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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO




       LABORATORIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL




MANUAL DE OPERACIÓN HORNO DE RESISTENCIA
               ELÉCTRICA
HORNOS




DETRATAMIENTOS TÉRMICOS
Revisión Octubre 2008
ÍNDICE




INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1


   HORNOS ELÉCTRICOS.................................................................................................2


AJUSTES/ SEGURIDAD/ INSTALACION...................................................................15


OPERACIÓN DE EQUIPO............................................................................................18


MANTENIMIENTO........................................................................................................37


POSIBLES FALLAS Y SOLUCIONES..........................................................................37


EQUIPO AUXILIAR.......................................................................................................37


APENDICES....................................................................................................................40
Instituto Tecnológico de Querétaro




INTRODUCCIÓN




       Para tener éxito en el funcionamiento y servicio de una herramienta o pieza, el diseñador
debe tener conocimiento del uso de los materiales, seleccionando el que responda a las
exigencias de servicio, aplicando el más económico sin descuidar la calidad y no olvidando que
la forma de diseño es fundamental.



       En el presente trabajo se pretende mostrar un panorama general de la aplicación de los
tratamientos térmicos a los aceros.



       Analizaremos los tratamientos térmicos más comunes como son: el recocido, el
   normalizado, el temple, el revenido, los procesos termo – químicos como la cementación y la
   nitruración.
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HORNOS ELÉCTRICOS




Los hornos alimentados con energía eléctrica son de un uso muy extendido por su comodidad y
fácil manejo. En la actualidad con los sistemas de programación que se incorporan son muy
útiles y fiables. En las cámaras de estos hornos van alojadas, en unos surcos o vías de las
paredes, unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan de resistencia
formadas por aleaciones de cromo-níquel y de otros metales cuya característica es la buena
conductibilidad, según las temperaturas que se quiera alcanzar.



Calentamiento


Las resistencias eléctricas están colocadas en los laterales, solera, fondo y puerta del horno
(según modelos), e incorporadas a una masa de hormigón refractario, que las protege de
golpes y rozaduras durante la carga y descarga.



Los calefactores están ampliamente sobredimensionados para una larga vida. Son de hilo
resistor de aleación Cr-Al-Fe y preparados para ser conectadas a la red de 230/400 V 2 ó 3
fases.



Aislamiento


El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran
poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor. La
perfección en el aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo y un
extraordinario ahorro energético.




 DESCRIPCION E ILUSTRACION DE OPERACIONES QUE SE PUEDEN REALIZAR EN EL
HORNO




Este horno puede ser empleado en una gran variedad de procesos industriales, tales como:



      1. Tratamientos térmicos de los metales y de los polvos.


      2. Secado a alta temperatura de productos varios.


      3. Precalentamiento de resinas termoplásticas con alta temperatura de ablandamiento.


      4. Cocido de esmaltes y óxidos.


      5. Cocido de muelas con ligante vítreo.


      6. Quemado.


      7. Descerización de premoldeados quot;al verde”.


      8. Cocido de pinturas encima del barniz en la porcelana, para artículos de fayenza y
         de gres.




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Indicad
o
r




de                                   Encendido de indicador de temperatura
temper
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                                     I

                                     Indicado
                                     r      de
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                                     Polea
Regulador de
flujo de aire




P




                R

                a




                P




                Pedal de
                para abrir
                y cerrar
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R
                                     R
Charola




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   1. Descripción de función de cada parte:



       •   Switch de encendido del horno RO: Al accionar este botón el horno comienza a
           trabajar abasteciendo de energía eléctrica al horno.



       •   Caseta de control: En esta parte se encuentran todos los controladores del horno
           como son temperatura, tipo de horno entre otros.



       •   Seleccionador de horno: debido a que la caseta de controladores es para varios
           tipos de hornos es necesario tener este botón que nos permite seleccionar el tipo de
           horno que se va a usar.



       •   Seleccionador de medición:



       •   Indicador de temperatura: Nos indica la temperatura a la que se necesita para llevar
           a cabo el tratamiento y así mismo nos muestra la temperatura real, cuando la
           temperatura es alcanzada el horno se apaga automáticamente pero nunca deja bajar
           la temperatura enciente cuando así se requiera.



       •   Indicador de temperatura real: Indica la temperatura actual del horno en una escala
           de 0-1200 grados centígrados.



       •   Indicador de temperatura requerida: Indica la temperatura que uno desea para
           llevar a cabo el tratamiento térmico en una escala de 0-1200grados centígrados.



       •   Encendido de indicador de temperatura: Permite encender el             indicador de
           temperatura para poder regularla y manejarla durante el tratamiento.
•   Polea: Ayuda en la apertura de la puerta del horno apoyado de un pistón neumático y
    un juego de cadenas.



•   Regulador de flujo de aire: Abre el flujo de aire necesario para el uso correcto del
    pistón neumático.



•   Pedal de abrir y cerrar: Activa al pistón neumático que a su vez hace funcionar a la
    polea para poder abrir la puerta del horno o cerrarla, abre en el sentido de las
    manecillas del reloj y cierra en el lado contrario, para dejar de usarlo es necesario
    colocarlo exactamente en el centro.



•   Pistón neumático:      Ayuda a jalar la puerta para su apertura ya que esta es muy
    pesada.



•   Regulador de presión de aire y aceite:




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       •   Resistencias internas: ayuda a calentar el interior del horno .



       •   Charola : Sobre ella se colocan las piezas que van a ser tratadas y generalmente es
           de acero.



       •   Recubrimiento: se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa
           térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir


           las                     perdidas                   de                    calor. La
           perfección en el aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo y un
           extraordinario ahorro energético.




  2. Descripción e ilustración de operaciones que puede realizar el equipo
 TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO




DEFINICIÓN DE “TRATAMIENTOS TERMICOS”



             Es el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades
mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se
aplica tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro
carbono.
ºC




                                2



                     1




                                                    3




                                                          seg



1.- Calentamiento (del metal en estado sólido). 2.-
Permanencia (tiempo en el cual permanece caliente). 3.-
Enfriamiento (brusco o lento).




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PRINCIPALES PROCESOS DE TRATAMIENTOS TERMICOS



PROCESOS PARA SUAVIZAR: mediante los procesos de suavizar se pretende dejar al
material en su menor dureza, intenta liberar esfuerzos inherentes o producidos en operaciones
previas, resultado en general de una estructura suave, los procesos para suavizar son
los siguientes:



       •   Relevado de esfuerzo


       •   Recocido: Tiene como finalidad ablandar el acero. La temperatura de calentamiento
           está entre 600 y 700ºC. El enfriamiento es lento.


       •                                                        Normalizado: Se emplea
           para                                                 dar al acero una estructura y
           unas                                                 características   que      se
                                                                consideran normales. Es
           previo                                               al temple y revenido. Se
           calienta                                             la pieza entre 55 y 85ºC
           para                                                 conseguir la transformación
                                                                completa en austenita.
PROCESOS PARA ENDURECER: son aquellos que producen en el acero un endurecimiento
en toda la sección de la pieza o dureza en el núcleo controlada o endurecimientos en la
superficie con profundidad controlada. Los procesos utilizados son:


      •   El temple: Se emplea para aumentar la dureza de los aceros, su resistencia a
          esfuerzos y tenacidad. Se calienta a 915ºC (en el cual la ferrita se convierte a
          austenita). Después la masa metálica se enfría rápidamente. Siempre se hace un
          revenido después, ya que se pretende la obtención de una estructura totalmente
          martensítica.
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          o TEMPLE AL AGUA: El agua que se utiliza en el para el temple debe ser agua
            “blanda” que no este demasiado aereada, esto significa que no debe tener disuelto
            demasiado bióxido de carbono (CO2) y oxigeno, debe estar limpia, carente de
            turbidez y otras impurezas. El efecto enfriante del agua se puede controlar en
            limites pequeños de temperatura, la mas adecuada para el agua de temple es de
            20 a 40 C (68 a 104 F), el agua demasiado fría templa bruscamente y un agua
            caliente templa perceptiblemente moderado. Para disminuir el efecto de
            enfriamiento brusco del agua, se tienen varios tipos de compuestos que ayudan a
            tener durante el temple un efecto moderado, por ejemplo la adición de agua de cal,
            agua jabonosa, glicerina, pectina soluble, etc. l temple al agua se usa para
            aquellos aceros que es necesario un temple violento se usa para aceros de bajo
            contenido de                                                carbono, para piezas
            de secciones                                                gruesas           con
            contenido                                                   medio de carbono de
            grano      fino,                                            para aceros de bajo
            contenido de                                                elementos aleantes y
            para aceros de                                              alto porcentaje de
            contenido de                                                elementos     aleantes
            en piezas de                                                secciones    gruesas,
            para     aceros                                             sensibles a fracturas
            no se usa el                                                temple al agua.
o   LOS ACEITES COMO MEDIO DE TEMPLE: Los aceites que se emplean en el
         temple se pueden clasificar en dos tipos:


               aceites convencionales y
               aceites rápidos.


               Un aceite de temple convencional es aquel que no contiene aditivos que


         alteren sus características de enfriamiento. Los aceites son fracciones producidas
         por la destilación de aceites crudos según sus viscosidades, alrededor de 100 sus
         37º C.


                Los aceites de temple rápido son porciones de menor viscosidad y
         contienen aditivos desarrollados especialmente cuyo efecto sobre las
         características de enfriamiento del aceite es proveer una velocidad de enfriamiento




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              más rápida. La temperatura optima que se debe mantener en un baño de temple
              de aceite puede ser influenciada por los factores:


                         •   El punto de inflamación del aceite.


                         •   Requerimientos de limpieza.


                         •   Control de la distorsión.


                         •   Requerimiento de dureza.



