El endurecimiento por inducción es cada vez más popular en la industria manufacturera debido al endurecimiento controlado que ofrece esta tecnología. Mejorar las distintas propiedades físicas, mecánicas y químicas de la pieza es beneficioso.
Comprender las ventajas y desventajas del endurecimiento por inducción ayuda a obtener el mejor resultado minimizando los posibles defectos y fallos. En este artículo analizaremos en profundidad todas las ventajas e inconvenientes.
¿Cómo influye el endurecimiento por inducción en las propiedades físicas y mecánicas?
El calentamiento de la pieza a alta temperatura provoca la transformación en austenita, en la que los átomos de carbono quedan atrapados en el interior de la estructura cristalina a nivel micro. La alternancia de la estructura cristalina conduce al reforzamiento de los límites de grano. Como resultado, los átomos de carbono atrapados dentro de la estructura cristalina aumentan la dureza, y los estrechos límites de grano mejoran la resistencia mecánica.
Examinemos los demás métodos de endurecimiento para demostrar que el endurecimiento por inducción es superior.
Otros métodos de endurecimiento
Para endurecer los metales se pueden utilizar varios métodos diferentes. Vamos a hablar de los tres principales métodos de endurecimiento, además del endurecimiento por inducción, el endurecimiento por llama, el endurecimiento en horno y el endurecimiento al vacío.
- Endurecimiento en horno
El proceso de temple en horno consiste en calentar la pieza en un horno de tratamiento térmico en un entorno controlado. La pieza se calienta hasta que se transforma en austenita, tras lo cual se produce un enfriamiento rápido.
El temple en horno no puede calentar la pieza tan uniformemente como lo hace el temple por inducción. Calienta todas las partes de la pieza, mientras que el temple por inducción puede calentar secciones específicas de la pieza. La inducción es una buena opción si necesita endurecer una porción concreta.
- Endurecimiento al vacío
El temple al vacío consiste en calentar la pieza controlando la presión parcial, seguido de un rápido proceso de enfriamiento. Se utiliza a menudo para piezas de alta precisión, ya que puede producir superficies resistentes y consistentes con una distorsión mínima.
Al igual que el temple en horno, tampoco es capaz de calentar la pieza en una región específica. El vacío impide que la pieza reaccione con los gases atmosféricos del aire, por lo que el resultado no se ve afectado.
- Endurecimiento por llama
El endurecimiento por llama también implica el endurecimiento de la superficie exterior utilizando una llama mientras se mantiene la ductilidad de la sección del núcleo. La capacidad de profundidad del templado a la llama llega hasta 10 mm. Este proceso suele utilizarse para endurecer piezas pequeñas o finas o para endurecer zonas específicas de una pieza más importante.
Dado que el endurecimiento por inducción no utiliza un método de calentamiento abierto como el endurecimiento por llama, es más preciso y no genera sobrecalentamiento, descamación ni daños por descarburación.
¿Cuáles son las ventajas del endurecimiento por inducción?
El endurecimiento por inducción ofrece una serie de ventajas sobre otros métodos de endurecimiento. Es posible endurecer una zona específica de la pieza con la profundidad de penetración exacta mediante el endurecimiento por inducción. Muchas aplicaciones requieren endurecer la pieza sólo en una sección concreta, lo que puede conseguirse controlando las variables operativas, como la cantidad de corriente, el tiempo de calentamiento y la frecuencia de la corriente. Además, se puede diseñar una bobina personalizada para el proceso en función del uso específico.
A continuación se exponen otras ventajas clave del proceso de endurecimiento por inducción.
- El temple por inducción puede calentar y enfriar un componente metálico mucho más rápido que otros métodos, como el temple a la llama o en horno.
- Personaliza la dureza de la pieza de acero al nivel deseado.
- El endurecimiento por inducción es el mejor método para conseguir un endurecimiento uniforme en toda la estructura del material.
- Requiere poca mano de obra y puede automatizarse por completo, en función de las necesidades.
- En general, es más eficiente energéticamente que otros métodos, ya que calienta y enfría el componente más rápidamente y requiere menos energía para mantener las altas temperaturas.
- El endurecimiento por inducción permite un mayor control de las velocidades de calentamiento y enfriamiento, lo que puede dar lugar a un endurecimiento más uniforme y preciso del componente.
- El proceso de endurecimiento por inducción minimiza el riesgo de piezas defectuosas y contribuye directamente al coste del endurecimiento. Además, la automatización del endurecimiento por inducción reduce el trabajo manual y contribuye a reducir el coste global.
Haga clic para ver los distintos métodos de endurecimiento por inducción.
¿Cuáles son las desventajas del endurecimiento por inducción?
La geometría de la pieza y el calentamiento uniforme están relacionados con los principales inconvenientes del temple por inducción. Si la geometría de la pieza es complicada, la región cercana a la bobina de inducción se calienta más que otras secciones. Sin embargo, el uso de la bobina de inducción personalizada según la forma de la pieza elimina la posibilidad de un calentamiento desigual.
El agrietamiento de la pieza es otra posible desventaja del endurecimiento por inducción. Algunas de las pocas razones son la dilatación térmica, el estrés térmico y el enfriamiento desigual.
A continuación se exponen otras desventajas clave del proceso de endurecimiento por inducción.
- La expansión térmica provocó la concentración de impurezas en los límites de grano, lo que a su vez condujo a una estructura de grano débil que dio lugar a grietas intergranulares.
- El rápido proceso de calentamiento y enfriamiento en el endurecimiento por inducción puede deformar el componente endurecido. Esto puede ser un problema si el componente requiere dimensiones precisas o es propenso al alabeo.
- El coste podría ser una desventaja si comparamos el coste de instalación de la tecnología de endurecimiento por inducción con otros enfoques, como el endurecimiento por llama y el endurecimiento en horno.
- El endurecimiento por inducción no es compatible con todos los tipos de metales y aleaciones. Se limita a grados específicos de aleaciones de acero. Las aleaciones con bajo contenido en carbono, como el acero 8620, 1010, 12L14 y 1008, no se comportan bien con el procedimiento de endurecimiento por inducción.
- El acero necesita tener un cierto nivel de contenido de carbono (> 0,40%) para obtener un incremento significativo del nivel de endurecimiento.
- Requiere un alto nivel de atención y experiencia para garantizar que el componente se calienta y enfría adecuadamente para lograr los resultados deseados.
- El control minucioso de los parámetros del proceso puede llevar mucho tiempo y requerir frecuentes controles y ajustes durante el proceso de endurecimiento por inducción.
Resumen
No cabe duda de que el endurecimiento por inducción es uno de los enfoques prácticos para endurecer aleaciones de acero con un nivel específico de contenido de carbono. Ofrece un endurecimiento uniforme, un bajo coste energético, un plazo de entrega rápido y varias ventajas más.
También tiene algunas desventajas, como la posibilidad de que se agriete y los elevados costes de instalación. Sin embargo, el uso de la sofisticada máquina de endurecimiento por inducción de FOCO hace que el proceso sea rentable gracias a su sostenibilidad. Además, la geometría de la pieza y la personalización de la bobina de inducción ayudan a prevenir el riesgo de formación de grietas.
