Por Dirk Joritz - Ipsen International GmbH
En el mundo actual, los componentes metálicos tienen que cumplir requisitos cada vez más exigentes, por ejemplo, en cuanto a la resistencia al desgaste o a la corrosión. Para garantizar la calidad correspondiente, incluso con materias primas relativamente baratas, los componentes suelen someterse a un tratamiento térmico industrial. Dependiendo de la cantidad de componentes a tratar y de la flexibilidad necesaria de la planta, se utilizan hornos de funcionamiento continuo o de carga por lotes.
Los hornos de funcionamiento continuo son adecuados para la producción en serie en la industria del automóvil, por ejemplo. Los sistemas de carga por lotes, también llamados hornos de (una) cámara, destacan por su gran flexibilidad: después de cada lote, se puede cambiar el programa y, por tanto, el componente a tratar. Esto hace que estos sistemas sean muy populares, por ejemplo, entre las empresas comerciales de tratamiento térmico.
Los hornos de cámara utilizados para el temple y la cementación (carburación seguida de enfriamiento en aceite) constan de una cámara de calentamiento y un baño de aceite directamente adyacente. Según el diseño, se distinguen dos grupos:
- Hornos basados en el principio de enfriamiento directo (hornos TQ)
- Hornos basados en el principio de enfriamiento rápido (RTQ)
En los hornos TQ, que funcionan según el principio de enfriamiento directo, las piezas a tratar se cargan directamente en la cámara de calentamiento, que funciona a más de 750 °C, donde se calientan y, si es necesario, se carburan. A continuación, las piezas se transportan a la cámara de enfriamiento, donde suelen enfriarse en un baño de aceite. Esto también endurece la capa superficial. A continuación, las piezas se retiran del horno.
En los hornos RTQ, que funcionan según el principio de retorno a través del enfriamiento, los componentes que se van a tratar se colocan primero en la cámara de enfriamiento relativamente fría (aprox. 120 °C a 140 °C) durante unos minutos. A continuación, el lote se introduce en la cámara de calentamiento, que funciona a más de 750 °C, donde se calienta y, si es necesario, se carbura. A continuación, los componentes se endurecen en la cámara de temple, como en el TQ. A continuación, los componentes se retiran del horno.
Aunque los tamaños de los lotes son idénticos, el programa de tratamiento térmico real es el mismo en ambos hornos y los resultados conseguidos sólo varían mínimamente, existen algunas diferencias que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el sistema de horno adecuado.
Espacio necesario y coste:
El horno TQ tiene una puerta de carga y otra de descarga, por lo que deben instalarse sistemas de carga adecuados tanto delante como detrás del horno. En consecuencia, este tipo de horno requiere más espacio que el horno RTQ, que se maneja con un solo sistema combinado de carga y descarga. En términos de coste, los dos hornos en sí difieren sólo de forma insignificante; sin embargo, dado que se añaden dos sistemas de carga a un horno TQ, la adquisición es inicialmente algo más cara. Sin embargo, si se utiliza una línea con al menos tres hornos TQ para el tratamiento térmico, esta inversión se amortiza rápidamente y el método TQ resulta más barato que el método RTQ a largo plazo.
Duración del tratamiento y rendimiento:
El programa de tratamiento térmico en la cámara de calentamiento es idéntico en ambos sistemas de hornos. La diferencia se encuentra en el tiempo de tratamiento: éste es algo más largo en el horno RTQ, ya que la carga se carga a través de la cámara de enfriamiento y permanece allí durante un breve tiempo de enjuague (aprox. 15 a 20 minutos). Esto da al horno TQ una ligera ventaja en términos de rendimiento, ya que el siguiente lote puede cargarse ya en la cámara de calentamiento mientras el lote anterior todavía se está curando en el baño de aceite. Con el sistema RTQ es posible que un lote se introduzca también en la cámara de enfriamiento mientras el lote anterior sigue en el baño de aceite (lo que se denomina carga doble). Pero esto sólo es posible si el tiempo de enfriamiento en el baño de aceite es significativamente mayor que el tiempo de purga antes de cargar la cámara de calentamiento. Esto significa que
con tiempos de enfriamiento cortos, el horno debe descargarse completamente antes de poder tratar el siguiente lote.
Mantenimiento y control:
El horno TQ también se destaca en este aspecto: durante la producción normal es posible mirar tanto la cámara de calentamiento como la de enfriamiento durante la carga y la descarga, por ejemplo para observar el estado de la mampostería o posibles hollines. Con un horno RTQ, sólo se puede inspeccionar la cámara de temple durante el funcionamiento; la inspección de la cámara de calentamiento sólo es posible cuando el horno está fuera de producción. El horno TQ es más accesible para el mantenimiento gracias a sus dos puertas. Sin embargo, también supone un poco más de trabajo porque hay que vigilar e inspeccionar dos puertas.
Resultados del tratamiento térmico y flujo del proceso:
Como se ha mencionado al principio, los resultados del tratamiento térmico no varían significativamente entre los hornos TQ y RTQ. No obstante, hay que mencionar algunos detalles: al cargar el horno TQ, el aire entra directamente en la cámara de calentamiento. Esto significa que la atmósfera del horno se interrumpe y sólo se vuelve a crear después de cerrar la puerta. En el horno RTQ, en cambio, el lote permanece inicialmente en la cámara de temple durante un breve tiempo de purga. Allí se compensa el efecto negativo del aire que ha penetrado. Al cargar la cámara de calentamiento, no entra más aire en la cámara de calentamiento y la atmósfera del horno se restablece más rápidamente.
Para minimizar el tiempo de calentamiento en la cámara de calentamiento, los lotes suelen precalentarse a una temperatura de 350 °C a 450 °C. En este caso, el tiempo de permanencia en la cámara de enfriamiento de los hornos RTQ sería bastante perjudicial, ya que los lotes pierden temperatura durante este tiempo. Esto reduce el efecto de precalentamiento deseado.
En resumen, puede decirse que ambos sistemas de hornos rinden bien en diferentes ámbitos y que no debe preferirse un tipo sobre el otro. Si, por ejemplo, sólo dispone de un espacio limitado, un sistema TQ es probablemente menos adecuado. Si el precalentamiento es de vital importancia para usted, un horno RTQ no encaja necesariamente en el concepto. Por ello, los requisitos individuales del cliente son el factor decisivo en el proceso de selección.
Estaremos encantados de asesorarle con más detalle sobre los diferentes tipos de hornos de atmósfera y sus posibles aplicaciones para asegurarse de tomar la decisión correcta. Para más información, no dude en ponerse en contacto con nosotros en marketing@ipsen.de.
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