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Un horno de endurecimiento de metales es un horno industrial que se utiliza para endurecer los metales calentándolos a altas temperaturas y luego enfriándolos a una velocidad controlada. Este es básicamente el proceso de recocido de los metales. Existen diferentes tipos de hornos de endurecimiento de metales, cada uno de los cuales utiliza métodos distintos para lograr la dureza deseada en el metal. Estos son algunos de estos hornos:
Horno de endurecimiento por plasma
Un horno de endurecimiento por plasma utiliza un arco de plasma transferido o PTA para endurecer diversos metales. Básicamente, es un gas ionizado que se conduce eléctricamente. Este plasma se utiliza entonces para crear un recubrimiento especializado en las piezas de trabajo metálicas para aumentar su resistencia al desgaste. Una increíble ventaja de utilizar un horno de endurecimiento por plasma es que puede endurecer un área específica de una pieza de trabajo sin afectar a toda su composición material.
Horno de endurecimiento por inducción
Este horno utiliza la inducción electromagnética para calentar las piezas de trabajo directamente hasta que alcanzan sus temperaturas de endurecimiento. Una vez que alcanzan la temperatura requerida, la pieza de trabajo se enfría rápidamente en un medio de templado que puede ser agua o aceite. El horno de endurecimiento por inducción permite un control preciso del proceso de calentamiento y endurecimiento, lo que da como resultado resultados muy consistentes y repetibles.
Horno de endurecimiento al vacío
Este horno endurece los metales calentándolos en un ambiente de vacío. Un horno de endurecimiento al vacío evita la oxidación, lo que da como resultado una dureza consistente y uniforme en toda la pieza de trabajo. También mantiene altos niveles de pureza en la pieza de trabajo al evitar cualquier contaminación gaseosa durante el proceso de endurecimiento.
Horno de endurecimiento de campana
Como su nombre indica, este tipo de horno tiene una carga en forma de campana. Se trata en realidad de un horno de alta temperatura que se utiliza para endurecer el acero. El horno de endurecimiento de campana lo hace carburizando o nitrurando el acero para aumentar su dureza y resistencia. Se utiliza principalmente en la industria automotriz para procesar diversas piezas de engranajes, anillos de pistón, cigüeñales y bielas.
Horno de endurecimiento de banda de malla
Este es un horno continuo que utiliza una banda de malla para transportar las piezas de trabajo a través de diferentes secciones de temperatura para el endurecimiento. Es ideal cuando se necesitan endurecer grandes cantidades de piezas de trabajo a la vez. El proceso de endurecimiento en un horno de banda de malla se produce simultáneamente con el proceso de templado, lo que permite altas tasas de producción con mínimas interrupciones del trabajo.
Horno de endurecimiento de fondo de carro
Este es un horno de endurecimiento por lotes en el que se utiliza un carro con una carga metálica en la parte inferior. Una vez que se alcanza la dureza requerida, el carro se templa para enfriarlo. Aunque este proceso es más lento y laborioso que otros, sigue ofreciendo una gran versatilidad.
Rango de temperatura
El rango de temperatura de un horno para endurecer metales varía en función del tipo y el propósito del horno. Diferentes metales tienen diferentes rangos de temperatura de inducción de dureza. Por ejemplo, el acero al carbono suele calentarse entre 800 y 1200 grados centígrados. Además, el propósito del endurecimiento determina qué rango de temperatura es adecuado. Por ejemplo, el endurecimiento superficial implica un calentamiento a temperaturas relativamente bajas.
Tamaño del horno
El tamaño de un horno de endurecimiento de metales afecta a la cantidad de peso que puede soportar. Los hornos más pequeños pueden endurecer hasta 1000 kg de metal de una sola vez, mientras que los más grandes pueden manejar más de 5000 kg.
Suministro eléctrico
Un horno de endurecimiento de metales utiliza energía de la red o de fuentes de gas. La electricidad de la red se presenta en forma de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). Los proveedores de corriente utilizan una fase o tres fases dependiendo del tamaño del horno. Por ejemplo, los hornos más pequeños pueden utilizar 220 voltios, mientras que los industriales más grandes utilizan 380 voltios. Los hornos de gas tienen quemadores que queman gas natural o propano.
Sistema de refrigeración
Este es el mecanismo mediante el cual el metal se enfría después de ser endurecido. Algunos hornos utilizan baños de aceite de refrigeración, mientras que otros utilizan baños de agua o aire. El uso de agua suele implicar sumergir el metal en un tanque lleno de agua. Los hornos de templado en aceite enfrían el metal sumergiéndolo en aceite. El templado en agua es útil para los aceros con bajo contenido de carbono, mientras que el aceite funciona mejor en los aceros con un mayor contenido de carbono.
