes, ultrasonidos y demás complementos con el fin de conseguir una mayor facilidad de
maniobra, un gran ahorro en mano de obra, un menor
consumo de energía y muy poco gasto en productos de
limpieza.
Túneles.
Cabinas.
HORNOS Y ESTUFAS INDUSTRIALES PARA TODO TIPO DE CALENTAMIENTOS
Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS, FABRICADOS POR BAUTERMIC, S.A.
Con el fin de transformar o incrementar las propiedades
de algunos materiales es necesario tener que utilizar
Hornos y Estufas para: Calentar, Secar, Forjar, Fundir,
Cocer, Transformar superficies, endurecerlas o ablandarlas mediante Tratamientos Térmicos.
forzado para uniformizar temperaturas, o bien con Atmósferas para añadir compuestos que se combinen con
los materiales tratados o que los protejan contra la decarburación.
Se denominan ESTUFAS las máquinas que trabajan calentando piezas hasta una temperatura máxima de 500ºC
y HORNOS los que trabajan por encima de esta temperatura.
Estas máquinas a su vez se subdividen en infinidad de tipos diferentes de HORNOS y ESTUFAS según sea la
energía calorífica que se emplee para su calentamiento:
Electricidad, Gas, Gasoil, Inducción, Microondas, etc…
Ampliándose todavía más la gama en función del tipo de
tratamiento que han de realizar, las características de las
piezas a tratar, su producción, etc… por lo cual existen
multitud de diferentes tipos de Hornos y Estufas que pueden ser: Estáticos, Continuos, de Forja, de Fusión, de Tratamientos Térmicos, de… con funcionamiento manual o
bien automatizado, equipados con convección de aire
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Hornos.
Estufas.
Servicio Lector 30
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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LOS RODAMIENTOS ESPECIALES, UN FACTOR CLAVE PARA MEJORAR LA
EFICIENCIA PRODUCTIVA SEGÚN BRAMMER
Brammer explica cómo los rodamientos especiales superan las soluciones convencionales de manera significativa y ahorran costes
“Esto representa menos mantenimiento y mejor rendimiento, resultando en ahorros significativos en costes de
producción.”
En entornos tan exigentes como las instalaciones de producción y fábricas, los rodamientos convencionales pueden llegar rápidamente a un calentamiento excesivo
que, a su vez, puede limitar los factores de carga e incrementar el gasto.
El diseño y las ventajas de estos rodamientos es el último tema de la serie de vídeos de “Consejos Rápidos”
de Brammer. Estos vídeos consisten en ayudas visuales
cortas y relevantes presentadas por especialistas en grupos de productos y expertos de la industria para explicar problemáticas clave y sugerir consejos prácticos
para los clientes. Puede mirar el último vídeo de “Consejos Rápidos” sobre rodamientos de rodillos esféricos
de alto rendimiento en el sitio web www.brammertips.com.
Brammer, el principal distribuidor paneuropeo de productos y servicios de Mantenimiento, Revisión y Reparación (MRO), quiere destacar cómo el diseño innovador
de algunos rodamientos, como por ejemplo los rodamientos especiales de Timken, les permite resistir en estos entornos y superar las soluciones convencionales de
manera significativa.
Oliver Campbell, Marketing Manager en Brammer España, ha explicado que “el nuevo diseño de los rodamientos de rodillos esféricos de alto rendimiento de Timken ha sido concebido para aumentar su durabilidad al
tiempo que bajar su temperatura, prolongando así la vida
útil del rodamiento”.
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
Acerca de Brammer
Brammer es la empresa líder en Europa de distribución
de productos y servicios de Mantenimiento, Revisión y
Reparación (MRO). Opera como un socio estratégico
clave para empresas en todos los sectores de fabricación,
ayudándolas a reducir el coste total de adquisición, mejorar la eficiencia en la producción y reducir el capital
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circulante. Para lograrlo, Brammer combina su amplio
poder de compra con asistencia técnica independiente, y
una extensa variedad de servicios adicionales que agregan valor, orientados a optimizar las operaciones de fabricación.
La oferta de productos de Brammer incluye rodamientos,
productos de transmisión de mecánica y eléctrica, hidráulica, neumática, estanqueidad y movimiento lineal,
así como también una amplia gama de herramientas y
productos de mantenimiento y salud y seguridad. La empresa es un distribuidor autorizado de muchas de las
principales marcas a nivel mundial, incluidas entre otras:
Ammeraal, Bahco, Beta, Cidepa, Egamaster, Gates, Gedore, Hitachi, Loctite, NSK, Parker, Renold, Rocol, Siemens, Simrit, Schaeffler, SKF, SMC, THK y Timken. Entre
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sus principales clientes se encuentran Alcoa, Bridgestone, Coca Cola Enterprise, Crown, Danone, Procter &
Gamble, Kraft Foods, Renault, Smurfit Kappa y Unilever.
Brammer emplea a más de 2.500 personas en más de
300 emplazamientos en Austria, Bélgica, República
Checa, Francia, Alemania, Hungría, Islandia, Irlanda, Italia, Luxemburgo, Holanda, Polonia, Eslovaquia, España
y el Reino Unido.
Con un volumen de ventas que superó los 600 millones
de euros en 2011, la empresa ofrece una gama de más de
2,5 millones de líneas de productos a más de 120.000
clientes. Desde 2007, el Grupo Brammer ha conseguido
ahorros de costes por valor de más de 172 millones de
euros entre algunos de sus principales clientes.
Servicio Lector 31
BREVES
LA MULTINACIONAL
ALEMANA HENKEL
INVIERTE SIETE MILLONES
DE EUROS EN LA CREACIÓN
DE TRES LABORATORIOS DE
I+D EN CATALUÑA
Los tres nuevos laboratorios de I+D , que
iniciarán su actividad en 2013, se ubicarán
en el Espacio Eureka del Parque de Investigación de la UAB - que incorporará 35 nuevos investigadores-, en el centro tecnológico Leitat -que incorporará 10 más-, y un
tercer centro de investigación pendiente de
decidir que acogerá los 10 puestos de tra-
20
bajo restantes. En una segunda fase, el número de investigadores se ampliará hasta
100.
En Cataluña, Henkel cuenta desde 2010
con dos centros de I+D ubicados en el Instituto Catalán de Investigación Química
(ICIQ) y el Parque de Investigación de la
Universidad Autónoma de Barcelona
(PRUAB). La apuesta de la matriz alemana
para ampliar la investigación en Cataluña
responde a los buenos resultados de los
centros donde, en estos dos años, han desarrollado proyectos, como nuevos adhesivos
reversibles para aplicaciones en electrónica, basados __en polimerización con
efecto memoria, que mimetizan la naturaleza o nuevas resinas para adhesivos cura-
bles gracias al efecto oxígeno que hay en el
aire.
En los dos centros se ha formado a profesionales jóvenes con opciones de formar
parte de la compañía y desarrollar su carrera, y en la actualidad cuentan con 20 investigadores.
La división catalana de Henkel cuenta también con un centro de producción en Montornès del Vallès donde fabrica detergentes
y adhesivos (más de 300.000 toneladas),
exporta a más de 7 países de la UE y es una
de las fábricas con mayor volumen del
Grupo Henkel después de la central de Düsseldorf.
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LA DILATOMETRÍA Y EL DISEÑO Y SIMULACIÓN DE
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
J. M. Martímez (1)
(1) Centro Tecnológico del Acero y Materiales Metálicos. Fundación ITMA, Asturias.
RESUMEN:
El ciclo térmico al que se somete la mayoría de los materiales induce sobre éstos una serie de cambios internos
que están asociados a variaciones características de volumen. El registro de las anomalías dimensionales que
tienen lugar a lo largo de un ciclo térmico (fundamento
de la técnica dilatométrica) permite la determinación de
las temperaturas críticas asociadas a los diferentes cambios de fase o del estado magnético, el estudio de fenómenos de disolución y precipitación, etc. Esta técnica de
caracterización permite, por lo tanto, la determinación
de los diagramas de transformación isoterma y en enfriamiento y calentamiento continuos, el estudio de la cinética de dichos cambios microestructurales y, en definitiva, constituye una técnica de inestimable valor en el
diseño y simulación de tratamientos térmicos y termomecánicos. A continuación se exponen, a modo de
ejemplo, algunos casos prácticos que lo ilustran.
ABSTRACT:
Most of the materials undergo volume changes when they
are submitted to a thermal cycle. Detection of these
volume changes during a heat treatment, being the aim of
dilatometric technique, permits the determination of
critical temperatures connected with solid state phase
transformations, magnetic changes, precipitation and
dissolution phenomena, etc. So, this characterization
technique can be used to plot continuous heating
transformation (CHT), continuous cooling transformation
(CCT) and isothermal transformation (IT) diagrams as well
as to study the phase transformation kinetics. So
Dilatometry is an invaluable technique to design and
simulate thermal and thermo mechanical treatments.
