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UNIVERSIDAD POLITECNICA DE JUVENTINO ROSAS
INGENIERIA EN MANUFACTURA AVANZADA
TOPICOS DE NUEVAS TECNOLOGIAS DE MANUFACTURA
ORLANDO PALOALTO CANO
MOISES CERVANTES CANO

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Introducción a los tratamientos térmicos

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Introducción a los tratamientos térmicos

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El tratamiento térmico se define como una combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento aplicadas a metales y aleaciones en estado sólido para obtener las condiciones o propiedades deseadas
Pretende endurecer o ablandar, eliminar las consecuencias de un mecanizado, modificar la estructura cristalina o modificar total o parcialmente las características mecánicas del material.

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Para homogeneizar el fundido de las aleaciones metálicas, para mejorar su ductilidad en caliente, para ablandar los metales antes o durante su procesamiento en frío o en caliente, o para modificar su microestructura con el fin de obtener las propiedades mecánicas deseadas.

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También se utiliza el tratamiento térmico de aleaciones metálicas para modificar la estructura química superficial de los materiales. Este objetivo se logra mediante la difusión de carbono, nitrógeno y otros materiales sólidos o gaseosos en la superficie del componente. Estos procesos se utilizan para obtener superficies con una dureza determinada y para mejorar su resistencia al desgaste, la corrosión y la fatiga.

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Consiste en el endurecimiento superficial (hasta 1.5 mm) manteniendo un núcleo tenaz y a veces también mejorando ciertas propiedades mecánicas o químicas, como resistencia al desgaste y la corrosión, en la superficie de ciertos metales cuando estas superficies se someten a una exposición láser bajo determinadas condiciones.

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Matrices y troqueles para conformado de chapa.
Matrices de forja. Moldes de inyección de plástico, aluminio, otros metales, vidrio, cerámica, calzado etc. Guías, amarres de sujeción y correderas. Bancadas de maquinaria. Cigüeñales, árboles de levas y transmisiones. Árboles de levas. Transmisiones. Engranajes y cremalleras. Muelles. Husillos. Rodillos de laminación. Ejes de rotación, obturadores para estos ejes. Cuchillas y útiles de corte.

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Ejemplos de aplicación de endurecimiento

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Ejemplos de aplicación de endurecimiento

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En este video podemos observar un ejemplo de endurecimiento a un engrane y otro tipo de materiales

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El  tratamiento  superficial  por  láser  en  general implica transformaciones en estado sólido por lo que la superficie no llega a fundirse.
Barrido de haz láser, aporte de energía de alta concentración
Proceso limpio, no se requieren refrigerantes
Ahorro de tiempos y costes mediante temple   selectivo   de   las  zonas de interés

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Endurecimiento por láser vs. Endurecimiento por inducción 

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Endurecimiento por láser vs. Endurecimiento por inducción 

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Este procedimiento en particular utiliza una bobina de cobre como base inicial y fuente de calor. Las piezas de trabajo, partes o componentes que se van a calentar se colocarán dentro de una bobina de cobre.
El endurecimiento por láser, por otro lado, es un procedimiento que es algo que todos ya conocemos. Utiliza un rayo láser para calentar la superficie de la pieza de trabajo y luego permite que se enfríe por sí sola.

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Se utilizan para todos los materiales en los que se pueden utilizar métodos clásicos de endurecimiento por el contenido de carbono adecuado. En el endurecimiento por láser, únicamente las áreas especialmente bajo tensión de los componentes se endurecen localmente, por ejemplo, aceros y hierro fundido en la fabricación de herramientas.

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El endurecimiento por láser causa deformaciones?

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El endurecimiento por láser causa deformaciones?

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Ha habido casos mínimos de deformación en proyectos terminados mediante endurecimiento por láser debido al hecho de que la energía láser absorbida es estrecha.
Un ejemplo de una pieza deformada de pieza o componente de metal es la de la imagen de arriba

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En este video observamos el proceso de endurecimiento en ciertas areas localizadas eliminando deformación posible por el tratamiento térmico

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Standex Engraving Mold-Tech: Laser Hardening of a Gear

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GS47CrMn6 -----------55HRC

39NiCrMo3     --------54HRC

EN-JS1070  ----   61HRC
GGG60 ----------59HRC

1.2379    ------------58HRC

1.2333    -------------60HRC

1.2344 ------------58HRC

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Consiste  en  proporcionar  al  material  la  suficiente  energía para  conseguir  niveles  de  temperatura  capaces  de  provocar  cambios  en  sus  propiedades metalúrgicas,  sin  llegar  a  la  fusión  o  evaporización  del  material.  Por  lo  general,  el  endurecimiento por láser da una dureza máxima a la mayoría de los metales.

Para poder calentar la superficie del material hasta obtener la estructura austenítica es   necesaria   una   cantidad   importante   de   energía   durante   un   período   de   tiempo relativamente  prolongado,  para  ello  se  focaliza  el  haz  laser  en  forma  de  huella  con  un

movimiento relativo respecto a la pieza a tratar

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Endurecimiento superficial

Fundido de superficie

Revestimiento láser

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Por medio de un cabezal controlado vía CAD-CAM se aplica a una zona especifica un haz láser hasta alcanzar una temperatura superior a la de austenización. Finalmente las piezas se enfrían por conducción.

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Parámetros y procesos que afectan la composición y propiedades

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Parámetros y procesos que afectan la composición y propiedades

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• Tipo de aleación

• Calentamiento

• Enfriamiento

• Trabajo

• Tiempo

• Atmósfera

• Recubrimiento superficial

• Difusión superficial

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El aporte de calor se concentra en la capa superficial, permaneciendo frío el interior

de  la  pieza.  Debido  a  la  conducción  de  calor  a  la  masa  de  la  pieza,  se  alcanzan  altas velocidades  de  enfriamiento  al  aire  (temple),  no  siendo  necesaria  la utilización  de  líquidos refrigerantes

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¿Qué es el tratamiento superficial por láser?

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¿Qué es el tratamiento superficial por láser?

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El Tratamiento Térmico de endurecimiento superficial (Temple) por Láser es un

proceso en el cual se utiliza la energía de un

haz láser para producir un rápido

calentamiento de la zona a tratar

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Ahora con mas facilidad podemos hablar sobre los tratamientos térmicos de laser, analizamos esta tecnología detalladamente junto con sus tratamientos y es mucho mas preciso utilizar el laser que otros procesos ya que puedes manufacturar zonas en especifico sin que exista defectos a lo que rodea esa zona, el manejo del laser como lo mencionamos es computarizado así es sencillo el manejo de este