Paper Del Temple

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  Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera Mecánica 19 Octubre 2017 Ambato, Ecuador Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ingeniería Mecánica y Civil Carrera de Ingeniería Mecánica TRATAMIENTO TERMICO  –   TEMPLE THERMAL TREATMENT  –   TEMPLE Enrique Bustos 1 ; Giovanni Ortiz 2 ; Johnny Valencia 3 ; Erick Vinueza 4 ; Cristian Zambrano 5  AMBATO - TUNGURAHUA - ECUADOR fbustos2396@uta.edu.ec gortiz8370@uta.edu.ec  jvalencia5797@uta.edu.ec evinueza4658@uta.edu.ec czambrano7523@uta.edu.ec Keywords:   Temple, treatment, thermal, metals, hardening. Palabras clave : Temple, tratamiento, térmico, metales, endurecimiento. RESUMEN El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos. Dándole una resistencia mayor en su superficie, manteniendo su estructura como era antes del proceso térmico, el proceso de temple es la manera más común y económica de brindarle un endurecimiento superficial a materiales que por lo general se emplean en operaciones que requieren materiales con una dureza superior a materiales comunes. [1] ABSTRACT Temper is intended to give a metal that point of resistance and hardness that it requires for certain uses. By giving it a greater resistance on its surface, maintaining its structure as it was before the thermal  process, the hardening process is the most common and economical way of giving a surface hardening to materials that are usually used in operations that require materials with a hardness superior to common materials. [1] 1. INTRODUCCIÓN Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus  propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. [1] En este informe se resume todas las técnicas que se utilizaron el laboratorio del temple, el cual al cortar una  probeta de acero y Luego introducirla en el horno tipo mufla a una temperatura de 700 grados centígrados la estructura del acero se vuelve más dura. [1] El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos. Los constituyentes más duros y resistentes son las martensita y la cementita. [2] Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso: Fase 1. El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. Fase 2. El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la  periferia. Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase 1, fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase 2. [2] Fase 3. La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. [1] 1.1.   Características Técnicamente cualquier material ferromagnético cumple los requisitos para ser calentado por inducción. A nivel práctico se trabaja con materiales con carbón en su estructura. Favorece el temple una correcta concentración en el material base de carbono (>0,30%) y elementos aleantes alfágenos (Cromo, Molibdeno, Silicio, Titanio…). Lógicamente dependiendo del material se obtendrán diferentes resultados posteriores al temple. [2] Las propiedades mecánicas mejoradas más comunes son: dureza, alta resistencia al desgaste, mayor ductilidad y resistencia a la tracción. El temple puede realizarse en todos los componentes endurecidos:  barras, uniones, ejes etc. En el temple por inducción de un componente sólo se emplea unos diez segundos, a diferencia de un horno que puede tardar varias horas. Esto se debe a que la inducción genera calor directamente en el material, localizándolo justamente donde se necesita. El temple  puede integrarse directamente en las líneas de  producción para mejorar el rendimiento, aumentar la flexibilidad y ahorrar espacio. [3]  Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera Mecánica 19 Octubre 2017 Ambato, Ecuador Al mismo tiempo es perfectamente controlable y repetible. Siendo la solución ideal para su integración en líneas automáticas de producción [4] 1.1.1 Concepto: Dentro de estas características que se modifican del acero después del temple son:    Aumentar la dureza y la resistencia mecánica.    Disminuir la tenacidad (aumento de la fragilidad).    Disminuir el alargamiento unitario.    Modificar algunas propiedades eléctricas, magnéticas y químicas. Se dibuja a escala si se ve necesario tanto la reducción como de aplicación. [4] 1.1.2. Tipos de Temple Temple continuo completo    Aceros hipoeutectoides    Ferrita en austenita    Se enfría a una temperatura superior a la critica    Se obtiene martensita como único constituyente. [5] Temple continuo incompleto    Aceros hiperteutoides    Perlita en austenita y cementita sin transformar    Se enfría a una temperatura superior a la critica    Se obtiene martensita más cementita como constituyentes finales. [5] Temple Austempering    Se utiliza para aceros que no aceptan el temple continuo    Es más efectivo para evitar formar grietas y deformaciones como los aceros muy tenaces.    Enfriamiento brusco justo antes de formarse la martensita sobre 450 grados centígrados.    Se introduce en baños de sales (isotérmica) transformando austenita en vainita produciendo mucha tenacidad    Posteriormente se enfría muy rápidamente. Temple Martempering    Se utiliza para aceros irregulares no aceptan el temple completo.    