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
Next, some practical applications of dilatometry are
briefly described.
1. Introducción
Es bien sabido que las propiedades de un determinado
componente están directamente ligadas a su microestructura. A su vez, esta microestructura es función no
sólo de la composición química del componente, sino
también de toda su historia térmica y termomecánica. En
este sentido, el tratamiento térmico es una etapa fundamental del procesado del componente, de la que dependen sus propiedades finales y, en definitiva, su vida útil
en servicio, pues incide directamente en la configuración microestructural que finalmente adopta una determinada calidad.
La dilatometría constituye una técnica muy útil para diseñar y simular tratamientos térmicos. Esta técnica, como
se describirá posteriormente con mayor detalle, permite
conocer la evolución dimensional de una muestra de
longitud inicial conocida a lo largo de su tratamiento térmico (dilatometría de temple) o termomecánico (dilatometría de temple y deformación). De esta forma es posible determinar cuando empiezan y terminan las
transformaciones microestructurales que sufre un determinado material a lo largo de su tratamiento térmico;
tanto en el calentamiento como en el enfriamiento, así
como durante los diferentes mantenimientos que puedan
tener lugar a lo largo del mismo. Con la dilatometría de
temple y deformación es posible, además, estudiar cómo
influye la deformación o la tensión aplicada en determinados cambios microestructurales; siendo posible, por lo
tanto, simular determinados procesos de conformación
termomecánica y predecir la microestructura final.
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En el presente artículo primeramente se describe brevemente esta técnica y los equipos empleados, para mostrar a continuación diferentes casos prácticos, con el fin
de dar a conocer algunas de las muchas aplicaciones
que tiene esta técnica.
2. Breve descripción de la técnica
En la figura 1 se muestra una configuración habitual
que permite la determinación de la evolución dimensional de una muestra de longitud inicial conocida a lo
largo de un determinado ciclo térmico. La muestra se
coloca entre una parte fija y una parte móvil conectada
a un transductor de gran sensibilidad, capaz de detectar cambios de longitud de 0.05 µm. En el caso de
muestras metálicas inductoras, éstas suelen ser calentadas mediante una bobina de inducción de forma tal
que la distancia de acoplamiento sea la óptima con el
fin de conseguir calentamientos homogéneos y rápidos
(si esto fuese necesario). El enfriamiento se suele realizar con gas (helio o nitrógeno, por ejemplo). Operando
de este modo se pueden lograr velocidades de calentamiento muy elevadas: superiores a los 1000 ºC/s en
todo el rango de temperaturas (incluso a temperaturas
superiores a la temperatura de Curie) así como también
velocidades de enfriamiento (en probetas de 1 mm de
espesor) del orden de los 800 ºC/s (similares a las que
se obtienen en chapas de espesor similar mediante temple con agua). La temperatura máxima que se puede lograr con estos hornos de inducción es de 1500 ºC. Si es
necesario evitar fenómenos de descarburación y oxidación superficiales, el ensayo puede realizarse en alto
vacío o en atmósfera controlada. En el caso de muestras
metálicas, el control y el registro de la temperatura se
realiza a través de un termopar soldado por puntos a la
muestra.
Figura 1. Posible configuración de un ensayo dilatométrico.
El registro de la evolución dimensional de la muestra
en función del tiempo y de la temperatura constituye
la curva dilatométrica. La interpretación de los cambios dimensionales definidos en esta curva que sufre la
muestra permite conocer, como ya se ha indicado, los
puntos críticos de transformación, la cinética de determinados cambios de fase o, simplemente, el coeficiente de dilatación térmica lineal. En la figura 2 se
muestra un dilatograma correspondiente a la etapa de
calentamiento que da lugar a la austenización de un
acero al carbono.
22
Figura 2. Curva dilatométrica “DL/L0(T)”. Ac1 y Ac3 representan las
temperaturas de inicio y fin de la austenización.
En la curva dilatométrica de la figura 2 se puede ver
cómo la contracción inducida por el cambio alotrópico
permite determinar con nitidez el rango de temperaturas
en el que tiene lugar la transformación en austenita de
este acero (entre Ac1 y Ac3).
En los casos prácticos que se mostrarán a continuación
se emplearon dos dilatómetros con diferentes configuraciones en función de la geometría de las probetas dilatométricas empleadas (cilíndricas macizas, cilíndricas huecas o planas) y de las velocidades de calentamiento y
enfriamiento requeridas.
3. Aplicaciones
Por supuesto, una de la aplicaciones más directas de la
técnica dilatométrica es la determinación del coeficiente
de dilatación térmica lineal. Aunque conocer esta propiedad física es muy importante desde diferentes puntos
de vista, sin embargo, en los casos prácticos que se presentan se muestran otras aplicaciones relacionadas más
directamente con el diseño de tratamientos térmicos.
Figura 3. Reacciones que tienen lugar durante el recocido continuo
de aceros AHSS laminados en frío. 1➝2 recristalización, disolución
de la cementita y transformación austenítica (parcial o total) 2➝3
reparto de los elementos de aleación y del carbono, crecimiento del
tamaño de grano, precipitación de posibles carbonitruros,
transformación de perlita y de ferrita a austenita. 3➝4 transformación
de austenita en ferrita y redistribución del carbono 4➝6 redistribución
de carbono y formación de bainita y/o martensita.
A continuación se analiza el empleo de la dilatometría
para caracterizar algunas de las transformaciones microestructurales que tienen lugar a lo largo del recocido
continuo de aceros laminados en frío. La figura 3 muestra, de forma esquemática, las diferentes reacciones que
tienen lugar durante dicho tratamiento térmico.
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Durante las etapas de calentamiento y de mantenimiento
se produce la recristalización del acero y la transformación parcial o total a austenita. Tanto la velocidad de recristalización como la de transformación de la austenita
dependen de la temperatura alcanzada en el ciclo de calentamiento y de la composición del acero. En la figura 4
se muestra de forma esquemática la influencia que tienen diferentes elementos de aleación utilizados habitualmente en la producción de aceros AHSS sobre las transformaciones de fase que se producen durante el ciclo
de recocido.
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tura ferrito-perlítico y de la estuctura austenítica) se determinó la evolución de la transformación en función de
la temperatura (figura 5a) y del tiempo (figura 5b).
Se puede apreciar que parte de la transformación austenítica tiene ya lugar durante el calentamiento, antes de
que se haya alcanzado la temperatura de recocido, excepto en el caso de la temperatura más baja. También se
puede apreciar que en el rango de las temperaturas intercríticas ligeramente superiores a la temperatura Ac1 la
cinética de la transformación es muy rápida al inicio del
mantenimiento como consecuencia de la rápida transformación de la perlita original. Sin embargo, la velocidad de la transformación disminuye cuando ésta progresa a partir de la ferrita. En la figura 6 se muestra la
evolución microestructural de este acero en función del
tiempo de recocido para una temperatura de recocido de
760 ºC y una velocidad de calentamiento de 20 ºC/s.
Figura 4. Efecto de los elementos de aleación sobre las curvas de
transformación durante el recocido continuo de un acero AHSS[1].
Durante la formación de austenita a partir de la microestructura original (ferrita y perlita normalmente) se produce una contracción debido a la mayor densidad de la
fase austenítica. Si las muestras dilatométricas se calientan rápidamente (tratando de evitar que tenga lugar la
transformación durante el calentamiento continuo) hasta
diferentes temperaturas de recocido austenítico o intercrítico (dominio de ferrita+austerita) se puede obtener la
evolución dimensional de las mismas, determinándose
así cuándo tiene lugar el inicio y fin de la transformación
y la cinética de dicha transformación (curvas ITH).
(a)
(b)
Figura 5. Evolución del porcentaje de austenita en función de la
temperatura y del tiempo (b).
A modo de ejemplo, en la figura 5 se muestra la evolución de la transformación austenítica en el caso de un
acero de fase dual (DP600) en función de la temperatura
de recocido para una velocidad de calentamiento de
20 ºC/s (similar a la de un recocido industrial en una línea de recocido en continuo de productos laminados en
frío). Diferentes muestras dilatométricas fueron calentadas hasta diferentes temperaturas de recocido, se mantuvieron luego a esas temperaturas durante 10 minutos y
seguidamente fueron calentadas también a 20 ºC/s hasta
el dominio austenítico. Mediante la regla de la palanca
(empleando los coeficientes de dilatación de la estrucTRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
Figura 6. Evolución de la martensita (obtenida mediante enfriamiento
rápido de la austerita generada en el tratamiento) en función del
tiempo de mantenimiento a la temperatura de recocido de 760 ºC.
Normalmente las curvas de transformación isoterma de
la austenita se determinan empleando velocidades de
calentamiento muy superiores a las industriales con objeto de evitar dentro de lo posible la transformación durante el calentamiento continuo.
