Para mejorar mecánicamente las propiedades superficiales de las piezas fabricadas, se utilizan varias tecnologías. Los métodos más comunes se enumeran y describen a continuación.
- Peening de granallado
- Peening por granallado láser
- Peening por chorro de agua
- Peening ultrasónico
- Bruñido de rodillos
- Endurecimiento por explosión
Tabla de contenido
1. Shot Peening:
En el granallado, la superficie de la pieza de trabajo se puede utilizar en una gran cantidad de aceros fundidos, vidrio o Disparos cerámicos (bolas pequeñas), haciendo huecos superpuestos en la superficie. Esta acción con tamaños de disparo cerámicos que van desde 0,125 mm hasta 5 mm de diámetro deforma las superficies de plástico a profundidades de hasta 1,25 mm. La deformación plástica no es uniforme en todo el grosor de la pared de la pieza, y el granallado causa tensión residual de compresión en la superficie, por lo que mejora la vida a fatiga de los componentes al retrasar la aparición de grietas por fatiga. A menos que los parámetros del proceso se controlen adecuadamente, la deformación plástica de la superficie será muy grave y puede dañar la superficie. El grado de deformación se puede reducir mediante el peening por gravedad, que aumenta el tamaño del disparo pero tiene menos efecto en la superficie de la pieza de trabajo.
El granallado es ampliamente utilizado en ejes, engranajes, resortes, plataformas de perforación de pozos petroleros y piezas de motores a reacción, como turbinas y álabes de compresores. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que cuando estas piezas se exponen a altas temperaturas, las tensiones residuales comienzan a aliviarse (relajación térmica), lo que reduce significativamente sus efectos beneficiosos.
Un ejemplo son las palas de turbina de gas que funcionan a temperaturas de funcionamiento.
2. Peening por disparo láser:
También conocido como proceso de granallado láser Choque láser peening En este proceso, desarrollado por primera vez a mediados de la década de 1960, la superficie de la pieza de trabajo se somete al impacto láser plano (pulso) de un láser de alta potencia. Este proceso de tratamiento superficial produce una capa de tensión residual compresiva, generalmente de 1 mm de profundidad, que es menos del 1% del trabajo en frío de la superficie. El peening láser se ha aplicado con éxito y de manera confiable a las aspas de los ventiladores de los motores a reacción y materiales como titanio, aleaciones de níquel y acero, con una resistencia mejorada a la fatiga y resistencia a la corrosión. La intensidad del láser requerida para el proceso es del orden de 100-300 J / cm2 La duración del pulso es de unos 30 nanosegundos. Actualmente, la limitación fundamental del granallado láser para aplicaciones industriales y rentables es el alto costo de los láseres de alta potencia (hasta 1 kW), que deben operar a niveles de energía de 100 J / pulso.
3. Peening por chorro de agua:
En un proceso de peening por chorro de agua recientemente desarrollado, un chorro de agua a alta presión de hasta 400 MPa golpea la superficie de la pieza de trabajo, induciendo tensión residual de compresión y endurecimiento superficial y subsuperficial al mismo nivel que el granallado. El proceso de peening por chorro de agua se ha utilizado con éxito en aleaciones de acero y aluminio. El control de las variables del proceso (presión del chorro, velocidad del chorro, diseño de la boquilla y distancia de la superficie) es necesario para evitar la rugosidad excesiva de la superficie y el daño de la superficie.
4. Peening ultrasónico:
El proceso de peening ultrasónico utiliza herramientas manuales basadas en transductores piezoeléctricos. Funciona a una frecuencia de 22 kHz y puede equiparse con diferentes cabezales para diferentes aplicaciones.
5. Bruñido de rodillos:
El proceso de bruñido del rodillo también se llama laminación superficial. En este proceso, la superficie de los componentes es trabajada en frío por un rodillo duro y altamente pulido o un conjunto de rodillos.
Este proceso se utiliza en una variedad de superficies planas, cilíndricas o cónicas (Figura 1).
El bruñido del rodillo mejora el acabado de la superficie al eliminar arañazos, marcas de herramientas y hoyos, lo que induce una tensión residual de compresión de la superficie beneficiosa. Como resultado, la resistencia a la corrosión aumenta porque los productos corrosivos y los residuos no pueden ser atrapados. En una variación de este proceso, llamado bajo bruñido de plástico, el rodillo se mueve solo una vez a través de la superficie, induciendo estrés residual y deformación plástica mínima.
La superficie cilíndrica interna también se pule mediante un proceso similar llamado. Variando o Desaparición de la bolaEn este proceso, se empuja una bola lisa en la longitud del agujero.
El bruñido de rodillos se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas de la superficie y su acabado superficial. Se puede utilizar solo o en combinación con otros procesos de acabado como rectificado, bruñido y envoltura. El equipo se puede instalar en una variedad de máquinas herramienta de control numérico computarizado (CNC) para aumentar la productividad y el rendimiento constante. Todo tipo de metal puede desaparecer por rodillo.
El bruñido de rodillos se utiliza normalmente para componentes del sistema hidráulico, sellos, válvulas, husillos y filetes de eje.
6. Endurecimiento por explosión:
En el endurecimiento por explosión, la superficie se somete a altas presiones transitorias colocando una capa de lámina explosiva directamente sobre la superficie de la pieza de trabajo y haciendo que explote. La presión de contacto resultante puede ser tan alta como 35 GPa y puede durar alrededor de 2-3 μs. El método de endurecimiento por explosión puede mejorar en gran medida la dureza de la superficie con pocos cambios en la forma de la pieza. Por ejemplo, la superficie de los rieles ferroviarios se endurece explosivamente.