Un tratamiento criogénico es el proceso de tratar piezas de trabajo a temperaturas criogénicas (es decir, por debajo de -190 ° C (-310 ° F)) para eliminar las tensiones residuales y mejorar la resistencia al desgaste en aceros e incluso materiales compuestos. Además de buscar mayor alivio de tensión y estabilización, o resistencia al desgaste, el tratamiento criogénico también se busca por su capacidad para mejorar la resistencia a la corrosión al precipitar carburos eta microfinos, que se pueden medir antes y después en una pieza usando un cuantímetro .
El proceso tiene una amplia gama de aplicaciones, desde herramientas industriales hasta la mejora de la transmisión de señales musicales. Algunos de los beneficios del tratamiento criogénico incluyen una mayor vida útil de la pieza, menos fallas debido a agrietamiento, mejores propiedades térmicas, mejores propiedades eléctricas, incluida una menor resistencia eléctrica, menor coeficiente de fricción, menos fluencia y marcha, mejor planitud y un mecanizado más fácil. [1]
Procesos
Endurecimiento criogénico
El endurecimiento criogénico es un proceso de tratamiento criogénico en el que el material se enfría lentamente a temperaturas muy bajas. Al usar nitrógeno líquido, la temperatura puede bajar hasta -196 ° C. Puede tener un efecto profundo en las propiedades mecánicas de ciertos materiales, como los aceros o el carburo de tungsteno. En el carburo de tungsteno (WC-Co), la estructura cristalina del cobalto se transforma de una fase FCC más blanda a una fase HCP más dura, mientras que la partícula dura de carburo de tungsteno no se ve afectada por el tratamiento. [2]
Aplicaciones del procesamiento criogénico
- Aeroespacial y Defensa: comunicaciones, carcasas ópticas, plataformas de armas, sistemas de guía, sistemas de aterrizaje.
- Automotriz: rotores de freno, transmisiones, embragues, piezas de freno, bielas, cigüeñales, ejes de levas, cojinetes, aro y piñón, culatas, trenes de válvulas, diferenciales, resortes, tuercas, pernos, arandelas.
- Herramientas de corte: cortadores, cuchillos, hojas, brocas, fresas, plaquitas de torneado o fresado [3] . Los tratamientos criogénicos de las herramientas de corte se pueden clasificar como tratamientos criogénicos profundos (alrededor de -196 ° C) o tratamientos criogénicos poco profundos (alrededor de -80 ° C).
- Herramientas de conformado: troqueles de perfilado, troqueles progresivos, troqueles de estampación.
- Industria mecánica: bombas, motores, tuercas, pernos, arandelas.
- Médico: utillaje, bisturí.
- Automovilismo y vehículos de flotas: consulte Automoción para obtener información sobre los rotores de freno y otros componentes de automoción.
- Musical: tubos de vacío, cables de audio, instrumentos de metal, cuerdas de guitarra [4] y trastes , cuerdas de piano, amplificadores, pastillas magnéticas , [5] cables, conectores.
- Deportes: Armas de fuego, cuchillos, equipo de pesca, carreras de autos, raquetas de tenis, palos de golf, equipo de montañismo, tiro con arco, esquí, piezas de aviones, líneas de alta presión, bicicletas, motocicletas.
Mecanizado criogénico
El mecanizado criogénico es un proceso de mecanizado en el que el líquido lubroenfriador de inundación tradicional (una emulsión de aceite en agua) se reemplaza por un chorro de nitrógeno líquido (LN2) o dióxido de carbono precomprimido (CO2). El mecanizado criogénico es útil en operaciones de mecanizado en bruto, con el fin de aumentar la vida útil de la herramienta. También puede resultar útil para preservar la integridad y la calidad de las superficies mecanizadas en las operaciones de mecanizado de acabado. Los investigadores han realizado pruebas de mecanizado criogénico desde hace varias décadas, [6] pero las aplicaciones comerciales reales todavía están limitadas a muy pocas empresas. [7] Tanto el mecanizado criogénico mediante torneado [8] como el fresado [9] son posibles.
Desbarbado criogénico
Desbarbado criogénico
Laminación criogénica
Laminación criogénica o cryorolling , es una de las técnicas potenciales para producirmateriales a granelnanoestructurados apartir de su contraparte a granel atemperaturascriogénicas. Se puede definir como laminación que se realiza a temperaturas criogénicas. Los materiales nanoestructurados se producen principalmente medianteseverosprocesos dedeformación plástica. La mayoría de estos métodos requieren grandesdeformaciones plásticas(deformacionesmucho mayores que la unidad). En el caso de criorolling, la deformación en los metales endurecidos por deformación se conserva como resultado de la supresión de larecuperación dinámica. Por lo tanto, se pueden mantener grandes deformaciones y, después de unrecocidoposterior,se puede producir una estructura degrano ultrafino.