Siguiendo el mismo procedimiento se puede estudiar la
influencia de la velocidad de calentamiento en la cinética de la transformación austenítica. En la figura 7 se
muestra la evolución de la austenita a dos temperaturas
de recocido intercrítico diferentes (pertenecientes al
rango intermedio de temperaturas de recocido intercrítico). La figura muestra claramente cómo un aumento en
la velocidad de calentamiento disminuye la cantidad de
austenita transformada isotérmicamente. Nótese además
cómo la cantidad de austenita formada isotérmicamente
tras el calentamiento más rápido se va aproximando a la
que se obtiene tras el calentamiento más lento a medida
que aumenta el tiempo de mantenimiento. Este fenómeno es más notable en el caso de la temperatura de recocido más baja. Esto puede explicarse teniendo en
cuenta que el coeficiente de difusión del carbono aumenta con la temperatura.
Los ejemplos anteriores ilustran la utilidad de la técnica
dilatométrica en la determinación de diagramas de transformación isoterma de la austenita y del efecto de la velocidad de calentamiento. En la práctica de muchos tratamientos térmicos no se requiere mantener la
temperatura sino más bien alcanzar una determinada
temperatura. Este puede ser el caso de un tratamiento tér-
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mico localizado por láser o por inducción. En este caso
la información que más interesa es la que puede dar un
diagrama de transformación durante un calentamiento
continuo (CHT). A modo de ejemplo, en la figura 8 se
muestra la evolución de la temperatura Ac3 de tres aceros de fase dual (DP600) en función de la velocidad de
calentamiento.
18:39
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nización crecen con la velocidad de calentamiento hasta
50 ºC/s, mientras que velocidades de calentamiento superiores a ésta no tienen un efecto significativo en dichas
temperaturas.
Con el empleo de dilatómetros de temple ultrarrápido es
posible, en muchos casos, seguir la evolución de la temperatura de inicio de la transformación martensítica en el
enfriamiento de temple de la austenita de partida. Esta es
además una forma indirecta de conocer la evolución del
contenido en carbono de la austenita de partida. En la figura 10 se muestra la evolución de la temperaura Ms de
la austerita obtenida en el tratamiento intercrítico de un
acero DP1000 en función de la temperatura y del tiempo
de recocido.
Figura 7. Influencia de la velocidad de calentamiento en la cinética
de la transformación austenítica en el dominio intercrítico.
Figura 10. Evolución de la temperatura Ms de la austenita intercrítica
en función de la temperatura y tiempo de recocido. Velocidad de
calentamiento: 20 ºC/s.
Figura 8. Evolución de la temperatura Ac3 de tres aceros DP600 en
función de la velocidad de calentamiento.
Se puede apreciar cómo la temperatura de fin de la transformación austenítica aumenta a medida que aumenta la
velocidad de calentamiento. También se puede apreciar
la gran influencia que tienen el Si y el P en la evolución
de la temperatura crítica Ac3 al tratarse de elementos de
aleación fuertemente alfágenos.
Figura 9: Evolución de la temperatura Ac1 y Ac3 de un acero IFS en
función de la velocidad de calentamiento. (1.9 C, 1590 Mn, 97 P, 61
Ti, 0.8 B, 4.5 S, 1.3 N, x 10-3 % en masa).
Otro ejemplo es el que se puede observar en la figura 9,
en la que se puede apreciar la evolución de las temperaturas Ac1 y Ac3 en función de la velocidad de calentamiento de un acero libre de intersticiales (IFS). La figura
muestra que las temperaturas de inicio y fin de la auste24
La figura muestra con claridad cómo a medida que aumenta la temperatura de recocido aumenta la temperatura Ms como consecuencia principalmente de que al
aumentar la cantidad de austenita formada durante el recocido disminuye su contenido en carbono. También se
puede apreciar que, para una misma temperatura de recocido, al aumentar el tiempo de recocido, aumenta
también la temperatura Ms lo que es indicativo que la
transformación austenítica progresa isotérmicamente.
Nótese, como se ha comentado previamente, que la cinética de la transformación es más lenta en el rango de
las temperaturas intercríticas intermedias en virtud de la
rápida transformación de la perlita que tiene lugar en el
rango de temperaturas intercríticas más bajo y del aumento del coeficiente de difusión del carbono en el
rango de temperaturas intercríticas más altas.
La técnica dilatométrica constituye una herramienta de
gran valor para crear diferentes microestructuras de una
forma muy sencilla en función de distintos parámetros. A
modo de ejemplo, en la figura 11 se muestra la evolución de la dureza de un acero industrial DP1000 en función de la temperatura y tiempo de recocido, con el fin
de explorar las posibilidades mecánicas de este acero
durante su recocido continuo. Se hace notar el amplio
rango de propiedades mecánicas que se pueden conseguir con este acero variando tan sólo los dos parámetros
a los que se ha hecho referencia. De cualquier manera,
el ensayo dilatométrico ha de completarse con una caracterización microestructural para confirmar el porcenTRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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taje de fases predichas por dilatometría y, a la vez, conocer la configuración microestructural resultante (morfología, tamaño y localización de los microconstituyentes),
factor éste imprescindible para explicar otras propiedades, como la conformabilidad de la calidad resultante.
cuencia de la mayor estabilidad de la austenita de partida. La figura 14 muestra la evolución de la microestructura y dureza de este acero para una velocidad de
enfriamiento de 30 ºC/s en función de la temperatura
máxima alcanzada en el calentamiento previo.
Figura 11. Evolución de la dureza en función de la temperatura y
tiempo de recocido de un acero DP1000.
Figura 13. Curvas CCT de un acero DP1400 en función de la
temperatura de calentamiento previo.
Una de las aplicaciones más notables de la dilatometría
es la determinación de las curvas de transformación durante el enfriamiento continuo (CCT) o de la descomposición isotérmica de la austenita (TTT).
Con objeto de conocer la ruta de enfriamiento adecuada
durante un determinado tratamiento térmico varias probetas dilatométricas se enfrían desde una determinada
temperatura a diferentes velocidades y se registran las
anomalías dimensionales en las curvas “DL/L0(T)”. Estas
experiencias deben complementarse con la determinación de la dureza y la caracterización microestructural
de cada una de las muestras. En la figura 12 se muestra,
a modo de ejemplo, las curvas CCT y la evolución tanto
de la microestructura como de la dureza en función de la
velocidad de enfriamiento (velocidad de enfriamiento
entre 800 y 500ºC) de un acero DP1400 sometido a un
tratamiento de recocido de austenítización completa a
1050 ºC
Figura 14. Evolución de la microestructura y dureza del acero
DP1400 para una velocidad de enfriamiento de 30 ºC/s en función de
la temperatura máxima alcanzada: 1050ºC (32%F, 60%B, 8%M; 239
HV), 850ºC (84%F, 2%P+B, 14%M; 190 HV) y 750ºC (85%F, 9%P+B,
8%M; 189 HV).
Figura 15. Curvas dilatométricas en el enfriamiento desde la
temperatura de temple obtenidas para dos velocidades de
enfriamiento diferentes, V1 y V2=10V1.
Figura 12. Curva CCT (a) y evolución microestructural y dureza
asociada (b). Acero DP1400. Temperatura de austenización: 1050 ºC.
Otra de las aplicaciones de esta técnica consiste en simular la evolución microestructural en una unión soldada o de una zona sometida a un tratamiento térmico
localizado. Por ejemplo, en la figura 13 se muestra evolución de la curvas CCT de un acero DP1400 en función
de la temperatura de austenización. Se puede notar con
claridad cómo estas curvas se desplazan hacia temperaturas más bajas y hacia tiempos mayores a medida que
aumenta la temperatura de austenización, como conse-
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
En la figura 15 se muestra otro ejemplo en el que se
puede apreciar la influencia de la velocidad de enfriamiento en la microestructura final de un acero de herramienta semirrápido. Mediante ensayos dilatométricos es
posible conocer con relativa facilidad cuál es la velocidad de enfriamiento crítica para evitar la formación de
perlita; microconstituyente de menor dureza y por ello
muy perjudicial en este tipo de aceros dado su efecto nocivo sobre su resistencia al desgaste. La figura 15 muestra la necesidad de utilizar una velocidad V2 ,10 veces
más rápida que V1, para evitar la formación de perlita en
este acero.
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Una aplicación más de la dilatometría es el estudio del
tratamiento térmico de revenido. En el caso de los aceros
de herramienta puede ser necesario realizar dos o incluso tres revenidos con el fin de eliminar la austenita retenida. En la figura 16 se muestra la evolución dimensional de una probeta dilatométrica durante un tratamiento
térmico que simula el tratamiento industrial de un acero
rápido y que consiste en un temple y dos revenidos. Se
aprecia claramente la desestabilización que sufre la austenita retenida tras el primer revenido, mientras ya no se
detecta transformación alguna en el segundo revenido.
