08:43 PÆgina 1 TRATAMIENTOS TERMICOS 3/7/12 MAYO-JUNIO 2012 • Nº 131 120412 TT MAYO-JUNIO 2012 131 CUB:81027 TT- CUBIERTA fabril N107 la revista de los profesionales de los tratamientos térmicos www.metalspain.com MAYO-JUNIO MA YO-JUNIO 2012 • N.º 131 120412 TT MAYO-JUNIO 2012 131 CUB:81027 TT- CUBIERTA fabril N107 3/7/12 08:43 PÆgina 2 120412 TT MAYO-JUNIO 2012 131 CUB:81027 TT- CUBIERTA fabril N107 3/7/12 08:43 PÆgina 2 08:43 PÆgina 1 TRATAMIENTOS TERMICOS 3/7/12 MAYO-JUNIO 2012 • Nº 131 120412 TT MAYO-JUNIO 2012 131 CUB:81027 TT- CUBIERTA fabril N107 la revista de los profesionales de los tratamientos térmicos www.metalspain.com MAYO-JUNIO MA YO-JUNIO 2012 • N.º 131 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 1 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 [email protected] 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 1 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 2 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: [email protected] 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 [email protected] La Redacción 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 3 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 4 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. 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 5 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 6 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. 6 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- TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 7 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 8 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 TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 9 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 9 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 10 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 11 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 11 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 12 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 13 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 13 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 14 x x Hornos de Revenido x x x x x x x x x x x x x Hornos de cementación x x x x x x x x x x x x Hornos de nitruración x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Hornos de vacío x Hornos de campana x x x x Hornos de pote x x x x x x x x x x x x Hornos de sales x x x x x x Hornos de laboratorio x x x x Hornos de cinta x x x x x x HORNOS DEL VALLES x HI-TEC x HINGASSA x GRUP SOLER x GRUPO PIROVAL x FUCHS x FORNS HOBERSAL CIEFFE x ENTESIS BAUTERMIC x EMISON AXRONSWISS TECHNOLOGY x ECLIPSE ARROLA x ECM TECHNOLOGIES APPLITEC x EBNER ALD VACUUM TECHNOLOGIES GMBH Hornos de temple DEMIG AFC-HOLCROFT DOSSIER HORNOS x x Hornos intermitentes de solera móvil x x x x x x x x x Hornos intermitentes de solera fija x x x x x x x x x Hornos con atmósfera controlada x x x x x x x x x x Hornos continuos x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Hornos de inducción Hornos de soldadura Estufas de convección Otros hornos: x Quemadores x Asistencia técnica x Atmosferas Fecha de creación de su compañía : 1962 Ventas totales 2007 ( aprox.) Núm. de empleados de su empresa: x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 125 x x x x x x x x x x Aceites, polímeros, fluidos Refractarios, tubos radiantes, rodillos, parrillas, muflas... x x Resistencias Control, Medida, Regul., Metrologia x x x x X x x x x x x x x x 2000 x 2005 1928 2 M Euros 40 M Euros 12 180 1957 x x x x x x x x x 1943 1975 1,1 M Euros 67 14 15 Unos fabricantes de Hornos han enviado su Cuestionario después del cierre de este número de TRATAMIENTOS TERMICOS. Se publicarán 14 TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 x x X x x x x x x x x x X x x X x x x x x x x x x X x x X x x x x x x x x X x x x x x x X x x x X x x X x x X x X x x x x x x x x X x x x x x X x x x x x X x x x x X x x x X x x x x X x x x x X X x x x x x x x x X x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x X X x X X x x X x x x x X x x x x x x x x X X X x x x x x x x x x x x x x x x x 1941 x x x X x x 1911 1980 1996 1932 20 M Euros 2,5 M Euros 100 10 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 30 x x x x X x x X X x x x X THERMIC SERVICE x TECNYMAT X TECRESA x SOLO ONDARLAN x SECO / WARWICK NEW BOREL x SA DE HORNOS AUTOMÁTICOS NAKAL x PROYCOTECME NABERTHERM x MCG x MAXON x LOESCHE x KROMSCHROEDER IPSEN x KANTHAL INTERBIL X HWG x HUETTINGUER INSERTEC PÆgina 15 HOT 18:39 HORNOS INDUSTRIALES PUJOL 2/7/12 HORNOS GALLUR 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 x x x x x x x x x 2004 1992 1927 1943 2000 25 M Euros 8M Euros 10 M Euros 15 Mi Euro 100 200 30 50 estos cuestionarios en nuestro proximo número, junto con un importante dossier sobre los hornos de vacío. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 15 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 16 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 17 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). 17 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 18 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 18 Hornos. Estufas. Servicio Lector 30 TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 19 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 19 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 18:39 PÆgina 20 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 21 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. 21 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 22 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. 18:39 PÆgina 23 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- 23 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 PÆgina 24 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:39 PÆgina 25 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. 25 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. 18:39 PÆgina 26 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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]. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 18:39 PÆgina 27 5. Referencias [1] W. Bleck, K. Phiu-on, Microalloying for new steel processes and applications, Materials Science Forum, 500-501, 2005, 97-112. [2] The kinetics of phase transformations during tempering in high-speed steels. P.Bala, . Pacyna. JAMME, Vol 23, August, 2007 [3] Dilatometric analysis of austenite decomposition considering the effect of nonisotropic volume change. Dong-Woo Suh, Chang-Seok Oh, Heung Nam Han, Sung-Joon kim. Acta Materialia 55 (2207) 2659-2669. 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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 TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 [1] H. Gleiter, Nanostuctured materials: Basic concepts and microstructure, Acta Mater., 2000, 48, p 1-29. [2] E. Roduner, Size matters: why nanomaterials are different, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, p 583-592. [3] M. Gell, Application opportunities for nanostuctured materials and coatings, Mater. Sci. Eng. A., 1995, 204, p 246-251. [4] N.B. Dahotre, and S. Nayak, Nanocoatings for engine application, Surf. Coat. Technol., 2005, 194, p 58-67. [5] He and J.M. Schoenung, Nanostructured coatings, Mater. sci. Eng. A, 2002, 336, p 274-319. [6] E.H. Jordan, M. Gell, Y.H. Sohn, D. Goberman, L. Shaw, S. Jiang, M. Wang, T.D. Xiao, Y. Wang, and P. 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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“. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 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 399-442. [12] 12. 12. J. He, and J.M. Schoenung, A review on nanostructured WC-Co coatings, Surf. Coat. Technol., 2002, 157, p 72-79. [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 33 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:40 PÆgina 34 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 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 35 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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. 18:40 PÆgina 36 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. TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 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 18:40 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. 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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 TRATAMIENTOS TERMICOS. MAYO-JUNIO 2012 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. 37 120412 TT MAYO-JUNIO 131.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 n106 2/7/12 18:40 PÆgina 38 GUIA Para estar presente en esta GUIA, contactar con [email protected] El precio es: 45 Euros / mes (un precio anual preferencial de 485 Euros. Además de la presencia impresa en la revista, las tarjetas están en el nuevo repertorio Internet TRATAMIENTOS TERMICOS. 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