月: 2023年9月

¿Qué es la Fibra de Carbono y Grafito?

La fibra de carbono y grafito, es una fibra hecha completamente de carbono (C).

Existen dos tipos de fibras de carbono, las fibras de carbono a base de PAN y las fibras de carbono a base de brea, que tienen las características del carbono, como una excelente resistencia al calor y conductividad eléctrica. Las fibras de carbono tienen muchas ventajas, como ser ligeras, resistentes y duras, por lo que se utilizan en muchos campos.

Sin embargo, hay muchos campos en los que no se pueden utilizar actualmente debido a los problemas de precio.

Usos de las Fibras de Carbono y Grafito

Las fibras de carbono y grafito se utilizan en una amplia gama de campos como alternativa a los materiales metálicos, aprovechando al máximo sus propiedades de ligereza sin perder su resistencia. Además, su flexibilidad, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión e ignifugación les confieren una amplia gama de aplicaciones.

Rara vez se utiliza solo y suele componerse con materiales como resinas, cerámicas y metales en forma de compuestos de fibra de carbono y grafito. Se utiliza en campos como la aviación, los cohetes y los satélites, donde se requiere una reducción de peso y una gran resistencia, y también en equipos médicos como miembros artificiales, sillas de ruedas y camas de ancianos.

En la industria del automóvil, en particular, las fibras de carbono y grafito desempeñan un papel importante, ya que la reducción del peso de los vehículos redunda en una mayor eficiencia en el consumo de combustible. Por esta razón, las fibras de carbono se utilizan en una amplia gama de vehículos, desde coches de carreras a coches normales. Por su resistencia y elasticidad, también se utilizan en equipamiento deportivo, como palos de golf, cañas de pescar, cuadros de bicicleta, raquetas de tenis, esquís y tablas de snowboard.

En el futuro, las láminas de fibra de carbono y grafito también podrían aplicarse en los campos de la arquitectura y la ingeniería civil para mejorar la resistencia a los terremotos aplicándolas a estructuras de hormigón, o como materiales alternativos para cables de puentes colgantes y armazones de acero.

Tipos de Fibras de Carbono y Grafito

Existen dos tipos de fibras de carbono y grafito, en función de la materia prima utilizada.

1. Fibras de Carbono y Grafito a Base de PAN

Las fibras de carbono y grafito fabricadas a partir de fibras de poliacrilonitrilo (PAN) carbonizadas se utilizan en muchos sectores industriales y están muy extendidas en aplicaciones familiares de ocio y deporte.

Las fibras de carbono y grafito a base de PAN tienen filamentos (hilos simples) con un diámetro de 5-15 µm y se utilizan en haces. El tipo de estopa regular tiene 30.000 filamentos y el tipo de estopa grande tiene 48.000 filamentos.

2. Fibras de Carbono y Grafito a base de brea

Las fibras de carbono y grafito a base de brea se producen a partir de sólidos negros (brea) obtenidos del proceso de destilación del petróleo crudo, del que se han eliminado los componentes volátiles. Tiene la característica de que el módulo de elasticidad puede ajustarse y se utiliza para productos en los que no se requiere una gran elasticidad o, por el contrario, en los que se requiere una gran elasticidad.

Las fibras de carbono y grafito a base de brea también tienen un diámetro de fibra única de 10-15 µm y se clasifican en fibras de brea mesofásica y fibras de brea isotrópica. Las fibras de paso isótropo se caracterizan por una gran resistencia al calor y a la fricción, lo que las hace útiles para las pastillas de freno de los automóviles. Las fibras de paso mesofásico se caracterizan por su corto tiempo de convergencia de las vibraciones.

Las propiedades de las fibras discontinuas mesofásicas son muy beneficiosas para los problemas de vibración de la maquinaria, sobre todo en los equipos de fabricación de semiconductores y LCD, que no son susceptibles a las vibraciones, por lo que se utilizan en grandes cantidades.

Más Información sobre las Fibras de Carbono y Grafito

Métodos de Producción de Fibras de Carbono y Grafito

1. Fibras de Carbono y Grafito a Base de PAN
   En el proceso de resistencia a la llama, las fibras de PAN se oxidan a una temperatura de 200-300 °C, convirtiendo las moléculas en una estructura cíclica. En el proceso de carbonización posterior, se aplica calor bajo un entorno de gas inerte a una temperatura de 1.000 °C o más para convertir la estructura molecular en una estructura cristalina de carbono.