Enfriamiento brusco justo antes de formar martensita.    Se introduce en baños de sales hasta que toda la  pieza adquiere la misma temperatura.    Posteriormente se enfría rápidamente en agua hasta temperatura ambiente. [5] Temple Superficial    Pare templar solo la superficie del acero se obtienen piezas:    Superficie tienen que ser duras y resistentes    Se calienta solo la zona superficial Convirtiéndola en austenita y luego se enfría  bruscamente. [6] 1.1.3. Proceso de Temple Para ello, se calienta el acero a una temperatura Ligeramente más elevada que la crítica superior (entre 900 - 950º c) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc. Al elevar la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y en perlita, pero si el enfriamiento es repentino, la austenita se convierte en martensita, de dureza similar a la ferrita, pero con carbono en disolución sólida. [6] Precalentamiento La conductividad térmica del acero es pequeña a bajas temperaturas, por lo que el calentamiento srcina tensiones térmicas que aumentan el peligro de deformación de las piezas. Por ende, el precalentamiento debe realizarse lentamente. Aceros de Construcciones Mecánicas y Herramientas    Puede ser necesario precalentar hasta los 400 a 600° C cuando la temperatura del tratamiento es inferior a 900 ° C y de 600 a 700° C cuando es superior a 900 ° C Aceros rápidos con menor conductividad    Es necesario precalentar en dos etapas, primero de 300 a 500 ° C y luego a 850 ° C [6] Enfriamiento Los procesos que ocurren durante el enfriamiento se representan mediante curvas:    La curva de la izquierda representa la caída de temperatura en la superficie.    La curva de la derecha corresponde al núcleo    Se producen 3 tipos de enfriamiento: Fase de recubrimiento de vapor (I): La pieza queda rodeada por líquido vaporizado, el enfriamiento se  produce por conducción o radiación a través de esta capa y es el resultado relativamente lento ya que los vapores conducen mal el calor con el riesgo de que queden  puntos blandos al templar. Cuanto mayor es la temperatura del líquido de temple, mayor es la duración de esta fase de vapor. Fase de ebullición (II): Cuando la temperatura de la  pieza desciende lo suficiente, el líquido entra en viva ebullición alcanzando la superficie de la pieza. Las  burbujas son arrastradas por la convección hasta ser re-absorbidas por el líquido circundante. En esta etapa no hay riesgo de puntos blandos porque se mantiene la estructura austenita.  Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera Mecánica 19 Octubre 2017 Ambato, Ecuador Fase de convección y conducción (III): Cuando la pieza se enfría, aproximadamente a la temperatura de ebullición del líquido, empieza la fase de convección y conducción, pero mucho más lentamente que en la fase de ebullición. Existe una desventaja ya que el enfriamiento demasiado rápido puede provocar fisuras y distorsión. [6] 1.1.4. Alteraciones después del temple Cuando queremos retener a temperatura ambiente en forma total o parcial una estructura estable a alta temperatura, recurrimos a los tratamientos térmicos con enfriamientos rápidos, denominados temples. Las fallas más frecuentes que se presentan en el temple es debido a un sobrecalentamiento, tiempo de  permanencia y el medio de temple (velocidad de enfriamiento) a consecuencia de los factores presentados obtenemos fallas denominadas. [7] Enfriamiento muy drasticoRetraso en el enfriamientoAceite contaminadoMala selección del aceroDiseño inadecuadoTemperatura de temple muy altaTiempo muy corto de mantenimientoTemperatura muy alta o tiempos muy largosBaja velocidad de enfriamientoCalentamiento disparejoEfriamiento en posición inadecuadaDiferencias de tamaño entre seccion y continuasCalentamiento a temperaturas muy altasCalentamiento irregularRuptura durante el enfriamientoBaja dureza del templeDeformación despues del templeFragilidad excesiva   Tabla 1. Características Temple.  Fuente: Autor    2.   TEMPLE POR INDUCCIÓN El temple por inducción es un proceso de tratamiento térmico que se lleva a cabo para mejorar las propiedades mecánicas en un área localizada de un componente ferroso. [8] La zona endurecida resultante mejora su resistencia al desgaste y la fatiga, además de obtener características de resistencia mecánica. [9] Basado en los mismos principios que el temple convencional, pero con el valor añadido de ser un tratamiento local (sólo aplicado a una o varias zonas de la pieza), el temple por inducción consiste en enfriar de manera controlada piezas de acero previamente calentadas a temperaturas superiores a 800ºC. [10] En el temple por inducción los aceros normalmente utilizados tienen un contenido de carbono entre 0,3% y 0,7% (aceros hipoeutectoide). [11] 2.1.   