                     La temperatura del aceite debe estar 65º C por debajo de su punto de
              inflamación                              a la hora del temple, esto por razones
              de                                       seguridad los aceites de temple deben
              mantener la                              característica de no manchar la
              superficie                               de las piezas.
o TEMPLE AL AIRE: Todavía un enfriamiento mas moderado del que efectúa un
  aceite espeso (viscoso) es el aire. En lo referente a la templabilidad se hablo
  que algunos aceros altamente aleados tienen tan pequeño el limite superior de
  velocidad de enfriamiento que la martensita se forma durante un enfriamiento
  lento, durante el enfriamiento es necesario ya sea el aire calmado o corriente de
  aire que puede ser suministrado por un ventilador o por compresores. En
  ciertos casos el chorro de aire se dirige con aditamentos en forma de
  regaderas o tubería perforada, etc. El aire al igual que los otros medios para
  mejorar efectividad debe de cubrir uniformemente toda la pieza.
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       •   Revenido: Reduce las tensiones internas de la pieza originadas por el temple. Reduce
           la fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza. Se calienta entre 150-500ºC.
           El enfriamiento es al aire o en aceite. El calentamiento es en horno de sales. En esta
           fase la martensita expulsa el exceso de carbono.
•   Cementación: Tratamiento térmico con el cual se aporta carbono a la superficie de
           una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, es utilizado
           para conservar las cualidades del acero que se le dan con el templado y revenido.
           Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono llamada
           cementante y someterla durante varias horas a altas temperaturas (1000ºC). El
           enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento térmico posterior.


       •   Nitruración: Es un tratamiento termoquímico, dado que se modifica la composición del
           acero incorporando nitrógeno, dentro del proceso de tratamiento térmico. Proporciona
           dureza superficial a las piezas, por absorción de nitrógeno mediante el calentamiento
           en una atmósfera de nitrógeno.




     CARACTERÍSTICAS Y USOS



    Acero para piezas de maquinaria de uso general que deban ser templadas y revenidas como:
flechas de transmisión y engranes, asimismo piezas y flechas que por su tamaño no puedan
templarse, este acero es nitrurable para alcanzar altas durezas superficiales,
recomendable para herramientas de equipos para vaciado de aleaciones de estaño, plomo y
zinc.


Este material puede ser suministrado en estado recocido o tratado, recocido con una dureza
aproximadamente de 180 – 217 Brinell, tratado de 300 –320 Brinell, este último con una




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resistencia de 95 kg/mm2 especial para ser usado en piezas que deban soportar mucha fatiga y
sin necesidad de someter a ningún tratamiento.




                                       Tratamiento Térmico

          PARA            ºC              ºF


          Forjar          850 – 1050      1560 - 1920


          Recocer:        650 - 700       1200 – 1290


          Templar:        830 - 850       1525 – 1560        enfriar en el horno


          Revenir:        530 - 670       986 - 1238         al aceite




   CLASIFICACION DE LOS ACEROS.
   NORMAS Y CLASIFICACIONES AISI Y SAE




             Las especificaciones para los aceros representan los resultados del esfuerzo
conjunto de la American Iron And Steel Institute (AISI) y la Society Of Automotive Engineers
(SAE) en un programa de simplificación destinado a lograr mayor eficiencia para satisfacer las
necesidades de acero en la industria.



    Para cada acero se utiliza un número formado por cuatro o cinco dígitos, el primero de los
dígitos indica el grupo a que pertenece el acero, así por ejemplo tenemos que:
1. Indica un acero al carbono.


      2. Un acero al níquel.


      3. Un acero al cromo – níquel, etc.



En el caso de los aceros de aleación simple, el segundo digito implica el porcentaje aproximado
del elemento predominante en la aleación, los dos o tres últimos dígitos indican el contenido de
carbono.



      Así una designación 9840 típica de un acero tiene el siguiente significado:



98: aceros al alto Ni-Cr-Mo 0.85-1.15 % Ni, 0.70-0.90 %Cr, 0.20-0.30 % Mo



40: 40 puntos de Carbono, 0.38-0.43 % C



      Para efecto de practicidad hemos incluido algunas especificaciones de acero aleado
representativo.




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NUM AISI     %C           %Mn         %Ni         %Cr         %Mo         NUM SAE     TIPO

E9310        0.08-0.13    0.45-0.65   3-3.50      1.00-1.40   0.08-0.15        9310 aceros al alto

        9840 0.38-0.43    0.70-0.90   0.85-1.15   0.70-0.90   0.20-0.30        9840 Cr-Ni-Mo

        9850 0.48-0.53    0.70-0.90   0.85-1.15   0.70-0.90   0.20-0.30        9850




EFECTOS DE ESTOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS
NIQUEL




      Es el mas común de todos los elementos aleantes, es agregado para el propósito de
aumentar el esfuerzo, la ductibilidad, respondiendo al tratamiento térmico, las cantidades
usadas generalmente son 1 a 5 % en aceros con alto contenido de Ni (15%) dan ciertos tipos de
aceros inoxidables.



      Las adiciones del 40% se producen aleaciones para resistir las altas temperaturas. En
aceros tratados térmicamente, el Ni aumenta la resistencia y la ductibilidad, las aleaciones de
acero al Ni tienen gran resistencia al impacto en bajas temperaturas, además de que este
elemento es un restabilizador de la austenita.



       En combinación en el cromo, el níquel produce aceros aleados con gran templabilidad,
alta resistencia al impacto y la fatiga, además con elevada proporcionalidad elástica.



CROMO



      La adición de cromo al acero corresponde al tratamiento térmico, aumentando la dureza y
profundidad de penetración dando resistencia a la abrasión y al desgaste.
El cromo es el más grande elemento de aleación en aceros inoxidables y resistentes al
calor y en estos la cantidad usada de cromo será desde 5 a 40%. Cuando en la composición del
acero se encuentra presente alto contenido de cromo y se desea efectuar un temple, es
necesario tomar en cuenta que debe mantenerse a temperatura de temple al tiempo requerido
para disolver los carburos de cromo que son los que endurecen al material.



     Es usado con el níquel para dar ductibilidad al acero teniendo optimas propiedades
mecánicas.



      Tiene buenas características de corte y además es usado ampliamente en aceros para
herramientas en cantidades desde 0.25% a 12%.




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MOLIBDENO



      El molibdeno aumenta considerablemente la profundidad de capa de dureza y también
aumenta la elasticidad en los aceros que han sido sometidos al tratamiento térmico, los aceros al
molibdeno en condiciones de temple requieren una alta temperatura de revenido para obtener el
mismo grado de suavidad comparado con los aceros al carbono o aleados.



      El molibdeno ayuda al acero a retener el esfuerzo a altas temperaturas y es una
importante medida de seguridad a los altos esfuerzos de desgaste.



       El efecto de la aleación de molibdeno es muy pronunciado y por lo tanto se agrega en
cantidades pequeñas y generalmente en combinación con otros elementos aleantes en
contenidos de 0.15 a 0.30% de molibdeno muestran susceptibilidad a la fractura durante el
revenido.




AJUSTES/ SEGURIDAD/ INSTALACION




   Equipo de protección personal:



                                     Pinzas: Instrumento metálico de dos ramas generalmente que
                                     se emplea para coger, sujetar, atraer o comprimir. Cuando son
                                     muy robustas se denominan también fórceps. Son de gran
                                     ayuda para no tener contacto con las altas temperaturas
                                     generadas por el horno.
Traje de asbesto: es un traje formado por pantalón, chaquetón y
     guantes hechos a base de asbesto.


     Nos ayuda a mantener el cuerpo a su temperatura normal y evitar
     cualquier daño producido por las altas temperaturas.




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Zapatos de uso industrial: preferentemente con casquillo y suela antiderrapante, es posible
que no se sujete bien la pieza y esta caiga y golpee los pies de la persona que realiza el
tratamiento y al mismo tiempo se usan materiales como el aceite de temple, que fuera de su
lugar puede ocasionar un accidente.



Guantes de asbesto: Los guantes, mitones, manoplas se impone usarse en operaciones que
involucre manejo de material caliente. Los elaborados en telas metálicas son aquellos que se
usan en trabajos como soldadura en grandes cantidades y en trabajo de manejo de metales en
estado de fundición. Además de usar los demás dispositivos de protección personal.



Protección de cara y ojos: Capuchones, esta realizado de material especial de acuerdo al
uso, por medio del cual se coloca una ventana en la parte delantera, la cual le permite observar
a través de dicha ventana transparente lo que esta haciendo, el empleo de este tipo de
capuchones se usa en operaciones donde intervengan el manejo de productos químicos
altamente cáusticos, exposición a elevadas temperaturas, etc.




   1) DESCRIPCIÓN DE FUNCIÓN DE CADA PARTE
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La imagen anterior nos muestra la parte en la que se enciende el horno; cuenta con un botón el
cual se debe poner hacia arriba para encenderlo después de ello es necesario mover la palanca
de la parte izquierda hacia la izquierda donde dice controlar la segunda palanca se mueve hacia
donde este el nombre del horno, en la parte superior donde se muestra una escala de
temperaturas se tiene un botón que también debemos mover para encenderlo y por ultimo se
mueve otro botón la flecha que esta en la parte inferior de la escala de color verde a la
temperatura que se desea obtener.
En esta imagen podemos apreciar que se cuenta con una puerta en la parte posterior del horno
la cual se abre hacia arriba bajo presión de aire, es una puerta que se mantiene
herméticamente cerrada cuando no se trabaja o cuando se pretende calentar algún material, en
la parte lateral derecha se encuentra un pedal con el cual es posible manejar la puerta, es decir,
abrirla y cerrarla; cuando el pedal se presiona al frente la puerta abre y cuando es presionado
para atrás se cierra la puerta. Cuenta con un orificio la puerta por el cual se puede apreciar lo
que se mantiene en el interior. En la parte posterior-superior se encuentra una llave que permite
el paso del aire que se requiere para abrir la puerta o cerrarla, esta llave es alimentada por un
compresor que se cuenta en el taller.


En el techo se ubica un agujero por donde salen los gases de la cámara.
17
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En esta lustración se aprecia el interior del horno el cual esta construido con materiales
refractarios.



Las paredes de la misma están hechas de placas de chamota, planchas de carborundo y/o
manta de material aislante. Cuando se carga la mufla los objetos se estiban por medio de
planchas de chamota o de acero especial para hornos cerámicos y tubos de arcilla de chamota
cocidos.