Una vez finalizado el proceso de carbonización, se siguen produciendo fibras de carbono con una gran resistencia y un elevado módulo de elasticidad, pero la grafitización a temperaturas de 2.000 °C o superiores produce fibras de grafito con una resistencia ligeramente inferior pero un módulo de elasticidad muy elevado.

1. Fibras de Carbono y Grafito a Base de Brea
   Se fabrican fibrosando y sinterizando brea de hulla o de petróleo. Las fibras largas se forman a partir de la brea en un proceso de hilado por fusión previo a la ignifugación, que luego se estabiliza para obtener fibras precursoras.

Al igual que las fibras de carbono y grafito a base de PAN, las fibras precursoras se someten a procesos de ignifugación, carbonización y grafitización para obtener fibras de carbono a base de brea.

¿Qué son los Filamentos?

Los filamentos son cristales metálicos (monocristales) con forma de bigote o de aguja que han crecido a partir de superficies metálicas, principalmente de estaño (Sn) o zinc (Zn). Suelen tener un diámetro de 1-2 µ y una longitud de 1-10 µ.

Los filamentos crecen espontáneamente. Si los bigotes en crecimiento cortocircuitan partes con diferentes diferencias de potencial, como líneas de señal o de alimentación en circuitos electrónicos, o si los bigotes en crecimiento se desprenden, se dispersan y penetran en el interior de equipos electrónicos, se cortocircuitan partes no especificadas del circuito electrónico, provocando diversos fallos en el equipo electrónico.

Los filamentos son difíciles de ver a simple vista, e identificar la causa de los fallos provocados por cortocircuitos debidos al contacto temporal con los filamentos puede ser una tarea muy difícil.

En las décadas de 1940 y 1950, el zinc (Zn) y el estaño (Sn) se utilizaban como materiales de chapado y soldadura. Esto provocó muchos fallos en los equipos debido a la formación de filamentos. La generación de filamentos se suprimió añadiendo una pequeña cantidad de plomo (Pb) como contramedida, pero la generación de filamentos ha vuelto a ser un problema debido al cambio a las soldaduras sin plomo desde el año 2000.

Usos de los Filamentos

Los filamentos, como se les conoce comúnmente, tienen un efecto perjudicial en los equipos eléctricos. Por ello, la investigación de medidas para evitar su formación ha llevado a la creación de la tecnología de supresión de filamentos.

Sin embargo, los propios filamentos son monocristales con pocos defectos, lo que significa que son muy resistentes al calor y a la corrosión. Estas propiedades se utilizan para reforzar cerámicas, metales y compuestos plásticos.

En concreto, se utiliza como agente de refuerzo de cerámicas que pueden calentarse por microondas y como agente de refuerzo de cerámicas duras en herramientas de corte.

Características de los Filamentos

Los filamentos se pueden clasificar en dos tipos: filamentos genuinos y filamentos no genuinos.

Los filamentos genuinos son principalmente monocristales que crecen en la superficie del metal.
Estos filamentos son del mismo elemento que el metal subyacente sobre el que crecen y se producen a temperatura ambiente. Los filamentos empiezan a crecer cuando la película de metalizado se somete a una ligera tensión de compresión. Como la tensión aplicada a la película de revestimiento es difícil de predecir, la generación de filamentos es también un fenómeno impredecible.
Los metales en los que tienden a crecer auténticos bigotes son el estaño (Sn), el zinc (Zn) y el cadmio (Cd), y los filamentos que crecen en estos metales se producen a temperatura ambiente. Los filamentos también pueden aparecer en metales como la plata (Ag), el oro (Au), el hierro (Fe) y el plomo (Pb) a altas temperaturas.

Por otra parte, los filamentos no genuinos suelen formarse artificialmente.
En la actualidad se han establecido varios métodos para formar filamentos no auténticos, que se utilizan como refuerzos para metales y plásticos.
Los filamentos pueden formarse por condensación de fases de vapor, deposición a partir de una solución, deposición electrolítica, reducción y descomposición térmica.

En algunos casos, los filamentos hechos de carburo de silicio o nitruro de silicio, en lugar de metal, se han comercializado como agentes de refuerzo como auténticos filamentos.

¿Qué es el Bronce de Aluminio?

El bronce de aluminio es una aleación cuyos componentes principales son el aluminio y el cobre.

