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Informe Final Tratamientos Termicos - PDF Free Download
Tratamientos térmicosDescripción completa...
Author: KELLY EPIA
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PRESENTADO POR: Angie Vanessa Silva Manjarres Daniela Charry Perdomo Juan Diego Puentes
INGENIERÍA INDUSTRIAL FACULTAD DE INGENIERÍA NEIVA-HUILA 2018 1
ASIGNATURA: Procesos Industriales I
PRESENTADO A: Jorge Iván Perdomo Montealegre
INTRODUCCIÓN En el proceso de formación de un Ingeniero Industrial, es muy importante el conocimiento de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, ya que ésta proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseños de componentes, sistemas y procesos industriales que sean confiables confi ables y económicos. Los Tratamientos Térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de propiedades mecánicas necesarias necesar ias en determinados procesos de producción, pr oducción, se usan principalmente para mejorar las propiedades de d e un metal y a través de la historia ha sido de gran ayuda este tratamiento para la creación de herramientas que ayuden a mejorar la calidad de vida del hombre. Es por eso que, a través del presente trabajo, los procesos industriales de tratamientos térmicos, como temple, revenido, recocido entre otros, se estudiaran y detallaran desde sus inicios hasta la actualidad, y así llegar a tener un conocimiento básico en cuanto a estos procesos fundamentales en la ingeniería industrial, y que el hombre ha utilizado desde tiempos antiguos para la obtención de herramientas y materiales que ayuden a yuden a su vida cotidiana.
TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 3 1. OBJETIVOS .............................................. .................................................................................................... .............................................................................. ........................ 8 2. RESEÑA HISTÓRICA DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS ....................................... 9 3. ¿QUÉ SON TRATAMIENTOS TÉRMICOS? ............................................... ..................................................................... ...................... 10 4. ETAPAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO ................................................ ...................................................................... ...................... 11 5. HORNOS:.................................................. ........................................................................................................ ............................................................................ ...................... 14 6. TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS: ................................................. ....................................................................... ...................... 17 6.1 EL TEMPLE ....................................................................................................................... 17 6.1.1 MEDIOS DE ENFRIAMIENTO: .................................................................................... 18 6.1.1 TIPOS DE TEMPLE ........................................................ ........................................................................................................ ................................................ 20 6.1.1.1 TEMPLE ESTRUCTURAL O MARTENSÍTICO: .............................................. ................................................... ..... 20 6.1.1.1.1 BENEFICIOS .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 20 6.1.1.1.2 APLICACIONES ....................................................................................................... 21 DETALLES DEL PROCESO .................................................. ................................................................................................... ................................................. 22 6.1.1.2 TEMPLE POR PRECIPITACIÓN................................................................................ 23 Este se denomina así porque el endurecimiento se produce por la precipitación de un compuesto.................................................................................................................................. 23 6.1.2.1.1 BENEFICIOS .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 23 6.1.2.1.2 APLICACIONES ....................................................................................................... 23 6.1.1.3 TEMPLE BAINITICO: BAINI TICO: ................................................ ................................................................................................. ................................................. 25 6.1.1.3.1 BENEFICIOS .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 26 6.1.1.3.2 APLICACIONES ....................................................................................................... 26 6.1.1.3.3 DETALLES DEL DE L PROCESO ..................................................... .................................................................................... ............................... 26 6.1.1.3 TEMPLE CONTINUO COMPLETO: .................................................... .......................................................................... ...................... 27 6.1.1.4 TEMPLE CONTINUO INCOMPLETO:...................................................................... 27 6.1.1.5 TEMPLE SUPERFICIAL SUPERFIC IAL O POR INDUCCIÓN: ................................................... ........................................................ ..... 27 6.1.1.5.1 BENEFICIOS .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 27 6.1.1.5.2 APLICACIONES Y MATERIALES ................................................... ......................................................................... ...................... 28 6.1.1.5.3 DETALLES DEL DE L PROCESO