En este interior que apreciamos se coloca el material que se trabajara, por la misma
temperatura con la que se cuenta este interior se encuentra al rojo vivo.




OPERACIÓN DE EQUIPO




Se ejemplificara con una práctica el funcionamiento del horno.




Practica:
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                                          OBJETIVOS




       •   El alumno aplicara sus conocimientos teóricos en el horno de resistencia eléctrica del
           ITQ (Mufla) al llevar a cabo una practica en el acero SAE 9840


       •   Comprobara la teoría ya estudiada de las características y procedimientos de
           tratamientos térmicos, para dicho acero.


       •   Será capaz de diseñar un sistema de práctica similar, para cualquier otro acero al que
           desee dar algún Tratamiento térmico.




   Maquinaria y equipo:



       -   Horno eléctrico tipo Mufla.


       -   Durómetro.


       -   Compresor para alimentación de instalación neumática.


       -   Tina de aceite.


       -   Tina de agua.


       -   Contenedores de agua y solución de agua.
-   Medios de temple: Aceite de temple, agua, solución salina de agua, cal, placa metálica
            para enfriamiento al aire.


        -   Equipo de protección personal (traje de asbesto).


        -   Equipo de protección       complementario    (zapatos   de   seguridad,   guantes   de
            asbesto o carnaza).


        -   Pinzas de sujeción



     ANTECEDENTES



     Dada la investigación y desarrollo previo, tenemos los datos adecuados para llevar a cabo la
     práctica. Estos son:



     ACERO A EMPLEAR: SAE 9840



     DEFINICION: Acero grado maquinaria al Cromo-Níquel-Molibdeno de buen rendimiento. Sus
     elementos de aleación debidamente balanceados lo hacen de buena resistencia a la fatiga.
     Acero para piezas de maquinaria de uso general que deban ser templadas y revenidas como:
     flechas de transmisión y engranes, asimismo piezas y flechas que por su tamaño no puedan
     templarse, este acero es nitrurable para alcanzar altas durezas superficiales,
     recomendable para herramientas de equipos para vaciado de aleaciones de estaño, plomo y
     zinc.


     Este material puede ser suministrado en estado recocido o tratado, recocido con una dureza
     aproximadamente de 180 – 217 Brinell, tratado de 300 –320 Brinell, este último con una




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   resistencia de 95 kg/mm2 especial para ser usado en piezas que deban soportar mucha
   fatiga y sin necesidad de someter a ningún tratamiento.




   TRATAMIENTOS TERMICOS RECOMENDADOS:

                                                                    Revenir:

PARA          ºC           ºF                                                   670      1238

              850      –   1560      -

Forjar

              1050         1920


              650      -   1200 –

Recocer:

              700          1290


              830      -   1525 –

Templar:

              850          1560


              530      -   986       -
enfriar     en


                                                                   el horno


                                                                   al aceite




TEMPLE



Precalentar : De 4 a 5 horas previamente.
Temple (Austenización)


830-860°C (1530-1580°F) - 1 hora por 1 pulgada de sección más 15 minutos por cada pulgada
adicional.


Enfriamiento Al aceite.


Revenir 530-670°C - Debe llevarse a cabo inmediatamente después del temple de
preferencia. Además frecuentemente se debe dar doble revenido con un tiempo de
permanencia de 2 horas en cada revenido.




1. Encender compresor.
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                                      Compresor de aire.



   Para el encendido del compresor primero será necesario accionar el switch de encendido
   localizado al costado izquierdo del compresor empotrado en la pared en la parte superior,
   como se muestra en la (fig. 1a), enseguida se deberá abrir la válvula de salida amarilla
   ubicada arriba al costado izquierdo del compresor, para habilitar la salida de aire de la
   instalación (fig. 1b).
Fig.1a) Switch                                Fig.1b) Válvula




2. Accionar switch de energización de la instalación del horno ubicado al costado derecho
  del tablero de control del horno, de modo que este en la posición mostrada en la (fig. 2).
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                  Fig. 2 Switch de energización de tablero de control del horno.
   3. Accionar brake de horno “RO” en posición “ON” (Fig. 3).
Fig. 3 Brake de horno “RO”.
4. Accionar palanca de medición en posición “medir”, (fig. 4).




                        Fig. 4 Palanca de medición en posición medir.
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   5. Accionar palanca de selección en posición “RO”, (fig. 5).




                           Fig. 5 Palanca de selección en posición “RO”.



   6. Accionar botón de inicio en posición “ON”. (fig. 6).
Fig. 6 Botón de inicio.



7. Nivelar tornillo de ajuste para indicar la posición en la temperatura deseada, (fig. 7). Nota:
  El indicador rojo mostrara la temperatura deseada y cuando el verde coincida con este
  habremos alcanzado tal temperatura.
Fig. 7 Tornillo de ajuste en display análogo de temperatura.




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Se deberá encender el Horno a la temperatura adecuada para temple. En este caso 840 C. Con
una anticipación de aproximadamente 4 horas. Una vez realizado este procedimiento,
habremos encendido y preparado el horno para realizar el calentamiento del material una vez
alcanzada la temperatura deseada. Mientras tanto aprovecharemos este tiempo de
calentamiento del horno para realizar la medición del grado de dureza del material en el
laboratorio de Ing. Mecánica, utilizando el durómetro.



8.    Medir dureza del trozo de acero en verde. Para realizar esta actividad se explicara el
  proceso de medición de dureza empleando los componentes que implican el uso del
  durómetro.



   a) Conectar el cable de energía del durómetro, ubicado en la parte inferior del mismo.
Durómetro Rockwell.



b) Seleccionar la escala a emplear para la medición Rockwell o Brinell, así como para
   determinar la carga a la que se expondrá la probeta (pieza de acero).



c) Una vez determinada la carga se coloca el volante de selección de cargas ubicado en
   el costado derecho del durómetro en la posición determinada.



d) Colocamos la probeta sobre el Durómetro de Rockwell directamente en la base
   de pruebas, (fig. (a)).




                                                                                   24
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Fig. (a). Probeta colocada sobre durómetro. e)
Colocamos el penetrador adecuado, de punta de diamante o de esfera, fig. (b).
Fig. (b) Penetrador de punta de diamante.




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 f) Aplicamos fuerza                                                           sobre la probeta
   (penetrador sobre                                                           ella), girando el volante
   del tornillo de ajuste,                                                     hasta que quede
   apretada fig. (c).




                             Fig. (c) Giro de volante de tornillo de ajuste.
g) Ajustamos las agujas del Durómetro en posición cero de la escala Rockwell (lado
  derecho), fig. (d).




                         Fig. (d) Ajuste de aguja en cero.



h) Liberamos la palanca de carga ubicada en el costado superior derecho del durómetro, en la
  posición mostrada en Fig. (e).
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Fig. (e) Palanca de liberación de fuerza.
i) Observamos lectura de la carátula del durómetro, fig. (f).




                                 Fig. (g) Lectura de dureza.
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     j)   Retiramos probeta de durómetro y liberamos palanca de fuerza en la posición inicial.


     k) Apagamos el durómetro desconectándolo del cable de corriente.



 Nota: Una vez que hemos obtenido la medición de dureza, lo siguiente es esperar que el horno
 alcance la temperatura deseada, entonces seguimos con el procedimiento anterior.



 9. El siguiente paso es abrir el horno, para lo cual se deberá abrir la válvula o llave de paso fig.
   (8), para alimentar el pistón neumático que acciona la puerta del horno para abrirla y cerrarla.
Fig. 8 Válvula de alimentación.



     Después esperamos unos segundos a que la presión se regule para poder abrir la puerta del
     horno, entonces accionamos el switch que se encuentra en la parte lateral derecha del horno
     fig. (9), para energizar la instalación               de arranque para el pistón que se
     encarga de abrir y cerrar la puerta                   del horno.




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                                             Fig. 9 Switch.




El siguiente paso para abrir el horno es accionar el pedal que esta abajo en la parte lateral
derecha del horno (fig. 10).
Fig. 10 Pedal de accionamiento para abrir puerta de horno.



Este pedal tiene dos posiciones de accionamiento, las cuales son para abrir y cerrar el horno. En
la posición de arriba estaremos abriendo el horno y la de abajo la accionaremos para
cerrarlo.



 10.   Introducir la pieza: Para introducir la pieza debemos abrir el horno como ya los
  explicamos en el paso anterior, es necesario tenerla lista en posición para sostenerla con las
  pinzas e introducirla. fig 11. Importante es el uso del equipo de seguridad para evitar
  accidentes debido al                                                   calor excesivo de l
  horno.
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                                Fig. 11 Introducción de pieza el en horno.




Se deberá de espera 1 hora. (Aproximadamente 1 hrs por cada pulgada de diámetro). Una vez
que se ha cumplido el tiempo de exposición de la pieza en el horno, el siguiente paso es sacar la
pieza.



11. Se saca una pieza del horno y se aplica el temple en aceite. Introduciendo la pieza en el
medio y agitando vigorosamente.
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1Se saca una pieza del horno y
2se aplica el
. temple en agua.
  Introduciendo la
  pieza el medio y
e
  agitando
n
  vigorosamente.




                                     DE
                                     SP
                                     UÉ
                                     S
                                     DEL
                                     TE
                                     MP
LE



12. Se saca una pieza del
    horno y se aplica el
    temple de agua con sal.
    Introduciendo la pieza
    en el medio y agitando
    vigorosamente




                          DE
                          SP
                          UÉ
                          S
                          DEL
                          TE
MP
                               LE



     13. Se saca una pieza del
         horno y se aplica el
         temple en cal. Se
         introduce,  se     tapa
         completamente y se deja
         ahí hasta que se enfrié
         completamente.




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DESPUÉS DEL TEMPLE




14. Se saca una pieza del horno y se coloca en un acharola en un lugar seguro para llevar a
    cabo el temple al aire libre. Ahí se deja hasta que se enfríe completamente.
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de Querétaro
15. Se apaga el horno y se
    deja dentro de el la
    pieza sobrante para
    llevar a cabo el recocido
    de la pieza. Verificarla
    hasta que se enfrié
    completamente el horno.