Se utiliza en muchos sectores industriales porque la combinación de aluminio y cobre permite aunar las buenas propiedades de cada uno. El aluminio es ligero, resistente a la corrosión y buen conductor térmico.

El cobre, por su parte, desempeña un papel importante en la industria eléctrica y los intercambiadores de calor debido a su excelente conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión. El bronce de aluminio combina estas propiedades para aumentar la solidez y la resistencia a la corrosión y al desgaste.

El bronce de aluminio se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, como barcos, automóviles, aviones y piezas de maquinaria, y es especialmente importante en entornos en los que se requiere resistencia a la corrosión y las piezas están expuestas a altas temperaturas. También se utiliza a veces en el campo de la arquitectura y el diseño por su aspecto estético y su resistencia a la corrosión.

Usos del Bronce de Aluminio

Los principales usos del Bronce de Aluminio son:

1. Barcos

Su gran resistencia a la corrosión y durabilidad en agua de mar lo hacen adecuado para su uso en entornos marinos. Se utiliza para hélices de barcos, piezas del casco y decoraciones de barcos.

2. Automóviles

Se utiliza para piezas en las que se requiere resistencia a la corrosión y poco peso. Puede utilizarse en piezas del motor, exteriores de la carrocería y suspensiones.

3. Aeronaves

Utilizado en piezas estructurales y de motor de aeronaves, donde el peso ligero es particularmente importante.

4. Piezas Mecánicas

Se utiliza en situaciones en las que se requiere alta resistencia y resistencia al desgaste. Se utiliza para piezas mecánicas como engranajes, cojinetes y pernos.

5. Intercambiadores de Calor

El bronce de aluminio se utiliza para tubos y aletas en intercambiadores de calor, aprovechando su alta conductividad térmica.

6. Materiales de Construcción

Debido a su resistencia a la corrosión y a sus cualidades estéticas, el bronce de aluminio se utiliza a veces como material decorativo y exterior para la construcción.

7. Industria Eléctrica

Debido a su excelente conductividad eléctrica, se utiliza para conectores eléctricos y componentes de conductores eléctricos. Además, también se emplea en la industria química, equipos médicos, equipamiento deportivo y objetos de arte.

Principios del Bronce de Aluminio

El bronce de aluminio es una aleación compuesta principalmente de aluminio y cobre. Las propiedades y características del bronce de aluminio vienen determinadas por su relación de composición, microestructura y estructura cristalina.

1. Relaciones de Composición

El bronce de aluminio suele estar disponible en diferentes grados de aleación en función de la proporción de aluminio y cobre. En la mayoría de los casos, el contenido de cobre se estima entre el 10 y el 15%, pero se ajusta en función del uso específico previsto. Las proporciones de los componentes son muy importantes, ya que influyen en las propiedades de la aleación.

2. Separación de Fases

Durante la aleación de los bronces al aluminio, los átomos de aluminio y cobre se mezclan para formar una nueva estructura cristalina. En este proceso, el aluminio y el cobre coexisten como partículas finas o cristales y forman una microestructura, que influye en propiedades como la resistencia de la aleación, la dureza y la resistencia al desgaste.

3. Interacción

El aluminio y el cobre combinan sus propiedades para que la aleación en su conjunto tenga propiedades de ambos. Por ejemplo, el aluminio es ligero y resistente a la corrosión, mientras que el cobre tiene una alta conductividad eléctrica.

4. Endurecimiento

El bronce de aluminio puede endurecerse mediante trabajo en frío o tratamiento térmico para aumentar la solidez y la resistencia al desgaste del material. Los mecanismos de endurecimiento incluyen el fortalecimiento de los cristales y la formación de precipitados finos.

Tipos de Bronce de Aluminio

Los tipos de bronce de aluminio son los siguientes:

1. Bronce de Aluminio y Silicio

Este tipo de bronce de aluminio es una aleación de cobre y aluminio con silicio añadido. Tiene una gran resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y una excelente resistencia al desgaste. Suele utilizarse para piezas deslizantes y en entornos en los que se requiere resistencia a la corrosión.

2. Bronce Alúmina-Níquel

Es una aleación de cobre y aluminio con níquel añadido. Presenta una excelente resistencia a la corrosión, al desgaste y al calor, así como una gran solidez. Adecuado para su uso en agua de mar y en entornos con altas temperaturas.

3. Bronce de Hierro Aluminizado

Es una aleación de cobre y aluminio con hierro añadido. Presenta una excelente resistencia a la corrosión, al desgaste y al calor, así como una gran solidez. A veces se utiliza en piezas de máquinas y piezas deslizantes.