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mente elevado en las zonas más claras del recargue
que se aprecian en la figura 17 y que constituyen las
zonas de solape de los cordones. Es este alto contenido
de austenita retenida el responsable del rápido desgaste
del cilindro. Con objeto de conocer la estabilidad de
esta austenita retenida se simuló dilatométricamente un
ciclo térmico similar al de deposición del recargue (con
el fin de conocer la temperatura de inicio de la transformación martensítica en el enfriamiento subsiguiente)
y varios revenidos a diferentes temperaturas, con el resultado que se puede ver en la figura 19. En primer lugar se puede apreciar que la temperatura Ms es muy inferior a la esperada. En segundo lugar, se pudo
comprobar que la temperatura de revenido aplicada al
recargue (500 ºC) no es lo suficientemente elevada
como para acondicionar la austenita retenida siendo
necesarios revenidos a 600 ºC. El estudio dilatométrico
demostró que se había empleado un flux aleante y que,
especialmente en las zonas de solape de los cordones
(regiones más aleadas), la austenita retenida era demasiado estable como para ser acondicionada durante el
revenido a 500 ºC.
Figura 16. Curva dilatométrica correspondiente al tratamiento térmico
industrial de un acero rápido.
La posibilidad de detectar la desestabilización de la austenita retenida durante el revenido mediante el aumento
de volumen asociado a su transformación permite resolver problemas como el que, a modo de ilustración, se
describe brevemente a continuación.
Figura 18. Evolución microestructural en la superficie del recargue. El
mayor contenido de austenita retenida coincide con las zonas claras
de la superficie del rodillo.
Figura 17. Aspecto superficial del desgaste del rodillo tras un breve
período de vida en servicio.
Se trata de conocer el origen de unos defectos superficiales detectados en un recargue de acero de herramienta realizado sobre un cilindro tensor. El defecto,
como se puede apreciar en la figura 17 consiste en la formación de un “patrón” de desgaste superficial heterogéneo. Según la información facilitada en su momento, el
recargue había sido realizado por arco sumergido y con
flux no aleante. Posteriormente se había aplicado un tratamiento térmico de revenido a 500 ºC.
En la figura 18 se muestra la evolución microestructural
observada en una superficie transversal a la dirección
de deposición del recargue. Se puede apreciar un elevado contenido de austenita retenida; que es especial-
26
Figura 19. Determinación de la temperatura Ms característica del
recargue (izquierda) e influencia de la temperatura de revenido en el
grado de acondicionamiento de la austenita retenida.
4. Conclusiones
En este trabajo se han expuesto variados ejemplos de la
aplicación de la técnica dilatométrica para el diseño y simulación de tratamientos térmicos de los materiales férreos.
Las aplicaciones de la dilatometría son muy numerosas
y los ejemplos descritos no son más que una breve ilustración de algunas de ellas. Las técnicas dilatometricas
también pueden emplearse para determinar cinéticas
de transformaciones de fase y de precipitación y disoTRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
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lución de carburos; por ejemplo, durante el revenido
de los aceros rápidos [2] o durante el recocido continuo de aceros avanzados de alta resistencia, tal y como
se ha ilustrado en algunos de los ejemplos descritos. La
transformación bainítica isoterma de los aceros con
efecto TRIP o la partición del carbono en aceros QP son
otras posibles aplicaciones de la dilatometría en el
campo de los aceros avanzados de alta resistencia y de
baja aleación. La posibilidad de aplicar deformaciones
(a tracción y/o compresión) durante el ciclo térmico
permite simular ciclos termomecánicos y estudiar la estabilidad de la austenita en aceros con efecto TRIP en
función de la velocidad y temperatura de la deformación plástica previa. Además, algunos de estos equipos
permiten también realizar ensayos de tracción y de
fluencia a muy elevada temperatura; muy superior a las
que normalmente se pueden alcanzar en máquinas universales de ensayos mecánicos.
De cualquier manera las técnicas dilatométricas también
tienen sus limitaciones. Una de las limitaciones de esta
técnica es que sirve para conocer cuándo tiene lugar una
transformación pero no da información de la naturaleza
de la misma. En la mayoría de los casos, esta limitación
se suple con un análisis microestructural y de dureza, no
siendo muchas veces necesario recurrir a otras técnicas
como la difracción de rayos X, aunque en otros casos, sí
es necesario. Sirva como ejemplo el caso en el que se requiera conocer el tipo de carburos que se están poniendo en solución durante el tratamiento de austenización previo al temple de un acero rápido. Otra limitación
de esta técnica tiene que ver con la aplicabilidad de la
misma a la predicción de las fracciones volumétricas de
los diferentes constituyentes generados durante un determinado ciclo térmico. Póngase como ejemplo la determinación del contenido de austenita intercrítica realizada mediante la regla de la palanca: es necesario tener
en cuenta que la variación dimensional no sólo está inducida por la transformación alotrópica sino también por
la redistribución del carbono y, si se emplean velocidades de calentamiento propias de recocidos ultracortos,
también es posible que se superponga el fenómeno de
recristalización en el rango de temperaturas intercríticas
bajas. Así mismo, también ha de considerarse el posible
cambio de volumen anisotrópo de la probeta dilatométrica durante el tratamiento térmico [3]. Otro problema
asociado a esta técnica, común a otras (reacción exotérmica o de pérdida de peso en un ensayo termogravimétrico) es la determinación del inicio y fin de ciertas transformaciones [4].
De cualquier manera, a pesar de estas limitaciones, la dilatometría, en combinación con la caracterización microestructural, constituye una herramienta de inestimable valor en el diseño y simulación de tratamientos
térmicos de las aleaciones metálicas [5-12].
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5. Referencias
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Servicio Lector 32
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USO DE LAS TÉCNICAS DE PROYECCIÓN TÉRMICA PARA LA OBTENCIÓN DE
RECUBRIMIENTOS A PARTIR DE POLVOS NANOESTRUCTURADOS
E. Sánchez (1), E. Bannier (1), M. Vicent (1), M.D. Salvador (2), V. Bonache (2), E. Klyatskina (2)
(1) Instituto de Tecnología Cerámica, Universidad Jaime I, España.
(2) Instituto de Tecnología de Materiales, Universidad Politécnica de Valencia, España.
RESUMEN:
En estos últimos años, la demanda por parte de la industria de recubrimientos con propiedades mejoradas es
cada vez mayor. Por esta razón, se está orientando un
gran esfuerzo de investigación hacia la obtención de recubrimientos nanoestructurados, es decir, la producción
de una capa superficial con una o más dimensiones (espesor o tamaño de grano en general) a escala nanométrica (<100 nm). Las técnicas de proyección térmica son
de las más adecuadas para la obtención de este tipo de
recubrimientos, ya que son muy versátiles y se encuentran ampliamente implantadas en la industria. Sin embargo, las condiciones de proyección han sido, por lo
general, optimizadas con polvos micrométricos convencionales. Al utilizar un polvo nanométrico, resulta imprescindible aglomerarlo en gránulos micrométricos
para convertirlo en proyectable. Una vez solventado este
problema, es necesario adaptar las condiciones de proyección con el fin de conservar la nanoestructura inicial
en el recubrimiento final. En este trabajo se presentan las
principales técnicas de proyección térmica existentes.
Seguidamente, se describen los métodos mas usados
para obtener nanopartículas y reconstituirlas en un polvo
proyectable, haciendo especial hincapié en la técnica de
secado por atomización. Finalmente, se presentan los resultados de una investigación reciente sobre recubrimientos cermets (WC-Co) y cerámicos (Al2O3-TiO2) obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico. Se
desarrollaron condiciones de proyección adaptadas a la
deposición de polvos nanoestructurados y se caracterizaron los recubrimientos obtenidos, tanto a nivel microestructural, como de algunas de sus propiedades.
28
ABSTRACT:
Today’s industry has a growing need of advanced
coatings with properties continuously improving. As a
consequence, nanostructured coatings on conventional
materials are being extensively investigated as they have
the potential of providing several industries with novel
materials with improved properties and prolonged
lifetime. Thermal spray techniques such as plasma
spraying, are convenient methods for preparing
nanostructured coatings, as they are widely used in
industry. However, nanoparticles cannot be sprayed
directly (owing to their low mass and poor flowability)
and need to be agglomerated before spraying. Once this
problem is solved, it is important to develop appropriate
spraying conditions that will allow most of the initial
nanostructure to be retained in the final coating, in order
to obtain enhanced properties. In this work, the main
existing thermal spray techniques are presented. Then,
some common methods for the fabrication and
agglomeration of nanoparticles are described, with a
special highlight on spraydrying. Last, the results of a
recent investigation about cermets (WC-Co) and ceramics
(Al2O3-TiO2) coatings obtained by atmospheric plasma
spraying of nanostructured powders are given. The
coatings microstructure and phase TRATERMAT 2008
502 composition were characterised using SEM and XRD
techniques. Some properties were also determined.