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   16.Se miden nuevamente las durezas de las 6 piezas anteriores.
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                          PIEZA                       DUREZA (RC)

                          Pieza para temple en              40

                          aceite

                          Pieza para temple en agua         40

                          Pieza para temple en agua        40.1

                          con sal

                          Pieza para temple al aire         38

                          libre

                          Pieza para temple en cal          37

                          Pieza para recocido              36.5
ESCALA EMPLEADA EN EL DUROMETRO




17. Se enciende el horno y se calienta a una temperatura de 500 C.



18. Se introduce la pieza que sufrió el temple en aceite, nuevamente al horno. Se
    mantiene ahí durante 1 hora y 15 minutos (datos calculados según la información
    teórica) Si la pieza tiene un diámetro de 1plg y se debe dar el revenido a 30 minutos
    por 10mm, ese es el tiempo adecuado aproximadamente.
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   19.Se saca la                                                           pieza y
   nuevamente se le                                                        aplica el
   temple en aceite.




        En la imagen anterior podemos observar la pieza que se obtuvo después de darle el
                   tratamiento de revenido, enfriándolo nuevamente en aceite.
20.Se verifica la dureza de esta pieza.

                     PIEZA                           DUREZA (RC)

                     Pieza       para temple   en

                     aceite       después      del
                     revenido.
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MANTENIMIENTO POSIBLES
FALLAS Y SOLUCIONES EQUIPO
AUXILIAR


                   •  Una
                   manill
                   a
                   girator
                   ia para
                   elevar

Durometr
                   el
o:                 sop
                   ort
                   e
                   rígi
                   do,
                   que
                   ade
                   má
                   s
                   per
                   mit
                   e la
                   apli
 •  Un             cac
 soporte           ión
 plano de          de
 acero lo          la
                   car
                   ga
 suficiente        inic
 mente             ial .
 duro y
 rígido para
 prevenir
 su
 deformaci
 ón, el que
 se
 encontrará
 fijado
 simétrica
 mente
 debajo del
 penetrado
 r.
inc
                           ip
                           al.




                       • Indicador de
                       escala.


               •

               U
               n
               a


               p
               a         Un indicador
               l
                     dial de dureza,
               a
                     el cual esta
•  Tornillo    n
               c     diseñado para
regulador de
escala,
               a     medir la
                     profundidad
               l     diferencial, la
permite        a
                     lectura del dial
ajustar la     t
maquina a la   e     corresponde a
escala         r     la cifra de
deseada.       a     dureza Rockwell
               l     del tipo de
                     ensayo
               p
                     Rockwell
               a
               r     realizado.
               a


               a
               p    Cada indicación
               l   en el dial o valor
               i
                   de incremento
               c
               a
                   de profundidad
               r   del penetrador
                   equivale a una
               l   magnitud de
               a   0,002 mm y
                   representa una
               c   unidad de
               a
                   dureza. Este
               r
               g   dispositivo
               a   deberá indicar la
                   carga con un
               p   error máximo de
               r   1 %.
Esta máquina de ensayo permitirá la
aplicación de la carga en forma
perpendicular a la superficie de la pieza,
además de permitir la manutención de la
carga de trabajo durante el tiempo
especificado de manera constante.



Penetradores:



Para la escala B:



Se utiliza un penetrador esférico de acero
templado y de una superficie finamente
pulida. El diámetro de la esfera será de
1,588 mm ± 0,0035 mm, útil también para las
escalas F, G, T-15, T-30 y T-45.




37
Instituto Tecnológico de Querétaro




                                     Para la escala C:



                                     Se utiliza un penetrador de forma cónica y con punta de
                                     diamante, el ángulo en el vértice del cono será de 120º y la
                                     terminación del cono será de forma casquete esférico, con un
                                     radio de 0,2 mm ± 0,002 mm.




Este tipo de penetrador
se emplea también para
los ensayos en escala A
y D.
38
Instituto Tecnológico de Querétaro




   Escala      Tipo     Color y situación de la                             Campo      Carga Carga
               de                                      Tipo de              de

                        escala donde se hace la

                                                       penetrador

   Rockwell ensayo lectura                                                  Validez    inicial total




   B           Normal Rojo             Dentro          Bola de acero        35 a 100   10 Kp 100

                                                       de 1,588 mm          HRB                Kp



                                                       Cónico de

   C           Normal      Negro       Fuera           Diamante             20 a 71    10 Kp   150

                                                                            HRC                Kp


                                                       de 120º




                                                                             Tinas:   Son   utilizadas
                                                                             para la contención del
                                                                             aceite, agua, solución
                                                                             salina, son de acero y
                                                                             deben tener el tamaño
                                     suficiente para ingresar las piezas.
Compresor: es un mecanismo para obtener mas aire a mayor presión que la que se
   encuentra en la atmósfera, es necesario para la activación del pistón neumático.




                                                                  Controles


                                                                  eléctricos




Válvula de


apertura
Compresor




39
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APENDICES




                      CORRESPONDENCIA CON OTRAS NOMENCLATURAS


                                         4340R      4340     SNCM 447
1018          1018       S 18 C


1045          1045       S 45 C
                                         4340T      4340     -

1060          1060       S 58 C
                                         5160       5160     SUP9 (A)

              12L14      -
12L14
                                         8620       8620     SNCM       220

                                                             (H)
1213          1213       SUM 22
                                                                        LEVINSON AISI/SAE JIS
                                        LEVINSON AISI/SAE JIS
4140R         4140       SCM         440
                                          9840R    9840      -
                         (H)



4140T         4140       -               9840T      9840     -


4320          4320       -
40 NiCrMo 4340     -
Ck18        1018     UHB11
                              73

Ck45        GB4      UHB45

                              -         4340T    -
Ck60        GB-6     760

                              50 Cr 3
9 SMnPb 36 12L14     -                  5160     -


9 SMn 28    1213     -        27 NiCrMo EX8      8620

                              2                       DIN   CARTECH UDDELHOM
                             DIN        CARTECH UDDELHOM
42 CrMo 4   TCM04    709
                              36 CrNiMo TX-10    705

-           TCMO4T   709T     4


-           EX-17    7210     -         TX-10T   705T




40
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                     ANALISIS QUIMICO PROMEDIO AISI/SAE (%PESO)
                     Dureza de entrega máxima; Brinell (Bn) / Rockwell C (Rc)


                                                                                BN/R
                      C        Si    Mn     Cr   Ni   Mo   W V OTROS            C




             ESTOS ANALISIS PODRAN TENER PEQUNAS VARIACIONES CON
             RESPECTO AL ANALISIS DE LAS OTRAS NOMENCLATURAS



             1018               0.20 0.75
                      0.18                                                       200 / 14


             1045     0.45      0.25 0.75                                        206 / 15


             1060     0.60      0.25 0.75                                        220 / 18


             12L14    0.14           1.00                         0.3 S/ 0.25    200 / 14

                                                                  Pb



             1213     0.13           0.85                         0.1 P /0.28    200 / 14

                      max.                                        S




             4140R    0.40      0.25 0.90    0.95      0.20                      230 / 20



             4140T    0.40      0.25 0.90    0.95      0.20                      330 / 36
4320    0.20   0.20 0.55   0.50 1.80   0.25   200 / 14


     4340R   0.40   0.25 0.70   0.80 1.80   0.25   260 / 26


     4340T   0.40   0.25 0.70   0.80 1.80   0.25   330 / 36


     5160    0.60   0.20 0.85   0.80               220 / 18


     8620    0.20   0.25 0.80   0.50 0.55   0.20   200 / 14


     9840R   0.40   2.25 0.70   0.80 1.00   0.25   230 / 20



     9840T   0.40   0.25 0.70   0.80 1.00   0.25   330 / 36




41
Instituto Tecnológico de Querétaro



                                 TRATAMIENTOS TERMICOS (°C)


                         TEMPLADO        ENFRIAMIENTO         REVENIDO


               1018      845             cementar 925         500-600


               1045      820-860         aceite/agua          300-650


               1060      815-850         aceite/agua          450-660


               12L14     -               -                    -


               1213      -               -                    -


               4140R     830-850         aceite               500-600


               4140T     -               -                    -


               4320      870-925         cementar 870-925     150-200


               4340R     820-860         aceite               425-650


               4340T     -               -                    -


               5160      820-860         aceite               500-650


               8620      -               cementar 870-925     200


               9840R     820-860         aceite               200-500
9840T          -                -                            -




               CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES

       1018         Acero no aleado de cementación para uso en partes de

             maquinaria. Acero estirado en frío. Piñones, tornillos sin fin,
             pernos de dirección, pernos de cadena, etc.

     1045    Acero no aleado empleado en flechas y partes de maquinaria.

             Adecuado para el temple superficial, flechas, piñones,
             engranes, pernos, tornillos, semiejes, ejes, cigüeñales, etc.

     1060    Acero para uso de construcción de maquinaria. Con adecuada

             respuesta al temple, resistencia al desgaste, discos de
             embrague, ejes de transmisión, portaherramientas, etc.

     1214    Acero con adiciones de plomo con excelente maquinabilidad.

             Empleado en tornos automáticos para alta producción (estirado

             en frío). Bujes, conexiones de mangueras hidráulicas, tortillería,
             etc.

     1213    Acero con adiciones de fósforo y azufre, de libre maquinado
             empleado en tornos automáticos para alta producción con




42
Instituto Tecnológico de Querétaro


                      acabado estirado en frío, tortillería sin requerimientos
                      mecánicos, etc.

            4140R Piezas que requieren elevada resistencia de tracción y alta

                      tenacidad, cigüeñales, engrandes de transmisión, ejes, bielas,
                      porta insertos, partes para bombas, etc.

            4140T     Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con
                      dureza de trabajo.

            4320      Acero al Cr-Ni-Mo, para piezas de dimensiones medias con

                      resistencia y tenacidad elevadas después de cementadas y

                      templadas, engranes, coronas, piñones, uniones universales,
                      etc.

            4340R Acero al Cr-Ni-Mo, recocido de alta templabilidad adecuado

                      para flechas y engranes de grandes secciones donde se

                      requiere alta ductilidad y resistencia al choque, flechas de
                      transmisión, cuchillos, punzones, etc.