4. Bronce Fundido Aluminizado

Esta aleación se fabrica añadiendo plomo y estaño al cobre y al aluminio. Esto mejora la colabilidad, la resistencia a la corrosión y las propiedades de deslizamiento. Puede utilizarse para fundir piezas de formas adecuadas y suele emplearse en piezas de máquinas y cojinetes.

Aparte de estas, hay muchas otras aleaciones de bronce de aluminio que se adaptan a requisitos específicos. Es importante seleccionar el tipo de bronce de aluminio adecuado para la aplicación, y cada tipo de aleación con propiedades diferentes se utiliza ampliamente en la industria y la fabricación.

¿Qué es el Cobre Desoxidado con Fósforo?

El cobre desoxidado con fósforo es un tipo de cobre puro con un contenido de cobre de al menos el 99,9%.

Los principales tipos típicos de cobre puro son el cobre duro, el cobre libre de oxígeno y el cobre desoxidado con fósforo. El cobre desoxidado con fósforo se diferencia de los otros dos tipos de cobre puro mencionados en que al cobre puro se le añade una pequeña cantidad de fósforo. La composición química específica del cobre desoxidado con fósforo es del 99,9% de cobre (Cu) y del 0,015% al 0,040% de fósforo (P).

El cobre desoxidado con fósforo se produce en tres etapas. En la primera, se obtiene cobre electrolítico a partir de cobre bruto mediante el método de refinado electrolítico. A continuación, se lleva a cabo un proceso de oxidación para eliminar las impurezas. Por último, se añade fósforo. Con este proceso se puede obtener cobre desoxidado con fósforo.

Usos del Cobre Desoxidado con Fósforo

El cobre desoxidado con fósforo es una sustancia con una elevada conductividad térmica. Además, el cobre desoxidado con fósforo tiene buena estirabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión, y es fácil de procesar. Como resultado, el cobre desoxidado con fósforo es fácil de utilizar y se emplea en una gran variedad de campos.

Los usos específicos del cobre desoxidado con fósforo incluyen productos de la industria química, materiales para calentadores de agua, tapas de fusibles, materiales para tuberías de aire acondicionado, materiales de construcción, hervidores de baño, materiales para suministro de agua, materiales para frigoríficos eléctricos y juntas. El cobre desoxidado con fósforo también se utiliza como varilla para soldar cobre.

Características del Cobre Desoxidado con Fósforo

La principal característica del cobre desoxidado con fósforo es que, a diferencia del cobre de brea dura y del cobre sin oxígeno, el fósforo se añade durante el proceso de fabricación. Este fósforo actúa como agente desoxidante. Como ya se ha mencionado, en la producción de cobre desoxidado con fósforo, el cobre electrolítico se obtiene inicialmente a partir de cobre bruto mediante el método de refinado electrolítico. Sin embargo, este cobre electrolítico contiene oxígeno. Si el cobre puro contiene oxígeno, cuando se calienta a altas temperaturas, el oxígeno reacciona con el hidrógeno y se genera vapor de agua. Sin embargo, en el cobre desoxidado con fósforo, el fósforo elimina este oxígeno. Así, el cobre desoxidado con fósforo tiene la ventaja de que no se genera vapor de agua, ni siquiera cuando se calienta a altas temperaturas.

Sin embargo, el fósforo residual del cobre desoxidado con fósforo también es una desventaja. Este fósforo residual provoca una reducción de la conductividad eléctrica del cobre desoxidado con fósforo. Por lo tanto, al comparar la conductividad eléctrica con la del cobre de brea de toba, un tipo de cobre puro, se sabe que la conductividad eléctrica del cobre fosforado es sólo aproximadamente un 85% superior a la del cobre de brea de toba.

Así pues, el cobre desoxidado con fósforo tiene ventajas e inconvenientes, por lo que es necesario seleccionar el uso del cobre desoxidado con fósforo en función de sus características.

¿Qué es el Alambre de Acero PC?

El alambre de acero PC es un material tensado de alto rendimiento, alta calidad y alta resistencia que se utiliza en la fabricación de hormigón pretensado, que mejora las propiedades del hormigón sensible a la tensión aplicando fuerzas de compresión durante la producción, lo que aumenta aún más la resistencia de la estructura de hormigón. Se utiliza para pretensar hormigón a altas tensiones de aproximadamente el 80% del límite elástico.