1. INTRODUCCIÓN
En muchos sectores industriales se precisan recubrimientos avanzados para mejorar las características superficiales de los elementos estructurales o para funcionalizar
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una superficie. En el primer caso, el objetivo suele ser la
mejora de las propiedades del material para proporcionar una protección frente al desgaste, la corrosión, el ataque químico, el choque térmico y/o las altas temperaturas. En el segundo caso, el recubrimiento proporciona
una nueva función a la superficie: es el caso, por ejemplo, de los recubrimientos auto-lubricantes, catalíticos o
autolimpiantes. Los materiales nanoestructurados han
sido objeto de muchas investigaciones, mostrando en general mejores propiedades que sus homólogos convencionales [1,2]. Como consecuencia, el uso de recubrimientos nanoestructurados puede dar lugar a
importantes avances respecto a la disponibilidad de materiales de altas prestaciones en numerosos sectores industriales [3,4].
Existen numerosas técnicas para obtener recubrimientos a
partir de un material macizo (deposición física en fase vapor, proyección térmica), de un gas (deposición química
en fase vapor), de una suspensión (recubrimientos electroquímicos, solgel) o de un polvo (proyección térmica). Las
técnicas de proyección térmica son unas de las más versátiles para obtener recubrimientos de capa gruesa. Durante
el proceso, el material de aporte es fundido y acelerado
hasta impactar sobre el sustrato, donde se enfría rápidamente formando el recubrimiento. Existen diferentes métodos de proyección térmica, en la mayoría de ellos, el
material de aporte se encuentra en forma de polvo. En
consecuencia, para obtener recubrimientos nanoestructurados empleando estas técnicas, sería conveniente usar
nanopartículas como materia prima.
Existen numerosas técnicas para sintetizar nanopolvos y,
en principio, producir recubrimientos nanoestructurados
por proyección térmica debería ser sencillo: solo hay
que sustituir el polvo de alimentación convencional (micrométrico) por un polvo nanoestructurado. Sin embargo
existen algunas dificultades adicionales. En primer lugar,
las nanopartículas no se pueden proyectar debido a su
pequeña masa. En efecto, durante el proceso, el polvo se
inyecta en la llama de proyección usando un gas como
medio de transporte y resulta imposible arrastrar las nanopartículas con dicho gas. Para conseguirlo, hay que
reconstituir las partículas en aglomerados micrométricos. En segundo lugar, tras obtener el polvo nanométrico
reconstituido, se deben adaptar los parámetros del proceso a las características del nuevo polvo. En particular,
el calentamiento y la fusión de los aglomerados tienen
que controlarse muy bien con el fin de preservar la nanoestructura en el recubrimiento final sin alterar la adhesión sobre el sustrato [5,6]. La proyección de polvos nanestructurados reconstituidos ha permitido obtener
diferentes tipos de recubrimientos como, por ejemplo,
recubrimientos de alúmina [7], alúmina-titania [8], circona estabilizada [9] o de carburos [10].
Tras describir las técnicas de proyección térmica, se presentarán algunos métodos empleados para obtener polTRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
18:39
PÆgina 29
vos nanoestructurados de características adecuadas para
proyección térmica. Seguidamente, a través de dos ejemplos de investigación en curso, se describirán la optimización y la caracterización de recubrimientos obtenidos
mediante proyección térmica por plasma a partir de polvos nanoestructurados.
2. RECUBRIMIENTOS POR PROYECCIÓN TÉRMICA
2.1. Definición y generalidades
A principios del siglo XX, el Dr. Max Ulrick Schoop demostró que se podía obtener un recubrimiento a partir de
un chorro de metal fundido impactando sobre una superficie. Su trabajo condujo (en 1912) al diseño del primer equipo de proyección térmica que permitía fundir y
proyectar un metal en forma de varilla: la proyección por
combustión (también llamada proyección por llama) había nacido [11]. Hoy en día, la proyección térmica engloba técnicas en las que un material (en forma de hilo o
de polvo) alimenta una pistola y se somete a altas temperaturas hasta fundirlo o ablandarlo. A su vez, las gotas
fundidas (o semi-fundidas) son aceleradas hasta impactar
sobre el sustrato donde se enfrían muy rápidamente formando el recubrimiento (figura 1). Estos métodos son
muy versátiles y en teoría permiten proyectar cualquier
material que funda sin descomponerse.
Figura 1. Formación de un recubrimiento por proyección térmica.
La principal ventaja es que el sustrato no suele alcanzar
temperaturas altas durante el proceso, por lo tanto es posible recubrir cualquier pieza sin modificar sus propiedades, ni sus dimensiones. En general, los recubrimientos
obtenidos por proyección térmica son de capa gruesa
(50-500 µm), porosos (2-15% según la técnica), y presentan una alta rugosidad superficial (Ra ≈ 3-15 µm). Algunas de las aplicaciones principales de estos recubrimientos son: protección contra el desgaste, corrosión,
choque térmico y/o altas temperaturas, así como la obtención de recubrimientos aislantes.
2.2. Técnicas de proyección
Tal y como se ilustra en la figura 2, las técnicas de proyección térmica se pueden clasificar en dos grandes familias, según que la fuente de energía sea de origen químico o eléctrico [11]. Las diferentes técnicas se
distinguen por la temperatura de llama alcanzada y la
velocidad de las partículas antes del impacto (ambas ca29
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racterísticas influyen directamente sobre la porosidad de
los recubrimientos obtenidos). Con fines indicativos, la
tabla 1 muestra las propiedades generales de algunos tipos de pistola. Los dos métodos más empleados industrialmente son la proyección por plasma atmosférico y la
proyección por combustión de alta-velocidad (HVOF).
18:39
PÆgina 30
mendamente difícil (y costoso) acceder a tamaños de
partícula nanométricos aplicando exclusivamente energía mecánica. Además, el equipo donde tiene lugar la
desintegración impone sus propias restricciones. Por el
contrario, los procesos de agrupación permiten obtener
las nanopartículas por agrupación de átomos y especies
químicas. En consecuencia, estos últimos permiten un
mejor control del tamaño de las partículas obtenidas, y
no imponen, en principio, ninguna limitación en cuanto
al tamaño de partícula final a obtener. Existen, como se
ha indicado anteriormente, numerosas técnicas para sintetizar nanopartículas partiendo de una material sólido,
de un líquido o incluso, de gases. Una lista con algunos
ejemplos se detalla en la tabla 2.
Figura 2. Clasificación de las técnicas de proyección térmica.
Tabla 2. Ejemplos de técnicas de obtención de nanopartículas.
3.2. Reconstitución del polvo nanoestructurado
(granulación)
Tabla 1. Características generales de las principales técnicas de
proyección térmica.
3. SÍNTESIS DE POLVOS NANOESTRUCTURADOS
PARA PROYECCIÓN TÉRMICA
La obtención de polvos nanoestructurado proyectables
se consigue en dos etapas [12,13]. Primero, hay que sintetizar las nanopartículas. Es importante que tengan el tamaño más pequeño posible (<500 nm como mínimo)
con una distribución de tamaños estrecha, una composición homogénea y una elevada pureza. Luego, estas nanopartículas deben ser aglomeradas para conseguir gránulos micrométricos proyectables. En esta segunda
etapa, es importante controlar la forma de los aglomerados obtenidos y sobre todo, su tamaño.
3.1. Síntesis de nanopartículas
Existen infinidad de métodos para sintetizar nanopartículas, por lo que su análisis pormenorizado queda fuera del
alcance de este trabajo. No obstante, todos estos métodos pueden agruparse en dos grandes familias de procesos: desintegración y agrupación. En los procesos de desintegración, grandes partículas (micrométricas) son
molidas para dividirlas en unidades más pequeñas. La
principal limitación de estos procesos es que resulta tre30
El proceso de secado por atomización es el más común
para la reconstitución de nanopartículas en gránulos micrométricos adecuados para ser depositados mediante
un proceso de proyección térmica. El proceso consiste
básicamente en la pulverización (atomización) de una
suspensión a través de una boquilla en una cámara de
secado donde se elimina el disolvente, obteniéndose un
polvo aglomerado de gran fluidez, como consecuencia
de la elevada esfericidad de los aglomerados. El proceso
se realiza según las siguientes etapas (figura 3):
• Dispersión de los nanopolvos para obtener una suspensión coloidal.
• ncorporación de los aditivos adecuados (dispersantes y
ligantes).
• Secado por atomización de la suspensión para obtener
los gránulos.
• Tratamiento térmico de los gránulos si es necesario.
Figura 3. Proceso de atomización de una suspensión.