            4340T     Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con
                      dureza de trabajo.

            5160      Acero al Cr, con buena templabilidad y tenacidad para muelles y
                      resortes automotrices, ejes, engranes, etc.

            8620      Acero para piezas que requieren alta dureza superficial y núcleo

                      tenaz mediante cementación y carbonitruración, es el de mayor

                      uso en la fabricación de engranes, piñones, satélites,
                      planetarios, etc.

            9840R Acero al Cr-Ni-Mo, de fácil temple para fabricación de partes

                      sujetas a gran esfuerzo de fatiga, engranes, sinfines, flechas,
piñones, husillos, pernos, levas, tornillos opresores, etc.

     9840T   Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con
             dureza de trabajo.




43
Instituto Tecnológico de Querétaro




DIAGRAMA HIERRO-CARBONO
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Punto 8 Hornos%20de%20tratamientos%20termicos

  • 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO LABORATORIO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL MANUAL DE OPERACIÓN HORNO DE RESISTENCIA ELÉCTRICA
  • 4. ÍNDICE INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1 HORNOS ELÉCTRICOS.................................................................................................2 AJUSTES/ SEGURIDAD/ INSTALACION...................................................................15 OPERACIÓN DE EQUIPO............................................................................................18 MANTENIMIENTO........................................................................................................37 POSIBLES FALLAS Y SOLUCIONES..........................................................................37 EQUIPO AUXILIAR.......................................................................................................37 APENDICES....................................................................................................................40
  • 5. Instituto Tecnológico de Querétaro INTRODUCCIÓN Para tener éxito en el funcionamiento y servicio de una herramienta o pieza, el diseñador debe tener conocimiento del uso de los materiales, seleccionando el que responda a las exigencias de servicio, aplicando el más económico sin descuidar la calidad y no olvidando que la forma de diseño es fundamental. En el presente trabajo se pretende mostrar un panorama general de la aplicación de los tratamientos térmicos a los aceros. Analizaremos los tratamientos térmicos más comunes como son: el recocido, el normalizado, el temple, el revenido, los procesos termo – químicos como la cementación y la nitruración.
  • 6. 1
  • 7. Instituto Tecnológico de Querétaro HORNOS ELÉCTRICOS Los hornos alimentados con energía eléctrica son de un uso muy extendido por su comodidad y fácil manejo. En la actualidad con los sistemas de programación que se incorporan son muy útiles y fiables. En las cámaras de estos hornos van alojadas, en unos surcos o vías de las paredes, unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan de resistencia formadas por aleaciones de cromo-níquel y de otros metales cuya característica es la buena conductibilidad, según las temperaturas que se quiera alcanzar. Calentamiento Las resistencias eléctricas están colocadas en los laterales, solera, fondo y puerta del horno (según modelos), e incorporadas a una masa de hormigón refractario, que las protege de golpes y rozaduras durante la carga y descarga. Los calefactores están ampliamente sobredimensionados para una larga vida. Son de hilo resistor de aleación Cr-Al-Fe y preparados para ser conectadas a la red de 230/400 V 2 ó 3 fases. Aislamiento El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor. La perfección en el aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo y un extraordinario ahorro energético. DESCRIPCION E ILUSTRACION DE OPERACIONES QUE SE PUEDEN REALIZAR EN EL
  • 8. HORNO Este horno puede ser empleado en una gran variedad de procesos industriales, tales como: 1. Tratamientos térmicos de los metales y de los polvos. 2. Secado a alta temperatura de productos varios. 3. Precalentamiento de resinas termoplásticas con alta temperatura de ablandamiento. 4. Cocido de esmaltes y óxidos. 5. Cocido de muelas con ligante vítreo. 6. Quemado. 7. Descerización de premoldeados quot;al verde”. 8. Cocido de pinturas encima del barniz en la porcelana, para artículos de fayenza y de gres. 2
  • 9. Instituto Tecnológico de Querétaro Indicad o r de Encendido de indicador de temperatura temper atura I Indicado r de temperat
  • 10. ura requ erida Caseta de control
  • 12. 3
  • 13. Instituto Tecnológico de Querétaro Polea
  • 14. Regulador de flujo de aire P R a P Pedal de para abrir y cerrar
  • 15. 4
  • 16. Instituto Tecnológico de Querétaro R R
  • 18.
  • 19. Instituto Tecnológico de Querétaro 1. Descripción de función de cada parte: • Switch de encendido del horno RO: Al accionar este botón el horno comienza a trabajar abasteciendo de energía eléctrica al horno. • Caseta de control: En esta parte se encuentran todos los controladores del horno como son temperatura, tipo de horno entre otros. • Seleccionador de horno: debido a que la caseta de controladores es para varios tipos de hornos es necesario tener este botón que nos permite seleccionar el tipo de horno que se va a usar. • Seleccionador de medición: • Indicador de temperatura: Nos indica la temperatura a la que se necesita para llevar a cabo el tratamiento y así mismo nos muestra la temperatura real, cuando la temperatura es alcanzada el horno se apaga automáticamente pero nunca deja bajar la temperatura enciente cuando así se requiera. • Indicador de temperatura real: Indica la temperatura actual del horno en una escala de 0-1200 grados centígrados. • Indicador de temperatura requerida: Indica la temperatura que uno desea para llevar a cabo el tratamiento térmico en una escala de 0-1200grados centígrados. • Encendido de indicador de temperatura: Permite encender el indicador de temperatura para poder regularla y manejarla durante el tratamiento.
  • 20. Polea: Ayuda en la apertura de la puerta del horno apoyado de un pistón neumático y un juego de cadenas. • Regulador de flujo de aire: Abre el flujo de aire necesario para el uso correcto del pistón neumático. • Pedal de abrir y cerrar: Activa al pistón neumático que a su vez hace funcionar a la polea para poder abrir la puerta del horno o cerrarla, abre en el sentido de las manecillas del reloj y cierra en el lado contrario, para dejar de usarlo es necesario colocarlo exactamente en el centro. • Pistón neumático: Ayuda a jalar la puerta para su apertura ya que esta es muy pesada. • Regulador de presión de aire y aceite: 7
  • 21. Instituto Tecnológico de Querétaro • Resistencias internas: ayuda a calentar el interior del horno . • Charola : Sobre ella se colocan las piezas que van a ser tratadas y generalmente es de acero. • Recubrimiento: se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las perdidas de calor. La perfección en el aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo y un extraordinario ahorro energético. 2. Descripción e ilustración de operaciones que puede realizar el equipo TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO DEFINICIÓN DE “TRATAMIENTOS TERMICOS” Es el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro carbono.
  • 22. ºC 2 1 3 seg 1.- Calentamiento (del metal en estado sólido). 2.- Permanencia (tiempo en el cual permanece caliente). 3.- Enfriamiento (brusco o lento). 8
  • 23. Instituto Tecnológico de Querétaro PRINCIPALES PROCESOS DE TRATAMIENTOS TERMICOS PROCESOS PARA SUAVIZAR: mediante los procesos de suavizar se pretende dejar al material en su menor dureza, intenta liberar esfuerzos inherentes o producidos en operaciones previas, resultado en general de una estructura suave, los procesos para suavizar son los siguientes: • Relevado de esfuerzo • Recocido: Tiene como finalidad ablandar el acero. La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700ºC. El enfriamiento es lento. • Normalizado: Se emplea para dar al acero una estructura y unas características que se consideran normales. Es previo al temple y revenido. Se calienta la pieza entre 55 y 85ºC para conseguir la transformación completa en austenita.
  • 24. PROCESOS PARA ENDURECER: son aquellos que producen en el acero un endurecimiento en toda la sección de la pieza o dureza en el núcleo controlada o endurecimientos en la superficie con profundidad controlada. Los procesos utilizados son: • El temple: Se emplea para aumentar la dureza de los aceros, su resistencia a esfuerzos y tenacidad. Se calienta a 915ºC (en el cual la ferrita se convierte a austenita). Después la masa metálica se enfría rápidamente. Siempre se hace un revenido después, ya que se pretende la obtención de una estructura totalmente martensítica.
  • 25. 9
  • 26. Instituto Tecnológico de Querétaro o TEMPLE AL AGUA: El agua que se utiliza en el para el temple debe ser agua “blanda” que no este demasiado aereada, esto significa que no debe tener disuelto demasiado bióxido de carbono (CO2) y oxigeno, debe estar limpia, carente de turbidez y otras impurezas. El efecto enfriante del agua se puede controlar en limites pequeños de temperatura, la mas adecuada para el agua de temple es de 20 a 40 C (68 a 104 F), el agua demasiado fría templa bruscamente y un agua caliente templa perceptiblemente moderado. Para disminuir el efecto de enfriamiento brusco del agua, se tienen varios tipos de compuestos que ayudan a tener durante el temple un efecto moderado, por ejemplo la adición de agua de cal, agua jabonosa, glicerina, pectina soluble, etc. l temple al agua se usa para aquellos aceros que es necesario un temple violento se usa para aceros de bajo contenido de carbono, para piezas de secciones gruesas con contenido medio de carbono de grano fino, para aceros de bajo contenido de elementos aleantes y para aceros de alto porcentaje de contenido de elementos aleantes en piezas de secciones gruesas, para aceros sensibles a fracturas no se usa el temple al agua.