Entre las directrices de calidad importantes se incluyen una alta resistencia a la tracción, un alto alargamiento de rotura, un bajo valor de relajación, una buena rectitud, una buena trabajabilidad y una calidad uniforme.

Usos del Alambre de Acero PC

El alambre de acero PC se utiliza para pretensar hormigón, ya que es 5-6 veces más resistente que el acero de refuerzo. El pretensado puede realizarse mediante pretensado o postensado.

Se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, como puentes de carretera y ferrocarril, traviesas, depósitos, construcción y anclajes al suelo. También se utilizan en estructuras de puentes, cimientos y cuerpos de edificios, tanques, depósitos y otros recipientes, y equipos de prevención de catástrofes, como cobertizos para rocas y nieve.

También se utilizan como núcleos para postes telegráficos, y se han fabricado máquinas especiales de corte de alambre de acero PC para su uso cuando es necesario cortarlo urgentemente, por ejemplo, en caso de accidente.

Tipos de Alambre de Acero PC

Existen dos tipos de niveles de resistencia: alambre de acero PC de resistencia normal y alambres de acero PC de alta resistencia.

Las cuatro normas para el alambre de acero PC de resistencia normal son SWPR1AN, SWPR1AL, SWPD1N y SWPD1L, mientras que las dos normas para el alambre de acero PC de alta resistencia son SWPR1BN y SWPR1BL.

Existen dos formas: alambre redondo y alambre de forma irregular. Los alambres redondos se marcan con Clase A o Clase B, seguidas de N o L. Los alambres de Clase B tienen una resistencia a la tracción de 100 N/mm2 superior a la de los alambres de Clase A. Los símbolos para alambres deformados son N y L en SWPD1, donde N significa Relajación normal y L Relajación baja.

Cada norma especifica el nombre nominal, el diámetro estándar, el área nominal de la sección transversal, la masa por unidad, la tensión de ensayo hasta el 0,2% de alargamiento permanente, la fuerza máxima de ensayo, el alargamiento, el valor de relajación y el nivel de resistencia. También se especifican las propiedades de enrollado, torsión y flexión.

¿Qué son las Barras de Acero PC?

Las barras de acero PC son barras de acero de alta resistencia que se utilizan en el hormigón pretensado para mejorar las propiedades del hormigón sensible a la tracción aplicando fuerzas de compresión durante su fabricación, lo que aumenta aún más la resistencia de la estructura de hormigón. Se utilizan para sujetar el hormigón a altas tensiones de aproximadamente el 80% del límite elástico.

El acero se secciona mediante trefilado y después se somete a un tratamiento térmico de alta frecuencia para conseguir las propiedades mecánicas requeridas para cada especificación. A continuación, se corta y se divide en longitudes de producto especificadas y se laminan en rosca. Si se especifica, también se lleva a cabo el mecanizado de los extremos y el desencolado.
En la composición química sólo se especifican tres elementos: P, S y Cu.

Usos de las Barras de Acero PC

Se utilizan en muchas situaciones en el sector de la construcción. Son muy utilizadas para pilotes de cimentación de edificios, pilotes de cimentación de torres de transmisión eléctrica, postes de hormigón para torres de comunicaciones, traviesas de hormigón para vías de ferrocarril, pilotes para alcantarillas, alcantarillas para cajas de zanjas comunitarias, así como para aplicaciones en puentes.

Además de las barras de acero PC roscadas con extremos roscados para la fijación de accesorios de fijación en ambos extremos, también existen otros tipos de barras de acero PC con extremos roscados a lo largo de toda la barra. Las barras de acero para hormigón totalmente roscadas se utilizan principalmente como anclajes al suelo o como parte de materiales de construcción temporales.

Tipos de Barras de Acero PC

Las barras de acero PC son aceros de alta resistencia en forma de barra y se distinguen del alambre de acero PC en forma de espiral.

En cuanto a la forma, existen dos tipos: acero redondo deformado SBBR y barra de PC deformada SBPD. También existen tres tipos (Clase A, Clase B y Clase C) en función de la resistencia. Las normas para el acero redondo deformado van de ø 9,2 mm a ø 32 mm, y para la barra de PC deformada, de ø 7,4 mm a ø 13 mm., en cuanto a las propiedades mecánicas, la normativa específica, la carga, la resistencia a la tracción, el alargamiento y los valores de relajación para un alargamiento permanente del 0,2%. El valor de relajación se define como el valor de 1000 horas para una carga del 70% de la tensión mínima de prueba.
Según el método de fabricación, existen tres tipos de barras: barras laminadas, barras tratadas térmicamente y barras estiradas. Las barras laminadas se fabrican por estirado-azulado, las barras tratadas térmicamente por temple y revenido (a veces con estirado antes del tratamiento térmico) y las barras estiradas por estirado-azulado.