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4. EJEMPLOS DE RECUBRIMIENTOS OBTENIDOS
POR PROYECCIÓN POR PLASMA DE POLVOS
NANOESTRUCTURADOS
El principal objetivo del trabajo presentado a continuación era la obtención de recubrimientos nanoestructurados por plasma atmosférico, empleando dos polvos de
distinta naturaleza, uno oxídico y otro no oxídico, ambos
reconstituidos. La microestructura de los recubrimientos
obtenidos se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) con microanálisis por dispersión
de energías de rayos X (EDX) y difracción de rayos X
(DRX). Además, se midió la microdureza Vickers (HV).
Los resultados se compararon con los de sus homólogos
convencionales, es decir, recubrimientos obtenidos a
partir de polvos micrométricos comerciales.
18:40
PÆgina 31
Los principales parámetros de proyección aparecen recogidos en la tabla 5. Se proyectaron recubrimientos de
carburo de wolframio usando mezclas Ar/H2 o Ar/He
como gases plasmógenos con el fin de estudiar el efecto
de la naturaleza del gas secundario sobre las características de los recubrimientos obtenidos. Los recubrimientos
cerámicos se proyectaron todos con hidrogeno. Se modificaron la intensidad del arco eléctrico y la distancia de
proyección para evaluar el efecto de ambos parámetros
sobre el proceso y la calidad de los recubrimientos.
4.1. Materiales
Tabla 5. Párametros de proyección empleados.
4.3. Caracterización de los recubrimientos de WC-Co
Tabla 3. Características de los polvos cermets de WC-12wt%Co
(información de los fabricantes).
Se proyectaron recubrimientos cermets (WC-12wt%Co)
y cerámicos (Al2O3- 13wt%TiO2) a partir de polvos comerciales para proyección térmica (convencionales y
nanoestructurados). Las características de los polvos empleados se recogen en las tablas 3 y 4. Todos los recubrimientos se obtuvieron sobre sustratos de acero inoxidable (tipo AISI 304) de dimensiones 150x30x2 mm.
Tabla 4. Características de los polvos cerámicos de Al2O313wt%TiO2 (información de los fabricantes).
4.2. Condiciones de proyección
Los recubrimientos se obtuvieron usando una equipo
de proyección por plasma atmosférico de Sulzer Metco
(pistola F4 MB), movido por un robot industrial. Antes
de la proyección, el sustrato se granalló con corindón y
se limpió con etanol para quitar cualquier resto de
polvo o grasa de la superficie. En el caso de los recubrimientos de alúmina-titania, se proyectó una aleación metálica (Ni-Al) entre el sustrato metálico y el recubrimiento cerámico con el fin de mejorar la
adhesión. Fue también necesario mantener la temperatura del sustrato entre 95 y 200ºC durante todo el proceso para evitar desconchados durante el enfriamiento
final. En cambio, los recubrimientos de carburo de wolframio presentaban una muy buena adhesión sin tomar
ninguna precaución adicional.
TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012
La proyección por plasma es una técnica de alta energía.
Por lo tanto, las partículas de WC pueden sufrir reacciones de descarburización y/o oxidación durante el proceso, con el riesgo de deteriorar las propiedades mecánicas del recubrimiento. El análisis por difracción de rayos
X puso en evidencia esta descomposición, revelando la
presencia, no solo de carburos de wolframio (WC), sino
también de carburo de di-wolframio (W2C) y wolframio
elemental en todos los recubrimientos proyectados (figura 4).
Los recubrimientos proyectados con helio se descomponen menos durante el proceso. En efecto, al usar helio en
vez de hidrógeno, la temperatura de llama es menor.
Además, los altos caudales de gases (más de 100 l/min)
dificultan la entrada de oxígeno en la llama, limitando la
oxidación del material. En cambio, no se observaron diferencias entre los recubrimientos obtenidos con el
polvo nanoestructurado y el convencional.
La observación de los diferentes recubrimientos con
MEB (en sección) ha mostrado microestructuras similares
en todos los casos. En la figura 5 se detallan dos micrografías del recubrimiento obtenido a partir del polvo nanoestructurado, usando helio como gas secundario. Todos los recubrimientos presentan una microestructura
muy heterogénea y porosa, identificándose tres zonas diferentes. El recubrimiento se compone de una matriz
cuyo contenido en wolframio, cobalto y carbono puede
variar. Dentro de esta matriz se encuentran partículas
claras, generalmente alargadas, cuyo análisis revela un
alto contenido en wolframio: se trata probablemente del
wolframio elemental identificado por DRX. Finalmente,
se han identificado dispersiones finas de cristales de car-
31
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buro de wolframio en una matriz rica en cobalto. La
forma angular de estos cristales indica que provienen del
polvo inicial. A mayores aumentos, se observó la cristalización de nanocristales de carburos desde la matriz
fundida, aunque no es posible saber si son de WC o
W2C. Esta recristalización se observó en todos los recubrimientos proyectados.
Figura 4. Espectro de difracción de rayos X de los recubrimientos de
WC-Co obtenidos a) a partir del polvo convencional usando H2, b) a
partir del polvo nanoestructurado usando H2 c) a partir del polvo
convencional usando He y d) a partir del polvo nanoestructurado
usando He.
Figura 5. Micrografías MEB de los recubrimientos de WC-Co
nanoestructurados proyectados con helio (modo de electrones retrodispersados).
18:40
PÆgina 32
de partida contienen esencialmente α-Al2O3. En general, los recubrimientos nanoestructurados presentan una
relación de α- a γ-alúmina mayor que los convencionales, como se indica en la figura 6. Los cambios efectuados en los parámetros de proyección no modifican
las fases cristalinas presentes, pero sus proporciones relativas pueden variar. De hecho, en el caso del polvo
nanoestructurado, el uso de una distancia de proyección más corta permite retener más corindón en el recubrimiento final, debido al tiempo de residencia más
corto del polvo a alta temperatura. En consecuencia, al
reducir la distancia de proyección, se preserva una mayor proporción de la nanoestructura inicial en el recubrimiento final.
La microestructura tambien se caracterizó mediante la
observación de los recubrimientos con MEB en modo
BSE (figura 7) y análisis EDX. La caracterización mostró
que los recubrimientos están formados por una matriz
completamente fundida de γ–Al2O3 con Ti+4 disuelto.
Dentro de esta matriz se encuentran zonas claras con
un alto contenido en TiO2. En el caso de los recubrimientos nanoestructurados también aparecen partículas en forma de aglomerados porosos. El análisis por
EDX reveló una diferencia importante entre los recubrimientos convencionales y nanoestructurados. En ambos casos, la matriz presenta una composición similar
pero, en el caso del recubrimiento convencional, el titanio se encuentra segregado en las zonas claras, mientras se reparte uniformemente en todo el recubrimiento
nanoestructurado.
Tabla 6. Microdureza Vickers de los recubrimientos de WC-Co.
Los resultados de la medida de la microdureza Vickers se
detallan en la tabla 6. Se observa que no hay grandes diferencias entre los recubrimientos convencionales y los
obtenidos a partir del polvo nanoestructurado. En cambio, los recubrimientos proyectados con helio presentan
una microdureza más alta que los obtenidos usando hidrógeno como gas secundario.
Figura 6. Espectro de difracción de rayos X de los recubrimientos de
Al2O3-TiO2 obtenidos a partir a) del polvo convencional y b) del
polvo nanoestructurado.
4.4. Caracterización de los recubrimientos de Al2O3TiO2
En el caso de los recubrimientos cerámicos, el análisis
por DRX revela que las fases principales son α-Al2O3
(corindón), γ-Al2O3, y TiO2 (rutilo) cuando los polvos
32
Figura 7. Micrografías MEB de los recubrimientos de Al2O3-TiO2
obtenidos a partir del polvo convencional (derecha) y del polvo
nanoestructurado (izquierda) en modo de electrones retrodispersados.
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Los resultados de la medida de la microdureza se recogen en la tabla 7. Teniendo en cuenta el error en los valores obtenidos (5-10%) se confirma que los recubrimientos nanoestructurados presentan una microdureza
media más elevada que sus homólogos convencionales.
Se observa también que los cambios efectuados en los
parámetros de proyección afectan menos a los primeros.
Esto es probablemente debido a su baja conductividad
térmica, como consecuencia de la alta porosidad de los
gránulos atomizados.
Tabla 7. Microdureza Vickers (HV) de los recubrimientos de
Al2O3-TiO2.
18:40
7. REFERENCIAS
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[8]
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Al2O3-TiO2 coatings plasma sprayed with nanopowders, Metall. Mater. Trans. A, 2006, 37, p
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[9]
H. Chen, and C.X. Ding, Nanostuctured zirconia
coating prepared by atmospheric plasma spraying,
Surf. Coat. Technol., 2002, 150, p 31-36.
5. CONCLUSIONES
Para obtener recubrimientos nanoestructuras por proyección térmica, es necesario disponer de un polvo nanoestructurado reconstituido (aglomerados compuestos de
nanopartículas). Existen diferentes métodos para obtener
nanopartículas pero su aglomeración se realiza principalmente mediante atomización.