  • 27. o LOS ACEITES COMO MEDIO DE TEMPLE: Los aceites que se emplean en el temple se pueden clasificar en dos tipos: aceites convencionales y aceites rápidos. Un aceite de temple convencional es aquel que no contiene aditivos que alteren sus características de enfriamiento. Los aceites son fracciones producidas por la destilación de aceites crudos según sus viscosidades, alrededor de 100 sus 37º C. Los aceites de temple rápido son porciones de menor viscosidad y contienen aditivos desarrollados especialmente cuyo efecto sobre las características de enfriamiento del aceite es proveer una velocidad de enfriamiento 10
  • 28. Instituto Tecnológico de Querétaro más rápida. La temperatura optima que se debe mantener en un baño de temple de aceite puede ser influenciada por los factores: • El punto de inflamación del aceite. • Requerimientos de limpieza. • Control de la distorsión. • Requerimiento de dureza. La temperatura del aceite debe estar 65º C por debajo de su punto de inflamación a la hora del temple, esto por razones de seguridad los aceites de temple deben mantener la característica de no manchar la superficie de las piezas.
  • 29. o TEMPLE AL AIRE: Todavía un enfriamiento mas moderado del que efectúa un aceite espeso (viscoso) es el aire. En lo referente a la templabilidad se hablo que algunos aceros altamente aleados tienen tan pequeño el limite superior de velocidad de enfriamiento que la martensita se forma durante un enfriamiento lento, durante el enfriamiento es necesario ya sea el aire calmado o corriente de aire que puede ser suministrado por un ventilador o por compresores. En ciertos casos el chorro de aire se dirige con aditamentos en forma de regaderas o tubería perforada, etc. El aire al igual que los otros medios para mejorar efectividad debe de cubrir uniformemente toda la pieza.
  • 30. 11
  • 31. Instituto Tecnológico de Querétaro • Revenido: Reduce las tensiones internas de la pieza originadas por el temple. Reduce la fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza. Se calienta entre 150-500ºC. El enfriamiento es al aire o en aceite. El calentamiento es en horno de sales. En esta fase la martensita expulsa el exceso de carbono.
  • 32. Cementación: Tratamiento térmico con el cual se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, es utilizado para conservar las cualidades del acero que se le dan con el templado y revenido. Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono llamada cementante y someterla durante varias horas a altas temperaturas (1000ºC). El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento térmico posterior. • Nitruración: Es un tratamiento termoquímico, dado que se modifica la composición del acero incorporando nitrógeno, dentro del proceso de tratamiento térmico. Proporciona dureza superficial a las piezas, por absorción de nitrógeno mediante el calentamiento en una atmósfera de nitrógeno. CARACTERÍSTICAS Y USOS Acero para piezas de maquinaria de uso general que deban ser templadas y revenidas como: flechas de transmisión y engranes, asimismo piezas y flechas que por su tamaño no puedan templarse, este acero es nitrurable para alcanzar altas durezas superficiales, recomendable para herramientas de equipos para vaciado de aleaciones de estaño, plomo y zinc. Este material puede ser suministrado en estado recocido o tratado, recocido con una dureza aproximadamente de 180 – 217 Brinell, tratado de 300 –320 Brinell, este último con una 12
  • 33. Instituto Tecnológico de Querétaro resistencia de 95 kg/mm2 especial para ser usado en piezas que deban soportar mucha fatiga y sin necesidad de someter a ningún tratamiento. Tratamiento Térmico PARA ºC ºF Forjar 850 – 1050 1560 - 1920 Recocer: 650 - 700 1200 – 1290 Templar: 830 - 850 1525 – 1560 enfriar en el horno Revenir: 530 - 670 986 - 1238 al aceite CLASIFICACION DE LOS ACEROS. NORMAS Y CLASIFICACIONES AISI Y SAE Las especificaciones para los aceros representan los resultados del esfuerzo conjunto de la American Iron And Steel Institute (AISI) y la Society Of Automotive Engineers (SAE) en un programa de simplificación destinado a lograr mayor eficiencia para satisfacer las necesidades de acero en la industria. Para cada acero se utiliza un número formado por cuatro o cinco dígitos, el primero de los dígitos indica el grupo a que pertenece el acero, así por ejemplo tenemos que:
  • 34. 1. Indica un acero al carbono. 2. Un acero al níquel. 3. Un acero al cromo – níquel, etc. En el caso de los aceros de aleación simple, el segundo digito implica el porcentaje aproximado del elemento predominante en la aleación, los dos o tres últimos dígitos indican el contenido de carbono. Así una designación 9840 típica de un acero tiene el siguiente significado: 98: aceros al alto Ni-Cr-Mo 0.85-1.15 % Ni, 0.70-0.90 %Cr, 0.20-0.30 % Mo 40: 40 puntos de Carbono, 0.38-0.43 % C Para efecto de practicidad hemos incluido algunas especificaciones de acero aleado representativo. 13
  • 35. Instituto Tecnológico de Querétaro NUM AISI %C %Mn %Ni %Cr %Mo NUM SAE TIPO E9310 0.08-0.13 0.45-0.65 3-3.50 1.00-1.40 0.08-0.15 9310 aceros al alto 9840 0.38-0.43 0.70-0.90 0.85-1.15 0.70-0.90 0.20-0.30 9840 Cr-Ni-Mo 9850 0.48-0.53 0.70-0.90 0.85-1.15 0.70-0.90 0.20-0.30 9850 EFECTOS DE ESTOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS ACEROS NIQUEL Es el mas común de todos los elementos aleantes, es agregado para el propósito de aumentar el esfuerzo, la ductibilidad, respondiendo al tratamiento térmico, las cantidades usadas generalmente son 1 a 5 % en aceros con alto contenido de Ni (15%) dan ciertos tipos de aceros inoxidables. Las adiciones del 40% se producen aleaciones para resistir las altas temperaturas. En aceros tratados térmicamente, el Ni aumenta la resistencia y la ductibilidad, las aleaciones de acero al Ni tienen gran resistencia al impacto en bajas temperaturas, además de que este elemento es un restabilizador de la austenita. En combinación en el cromo, el níquel produce aceros aleados con gran templabilidad, alta resistencia al impacto y la fatiga, además con elevada proporcionalidad elástica. CROMO La adición de cromo al acero corresponde al tratamiento térmico, aumentando la dureza y profundidad de penetración dando resistencia a la abrasión y al desgaste.
  • 36. El cromo es el más grande elemento de aleación en aceros inoxidables y resistentes al calor y en estos la cantidad usada de cromo será desde 5 a 40%. Cuando en la composición del acero se encuentra presente alto contenido de cromo y se desea efectuar un temple, es necesario tomar en cuenta que debe mantenerse a temperatura de temple al tiempo requerido para disolver los carburos de cromo que son los que endurecen al material. Es usado con el níquel para dar ductibilidad al acero teniendo optimas propiedades mecánicas. Tiene buenas características de corte y además es usado ampliamente en aceros para herramientas en cantidades desde 0.25% a 12%. 14
  • 37. Instituto Tecnológico de Querétaro MOLIBDENO El molibdeno aumenta considerablemente la profundidad de capa de dureza y también aumenta la elasticidad en los aceros que han sido sometidos al tratamiento térmico, los aceros al molibdeno en condiciones de temple requieren una alta temperatura de revenido para obtener el mismo grado de suavidad comparado con los aceros al carbono o aleados. El molibdeno ayuda al acero a retener el esfuerzo a altas temperaturas y es una importante medida de seguridad a los altos esfuerzos de desgaste. El efecto de la aleación de molibdeno es muy pronunciado y por lo tanto se agrega en cantidades pequeñas y generalmente en combinación con otros elementos aleantes en contenidos de 0.15 a 0.30% de molibdeno muestran susceptibilidad a la fractura durante el revenido. AJUSTES/ SEGURIDAD/ INSTALACION Equipo de protección personal: Pinzas: Instrumento metálico de dos ramas generalmente que se emplea para coger, sujetar, atraer o comprimir. Cuando son muy robustas se denominan también fórceps. Son de gran ayuda para no tener contacto con las altas temperaturas generadas por el horno.
  • 38. Traje de asbesto: es un traje formado por pantalón, chaquetón y guantes hechos a base de asbesto. Nos ayuda a mantener el cuerpo a su temperatura normal y evitar cualquier daño producido por las altas temperaturas. 15
  • 39. Instituto Tecnológico de Querétaro Zapatos de uso industrial: preferentemente con casquillo y suela antiderrapante, es posible que no se sujete bien la pieza y esta caiga y golpee los pies de la persona que realiza el tratamiento y al mismo tiempo se usan materiales como el aceite de temple, que fuera de su lugar puede ocasionar un accidente. Guantes de asbesto: Los guantes, mitones, manoplas se impone usarse en operaciones que involucre manejo de material caliente. Los elaborados en telas metálicas son aquellos que se usan en trabajos como soldadura en grandes cantidades y en trabajo de manejo de metales en estado de fundición. Además de usar los demás dispositivos de protección personal. Protección de cara y ojos: Capuchones, esta realizado de material especial de acuerdo al uso, por medio del cual se coloca una ventana en la parte delantera, la cual le permite observar a través de dicha ventana transparente lo que esta haciendo, el empleo de este tipo de capuchones se usa en operaciones donde intervengan el manejo de productos químicos altamente cáusticos, exposición a elevadas temperaturas, etc. 1) DESCRIPCIÓN DE FUNCIÓN DE CADA PARTE