Las barras de acero PC deben utilizarse con cuidado en zonas en las que estén sometidas a cambios rápidos de temperatura debido al fuego o a la soldadura, ya que existe el riesgo de que se produzcan cambios de material en la barra que provoquen una pérdida significativa de resistencia y tenacidad.

¿Qué es el Acero al Boro?

El acero al boro (acero B) es un acero al carbono al que se añaden boro y cromo. Los elementos que se añaden a los materiales de acero tienen diversas funciones, pero el boro es un elemento eficaz para mejorar la templabilidad. Como ingrediente básico, se añade aproximadamente un 0,0008% de boro y un 0,10-0,20% de cromo.

Se ajustan los cinco elementos del material del acero – carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre – y otros componentes como el contenido de cobre y níquel. En el caso del acero aleado al boro, se aumenta la cantidad de cromo. La adición de boro permite omitir el proceso de tratamiento térmico cuando se procesa el alambrón.

Usos del Acero al Boro

Se utiliza a menudo en piezas de automoción. En particular, este tipo de acero se utiliza a menudo en tornillos y tuercas. El acero al boro se utiliza universalmente como alternativa al acero aleado cuando la resistencia no es tan necesaria como en el caso del acero aleado. Las clasificaciones de resistencia de tornillos de hasta 10,9 suelen estar dentro del rango en el que puede utilizarse el acero al boro.

Una ventaja del acero al boro es el proceso de forja en frío. El proceso de forja en frío requiere recocido como parte del proceso de tratamiento térmico. Generalmente, el proceso de trabajo es alambre – recocido de esferoidización – trefilado – forjado en frío, pero con el acero al boro el proceso puede ser alambre – trefilado – forjado en frío.

Tipos de Acero al Boro

Existen muchos tipos y aplicaciones del acero al boro. Todos ellos se utilizan para eliminar o acortar el proceso de tratamiento térmico durante el proceso de fabricación de componentes, o para reducir el tiempo de tratamiento y la temperatura de tratamiento térmico.

Por poner sólo un ejemplo de cada tipo, el acero al boro endurecido superficialmente se utiliza para piezas de engranajes, mientras que el acero al boro para pernos se utiliza para pernos. El acero al boro de baja resistencia al Mo se utiliza para piezas de nudillos, ya que elimina la necesidad del costoso Mo y del tratamiento térmico, mientras que el acero al boro de alta resistencia y gran tenacidad se utiliza para aplicaciones de varillaje.

Cuando el acero al boro se utiliza para pernos de alta resistencia en particular, es necesario seleccionar un acero que haya sido diseñado para la resistencia a la fractura retardada. Puede producirse una fractura frágil debido a la fragilización por hidrógeno causada por la entrada de humedad desde el exterior, que debe evitarse añadiendo diversos elementos de aleación.

¿Qué es el Acero al Cromo, Níquel y Molibdeno?

El acero al cromo molibdeno se fabrica añadiendo cromo y molibdeno al acero al carbono ordinario. El níquel se añade para mejorar aún más la tenacidad, dando lugar al acero al cromo, níquel y molibdeno. Los elementos de aleación níquel, cromo y molibdeno se añaden para ajustar las propiedades de templabilidad y revenido en particular.

También conocidos como aceros “skin-hardened”, las propiedades mecánicas de estos aceros se mejoran mediante el endurecimiento superficial (tratamiento térmico, carburación conservadora y nitruración) y tratamientos de pasivación superficial como la carburación y la nitruración.

Además, existen aceros al níquel, cromo y molibdeno que se someten a un tratamiento combinado de carburación seguido de temple y revenido.

Aplicaciones del Acero al Níquel, Cromo y Molibdeno

De las siete calidades de aceros aleados para aplicaciones estructurales de maquinaria, el acero al cromo, níquel y molibdeno es el que presenta las mejores propiedades mecánicas. Sin embargo, es caro debido a la adición del costoso níquel. El uso de níquel, cromo y molibdeno como elementos que mejoran las propiedades mecánicas permite una alta templabilidad y tenacidad.

