Cuando entras en un departamento de tratamiento térmico y ves tu primer horno de vacíose le perdonará que se quede boquiabierto.
Allí, encaramado a una altura de un piso o más sobre unas patas metálicas, hay un gigantesco recipiente a presión de vacío. Los cables y mangueras, las bombas y los controles, todos unidos en varios ángulos, podrían compararse con iconos de la ciencia ficción como el Gigante de hierro o la nave extraterrestre de la novela de H.G. Wells La guerra de los mundos.
Son máquinas magníficas. Impresionantes. Y, lo que es más importante, muy útiles.
¿Por qué comprar un horno de vacío vertical?
Corporación Abar empezó a fabricar grandes hornos verticales de vacío de carga inferior en la década de 1960, sobre todo construyendo el mayor de su clase en 1969, con una gigantesca zona de trabajo de 96 por 96 pulgadas (fotografía superior). "Aeroespacial las empresas de la costa este empezaron a comprar varios hornos verticales Abar, alineándolos en fila para satisfacer las demandas de la carrera espacial y el creciente negocio de los aviones comerciales", afirma Mark Heninger, Director de Ventas de Equipos de Ipsen. Cuando Abar e Ipsen se fusionaron en 1985, los hornos verticales de vacío tenían una demanda constante.
Aunque estos hornos podían hacer prácticamente todo lo que hacían sus homólogos horizontales (recocido, cementación, temple, revenido, etc.), los hornos verticales eran los únicos que podían suministrar calor y revenido. enfriamiento con un alto nivel de control para piezas cilíndricas muy grandes o muy largas con espesores variables. Imagine la sección transversal del fuselaje de un avión o la tobera del motor de un cohete orbital.
"Los tratadores térmicos buscaban más capacidad de un horno en una sola carga. Intentar cargar una pieza grande o profunda en un horno horizontal se convierte en un problema", añade Jim Grann, Director Técnico de Ipsen. "Cuando tienes una pieza de seis pies de diámetro y 25 pies de profundidad, ¿cómo la cargas y descargas en un horno horizontal?".
Los hornos de vacío verticales de carga inferior permitían que piezas enormes como ésta se asentaran planas sobre la solera o suspendidas de la parte superior en una plantilla dentro de la zona caliente. De este modo, los ingenieros podían aprovechar la geometría de todo el diámetro de la cámara y no verse limitados por la anchura de la sección transversal del recipiente a presión a diferentes alturas sobre la solera, como en un horno horizontal.
"Si tengo una pieza que estoy colocando en una cuna sobre una chimenea, y va a crecer de una forma en la que no puedo controlar el coeficiente de expansión, el peso puede hacer que la pieza se deforme. Sin embargo, si puedo colgar la pieza y dejar que la gravedad permita que crezca hacia abajo con una carga neutra, tendré una uniformidad más consistente a través del proceso de calentamiento y enfriamiento".
Jim Grann, Director Técnico
Ipsen MetalMaster modelo VR 120×72
"Cuando se trata de manipular estas piezas de gran tamaño, los propietarios de hornos de vacío verticales a menudo pueden confiar en la infraestructura existente de grúas puente para cargar y descargar las piezas en la solera montada en el cabezal inferior transversal", explicó Heninger.
"Comparado con un horno horizontal, se necesitaría una cargadora con horquillas largas para introducir estas piezas gigantescas en la zona caliente. Garantizar que las horquillas permanezcan rígidas y paralelas durante un largo recorrido para colocar la carga sin colisionar con los elementos de la zona caliente puede resultar caro", añade Grann. Comprar o construir un sistema de carga que pueda soportar esa rigidez durante un largo recorrido puede añadir un coste significativo al gasto de la instalación. El almacenamiento de un cargador de este tipo cuando no se utiliza aumenta aún más el espacio ocupado".
Más allá de las piezas grandes
Sin embargo, no todos los que compran un horno de vacío vertical tienen un flujo constante de piezas gigantescas. "Teníamos una suposición que cambiamos hace unos tres años. Creíamos que la gente compraría estos hornos verticales para poder introducir en ellos piezas grandes. Ahora, vemos que los usuarios construyen instalaciones con grandes placas redondas, como un horno de pizza", explica Grann sobre esta tendencia. La demanda de manipular piezas más pequeñas entre pedidos de piezas más grandes impulsó la innovación sistémica en el diseño de utillajes. Además de las plataformas de varios niveles, los sistemas de cestas y las estanterías colgantes aprovecharon el mayor volumen total útil disponible en un horno de vacío vertical para piezas de dimensiones extrañas.