  • 40. 16
  • 41. Instituto Tecnológico de Querétaro La imagen anterior nos muestra la parte en la que se enciende el horno; cuenta con un botón el cual se debe poner hacia arriba para encenderlo después de ello es necesario mover la palanca de la parte izquierda hacia la izquierda donde dice controlar la segunda palanca se mueve hacia donde este el nombre del horno, en la parte superior donde se muestra una escala de temperaturas se tiene un botón que también debemos mover para encenderlo y por ultimo se mueve otro botón la flecha que esta en la parte inferior de la escala de color verde a la temperatura que se desea obtener.
  • 42. En esta imagen podemos apreciar que se cuenta con una puerta en la parte posterior del horno la cual se abre hacia arriba bajo presión de aire, es una puerta que se mantiene herméticamente cerrada cuando no se trabaja o cuando se pretende calentar algún material, en la parte lateral derecha se encuentra un pedal con el cual es posible manejar la puerta, es decir, abrirla y cerrarla; cuando el pedal se presiona al frente la puerta abre y cuando es presionado para atrás se cierra la puerta. Cuenta con un orificio la puerta por el cual se puede apreciar lo que se mantiene en el interior. En la parte posterior-superior se encuentra una llave que permite el paso del aire que se requiere para abrir la puerta o cerrarla, esta llave es alimentada por un compresor que se cuenta en el taller. En el techo se ubica un agujero por donde salen los gases de la cámara.
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  • 45. En esta lustración se aprecia el interior del horno el cual esta construido con materiales refractarios. Las paredes de la misma están hechas de placas de chamota, planchas de carborundo y/o manta de material aislante. Cuando se carga la mufla los objetos se estiban por medio de planchas de chamota o de acero especial para hornos cerámicos y tubos de arcilla de chamota cocidos. En este interior que apreciamos se coloca el material que se trabajara, por la misma temperatura con la que se cuenta este interior se encuentra al rojo vivo. OPERACIÓN DE EQUIPO Se ejemplificara con una práctica el funcionamiento del horno. Practica:
  • 46. 18
  • 47. Instituto Tecnológico de Querétaro OBJETIVOS • El alumno aplicara sus conocimientos teóricos en el horno de resistencia eléctrica del ITQ (Mufla) al llevar a cabo una practica en el acero SAE 9840 • Comprobara la teoría ya estudiada de las características y procedimientos de tratamientos térmicos, para dicho acero. • Será capaz de diseñar un sistema de práctica similar, para cualquier otro acero al que desee dar algún Tratamiento térmico. Maquinaria y equipo: - Horno eléctrico tipo Mufla. - Durómetro. - Compresor para alimentación de instalación neumática. - Tina de aceite. - Tina de agua. - Contenedores de agua y solución de agua.
  • 48. - Medios de temple: Aceite de temple, agua, solución salina de agua, cal, placa metálica para enfriamiento al aire. - Equipo de protección personal (traje de asbesto). - Equipo de protección complementario (zapatos de seguridad, guantes de asbesto o carnaza). - Pinzas de sujeción ANTECEDENTES Dada la investigación y desarrollo previo, tenemos los datos adecuados para llevar a cabo la práctica. Estos son: ACERO A EMPLEAR: SAE 9840 DEFINICION: Acero grado maquinaria al Cromo-Níquel-Molibdeno de buen rendimiento. Sus elementos de aleación debidamente balanceados lo hacen de buena resistencia a la fatiga. Acero para piezas de maquinaria de uso general que deban ser templadas y revenidas como: flechas de transmisión y engranes, asimismo piezas y flechas que por su tamaño no puedan templarse, este acero es nitrurable para alcanzar altas durezas superficiales, recomendable para herramientas de equipos para vaciado de aleaciones de estaño, plomo y zinc. Este material puede ser suministrado en estado recocido o tratado, recocido con una dureza aproximadamente de 180 – 217 Brinell, tratado de 300 –320 Brinell, este último con una 19
  • 49. Instituto Tecnológico de Querétaro resistencia de 95 kg/mm2 especial para ser usado en piezas que deban soportar mucha fatiga y sin necesidad de someter a ningún tratamiento. TRATAMIENTOS TERMICOS RECOMENDADOS: Revenir: PARA ºC ºF 670 1238 850 – 1560 - Forjar 1050 1920 650 - 1200 – Recocer: 700 1290 830 - 1525 – Templar: 850 1560 530 - 986 -
  • 50. enfriar en el horno al aceite TEMPLE Precalentar : De 4 a 5 horas previamente. Temple (Austenización) 830-860°C (1530-1580°F) - 1 hora por 1 pulgada de sección más 15 minutos por cada pulgada adicional. Enfriamiento Al aceite. Revenir 530-670°C - Debe llevarse a cabo inmediatamente después del temple de preferencia. Además frecuentemente se debe dar doble revenido con un tiempo de permanencia de 2 horas en cada revenido. 1. Encender compresor.
  • 51. 20
  • 52. Instituto Tecnológico de Querétaro Compresor de aire. Para el encendido del compresor primero será necesario accionar el switch de encendido localizado al costado izquierdo del compresor empotrado en la pared en la parte superior, como se muestra en la (fig. 1a), enseguida se deberá abrir la válvula de salida amarilla ubicada arriba al costado izquierdo del compresor, para habilitar la salida de aire de la instalación (fig. 1b).
  • 53. Fig.1a) Switch Fig.1b) Válvula 2. Accionar switch de energización de la instalación del horno ubicado al costado derecho del tablero de control del horno, de modo que este en la posición mostrada en la (fig. 2).
  • 54. 21
  • 55. Instituto Tecnológico de Querétaro Fig. 2 Switch de energización de tablero de control del horno. 3. Accionar brake de horno “RO” en posición “ON” (Fig. 3).
  • 56. Fig. 3 Brake de horno “RO”. 4. Accionar palanca de medición en posición “medir”, (fig. 4). Fig. 4 Palanca de medición en posición medir.
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  • 58. Instituto Tecnológico de Querétaro 5. Accionar palanca de selección en posición “RO”, (fig. 5). Fig. 5 Palanca de selección en posición “RO”. 6. Accionar botón de inicio en posición “ON”. (fig. 6).
  • 59. Fig. 6 Botón de inicio. 7. Nivelar tornillo de ajuste para indicar la posición en la temperatura deseada, (fig. 7). Nota: El indicador rojo mostrara la temperatura deseada y cuando el verde coincida con este habremos alcanzado tal temperatura.
  • 60. Fig. 7 Tornillo de ajuste en display análogo de temperatura. 23
  • 61. Instituto Tecnológico de Querétaro Se deberá encender el Horno a la temperatura adecuada para temple. En este caso 840 C. Con una anticipación de aproximadamente 4 horas. Una vez realizado este procedimiento, habremos encendido y preparado el horno para realizar el calentamiento del material una vez alcanzada la temperatura deseada. Mientras tanto aprovecharemos este tiempo de calentamiento del horno para realizar la medición del grado de dureza del material en el laboratorio de Ing. Mecánica, utilizando el durómetro. 8. Medir dureza del trozo de acero en verde. Para realizar esta actividad se explicara el proceso de medición de dureza empleando los componentes que implican el uso del durómetro. a) Conectar el cable de energía del durómetro, ubicado en la parte inferior del mismo.
  • 62. Durómetro Rockwell. b) Seleccionar la escala a emplear para la medición Rockwell o Brinell, así como para determinar la carga a la que se expondrá la probeta (pieza de acero). c) Una vez determinada la carga se coloca el volante de selección de cargas ubicado en el costado derecho del durómetro en la posición determinada. d) Colocamos la probeta sobre el Durómetro de Rockwell directamente en la base de pruebas, (fig. (a)). 24
  • 64. Fig. (a). Probeta colocada sobre durómetro. e) Colocamos el penetrador adecuado, de punta de diamante o de esfera, fig. (b).
  • 65. Fig. (b) Penetrador de punta de diamante. 25
  • 66. Instituto Tecnológico de Querétaro f) Aplicamos fuerza sobre la probeta (penetrador sobre ella), girando el volante del tornillo de ajuste, hasta que quede apretada fig. (c). Fig. (c) Giro de volante de tornillo de ajuste.
  • 67. g) Ajustamos las agujas del Durómetro en posición cero de la escala Rockwell (lado derecho), fig. (d). Fig. (d) Ajuste de aguja en cero. h) Liberamos la palanca de carga ubicada en el costado superior derecho del durómetro, en la posición mostrada en Fig. (e).
  • 68. 26
  • 70. Fig. (e) Palanca de liberación de fuerza. i) Observamos lectura de la carátula del durómetro, fig. (f). Fig. (g) Lectura de dureza.
  • 71. 27
  • 72. Instituto Tecnológico de Querétaro j) Retiramos probeta de durómetro y liberamos palanca de fuerza en la posición inicial. k) Apagamos el durómetro desconectándolo del cable de corriente. Nota: Una vez que hemos obtenido la medición de dureza, lo siguiente es esperar que el horno alcance la temperatura deseada, entonces seguimos con el procedimiento anterior. 9. El siguiente paso es abrir el horno, para lo cual se deberá abrir la válvula o llave de paso fig. (8), para alimentar el pistón neumático que acciona la puerta del horno para abrirla y cerrarla.
  • 73. Fig. 8 Válvula de alimentación. Después esperamos unos segundos a que la presión se regule para poder abrir la puerta del horno, entonces accionamos el switch que se encuentra en la parte lateral derecha del horno fig. (9), para energizar la instalación de arranque para el pistón que se encarga de abrir y cerrar la puerta del horno. 28
  • 74. Instituto Tecnológico de Querétaro Fig. 9 Switch. El siguiente paso para abrir el horno es accionar el pedal que esta abajo en la parte lateral derecha del horno (fig. 10).