6.2.2 LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN EL REVENIDO SON LOS SIGUIENTES S IGUIENTES ... 32 6.2.3 DETALLES DEL PROCESO .................................................. .......................................................................................... ........................................ 32 6.2.4 TIPOS DE REVENIDO .................................................. ................................................................................................... ................................................. 33 6.3 EL RECOCIDO................................................................................................................... 34 6.3.1 APLICACIONES Y MATERIALES ................................................ ............................................................................... ............................... 35 6.3.2 DIVISIÓN DEL DE L RECOCIDO .................................................. .......................................................................................... ........................................ 35 6.3.3 CLASES DE RECOCIDO ............................................................................................... 36 6.3.4 BENEFICIOS ................................................ ..................................................................................................... ................................................................... .............. 37 6.4 NORMALIZADO ............................................................................................................... 37 6.4.1 BENEFICIOS ................................................ ..................................................................................................... ................................................................... .............. 38 6.4.2 APLICACIONES .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 38 7. TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS. ................................................. ................................................................................ ............................... 39 7.1 ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS ....................................... 39 7.2 7.2.1
TIPOS Y CARATERISTICAS .............................................. ...................................................................................... ........................................ 40 CEMENTACION: ...................................................... ...................................................................................................... ................................................ 40
7.2.1.1 CEMENTACIÓN EN CARBURANTE SOLIDO ................................................ ..................................................... ..... 41 7.2.1.2 CEMENTACIÓN LIQUIDA ........................................................................................ 41 7.2.1.3 CEMENTACIÓN GASEOSA ..................................................... .................................................................................... ............................... 42 7.2.2 NITRURIZACION........................................................................................................... 42 7.2.2.1 NITRURACION LIQUIDA:......................................................................................... 43 7.2.2.2 NITRURACIÓN IÓNICA: ........................................................................................... 43 7.2.2.3 NITRURACION GASEOSA: ............................................... ....................................................................................... ........................................ 43 7.2.2.4 ACEROS PARA P ARA NITRURACIÓN ................................................ ............................................................................... ............................... 44 7.2.3 CIANURACION ..................................................... ......................................................................................................... ......................................................... ..... 44 7.2.4 CARBONITRURACION................................................................................................. 46 8. LIMPIEZA Y TRATAMIENTOS SUPERFICIALES: ................................................ ............................................................ ............ 49 9. LIMPIEZA Y TRATAMIENTOS SUPERFICIALES SUPERFIC IALES QUIMICOS. ....................................... 50 9.1 LIMPIEZA QUIMICA CON SOLVENTES. ..................................................................... 51 9.2 LIMPIEZA ALCALINA. ................................................... .................................................................................................... ................................................. 51
9.4.2 ACABADO POR CHORRO DE ARENA (SANDBLASTING). (S ANDBLASTING). ................................... 55 9.4.3 ACABADO POR CHORRO DE GRANALLA .............................................................. .................................................. ............ 57 10. ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL ....................................................... ................................................................... ............ 58 11. CONCLUSIONES .................................................................................................................. 64 12. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 65
TABLA DE ÍNDICE Ilustración 1/DIAGRAMA HIERRO-CARBONO....................................................................... 11 Ilustración 2/ETAPAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO ........................................................ 12 Ilustración 3/DIAGRAMAS DE CAMBIOS DE FASE .............................................................. 13 Ilustración 4/HORNO INTERMITENTE ...................................................... ..................................................................................... ............................... 15 Ilustración 5/HORNO INDUSTRIAL .......................................................................................... 16 Ilustración 6/HORNO CONTINUO ............................................................................................. 16 Ilustración 7/PROCESO DE REVENIDO.................................................................................... 31 Ilustración 8/PROCESO DE REVENIDO.................................................................................... 35 Ilustración 9/GUANTES DE CARNAZA ..................................................... .................................................................................... ............................... 59 Ilustración 10/DELANTAL DE CUERO TERMO PROTECTOR .............................................. 59 Ilustración 11/CARETA PARA GASES Y VAPORES ................................................... ............................................................... ............ 60 Ilustración 12/PINZAS PARA INGRESAR Y RETIRAR LA PIEZA ........................................ 60
Estudiar a profundidad, entender y saber diferenciar de los distintos tratamientos térmicos que son utilizados actualmente en las industrias manufactureras, como se realizan los procesos, sus características y funcionalidades.
Estudiar la historia e inicios de lo que actualmente conocemos como tratamientos térmicos.
Entender y profundizar acerca de los diferentes procesos como el temple, revenido, recocido y normalizado.
Conocer las características y los diferentes tipos de tratamientos termoquímicos.