Como funciona. El temple por inducción es un proceso que se utiliza para endurecer superficies de acero y otros componentes de aleación. Las piezas que deben tratarse térmicamente se colocan dentro de una bobina de cobre y a continuación se calientan por encima de su temperatura de transformación mediante la aplicación de una corriente alterna a la bobina. La corriente alterna en la bobina induce un campo magnético alterno dentro de la pieza, que hace que la superficie exterior de la pieza se caliente a una temperatura superior a la del rango de transformación. Esto quiere decir que los componentes se calientan mediante un campo magnético alterno, a una temperatura igual o superior a la del rango de transformación, tras lo cual se someten a un enfriamiento rápido. En pocas palabras se trata de un  proceso electromagnético en el que se utiliza una bobina de inductor de cobre, que se alimenta de una corriente a una frecuencia y nivel de potencias específicas. [9] Propiedades    Alta resistencia al desgaste    Resistencia a la tracción    Estabilidad alta    Alta resistencia a la fatiga    Dureza excelente    Ductilidad mejorada    Buena resistencia al impacto    Buena resistencia a la fatiga por flexión. [10] 2.1.1.   APLICACIONES Aparatos de uso doméstico, construcción de maquinaria de imprenta, construcción de maquinaria textil, electrónica/ingeniería eléctrica, energía y tecnología de reactores, fabricación de dispositivos médicos y farmacéuticos, fabricación de herramientas, industria aeronáutica, industria alimentaria, industria hidráulica y neumática, industria química, ingeniería mecánica general, minería, sector de automoción, tecnología armamentística, tecnología de comunicaciones, tecnología de medida y control, tecnología ferroviaria, válvulas y accesorios.   [10] 2.1.2.   VENTAJAS DEL TEMPLE    Permite tratar una parte determinada de la pieza (perfil de temple)    Gestión de la potencia aplicada    Control de la frecuencia y tiempos de calentamiento    Control del enfriamiento    Ahorro de energía     No hay contacto físico    Control y localización del calor    Posibilidad de integración en líneas de  producción.    Incrementa el rendimiento y ahorra espacio. [12]  Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera Mecánica 19 Octubre 2017 Ambato, Ecuador 2.1.3.   CONCLUSIONES Al finalizar esta investigación se puede concluir que los tratamiento de temple es un proceso muy difundida en la industria, debido a que los procesos modernos exigen que los materiales tengan ciertas cualidades mecánicas, en especial de dureza y tenacidad, es ahí cuando los tratamientos térmicos encuentran su papel. Aunque la mayoría de estos tratamientos son para mejorar las cualidades mecánicas, así también existen unos pocos que ablandan los metales, esto para eliminar los esfuerzos residuales generados por los procesos de manufactura. 3.   BIBLIOGRAFÍA [1] A. C. Garcia, «slideshare.net,» 28 Marzo 2011. [En línea]. Available: https://es.slideshare.net/albertojeca/tratamientos-termicos-del-acero. [Último acceso: 2017 Octubre 2017]. [2] S. V. Mario Sevilla, «es.slideshare.net,» 17 Enero 2013. [Enlínea].Available:https://l.facebook.com/l.php?u=https%3A%2F%2Fes.slideshare.net%2Fdarjavi5%2Fpresentacion-proceso-de templado&h=ATN3j082H2waLvMdeex1PcT25 lasJrBbDlmstOI2qJYXi6mVJzVSh2UkSXo1xKqzLjR4mKShyrD6pCyEZHMGQVIzdM4qMs9fuL6nMv1c7UsErjHmgxT1FCOSuwTJjrdp7ozPK6BFqg3. [Último acceso: 2017 Octubre 17]. [3] Tecnosefarad, «Tratamientos Térmicos,» Teconologia Industrial II, 12 Febrero 2015. [En línea]. Available: http://www.tecnosefarad.com/wp-content/archivos/bach_2/materiales/T3_tratamientos_ter micos.pdf. [Último acceso: 17 10 2017]. [4] U. T. d. Norte, «Metalografía y Tratamientos Térmicos,» UTN, 25 Marzo 2016. [En línea]. Available: https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/10-Temple_y_Revenido_v2.pdf. [Último acceso: 16 10 2017]. [5] G. N. Gonzales, «International Atomic Energy Agency,» Huixquilucan, 05 Abril 1990. [En línea]. Available: http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/ _Public/23/041/23041787.pdf. [Último acceso: 17 10 2017]. [6] Callister, W.D. (1997), Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Barcelona: Editorial Reverté, S.A.84-291-7253X. [7] Smith,W.F. (1992), Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales ,McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A.. 84-7615-940-4.. [8] Donoso, E., Ciencia de los Materiales. Cuaderno de Trabajo. U-Cursos. [9] B. plc, «Bodycote plc,» [En línea]. Available: http://www.bodycote.com/es-ES/services/heat-treatment/harden-and-temper/induction-hardening.aspx. [Último acceso: 17 10 2017]. [10] TRATERIBER, «Temple por inducion,» [En línea]. Available: http://www.trateriber.es/pdf/Grupo%20Trateriber%20-%20Induccion.pdf. [Último acceso: 17 10 2017]. [11] G. Electrotermia, «GH Electrotermia,» 2011. [En línea]. Available: http://www.ghinduction.com/process/temple-y-revenido/?lang=es. [Último acceso: 17 10 2017]. [12] I. G. Gonzalez, «emmafiorentino,» 10 2005. [En línea]. Available: http://www.emmafiorentino.com.ar/VIII%20SEMINAR IO/APLICACIONES.PDF. [Último acceso: 17 10 2017]. 
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