  • 75. Fig. 10 Pedal de accionamiento para abrir puerta de horno. Este pedal tiene dos posiciones de accionamiento, las cuales son para abrir y cerrar el horno. En la posición de arriba estaremos abriendo el horno y la de abajo la accionaremos para cerrarlo. 10. Introducir la pieza: Para introducir la pieza debemos abrir el horno como ya los explicamos en el paso anterior, es necesario tenerla lista en posición para sostenerla con las pinzas e introducirla. fig 11. Importante es el uso del equipo de seguridad para evitar accidentes debido al calor excesivo de l horno.
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  • 77. Instituto Tecnológico de Querétaro Fig. 11 Introducción de pieza el en horno. Se deberá de espera 1 hora. (Aproximadamente 1 hrs por cada pulgada de diámetro). Una vez que se ha cumplido el tiempo de exposición de la pieza en el horno, el siguiente paso es sacar la pieza. 11. Se saca una pieza del horno y se aplica el temple en aceite. Introduciendo la pieza en el medio y agitando vigorosamente.
  • 78.
  • 79. 30
  • 80. Instituto Tecnológico de Querétaro 1Se saca una pieza del horno y 2se aplica el . temple en agua. Introduciendo la pieza el medio y e agitando n vigorosamente. DE SP UÉ S DEL TE MP
  • 81. LE 12. Se saca una pieza del horno y se aplica el temple de agua con sal. Introduciendo la pieza en el medio y agitando vigorosamente DE SP UÉ S DEL TE
  • 82. MP LE 13. Se saca una pieza del horno y se aplica el temple en cal. Se introduce, se tapa completamente y se deja ahí hasta que se enfrié completamente. 31
  • 84. DESPUÉS DEL TEMPLE 14. Se saca una pieza del horno y se coloca en un acharola en un lugar seguro para llevar a cabo el temple al aire libre. Ahí se deja hasta que se enfríe completamente.
  • 85. 32
  • 87.
  • 88. 15. Se apaga el horno y se deja dentro de el la pieza sobrante para llevar a cabo el recocido de la pieza. Verificarla hasta que se enfrié completamente el horno. 33
  • 89. Instituto Tecnológico de Querétaro 16.Se miden nuevamente las durezas de las 6 piezas anteriores.
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  • 91. Instituto Tecnológico de Querétaro PIEZA DUREZA (RC) Pieza para temple en 40 aceite Pieza para temple en agua 40 Pieza para temple en agua 40.1 con sal Pieza para temple al aire 38 libre Pieza para temple en cal 37 Pieza para recocido 36.5
  • 92. ESCALA EMPLEADA EN EL DUROMETRO 17. Se enciende el horno y se calienta a una temperatura de 500 C. 18. Se introduce la pieza que sufrió el temple en aceite, nuevamente al horno. Se mantiene ahí durante 1 hora y 15 minutos (datos calculados según la información teórica) Si la pieza tiene un diámetro de 1plg y se debe dar el revenido a 30 minutos por 10mm, ese es el tiempo adecuado aproximadamente.
  • 93. 35
  • 94. Instituto Tecnológico de Querétaro 19.Se saca la pieza y nuevamente se le aplica el temple en aceite. En la imagen anterior podemos observar la pieza que se obtuvo después de darle el tratamiento de revenido, enfriándolo nuevamente en aceite.
  • 95. 20.Se verifica la dureza de esta pieza. PIEZA DUREZA (RC) Pieza para temple en aceite después del revenido.
  • 96. 36
  • 97. Instituto Tecnológico de Querétaro MANTENIMIENTO POSIBLES FALLAS Y SOLUCIONES EQUIPO AUXILIAR • Una manill a girator ia para elevar Durometr el o: sop ort e rígi do, que ade má s per mit e la apli • Un cac soporte ión plano de de acero lo la car ga suficiente inic mente ial . duro y rígido para prevenir su deformaci ón, el que se encontrará fijado simétrica mente debajo del penetrado r.
  • 98.
  • 99. inc ip al. • Indicador de escala. • U n a p a Un indicador l dial de dureza, a el cual esta • Tornillo n c diseñado para regulador de escala, a medir la profundidad l diferencial, la permite a lectura del dial ajustar la t maquina a la e corresponde a escala r la cifra de deseada. a dureza Rockwell l del tipo de ensayo p Rockwell a r realizado. a a p Cada indicación l en el dial o valor i de incremento c a de profundidad r del penetrador equivale a una l magnitud de a 0,002 mm y representa una c unidad de a dureza. Este r g dispositivo a deberá indicar la carga con un p error máximo de r 1 %.
  • 100. Esta máquina de ensayo permitirá la aplicación de la carga en forma perpendicular a la superficie de la pieza, además de permitir la manutención de la carga de trabajo durante el tiempo especificado de manera constante. Penetradores: Para la escala B: Se utiliza un penetrador esférico de acero templado y de una superficie finamente pulida. El diámetro de la esfera será de 1,588 mm ± 0,0035 mm, útil también para las escalas F, G, T-15, T-30 y T-45. 37
  • 101. Instituto Tecnológico de Querétaro Para la escala C: Se utiliza un penetrador de forma cónica y con punta de diamante, el ángulo en el vértice del cono será de 120º y la terminación del cono será de forma casquete esférico, con un radio de 0,2 mm ± 0,002 mm. Este tipo de penetrador se emplea también para los ensayos en escala A y D.
  • 102.
  • 103. 38
  • 104. Instituto Tecnológico de Querétaro Escala Tipo Color y situación de la Campo Carga Carga de Tipo de de escala donde se hace la penetrador Rockwell ensayo lectura Validez inicial total B Normal Rojo Dentro Bola de acero 35 a 100 10 Kp 100 de 1,588 mm HRB Kp Cónico de C Normal Negro Fuera Diamante 20 a 71 10 Kp 150 HRC Kp de 120º Tinas: Son utilizadas para la contención del aceite, agua, solución salina, son de acero y deben tener el tamaño suficiente para ingresar las piezas.
  • 105. Compresor: es un mecanismo para obtener mas aire a mayor presión que la que se encuentra en la atmósfera, es necesario para la activación del pistón neumático. Controles eléctricos Válvula de apertura
  • 107. Instituto Tecnológico de Querétaro APENDICES CORRESPONDENCIA CON OTRAS NOMENCLATURAS 4340R 4340 SNCM 447 1018 1018 S 18 C 1045 1045 S 45 C 4340T 4340 - 1060 1060 S 58 C 5160 5160 SUP9 (A) 12L14 - 12L14 8620 8620 SNCM 220 (H) 1213 1213 SUM 22 LEVINSON AISI/SAE JIS LEVINSON AISI/SAE JIS 4140R 4140 SCM 440 9840R 9840 - (H) 4140T 4140 - 9840T 9840 - 4320 4320 -
  • 108. 40 NiCrMo 4340 - Ck18 1018 UHB11 73 Ck45 GB4 UHB45 - 4340T - Ck60 GB-6 760 50 Cr 3 9 SMnPb 36 12L14 - 5160 - 9 SMn 28 1213 - 27 NiCrMo EX8 8620 2 DIN CARTECH UDDELHOM DIN CARTECH UDDELHOM 42 CrMo 4 TCM04 709 36 CrNiMo TX-10 705 - TCMO4T 709T 4 - EX-17 7210 - TX-10T 705T 40
  • 109. Instituto Tecnológico de Querétaro ANALISIS QUIMICO PROMEDIO AISI/SAE (%PESO) Dureza de entrega máxima; Brinell (Bn) / Rockwell C (Rc) BN/R C Si Mn Cr Ni Mo W V OTROS C ESTOS ANALISIS PODRAN TENER PEQUNAS VARIACIONES CON RESPECTO AL ANALISIS DE LAS OTRAS NOMENCLATURAS 1018 0.20 0.75 0.18 200 / 14 1045 0.45 0.25 0.75 206 / 15 1060 0.60 0.25 0.75 220 / 18 12L14 0.14 1.00 0.3 S/ 0.25 200 / 14 Pb 1213 0.13 0.85 0.1 P /0.28 200 / 14 max. S 4140R 0.40 0.25 0.90 0.95 0.20 230 / 20 4140T 0.40 0.25 0.90 0.95 0.20 330 / 36
  • 110. 4320 0.20 0.20 0.55 0.50 1.80 0.25 200 / 14 4340R 0.40 0.25 0.70 0.80 1.80 0.25 260 / 26 4340T 0.40 0.25 0.70 0.80 1.80 0.25 330 / 36 5160 0.60 0.20 0.85 0.80 220 / 18 8620 0.20 0.25 0.80 0.50 0.55 0.20 200 / 14 9840R 0.40 2.25 0.70 0.80 1.00 0.25 230 / 20 9840T 0.40 0.25 0.70 0.80 1.00 0.25 330 / 36 41
  • 111. Instituto Tecnológico de Querétaro TRATAMIENTOS TERMICOS (°C) TEMPLADO ENFRIAMIENTO REVENIDO 1018 845 cementar 925 500-600 1045 820-860 aceite/agua 300-650 1060 815-850 aceite/agua 450-660 12L14 - - - 1213 - - - 4140R 830-850 aceite 500-600 4140T - - - 4320 870-925 cementar 870-925 150-200 4340R 820-860 aceite 425-650 4340T - - - 5160 820-860 aceite 500-650 8620 - cementar 870-925 200 9840R 820-860 aceite 200-500
  • 112. 9840T - - - CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES 1018 Acero no aleado de cementación para uso en partes de maquinaria. Acero estirado en frío. Piñones, tornillos sin fin, pernos de dirección, pernos de cadena, etc. 1045 Acero no aleado empleado en flechas y partes de maquinaria. Adecuado para el temple superficial, flechas, piñones, engranes, pernos, tornillos, semiejes, ejes, cigüeñales, etc. 1060 Acero para uso de construcción de maquinaria. Con adecuada respuesta al temple, resistencia al desgaste, discos de embrague, ejes de transmisión, portaherramientas, etc. 1214 Acero con adiciones de plomo con excelente maquinabilidad. Empleado en tornos automáticos para alta producción (estirado en frío). Bujes, conexiones de mangueras hidráulicas, tortillería, etc. 1213 Acero con adiciones de fósforo y azufre, de libre maquinado empleado en tornos automáticos para alta producción con 42
  • 113. Instituto Tecnológico de Querétaro acabado estirado en frío, tortillería sin requerimientos mecánicos, etc. 4140R Piezas que requieren elevada resistencia de tracción y alta tenacidad, cigüeñales, engrandes de transmisión, ejes, bielas, porta insertos, partes para bombas, etc. 4140T Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo. 4320 Acero al Cr-Ni-Mo, para piezas de dimensiones medias con resistencia y tenacidad elevadas después de cementadas y templadas, engranes, coronas, piñones, uniones universales, etc. 4340R Acero al Cr-Ni-Mo, recocido de alta templabilidad adecuado para flechas y engranes de grandes secciones donde se requiere alta ductilidad y resistencia al choque, flechas de transmisión, cuchillos, punzones, etc. 4340T Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo. 5160 Acero al Cr, con buena templabilidad y tenacidad para muelles y resortes automotrices, ejes, engranes, etc. 8620 Acero para piezas que requieren alta dureza superficial y núcleo tenaz mediante cementación y carbonitruración, es el de mayor uso en la fabricación de engranes, piñones, satélites, planetarios, etc. 9840R Acero al Cr-Ni-Mo, de fácil temple para fabricación de partes sujetas a gran esfuerzo de fatiga, engranes, sinfines, flechas,
  • 114. piñones, husillos, pernos, levas, tornillos opresores, etc. 9840T Acero templado y revenido para aplicaciones directas, ya con dureza de trabajo. 43
  • 115. Instituto Tecnológico de Querétaro DIAGRAMA HIERRO-CARBONO
  • 116. 44