Identificar el proceso de un tratamiento térmico y las principales herramientas necesarias para dicho proceso, como herramientas y EPP.
RESEÑA HISTÓRICA DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Los griegos descubrieron hacia el 1000 AC una técnica para endurecer las armas de hierro mediante un tratamiento térmico. Todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV después de Cristo, se clasifican en la actualidad como hierro forjado. Para obtener estas aleaciones, se calentaba en un horno una masa de mineral de hierro y carbón vegetal. Mediante este tratamiento se reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro llena de escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta masa esponjosa se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para eliminar la escoria y darle una determinada forma. El hierro que se producía en estas condiciones solía tener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En algunas ocasiones, y por error, solían producir autentico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro acabaron por aprender a fabricar acero, calentando hierro forjado y carbón vegetal en un recipiente de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero. en acero. Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos empleados para fundir. En estos hornos, el mineral de hierro de la parte superior se convertía en hierro metálico y a continuación absorbía más carbono debido a los gases que lo atravesaban. Como resultado daba arrabio, un metal que funde a temperatura menor que el hierro y el acero. Posteriormente se refinaba el arrabio
¿QUÉ SON TRATAMIENTOS TÉRMICOS?
Los tratamientos térmicos involucran varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un u n material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas adecuad as para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. Se pueden realizar Tratamientos Térmicos sobre una parte o la totalidad de la pieza en uno o varios pasos de la secuencia de manufactura. En algunos casos, el tratamiento se aplica antes del proceso de formado (recocido para ablandar el metal y ayudar a formarlo más fácilmente mientras se encuentra caliente). Finalmente, se puede realizar al final de la secuencia de manufactura para lograr resistencia y fuerza. El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas - mecánicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas,
Ilustración Ilustración 1/DIAGRAMA 1/DIAGRAMA HIERRO-CARBONO HIERRO-CARBONO
Un tratamiento térmico consta de tres etapas: 1. CALENTAMIENTO: La elevación de la temperatura debe ser uniforme al tamaño de la
Ilustración Ilustración 2/ETAPAS 2/ETAPAS DEL TRATAMIENTO TRATAMIENTO TÉRMICO TÉRMICO
Principalmente se aplica en los aceros, pero en si al realizar un tratamiento térmico al
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro – carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos siempre de antemano, de acuerdo con la composición del acero, la forma y el tamaño de las piezas y las características que se desean obtener. (Barreiro, 2000).
Los tratamientos térmicos se aplican en las diferentes industrias con el objetivo de cambiar o agregar propiedades a ciertas piezas; cuando hablamos de estos tratamientos aplicados a los metales, se involucran varios procesos de calentamiento alternados con otros de enfriamiento, con lo que se puede modificar la resistencia, dureza o ductilidad, entre otras características de los metales, por lo que se aplican estos tratamientos antes del proceso de formado para ablandarlos y darles forma con mayor facilidad antes de meterlos en un horno un horno industrial para industrial para los diferentes fines que la industria puede tener. ten er. En ocasiones estos tratamientos térmicos se utilizan para aliviar los efectos del endurecimiento por deformación, los cuales ocurren durante el formado de los metales, y que se pueden destinar para una deformación deforma ción posterior; del mismo modo, se pueden aplicar estos tratamientos para brindar al metal la resistencia y la dureza necesarias para el producto. Para atender las distintas necesidades de calor que plantean los diferentes tipos de tratamiento térmico se han desarrollado una gran variedad de máquinas generadoras de calor Una clasificación básica de los hornos es dividirlos en hornos intermitentes y hornos continuos.
También existe la posibilidad de aplicar a los sistemas de hornos más grandes, sistemas semiautomáticos o completamente automáticos de circulación de vagonetas.