En este trabajo, se obtuvieron recubrimientos de WCCo and Al2O3-TiO2 por proyección por plasma atmosférico usando polvos nanoestructurados reconstituidos.
En el primer caso, existe una descomposición importante de las particulas de WC durante la proyección
con la aparición de nuevas fases (W2C y W). Esta descarburización se reduce al usar helio como gas de proyección.
A nivel microestructural, los recubrimientos nanoestructurados de Al2O3-TiO2 presentan una matriz fundida de
γ–Al2O3 con Ti4+ y zonas parcialmente fundidas que retienen la nanoestructura inicial del polvo. La presencia
de estas zonas puede explicar la microdureza más elevada de éstos cuando se comparan con los recubrimientos homólogos convencionales obtenidos a partir de polvos micrométricos.
6. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la CICYT por su financiación
a través del Proyecto MAT2006-12945-C03-02, y al
Gobierno de la Generalitat Valenciana por su financiación del Proyecto Interdisciplinar: “Desarrollo de recubrimientos nanoestructurados de altas prestaciones
frente a desgaste transferible al sector cerámico valenciano“.
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PÆgina 33
[10] Y.C. Zhu, K. Yukimura, C.X. Ding, and P.Y. Zhang,
Tribological properties of nanostructured and conventional WC-Co coatings deposited by plasma
spraying, Thin Solid Films, 2002, 388 (1-2), p 277282.
[11] R.B. Heimann, Applications of plasma-sprayed ceramic coatings, Key Eng. Mater., 1996, 122-124, p
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[12] 12. 12. J. He, and J.M. Schoenung, A review on nanostructured WC-Co coatings, Surf. Coat. Technol.,
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[13] Eun Pil Song, Jeehoon Ahn, Sunghak Lee, and N. J.
Kim, Microstructure and wear resistance of nanostructured Al2O3-8wt.%TiO2 coatings plasma-sprayed with nanopowders, Surf. Coat. Technol., 2006,
201, p 1309-1315.
Servicio Lector 33
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CAMBIOS EN EL COMPORTAMIENTO TRIBOLÓGICO DE ACEROS
INOXIDABLES MEDIANTE TRATAMIENTOS DUPLEX.
J. Yagüe (1), A. Sola (1), R. Rodríguez (1), G.G. Fuentes (1), N. Martí (2),
F. Montalá (2), J. De Damborenea (3), Mª A. Arenas (3), A. de Frutos (3)
(1) Asociación de la Industria Navarra (AIN), 31191 Cordovilla, Pamplona.
(2) Tratamientos Térmicos Carreras SA.(TTC), 08191 Rubí, Barcelona.
(3) CENIM – CSIC, Av. Gregorio del Amo, 8, 28040 Madrid.
RESUMEN:
En este artículo se recogen los estudios realizados para
valorar la posibilidad de utilización de un equipo industrial de PVD y realizar in situ un tratamiento dúplex de
nitruración iónica y posterior deposición de recubrimientos duros por PVD. Los tratamientos Dúplex surgen
de la imposibilidad de depositar capas duras por PVD
sobre sustratos blandos ya que, incluso a presiones de
contacto medias, la deformación plástica del sustrato induce a la fractura del recubrimiento duro.
Los tratamientos Dúplex (nitruración iónica +recubrimientos PVD se han propuesto como una solución para
el tratamiento de aleaciones metálicas como aceros inoxidables, aleaciones de titanio o de aluminio, así como
para los aceros de herramientas. Además los materiales
empleados en prótesis biomédicas o componentes de aeronáutica pueden sacar provecho del desarrollo de tratamientos DUPLEX que refuercen el sustrato y aumenten la
compatibilidad con el recubrimiento.
Trabajando sobre muestras de AISI 304 se han realizado
estudios de optimización y control de los parámetros que
influyen en la nitruración por plasma en el interior de la
cámara de PVD, empleando el análisis de composición
superficial mediante GDOES.
Además de los ensayos de caracterización y análisis superficial, se ha estudiado la rugosidad superficial, microdureza, adherencia, fricción y desgaste, así como corro34
sión sobre muestras no nitruradas, nitruradas y nitruradas
y recubiertas con TiN.
ABSTRACT:
This paper evaluates the possibility of using an industrial
PVD coating equipment for the homogenuous ion
nitriding process and further PVD deposition of hard
coatings. These Duplex treatments have been proposed
as a solution for the PVD deposition over soft substrates,
because the plastic flow of the substrates induces the
fracture of the hard coating even at medium contact
pressures.
Duplex treatments (ion nitriding + PVD coatings) are a
solution for the treatment of metal alloys like, stainless
steels, titanium alloys or, even, aluminium alloys as well
as tool steels. In addition, materials employed in medical
prostheses or in aeronautical components may benefit of
the advantages of PVD coatings thorugh a DUPLEX
treatment that reinforce the substrate and improves
coating compatibility.
Working on AISI 304 samples, studies have been done in
order to optimize and control the plasma nitriding
parameters inside the PVD chamber.
Subsequently the surface characterization and GD-OES
analysis, tests have been carried out over the untreated,
nitrided and nitrided + TiN coated. It has been measured
their relative surface roughness, microhardness, adhesion,
friction and wear as well as corrosion.
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1. INTRODUCCIÓN
Los recubrimientos ordinarios de PVD tipo TiN, AlTiN,
CrN, W-C:H,... poseen una excelentes propiedades
desde el punto de vista de su dureza, coeficiente de fricción o de desgaste, siendo una solución adecuadísima
para muchos problemas. Sin embargo, cuando trabajamos con substratos blandos (dureza inferior a 2 GPa), no
es posible recurrir a los recubrimientos duros (dureza superior a 15 GPa) debido a que la deformación plástica
del substrato induciría la fractura del recubrimiento, incluso a presiones de contacto no muy elevadas. Este es el
caso de muchos componentes industriales realizados en
diversos materiales metálicos, así como el caso de prótesis y otros componentes de uso médico fabricados en
aleaciones tan diversas como aceros inoxidables austeníticos, aleaciones de titanio, NiTinol o aleaciones CrCo
[1-4].
Una solución, para estos casos, puede consistir en una
acción doble (DUPLEX) que combine un primer tratamiento de modificación superficial (por ejemplo una nitruración) con un proceso posterior de recubrimiento.
De esta manera el recubrimiento duro no se aplica directamente sobre un substrato blando, sino sobre un
substrato convenientemente reforzado, y más compatible.
18:40
PÆgina 35
Los tratamiento fueron aplicados secuencialmente en la
cámara de vacío de un equipo PVD-arco METAPLAS IONON MZR323. Se realizó primero una nitruración por
plasma colocando las muestras a potencial DC (-600 V)
a una temperatura próxima a 500ºC y una presión de 1
Pa con una mezcla de gases de 50% Ar y 50% N2, ionizada al encender apantalladamente uno de los cátodos
del PVD-arco en un proceso Arc Enhanced Glow Discharge (AEGD). La nitruración tuvo una duración de 2
horas.
Dado que el bombardeo iónico correspondiente al proceso de nitruración aumenta significativamente la rugosidad de las superficies (hasta 200 nm), se decidió evaluar la necesidad o no de interrumpir el proceso para
realizar un repulido entre la etapa de nitruración y la de
recubrimiento, por lo que unas probetas se sometieron a
nitruración+repulido+PVD y otras a Nitruración+PVD
directo, que son las que aparecen referenciadas como
DUPLEX.
Sobre las probetas nitruradas se aplicaron recubrimientos PVD TiN (para los estudios de dureza y desgaste) y de
CrN (para los de corrosión y tribocorrosión).
Las medidas de rugosidad superficial se realizaron con
un Perfilómetro Interferométrico WYCO RST500. La técnica de medición utilizada fue Vertical Scanning Interferometry (VSI).
Para analizar la composición en profundidad de las superficies tratadas se empleó un equipo GD-OES JOBIN
YVON 10000 RF.
Para llevar a cabo las mediciones de ultra-microdureza
(HU) y propiedades elásticas superficiales se utilizó un
micro-indentador FISCHEROSCOPE H100 VP-XY capaz
de medir la profundidad de penetración en ciclos de
carga-descarga. Los ensayos se realizaron a 750 y 10 mN
para una caracterización completa de recubrimiento y
substrato. Se empleó también un microdurómetro
BUEHLER Micromet para medir la microdureza Vickers.
Figura 1. Nitruración, recubrimiento CrN PVD y tratamiento DUPLEX.
El problema principal que suele suscitarse, desde un
punto de vista práctico, es cómo articular la secuencia
de tratamientos. En particular, en el caso de la nitruración + PVD, la solución ideal sería poder realizar ambos
tratamientos en la misma cámara, sin romper el vacío.
