DISEÑO DE ELEMENTOS MARCO TEORICO

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

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CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

MATERIA

DISEÑO DE ELEMENTOS

CURSO:

SEPTIMO “B”

INTEGRANTES:

ACOSTA JESSICA

MUÑOZ LUIS

ENDARA WILLIAM

VELASCO OSCAR

DOCENTE:

Ing. Segundo Cevallos

        Latacunga, 01 de diciembre del 2017

INTRODUCCIÓN

Se denomina carburización o carburización al tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnado la superficie y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico, consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Gracias a la carburización la pieza tendrá dos capas: superficie cementada y núcleo sin cementar.

La carburización gaseosa necesita de un equipo especial más complicado y se aplica a la producción en masa de piezas cementadas. Esta carburización tiene ventajas considerables con respecto a la carburización en medio sólido; el proceso es dos o tres veces más rápido, la tecnología es menos perjudicial a la salud, y las propiedades del núcleo sin cementar resultan mejores debido al menor crecimiento del grano.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar una propuesta de investigación científica sobre la carburización y nitrurización, en el proceso de endurecimiento de una pieza para así determinar la resistencia superficial en las piezas mecánicas.

OBJETIVO ESPECIFICO

• Identificar cada uno de los diferentes procesos que se utiliza en la carburización y nitrurización para dar un tratamiento termoquímico.
• Detallar los procesos de carburización del material a tratar en temperatura tiempo y señalar el elemento al que es sumergido.
• Conocer las características del acero que fue sometido al proceso de nitrurización y su estado después de ser tratado.

MARCO TEORICO

Después de la carburización la pieza se somete a temple y revenido a bajas temperaturas. El núcleo, debido al bajo contenido de carbono, no admite temple, queda tenaz y puede trabajar bajo cargas dinámicas, y la zona periférica adquiere temple a una profundidad de cerca de 1 mm haciéndose resistente al desgaste por rozamiento.

Características de la carburización

1. Endurece la superficie
2. No le afecta al corazón de la pieza
3. Aumenta el carbono de la superficie
4. Su temperatura de calentamiento es alrededor de los 900 ºC
5. Se rocía la superficie con polvos de cementar (Productos cementantes)
6. El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento térmico posterior.

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Grafico N°- 1 Sistema de carburización

MÉTODOS MÁS COMUNES DE LA CARBURIZACIÓN

Carburización baño líquido o de sales.

Para alcanzar profundidades de carburización, en tiempos económicamente viables, los baños de carburización contienen, además de los elementos proveedores de carbono, los llamados activadores, que son productos que aceleran la reacción de carburización. Esos activadores aumentan no solo la velocidad de carburización, sino también la oferta de carbono y la velocidad de transporte del carbono del medio líquido a la superficie de las piezas.

En este proceso el acero a carburar se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido. También se puede utilizar cianuro de potasio, pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 1500 °F (845 °C) durante 15 minutos a 1 hora, según la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorberá el carbono y el nitrógeno del cianuro. Después se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0.75 mm.

La carburización puede ser líquida, sólida o gaseosa. La carburización tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) 0,2% de carbono.  Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a altas temperaturas (típicamente, 900 °C).

Carburización en medio sólido o por empaquetado.

Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbónico en una caja cerrada con material carbonáceo y calentarlo hasta 1650 o 1700 °F (900 a 927 °C) durante 4 a 6 horas. En este tiempo el carbón que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Entre más tiempo se deje a la pieza en la caja con carbón de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 1400 y 1500 °F (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0.38 mm, sin embargo, se pueden tener espesores de hasta 4 mm.

Como mezcla de carburización se puede utilizar la de 70-80 % de carbón vegetal finamente pulverizado, con 20-30 % de alguno de los siguientes carbonatos: carbonato de bario (BaCO3); carbonato de sodio (Na2CO3) ó carbonato de potasio (K2CO3) que actúan como catalizador y que contribuyen al desprendimiento del carbono en estado elemental, necesario para la carburización.

Carburización gaseosa

En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 1650 y 1750 °F (900 y 927 °C). Después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 1400 °F (760 °C) y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 6 mm, pero por lo regular no exceden de 0.7 mm.

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