Ilustración Ilustración 4/HORNO INTERMITE INTERMITENTE NTE
al horno que tiene la forma de un B. HORNOS CONTINUOS: Se llama horno continuo al horno tronco de cono cuya boca o apertura superior es de unos cuatro metros de diámetro y de
Ilustración Ilustración 6/HORNO CONTINUO CONTINUO
C. HORNO INDUSTRIAL: Los hornos industriales se utilizan para el calentamiento de piezas colocadas en su interior, muy por encima de su temperatura ambiente, con el objetivo de fundir o ablandar los metales para una operación posterior, pero también para añadirle ciertas propiedades y recubrir piezas con otros elementos, procesos que requieren r equieren temperaturas elevadas, que pueden alcanzar los 500° C. A través de un horno un horno industrial se puede proporcionar el calor de diferentes formas, como el proceso de combustión por medio del uso de gases calientes, combustibles sólidos o líquidos, que producen una llama y que calientan a las piezas por contacto directo o indirecto a través de paredes o intercambiadores. También se pueden encontrar hornos eléctricos que forman por un arco ar co voltaico de corriente alterna o continua, por inducción electromagnética, por microondas o por alta frecuencia; en estos hornos se colocan resistencias resistencias eléctricas que se
6.1 EL TEMPLE El templado es una técnica antigua. El ejemplo más antiguo conocido de martensita revenida es una piqueta que se encontró en Galilea, que data de alrededor de 1200 a 1100 antes de Cristo. El proceso se utilizó en todo el mundo antiguo, desde Asia hasta Europa y África. Se han probado muchos métodos de revenido y enfriado, desde el empleo de orina o sangre y metales como mercurio y plomo, pero el proceso de templado se ha mantenido relativamente sin cambios a través del tiempo.
Los procedimientos de temple descritos se refieren a un temple total del material, otros tratamientos permiten una más amplia variación de las características añadiendo carbono o nitrógeno a la superficie de las piezas. En el temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del mismo, además, la temperatura para el calentamiento óptimo debe ser siempre superior a la crítica para poder obtener de esta forma la Martensita. Existen varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera obtener y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros, llamada Templabilidad (capacidad a la penetración del temple), que a su vez depende, fundamentalmente, del diámetro o espesor de la pieza y de la calidad del acero.
deformaciones. Este medio tiene la ventaja de que es casi insensible al cambio de temperatura por lo que el temple se realiza del mismo modo a cualquier temperatura. 
SALES Y METALES FUNDIDOS: Durante el temple en sales la temperatura se distribuye uniformemente en la pieza con lo que tanto la parte exterior como la interior pasan por el intervalo martensítico casi al mismo tiempo. De este modo las tensiones tens iones internas se reducen al mínimo.
AIRE: Cuando el temple es al aire, la velocidad de enfriamiento es muy pequeña y la temperatura interior y exterior tienden a equilibrarse.
Todos los aceros aleados, como regla, se templan en aceite o al aire y sólo en casos
clasificaremos el temple en los tipos más comunes y más usados actualmente, como el temple martinsitico, por precipitación, bainitico y superficial.
6.1.1 TIPOS DE TEMPLE 6.1.1.1 TEMPLE ESTRUCTURAL O MARTENSÍTICO: El nombre de temple martensítico, se deriva debido a que se efectúa el calentamiento del acero hasta obtener una estructura austenítica a partir de la cual mediante un enfriamiento rápido se obtiene una estructura martensítico.
Las herramientas y matrices obtienen la resistencia al desgaste y/o al calor necesario manteniendo la dureza.
Por todos estos motivos, si las piezas están fabricadas con aceros inoxidables martensíticos,
6.1.1.2 TEMPLE POR PRECIPITACIÓN Este se denomina así porque el endurecimiento se produce por la precipitación de un
Durante el proceso de fabricación, la mayoría de materiales puede resultar endurecido, lo que limita la capacidad de procesar adicionalmente el material. El tratamiento en solución integrado en el proceso (alivio de las tensiones) puede reducir esta condición de
sido sometido a tratamiento en solución, lo que comúnmente se conoce como Condición A. DETALLES DEL PROCESO
6.1.1.3.1 BENEFICIOS El temple bainítico es un proceso de endurecimiento de los metales que produce
Guantes de latexafelpados.
11. MARCO LEGAL EPP En Colombia los requerimientos para el uso y la implementación de Elementos de protección Personal en los lugares de trabajo, se encuentran contemplados en la Ley 9 de enero 24 de 1979 (Titulo III SALUD OCUPACIONAL, Artículos 122 a 124).
ARTÍCULO 122: Todos los empleadores están obligados a proporcionar a cada trabajador, sin costo para éste, elementos de protección personal en cantidad y calidad acordes con los riesgos reales o potenciales existentes en los lugares de trabajo.