Este trabajo presenta una serie de resultados preliminares
obtenidos sobre acero inoxidable AISI 304, muchos de
ellos directamente extrapolables a otros aceros y aleaciones.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se ha trabajado, en todo momento sobre probetas circulares plano-paralelas de 30 mm de diámetro y 3 mm de
espesor, de acero AISI 304, con un pulido espejo (Ra = 5
nm) por una de sus caras.
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Para caracterizar la adherencia del recubrimiento al
substrato se realizó un test de rayado CSM REVETEST
(Scratch test) con punta de diamante de 200 µm de diámetro.
Para los ensayos de Tribocorrosión se empleó un tribómetro pin-on-disc adaptado para trabajar sumergido en
distintos tipos de soluciones y realizar mediciones electroquímicas.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El primer resultado de interés corresponde a los cambios
en rugosidad. El proceso de nitruración aumenta la rugosidad Ra de 5 nm a más de 200 nm. Sin embargo se observa que tanto las muestras con pulido intermedio entre
nitruración y recubrimiento como aquellas que se han
sometido a un proceso DUPEX sin interrupción acaban
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con una rugosidad Ra final en torno a los 70 nm, por lo
que no es necesario el pulido intermedio.
Más aún, a la vista de los análisis GD-OES (Fig. 2), se observa que, en el caso del proceso interrumpido, el perfil
de nitrógeno alcanza las 20 µm de profundidad, que es
donde ha llegado la nitruración, mientras que en el caso
del proceso ininterrumpido, la nitruración prosigue durante el recubrimiento, alcanzando la 60 µm de profundidad.
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rencia del recubrimiento. Los ensayos scratch test realizados (Figura 4) muestran una clara mejora del comportamiento frente a delaminación de las muestras sometidas al proceso combinado de nitruración más
recubrimiento.
Figura 3. Perfiles de dureza HU en profundidad de las muestras
recubiertas sin nitrurar (izquierda) ycon proceso DUPLEX (derecha).
Figura 2. Perfiles GD-OES de composición en profundidad de las
muestras con pulido intermedio (izquierda) y con proceso DUPLEX
ininterrumpido (derecha).
Respecto a la dureza superficial, la Tabla 1 muestra los
valores de Dureza Vickers y Dureza Universal para
muestras de referencia y con distintos tratamientos.
Figura 4. Resultados de los ensayos scratch test para probetas
nitrurada, recubierta y con procesos combinados.
Tabla 1: Dureza Vickers (HV 50 g), Dureza Universal (HU), Módulo
Elástico corregido y % de Deformación elástica para las distintas
muestras de acero AISI.
Se observa que los valores más altos de Dureza Vickers
corresponden a las muestras nitruradas y recubiertas, especialmente al proceso DUPLEX. A cargas bajas (10
mN), la dureza HU del recubrimiento sobre substrato sin
nitrurar es algo más alta que las de los procesos combinados, pero esta dureza no se mantiene en profundidad,
como se observa en la Figura 3: sólo cuando el substrato
está nitrurado se alcanza una máxima dureza en profundidad y los valores más altos de Módulo Elástico y recuperación elástica.
Los ensayos de desgaste tipo Pin-on-disc, en seco, dieron
resultados similares para todas las muestras recubiertas,
tanto con substrato nitrurado como sin nitrurar.
No obstante, la principal ventaja que se deseaba obtener mediante un proceso DUPLEX era mejorar la adhe36
Figura 5. Dispositivo experimental para el ensayo de la tribocorrosión.
Ensayos similares con resultados similares fueron realizados para el recubrimiento CrN, cuyo potencial frente
a corrosión y tribocorrosión es superior al del TiN. En
este caso, son precisamente los ensayos de tribocorrosión los que proporcionaron resultados más interesantes para el AISI 304 con un tratamiento DUPLEX Nitruración + CrN. El dispositivo experimental utilizado se
muestra en la figura 5. Los ensayos se realizaron contra
bola de alúmina de 3 mm, con una fuerza normal de 5
N y 60 rpm, en solución Hank, simulando los fluidos
del cuerpo humano y a 37ºC, ya que se pretende evaluar la idoneidad de los tratamientos para su aplicación
en prótesis quirurgicas.
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La figura 6 muestra los resultados de desgaste de la probeta recubierta por un proceso DUPLEX con CrN, respecto a la probeta de AISI 304 de referencia.
Figura 6. Perfiles del surco de desgaste en un ensayo de tribocorrosión
sobre AISI 304 para probeta sin tratar (izquierda) y probeta con
recubrimiento DUPLEX CrN (derecha).
4. CONCLUSIONES
• Se ha conseguido realizar tratamientos DUPLEX Nitruración + Recubrimiento PVD utilizando una única
cámara de PVD para ambos procesos. Los perfiles de
nitrógeno en profundidad superan las 20 µm y alcanzan, en los procesos DUPLEX ininterrumpidos, las
60 µm.
• Pese al aumento de rugosidad debido al bombardeo
iónico durante el proceso de nitruración por plasma,
no hay necesidad de interrumpir el proceso para realizar un pulido antes de la etapa de recubrimiento, ya
que la rugosidad final de la capa PVD no supera las 70
µm en ningún caso.
• Los recubrimientos DUPLEX TiN muestran mejoras
evidentes en dureza, otros parámetro mecánicos
como módulo elástico o recuperación elástica. Esto es
patente cuando se ensayan a cargas cuya indentación
rebasa el espesor del recubrimiento, ya que el papel
del substrato reforzado consigue mantener la Dureza
Vickers en torno a 2.000, cuando el mismo ensayo
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PÆgina 37
para recubrimientos sin nitruración no supera los 800
Vickers.
• Resultados similares se obtienen para el sistema DUPLEX CrN. En este caso se está ensayando también su
potencialidad frente a tribocorrosión. Los resultados
preliminares indican que el sistema es especialmente
adecuado para trabajar en situaciones que replican el
funcionamiento en cuerpo humano, lo cual es prometedor de cara al empleo de estos tratamientos en prótesis médicas.
5. AGRADECIMIENTOS
Los autores quieren expresar su agradecimiento al CDTI,
como gestor del programa EUREKA así como al Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) y al Departamento de Innovación del Gobierno de Navarra por
la cofinanciación del proyecto EUREKA E! 3499 DUBIOP.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] L.V. Santos, V.J. Trava-Airoldi, E.J. Corat, J. Nogueira, N.F. Leite, Surf. Coat. Technol. 200 (2006)
2587-2593.
[2] U. Wiklund, I.M. Hutchings, Wear 251 (2001) 10341041.
[3] A. Dorner, C. Schürer, G. Reisel, G. Irmer, O. Seidel,
E. Müller, Wear 249 (2001) 489-497.
[4] J.C. Avelar-Batista, E. Spain, J. Housden, G.G. Fuentes, A. Sola and R. Rodriguez. Triode plasma nitriding and PVD coating: a successful pre-treatment
combination to improve the wear resistance of DLC
coatings on Ti6Al4V alloy. Submitted to Thin Solid
Films (2006).
Servicio Lector 34
BREVES
WITT-GASETECHNIK
EQUIPA EL SÚPER BARCO.
MEZCLADOR DE GASES
PARA "PIETER SCHELTE"
El especialista alemán en gases WITT celebra la obtención de un encargo muy especial: La empresa de Witten se encargará de
proporcionar la tecnología para la mezcla
de gases al "Pieter Schelte", el buque de
apoyo más grande del mundo que se está
construyendo.
Los sistemas irán destinados a los grandes equipos de soldadura que van a bordo
de este extraordinario buque valorado en
1.300 millones de Euros. Su botadura tras
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tres años de construcción por la empresa
surcoreana Shipbuilding&Marine Engineering-DSME está prevista para el 2013.
Este buque, fabricado para el grupo suizo
Allseas Group, tendrá unas dimensiones
imponentes, 382 m de eslora y 117 m de
manga: Supera con creces, al por el momento barco más grande de este tipo, el
"Solitaire".
Además de la carga de plataformas completas de perforación el "Pieter Schelte" tiene
como función principal la colocación de
oleoductos y gaseoductos. Tubos de acero,
con un diámetro de hasta 68 pulgadas, se
soldarán a bordo y se sumergirán a kilómetros de profundidad en el suelo marino. "La
técnica de soldadura es una función clave
en el barco" nos confirma Martin Bender, el
jefe de ventas de WITT. "El hecho de haberse decidido por nuestra tecnología contribuirá a un resultado eficiente y fiable."
Los diversos puestos de soldadura se alimentarán con una mezcla de gas compuesta
por argón, dióxido de carbono y helio que
WITT producirá a bordo y que será controlada por sistemas automáticos de análisis
del propio fabricante.
Mezcladores y analizadores de WITT aseguran en muchas más otras aplicaciones el
suministro de gas al más alto nivel tecnológico – por ejemplo en el procesamiento de
metal o vidrio, en la industria alimentaria o
en la tecnología láser.
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