"Esta demanda de utilizar dispositivos para manipular piezas más pequeñas cambió nuestra forma de ver el diseño de las zonas de control", señaló Grann. Debido a la demanda de la industria aeroespacial de lecturas precisas de temperatura y control de procesos, las posiciones adicionales para el control de termopares dentro de los diseños de los hornos de vacío verticales hicieron posible la gestión de procesos que manipulaban piezas con una amplia gama de geometrías al mismo tiempo.
"Aunque un horno vertical sea muy alto, gran parte de la masa de las piezas puede estar en la parte inferior de la cámara, con el hogar y la fijación", explica Heninger. "Es posible que los clientes utilicen una carga parcial y que las piezas sólo lleguen hasta el fondo de la cámara. Por eso es más probable ver elementos superiores e inferiores y elementos anulares para un mejor control de la temperatura en toda la cámara."
Las empresas situadas en lugares del mundo en los que la superficie del suelo era escasa consideraron los hornos verticales como una forma de construir hacia arriba en lugar de hacia fuera, reduciendo el espacio ocupado por cada horno y manteniendo al mismo tiempo la capacidad de gestionar grandes cargas de trabajo.
Mire abajo: ¿Qué son los hornos verticales de carga superior?
El horno de carga superior VTL de Ipsen, un homólogo más raro del horno de vacío vertical de carga inferior, también surgió como solución para piezas increíblemente largas. "Los hornos de carga superior y los de carga inferior son distintos. Los de carga superior destacan en el tratamiento de componentes excepcionalmente largos, como tubos de más de 300 pulgadas de longitud", afirma Heninger.
Estos hornos, que a veces se introducen en un foso bajo el nivel del suelo, pueden endurecer enormes ejes de transmisión, desde grandes camiones hasta buques oceánicos. "Para un horno de carga superior se necesita una zona para el horno, pero también otra para introducir la pieza", explica Heninger.
Imagine pistones gigantescos del tamaño de un semirremolque empujando árboles de levas que recorren toda la longitud de un barco. Por cada barco que cruza el océano, cada pistón y cada eje requieren un tratamiento térmico. En esos casos, los hornos verticales de vacío de carga superior pueden ser a menudo la solución.
Instalación de un Ipsen TurboTreater modelo GV4860
Un ojo crítico - Cuándo no elegir un horno vertical
"Los hornos verticales son flexibles, pero eso no significa que sean una solución universal", explica Janusz Kowalewski, Director de Ventas de Ipsen para el Sudeste Asiático. Sobre todo, el mantenimiento de la zona caliente es más complicado cuando los técnicos tienen que estar uno o dos pisos por encima del taller para sustituir las piezas consumibles. Hay que tener en cuenta otras consideraciones relacionadas con la gestión de la interfaz humana: escaleras, pasarelas y barandillas. Y, por supuesto, la altura del tejado de la instalación limitará el tamaño del horno. "Una historia con moraleja enseñó a los instaladores y montadores a prestar atención a la ubicación del puente grúa, para que no se atascara en el lado equivocado de un horno vertical o perdiera la mitad de su recorrido", recuerda Kowalewski.
Las instalaciones de un horno de vacío vertical tienden a ser más elaboradas para aprovechar el espacio y suelen costar más que las de un horno horizontal. Y aunque los hornos de carga inferior pueden ocupar menos espacio en funcionamiento, siguen necesitando más espacio. "Los hornos verticales de carga inferior siguen necesitando espacio para que la solera descienda y se aleje de la base del horno para cargar y descargar las piezas", señala Kowalewski.
"Además, las recetas para verticales y horizontales no son necesariamente intercambiables. Trasladar un proceso de una máquina horizontal a una vertical puede requerir una recertificación del proceso antes de que pueda continuar la producción", añade Grann.
Mirando al futuro - Tendencias del vacío vertical
"Tradicionalmente, los clientes utilizaban nuestros hornos verticales de vacío para el recocido y la soldadura fuerte de piezas, que sólo requerían un enfriamiento rápido de 2 bares, pero las empresas aeroespaciales están empezando a solicitarnos soluciones de enfriamiento rápido a mayor presión", observa Heninger. "Hemos empezado a ver más demanda de hornos de 6 bares hasta 15 bares por parte de empresas aeroespaciales y estamos construyendo más de estos a medida que aumenta la demanda."
Lo que Ipsen ha observado a lo largo de los años es una tendencia de los clientes que compran un horno de vacío vertical a añadir más a su flota con el tiempo. Una vez que se ha formado al equipo de mantenimiento, se han aprobado las recetas, se han implantado las instalaciones y los procedimientos, y empiezan a llegar los pedidos, la demanda de producción de hornos de vacío verticales sigue siendo fuerte.
Si desea obtener más información sobre los hornos de vacío verticales o saber si uno de ellos puede ser la opción adecuada para su proceso, rellene nuestro formulario de solicitud o envíenos un correo electrónico a sales@ipsenusa.com.