ARTÍCULO 123: Los equipos de protección personal se deberán ajustar a las normas oficiales y demás regulaciones técnicas y de seguridad aprobadas por el Gobierno.
ARTÍCULO 124: El Ministerio de Salud reglamentará la dotación, el uso y la conservación de los equipos de protección personal.
Y en la Resolución 2400 de mayo 22 de 1979 (Titulo IV, Capitulo II DE LOS EQUIPOS Y ELEMENTOS DE PROTECCIÓN, Artículos 176 a 201), dispone:
ARTÍCULO 176: En todos los establecimientos de trabajo en donde los trabajadores estén expuestos a riesgos físicos, mecánicos, químicos, biológicos, etc, los patronos suministrarán los equipos de protección adecuados, según la naturaleza del riesgo, que reúnan condiciones de seguridad y eficiencia para el usuario.
ARTÍCULO 177: En orden a la protección personal de los trabajadores, los patronos estarán obligados a suministrar a éstos los equipos de protección personal
11. CONCLUSIONES Es inminente el desarrollo tan desmesurado que ha tenido la industria a lo largo de las últimas décadas, siendo la innovación adoptada en todos los campos de estudio y los procesos industriales e ingeniería de los materiales no han sido la excepción. El hombre desde la antigüedad hasta los tiempos actuales siempre ha buscado de una u otra forma la manera para innovar, crear y mejorar cosas que ayuden a su vida diaria; lo anterior lo podemos evidenciar en los diversos estudios que se le han desarrollado a los materiales especialmente a los metales, de dichos estudios estructurales y de composición se derivan los distintos procesos para los cuales son aptos y así mejorar las propiedades u obtener las que más se necesiten en la actualidad. Los tratamientos térmicos son uno de los muchos pilares fundamentales de la producción de un país, pues con estos se hacen en su mayoría las maquinarias y herramientas para hacer producciones y trabajos en masa. Una vez v ez se conoce el comportamiento de un material se puede llevar a mejorarlo y acondicionarlo según nuestras necesidades, ya sea con temple, revenido, recocido o normalizado, podemos darle unas propiedades como dureza, endurecer, mejorar la maquinabilidad entre otras al material sometido. Podemos distinguir dos razones principales para efectuar tratamientos térmicos en los cuales se pretende conseguir un endurecimiento (temple) o un ablandamiento (recocido). Es importante comprender que cada proceso tiene su campo de aplicación específico y sólo en pocos casos se puede sustituir uno por otro. Los tratamientos térmicos son una serie de procesos fundamentales a la hora de d e trabajar un material, pues se puede mejorar desde d esde sus propiedades tanto interna como externamente, ya sea mediante los principales tratamientos térmicos o lo termoquímicos (superficiales), y para completar o terminar en la mejor condición nuestro material someterlo a una limpieza o tratamiento superficial el cual se encargará de dar un acabado óptimo.
12. BIBLIOGRAFÍA http://www.bodycote.com/es-ES/services/heat-treatment/solution-and-age/stainless-steels.aspx https://www.ecured.cu/Tratamiento_t%C3%A9rmico https://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf https://www.google.com.co/search?q=ETAPAS+DEL+TRATAMIENTO+TERMICO&rlz=1C1 CHZL_esCO760CO760&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiqhe2hx4LaAhVS2V MKHTCVBOIQ_AUICigB&biw=1242&bih=579#imgrc=VUWjOooA1bqoxM http://www.tecnosefarad.com/wpcontent/archivos/bach_2/materiales/T3_tratamientos_termicos.pdf http://www.bodycote.com/es-ES/services/heat-treatment/harden-and-temper/austempering.aspx https://es.wikipedia.org/wiki/Horno_continuo http://www.ceramifor.com/es/Ceramics/Hornos/Hornos-Intermitentes-D15 https://www.google.com.co/search?q=HORNO+INDUSTRIAL&rlz=1C1CHZL_esCO760CO76 0&oq=HORNO+INDUSTRIAL&aqs=chrome..69i57j69i60l2j0l3.2271j0j7&sourceid=chrome&i e=UTF-8 http://powdertronic.com/tipos-de-horno-industrial-para-tratamiento-termico/ https://estudioyensayo.files.wordpress.com/2008/11/cementacion.pdf https://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8426.pdf https://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8426.pdf https://laboratoriodeforja2.wordpress.com/2017/06/14/recocido/
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