Como la resistencia puede ajustarse a un alto nivel mediante tratamiento térmico, se utiliza mucho en aeronaves que requieren piezas de alta resistencia. En piezas de gran tamaño, se utiliza sobre todo para piezas de motor. Aunque tiene una de las resistencias más altas entre los aceros aleados, es un material difícil de soldar. Su elevada resistencia también dificulta el mecanizado, por ejemplo por corte.

Tipos de Acero al Cromo, Níquel y Molibdeno

Los aceros SNCM439 y SNCM447 son adecuados para piezas de gran tamaño debido a su alta tenacidad y bajo efecto de masa. También tienen mejor capacidad de inserción que los aceros al níquel y cromo.

El SNCM447, en particular, tiene la mejor resistencia y dureza de todos los aceros al níquel, cromo y molibdeno. También tiene un límite elástico de más de 930 N/mm2, que es el valor más alto entre los aceros aleados para fines estructurales de maquinaria. Se utiliza para ejes pequeños y medianos, engranajes de precisión y mandriles de pinza.

Los aceros SNCM 415 y SNCM 420 se utilizan principalmente para la cementación. Debido a su alta tenacidad y bajo efecto de masa, son adecuados para piezas grandes: se utilizan para husillos, tornillos sinfín y ejes estriados de hasta φ100.

SNCM 616 puede utilizarse tanto para aceros carburizados como para aceros tenaces. Entre los aceros carburizados, posee una tenacidad especialmente elevada y el menor efecto de masa. También tiene fuertes propiedades de autoendurecimiento y muestra poco cambio dimensional debido al tratamiento térmico, incluso para piezas con geometrías complejas. Sin embargo, es un material difícil de mecanizar. Se utiliza para engranajes fuertes, ejes y moldes de fundición.

¿Qué es una Pieza de Acero Fundido?

Las piezas de acero fundido son productos que se fabrican vertiendo acero fundido en un molde, enfriándolo y solidificándolo en un producto de forma y tamaño determinados. Tienen mayor resistencia y tenacidad que el hierro fundido, por lo que se utilizan principalmente como piezas para maquinaria y estructuras sometidas a grandes fuerzas.

Las características de los productos de acero fundido incluyen la posibilidad de producir piezas con formas complejas, y pueden utilizarse para piezas sometidas a impactos y cargas variables debido a la naturaleza no direccional de la estructura y a su alta tenacidad. Otra ventaja es que el acero fundido se produce directamente en un molde, lo que requiere menos procesos de producción que la forja o el laminado.

La principal diferencia es que la fundición tiene grafito, mientras que el acero fundido no tiene grafito. Físicamente, el hierro fundido contiene más de un 2,1% de carbono, mientras que el acero fundido contiene menos de un 2,1%.

Usos de las Piezas de Acero Fundido

Las piezas de acero fundido pueden clasificarse en piezas de acero al carbono y piezas de acero aleado. Las piezas fundidas de acero al carbono se utilizan después del recocido y tienen aplicaciones como piezas de máquinas para motores eléctricos y centrales eléctricas, y piezas de vehículos ferroviarios. El acero de bajo contenido en carbono se define como el que tiene un contenido de carbono igual o inferior al 0,2%, y los productos de acero fundido de baja aleación con mayor resistencia, a la corrosión y al desgaste mediante la adición de manganeso, silicio, cromo, etc., se utilizan ampliamente para soportes, engranajes y piezas para automóviles, vehículos ferroviarios y maquinaria de construcción.

Las piezas de acero fundido de alta aleación se fabrican añadiendo níquel, cromo, manganeso y otros metales hasta alrededor del 20% para mejorar la resistencia a la corrosión, el calor y el desgaste, e incluyen piezas fundidas de acero resistente al calor, piezas fundidas de acero inoxidable y piezas fundidas de acero de alto contenido en manganeso. Se utiliza para carcasas de turbinas de vapor, bastidores de rodillos de laminadores y diversos rodillos, que están expuestos a altas temperaturas y presiones, así como para acoplamientos de trenes y piezas de bombas y ruedas hidráulicas.

Principios de las Piezas de Acero Fundido

La fundición de acero se realiza con moldes. Desde hace muchos años se utiliza el método de fundición en arena. En este método, se fabrica un molde de arena a partir de un molde de madera, se vierte en él acero fundido y, tras enfriarse y solidificarse, se rompe el molde de arena para obtener una fundición de acero.