Ventajas
Comparación de cryorolling y rolling a temperatura ambiente:
- En el criorollado, el endurecimiento por deformación se conserva en la medida en que se lleva a cabo el laminado. Esto implica que no habrá aniquilación de dislocaciones ni recuperación dinámica. Donde, como en el laminado a temperatura ambiente, la recuperación dinámica es inevitable y tiene lugar el ablandamiento.
- La tensión de flujo del material difiere para la muestra que se somete a crioenrollamiento. Una muestra criorollada tiene una mayor tensión de flujo en comparación con una muestra sometida a laminación a temperatura ambiente.
- El deslizamiento cruzado y el ascenso de las dislocaciones se suprimen eficazmente durante el criollo, lo que da lugar a una alta densidad de dislocación, lo que no es el caso del laminado a temperatura ambiente.
- La resistencia a la corrosión de la muestra crioenrollada disminuye comparativamente debido a la alta tensión residual involucrada.
- El número de centros de dispersión de electrones aumenta para la muestra crioenrollada y, por lo tanto, la conductividad eléctrica disminuye significativamente.
- La muestra crioenrollada muestra una alta tasa de disolución .
- Se pueden producir estructuras de grano ultrafino a partir de muestras criolladas después de un recocido posterior.
Referencias
- ^ Manual de ASM, Volumen 4A, Fundamentos y procesos del tratamiento térmico del acero . ASM International. 2013. págs. 382–386. ISBN 978-1-62708-011-8.
- ^ Padmakumar, M .; Guruprasath, J .; Achuthan, Prabin; Dinakaran, D. (1 de agosto de 2018). "Investigación de la estructura de fase del cobalto y su efecto en carburos cementados WC-Co antes y después del tratamiento criogénico profundo". Revista Internacional de Metales Refractarios y Materiales Duros . 74 : 87–92. doi : 10.1016 / j.ijrmhm.2018.03.010 . ISSN 0263-4368 .
- ^ Thamizhmanii, S; Mohd, Nagib; Sulaiman, H. (2011). "Rendimiento de plaquitas de PVD profundas tratadas criogénicamente y no tratadas en fresado". Revista de logros en ingeniería de materiales y fabricación . 49 (2): 460–466.
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 3 de septiembre de 2015 . Consultado el 30 de julio de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Zephyr Tele" .
- ^ Zhao, Z; Hong, SY (octubre de 1992). "Estrategias de enfriamiento para el mecanizado criogénico desde el punto de vista de los materiales". Revista de Ingeniería y Desempeño de Materiales . 1 (5): 669–678. Código bibliográfico : 1992JMEP .... 1..669Z . doi : 10.1007 / BF02649248 .
- ^ Richter, Alan. "Los sistemas de mecanizado criogénico pueden prolongar la vida útil de la herramienta y reducir los tiempos de ciclo" . Ingeniería de herramientas de corte .
- ^ Strano, Matteo; Chiappini, Elio; Tirelli, Stefano; Albertelli, Paolo; Monno, Michele (1 de septiembre de 2013). "Comparación de las fuerzas de mecanizado Ti6Al4V y la vida útil de la herramienta para refrigeración criogénica frente a convencional". Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos, Parte B: Revista de fabricación de ingeniería . 227 (9): 1403–1408. doi : 10.1177 / 0954405413486635 . ISSN 0954-4054 .
- ^ Shokrani, A .; Dhokia, V .; Newman, ST; Imani-Asrai, R. (1 de enero de 2012). "Un estudio inicial del efecto del uso de refrigerante de nitrógeno líquido sobre la rugosidad de la superficie de la aleación a base de níquel Inconel 718 en fresado CNC" . Procedia CIRP . 45ª Conferencia CIRP sobre sistemas de fabricación 2012. 3 : 121–125. doi : 10.1016 / j.procir.2012.07.022 .
enlaces externos
- [1]
- Sociedad de Criogenia de América
- Base de datos de artículos de investigación sobre tratamientos criogénicos de CSA
- https://ctpcryogenics.com
- 300 Below - Fundador de la industria criogénica comercial (desde 1966)
- Comprender cómo funciona la criogenia profunda y qué aplicaciones son más efectivas