Estudio comparativo de medios de enfriamiento para el temple de aceros aleados
Enviado por Dr.C. Francisco Luis Hernández Arias
RESUMEN
En el presente trabajo se plantea la problemática en el uso de los medios de enfriamiento en los talleres de tratamiento térmico y fundamentalmente cuando se usa el aceite; pues ocasiones se producen en la piezas tratadas grandes defectos que pueden conllevar la rotura de las mismas, además del grado de contaminación que este medio produce en los talleres y en segundo lugar por su pérdida en cuanto a su viscosidad se refiere.
En el trabajo además se hace un estudio del comportamiento de aceite en todo el proceso de enfriamiento de la pieza y su comparación con diferentes variantes de concentración de solución acuosa a base de monosulfito básico (licor) que es un derivado de la fábrica de papel. Se muestran además las propiedades obtenidas y el comportamiento de su estructura.
En el trabajo se recogen variantes posibles de utilización de otros medios que permiten obtener buenas propiedades en los aceros y que a su vez influyen en menor cuantía en la salud de los trabajadores, mejorando el confort en los talleres de tratamiento térmico sin afectar la calidad de la pieza tratada.
Palabras claves: Medio de enfriamiento, temple, aceros aleados, tratamiento térmico
INTRODUCCION
En la práctica del proceso de temple en los aceros para la fabricación de piezas de elementos de máquinas, agregados en la fabricación de herramientas de corte para garantizar sus propiedades mecánicas requeridas y para largarle su vida útil de trabajo un rol fundamental los juegan los medios de enfriamiento para obtener la estructura correcta de martensita con un mínimo grado de deformación y sin la presencia de grietas. La correcta realización de la operación de temple garantiza en gran medida la posibilidad de obtener una óptima estructura y propiedades mecánicas tales que garanticen largo período de trabajo sin perder sus cualidades. Estas propiedades no siempre la pueden garantizar el aceite, medio por excelencia para el temple de los aceros aleados.
Es por ello que en este trabajo se muestra la posibilidad de utilizar soluciones acuosas en la base de polímeros con vista a sustituir el aceite industrial como medio tradicional de enfriamiento en el proceso de temple; que como es sabido el aceite es un medio de alto costo en el mercado y que durante su utilización se hace necesario en los talleres de tratamiento térmico, gastos adicionales en ventilación y lavado de las piezas y además de suciedad que su uso genera.
Es por ello que una gran cantidad de países han trazado la energía de buscar alternativas para solucionar este problema que afecta tantas industrias y que aun se mantiene vigente.
DESARROLLO
Durante los últimos diez años una gran cantidad de países como Japón, EE.UU, Francia, Alemania, Suiza, Australia entre los destacados en utilización de soluciones acuosas en base de polímeros para sustituir el aceite industrial como medio tradicional de enfriamiento en el proceso de temple de los aceros aleados.
Uno de estos medios lo juegan las soluciones en base de polímeros que son residuos de las fábricas de papel de celulosa. Una gran cantidad de polímeros han sido empleados en la práctica para el proceso de temple de los aceros aleados de construcción y herramental con buenos resultados.
Estas investigaciones se han realizado en probetas y piezas reales de acero 30CrMnSiA, 65Mn, 60Si2A, 7Cr3, 9CrSi, CrWMn. El análisis de las estructuras obtenidas se realizó después del temple en agua, aceite y licor de composición óptima la cual se determinó utilizando el método de la termozonda la cual se muestra en la siguiente figura.
Fig. 1 Esquema de la termozonda de aleación Cobre – Plata para la obtención de las curvas de enfriamiento.
En el proceso investigativo se realizó un estudio de cómo influye la concentración del monosulfito básico en la velocidad de enfriamiento, seleccionándose varias concentraciones ( fig. 2 ) y luego estas se compararon con la obtenida en el aceite para de esta forma seleccionar la que mas se aproxima a ella como se muestra en la fig.3.
Fig. 2 Curvas de enfriamiento del monosulfito básico con diferentes concentraciones a 320C.
1. al 2%; 2. al 3%; 3. al 4%; 5. al 5%; 6. al 6%; 7. al 8%
Fig. 3. Curva de enfriamiento del aceite industrial a 600C.
De los resultados obtenidos se constató que la curva 6 de la fig. 2 es la que mas se acerca a la curva obtenida en el enfriamiento del aceite (fig.3). Extrapolando ambas figuras se obtiene una nueva figura (fig.4) con su comportamiento en las tres etapas del proceso de enfriamiento, observándose que en la primera etapa la velocidad del aceite es mas lenta que la del licor, en la segunda etapa se observa un equilibrio entre ambas curvas y en la tercera etapa la velocidad del licor es algo mas rápida y la transformación de la martensita ocurre a mas bajas temperaturas la que se muestra a continuación:
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