Control de la atmósfera
Algunos hornos permiten el control de los gases dentro de la cámara durante el calentamiento. Por ejemplo, los hornos al vacío eliminan el oxígeno de la cámara para que no se produzca ninguna oxidación. Los niveles de presión en un horno al vacío pueden variar desde 10 bares hasta 0,001 mbares, dependiendo de la reacción que necesite la cámara.
Los hornos de endurecimiento de metales necesitan un mantenimiento adecuado para que puedan seguir cumpliendo su función durante mucho tiempo. Estos son algunos consejos de mantenimiento:
Inspección regular
Los operadores deben examinar todas las partes del horno de endurecimiento a diario. Deben comprobar el elemento calefactor, el aislamiento, el sistema de control, el sistema de sellado, el sistema de refrigeración y cualquier otra cosa que puedan ver. Al comprobar estos componentes, deben buscar signos de desgaste, daños, fugas, obstrucciones, oxidación y otros problemas. Si ven algo inusual, deben repararlo o reemplazarlo de inmediato.
Limpieza
Los hornos endurecen los metales y las impurezas y los contaminantes se acumulan regularmente con el tiempo. Si no se eliminan, pueden afectar al rendimiento y la calidad del horno y del metal. La limpieza regular ayudará a evitar la acumulación de cualquier suciedad que pueda haberse acumulado. También aumentará la eficiencia del horno, asegurando que se calienta de forma uniforme y a las tasas correctas.
El horno de endurecimiento de metales juega un papel importante en la industria de la maquinaria y en otros sectores. Sus usos son variados según los requisitos específicos.
Industria de herramientas y troqueles
Las empresas de fabricación de herramientas tienen que producir herramientas de corte, moldes, troqueles y brocas con una durabilidad duradera. También tienen que hacer estos artículos con bordes afilados para un corte preciso. Por lo tanto, utilizan el horno de endurecimiento de metales para aumentar la dureza/resistencia de las herramientas que fabrican para satisfacer diversas aplicaciones industriales.
Industria aeroespacial
La industria aeroespacial utiliza aleaciones y metales que han sido altamente templados para piezas como el tren de aterrizaje, las palas de las turbinas y los componentes del motor. Estas aplicaciones requieren la máxima resistencia, resistencia a la corrosión y longevidad. Por lo tanto, la industria aeroespacial utiliza el horno de endurecimiento de metales para endurecer estos metales y aleaciones a altas temperaturas para hacerlos adecuados para aplicaciones aeroespaciales.
Industria automotriz
El sector automotriz utiliza hornos de endurecimiento de metales por cementación para añadir durabilidad a los componentes automotrices esenciales como los ejes de transmisión, los engranajes y los cigüeñales. Debido al alto desgaste y la tensión que soportan las piezas de los automóviles durante su uso, deben ser duraderas. Por lo tanto, la industria automotriz cementa o endurece las piezas de los engranajes metálicos utilizando un horno de endurecimiento de metales por cementación. Esto aumenta la dureza y proporciona mayor resistencia y resistencia al desgaste.
Industria de la construcción
Los equipos y maquinaria de construcción pesada suelen tener que funcionar a diario. Debido a esto, sufren un movimiento y un uso constante y, por lo tanto, necesitan ser altamente duraderos. Por lo tanto, la industria de la construcción confía en el horno de endurecimiento de metales para tener equipos de construcción y maquinaria pesada que puedan soportar el desgaste diario.
Fabricación de equipos médicos
Los equipos médicos deben ser extraordinariamente precisos a la hora de fabricar aparatos médicos como instrumentos quirúrgicos, máquinas de diagnóstico y dispositivos implantables. Además, los instrumentos quirúrgicos deben estar fabricados con la máxima durabilidad. Por lo tanto, la industria de la fabricación de equipos médicos utiliza un horno de endurecimiento de metales para aumentar la resistencia y la longevidad de sus instrumentos y equipos.
Dureza requerida:
Se pueden encontrar diversos hornos de endurecimiento de metales en función de los artículos que se necesiten endurecer. Por ejemplo, los hornos de endurecimiento de metales de alta frecuencia son excelentes para engranajes resistentes a la corrosión, aceros para ejes y aceros para herramientas. Los hornos de endurecimiento por inducción son excelentes para artículos como roscas de tuberías, anillos de rodamientos, dientes de engranajes, ejes y cavidades de acero para herramientas.