Existen otros métodos de fundición. El método del molde completo utiliza un molde de espuma de poliestireno en lugar de un molde de madera, y el molde desaparece por completo después de la fundición. El método de la cera perdida, en el que el molde es de cera, es adecuado para la fundición de precisión. El método del molde de concha utiliza una mezcla de arena de sílice y resina ácida de carbón, que se calienta y se vierte en un molde, que luego se enfría para formar un molde fino en forma de media concha. Es adecuado para la producción en serie.

El proceso de fabricación de productos de acero fundido comienza con la elaboración de un plano de producción, seguido del diseño de un plan de fundición, la elaboración de un modelo, el moldeo, la fusión del acero, la fundición, el corte de la pieza fundida de acero, el tratamiento térmico, el acabado de las piezas fundidas y, por último, la inspección y el embalaje.

Los datos de los planos de producción se utilizan en simulaciones de fundición para optimizar el flujo de metal caliente, evitar la porosidad y garantizar la solidificación por adelantado. El diseño del plan de colada predice los cambios dimensionales y volumétricos y la deformación durante la solidificación, y optimiza los canales de metal caliente y el vertido por empuje. También es importante el proceso de tratamiento térmico, que garantiza la estructura metalúrgica del acero aleado, incluida la temperatura, el tiempo y la frecuencia del tratamiento térmico, para lograr el rendimiento prescrito.

¿Qué es el Acero al Carbono para Maquinaria Estructural?

Generalmente se denomina material SC, donde S significa acero y C carbono. Se utiliza principalmente para piezas de maquinaria, transmisiones de automóviles, pernos y tuercas, así como portabrocas y herramientas de llave inglesa.

Hay 23 tipos, del S10C al S58C, y el número del medio representa el contenido de carbono x 100%. Cuanto mayor es el contenido de carbono, mayor es la resistencia, pero menor la tenacidad. En comparación con los aceros aleados, es más fácil de mecanizar debido a su menor dureza.

Entre los materiales SC, suelen utilizarse de S30C a S50C, pero mientras que el acero ordinario no tiene especificaciones de composición química, los materiales SC tienen especificaciones JIS para cada elemento. Las sustancias tóxicas fósforo y azufre también se especifican en menor medida que en el acero ordinario, lo que encarece el material.

Usos del Acero al Carbono para la Construcción de Maquinaria Estructural

Antes del tratamiento térmico, como el temple y el revenido, el acero al carbono es fácil de cortar, por lo que el tratamiento térmico se lleva a cabo después del corte cuando se realizan operaciones de corte como engranajes. En el rectificado, el tratamiento térmico se lleva a cabo después del corte, y el rectificado se realiza a continuación para establecer las dimensiones. Por otro lado, no se utiliza para piezas sometidas a procesos de soldadura que utilizan calor, ya que sus propiedades se ven modificadas por el calor.

Se utiliza para piezas mecánicas como poleas y soportes, así como engranajes para motores y sus piezas periféricas. Algunos ejemplos son bombas, sopladores, compresores, ejes rotativos en máquinas rotativas, gatos hidráulicos, materiales para ejes alternativos, diversos materiales para ejes, materiales para ejes de husillos de bolas y trapezoidales, materiales para raíles de carros móviles, engranajes, llaves, llaves de tubo y otras herramientas.

Tipos de Acero al Carbono para la Construcción de Maquinaria Estructural

El contenido de carbono del acero SC se especifica entre 0,08 y 0,6%, pero si el contenido de carbono supera este nivel, el acero se clasifica como acero SK. En la fabricación de engranajes, por ejemplo, el carburizado de la superficie del diente en el proceso final puede proporcionar resistencia superficial incluso en materiales con bajo contenido en carbono.

Además del C, el Si, el Mn, el P y el S son componentes de los materiales SC. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la resistencia, por lo que los materiales de acero de S30C o superior se utilizan generalmente para piezas de alta resistencia.

Los materiales SC tienen una estructura metalúrgica mixta de perlita y ferrita a temperatura ambiente, y la proporción de estructura de perlita aumenta en proporción al aumento o disminución del contenido de carbono. Por lo tanto, examinando la metalurgia en estado totalmente recocido, es posible determinar el contenido de carbono del material SC a partir de la proporción de estructura perlítica. El área ocupada por la estructura perlítica del S40C, que se utiliza con frecuencia, es de aproximadamente el 50 %.