Inversión frente a compensación:
El tipo de horno que seleccione un consumidor dependerá del tipo de negocio y la clientela a la que preste servicio. Los hornos de alta frecuencia son más rápidos y eficientes, lo que puede atraer a los clientes que buscan aumentar la productividad. Sin embargo, los hornos de alta frecuencia no pueden soportar cargas de trabajo tan pesadas como los de media y baja frecuencia. El endurecimiento por inducción tiene una velocidad de calentamiento del metal muy rápida, lo que lo hace adecuado para la producción de alto volumen.
Un horno de endurecimiento superficial cuesta menos para endurecer el metal, pero aumentará los gastos de gas de combustión y la electricidad. A largo plazo, puede ser más rentable para una empresa invertir.
No obstante, las recomendaciones de selección y las inversiones en dureza de alta, media y baja frecuencia son:
Alta frecuencia:
Ideal para el endurecimiento superficial de aceros de baja aleación y al carbono como 304, 316, 314, 321, 347, 317L, 614, 631, 17-4PH, etc. Se consigue una capa de dureza de 1-3 mm en artículos como aceros para herramientas. Las penetraciones de dureza varían en función del artículo. Los tipos de endurecimiento incluyen:
(a) Hornos de endurecimiento por inducción de alta frecuencia
(b) Hornos de endurecimiento superficial
Frecuencia media:
Más versátiles, y se pueden conseguir profundidades de endurecimiento de 3-20 mm en artículos como hierro fundido y acero de aleación (como acero para herramientas). Además, las frecuencias medias son mejores para conseguir lo siguiente:
(a) Endurecimiento en línea donde el artículo se alimenta continuamente al horno y se templa.
(b) Endurecimiento semi en línea, que se utiliza normalmente para estampaciones y esferas.
Más rentable en velocidades de procesamiento para artículos como estampación, rodamientos esféricos metálicos y tuberías ligeras. Los tipos de endurecedores de media frecuencia incluyen:
Baja frecuencia:
Adecuado para una penetración de dureza profunda (20-75 mm) y artículos grandes y pesados como engranajes pesados, rotores de turbinas, ejes, árboles y recipientes a presión. También admite grandes volúmenes de producción, y la baja frecuencia funciona muy bien para:
Horno de endurecimiento al vacío:
Una inversión costosa pero crucial cuando el individuo necesita endurecer metales que requieren temperaturas que no superen los 1000 grados centígrados o cuando se necesita una cámara controlada y protegida en ausencia de aire. La eliminación del oxígeno evita la oxidación. Cuando se utiliza una mezcla de H2/NH3, también es un excelente agente de descarburización. La ausencia de oxígeno hace que la superficie del acero endurecido sea atractiva y limpia, y internamente útil para artículos como componentes eléctricos metálicos, piezas aeroespaciales, piezas de automóviles, piezas de herramientas y piezas de moldes.
P1 ¿Qué tipos de metales se pueden endurecer utilizando un horno de endurecimiento de metales?
Un horno de endurecimiento de metales está diseñado para endurecer varios tipos de metales. Sin embargo, los tipos de metales que se pueden endurecer dependerán del diseño del horno. Normalmente, los metales como la aleación de acero, el hierro fundido, el titanio, el tungsteno y el carbono se pueden endurecer utilizando un horno de endurecimiento de metales.
P2 ¿Se puede utilizar un horno de endurecimiento de metales para otros procesos, como el recocido o el temple?
A2 Muchos hornos de endurecimiento de metales modernos están diseñados para ser multifuncionales. Se pueden utilizar para endurecer, así como para recocer, templar, cementación, nitruración, templado y otros procesos. Sin embargo, el dispositivo debe estar correctamente calibrado para garantizar que se puede utilizar con seguridad para estos fines sin ajustar o cambiar los ajustes.
P3 ¿Qué precauciones de seguridad se deben tomar al operar un horno de endurecimiento de metales?
A3 Al operar un horno de endurecimiento de metales, siempre se debe llevar equipo de protección como guantes resistentes al calor, gafas de seguridad, protección auditiva y una careta facial. Asegúrese de una ventilación adecuada para evitar la exposición a gases nocivos y siga siempre las instrucciones del fabricante.
P4 ¿Se pueden actualizar los hornos de endurecimiento de metales obsoletos o anticuados a tecnologías actuales?
A4 Sí, puede ser posible modernizar o actualizar incluso los hornos de endurecimiento de metales obsoletos a la tecnología contemporánea instalando nuevos sistemas de control, quemadores de gas o incluso materiales de aislamiento. Pero, la viabilidad de una actualización de este tipo dependerá del estado preciso del dispositivo en cuestión, su antigüedad y su diseño.
