Presentación de la empresa

El shot peening es un tratamiento de superficie que se aplica a temperatura ambiente por bombardeo de la superficie con bolas pequeñas. Cada bola que impacta el material actúa como un pequeño martillo produciendo una huella muy pequeñita en la superficie. La huella se crea con un fenómeno de alargamiento en tensión. Debajo de la superficie, el material intenta restaurar la capa deformada a su estado original, lo que crea una tensión residual de compresión de fuerte amplitud.

MIC se complace en compartir su larga experiencia y conocimiento del shot peening a través de nuestro sitio. Así, ingenieros y metalúrgicos pueden informarse de los beneficios que se pueden esperar del shot peening. Los ingenieros especializados de MIC están a su disposición para ayudarles en resolver los varios problemas de ingeniería que se pueden solucionar con el shot peening. Las plantas MIC utilizan las últimas tecnologías de proceso para tratar piezas de geometrías, dimensiones y materiales muy distintos y con condiciones de control muy estrictas.

La casi totalidad de los fallos a fatiga y a corrosión bajo tensión se inician en la superficie de las piezas. Se sabe que las grietas no se inician en una superficie que está en tensión de compresión. Como el martilleo uniforme creado por el shot peening produce una capa homogénea de tensión residual de compresión en la superficie del metal, el proceso permite un aumento considerable de la duración de vida. Las tensiones de compresión son benéficas para aumentar la resistencia a los fallos de fatiga, corrosión fatiga, corrosión bajo tensión, fragilización por hidrógeno, corrosión de contacto (fretting), gripado y erosión por cavitación. La tensión residual de compresión máxima producida justo debajo la superficie de la pieza por shot peening está, como mínimo, en un 50% del límite elástico del material tratado.

El shot peening se utiliza también para producir curvatura aerodinámica de paneles de alas de aviones. Existen otras aplicaciones como, endurecer por martilleo para mejorar la resistencia al desgaste, cerrar las porosidades, mejorar la resistencia a la corrosión intergranular, corregir la forma de piezas deformadas, texturizar la superficie, probar la resistencia de adherencia de un revestimiento.

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Leer: Fatiga del Metal | Corrosión bajo tensión

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El gráfico aquí abajo, compara la resistencia a fatiga con el límite de rotura para una probeta lisa o entallada. Sin shot peening, las propiedades óptimas a fatiga de una pieza mecanizada de acero se consiguen a aproximadamente 30 HRc (700 MPa). A un límite de rotura/dureza superior, el material pierde resistencia a fatiga debida a un aumento de su sensibilidad a la entalla y de su fragilidad. Sumando las tensiones residuales de compresión del shot peening, la resistencia a fatiga de los metales aumenta en proporción con el aumento de su límite de rotura/dureza. A 52 HRC(1240 MPa), la resistencia a fatiga de las probetas Shot Peenizadas sube a 990 MPa o sea el doble del límite de probetas lisas/pulidas sin Shot Peening.

Comparación de carga admisible sobre una probeta lisa o entallada, con y sin shot peening, en función de la carga a rotura del material

Procesos de fabricación - Efecto sobre la vida a fatiga

Se sabe que los procesos de fabricación tienen un efecto significante a fatiga sobre las piezas. Estos efectos pueden ser perjudiciales o benéficos, como lo presenta la tabla siguiente:

Como perjudicial, el rectificado, el mecanizado y el soldeo pueden dejar la superficie de la pieza en tracción, lo que favorece el inicio de grietas a fatiga. El templado, la galvanoplastia, la electro-erosión pueden dejar una superficie dura y frágil. El mecanizado químico puede dañar o aflojar las juntas de granos.

Como benéfico, el listado presenta procesos que mejoran la vida a fatiga de los metales gracias a la tensión residual de compresión introducida. El shot peening es el más versátil del listado porque introduce la magnitud más alta de tensión residual de compresión sobre una gran variedad de materiales y geometrías de piezas.

El grafico aquí abajo, presenta las curvas de fatiga de diferentes tipos de rectificados. La curva de referencia es la del "rectificado suave" y muestra una resistencia a fatiga de 414 MPa. El amolado, cuya curva está presentada debajo de la del rectificado, es un proceso más agresivo con condiciones más rápidas de corte o con levantamiento más importante de material. En este caso se genera más tensiones de tracción en la superficie lo que favorece las grietas por fatiga. Como está presentado, la resistencia a fatiga se reduce a 300 MPa. La última curva presenta un amolado con shot peening. Como se nota, la curva supera la de la referencia con un rectificado y permite una carga a fatiga de más de 550 MPa.

Hay varias formas de observar estos beneficios. En primer lugar, el shot peening permite un aumento de carga admisible para conseguir la misma duración de vida a fatiga. En segundo, el shot peening aumenta la duración de vida de cualquier pieza si la carga se mantiene. En tercer lugar, el shot peening permite una gran variedad de procesos de fabricación aceptables porque introduce después una tensión residual de compresión homogénea.

El shot peening mejora el límite de fatiga de piezas rectificadas

Leer: El proceso de shot peening | Corrosión bajo tensión

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La corrosión bajo tensión (CBT) es un mecanismo de rotura progresivo de los metales que se crea por la combinación de un medio ambiente corrosivo y de una tensión de tracción mantenida. El fallo estructural debido a la CBT es muchas veces, imprevisible y aparece tanto tras pocas horas como tras meses o años de servicios satisfactorios. Se encuentra, frecuentemente, en ausencia de cualquier otro tipo de ataque corrosivo. Virtualmente, todas las aleaciones son sensibles a la CBT en un medio ambiente específico y con un conjunto de condiciones.

La tensión de tracción necesaria para la CBT está "estática", y puede ser residual y/o aplicada (véase la tabla debajo). El agrietamiento progresivo debido a tensiones "cíclicas" se llama la "fatiga-corrosión". El límite entre la CBT y la fatiga-corrosión no es evidente a cada vez. Sin embargo, como los mecanismos que provocan cada fenómeno son distintos, se separan y se consideran como mecanismos de rotura diferentes. El shot peening controlado, introduciendo una tensión residual de compresión en la superficie del material, actúa sobre los dos fenómenos y puede impedirlos o retrasarlos.

Lo más importante es que la introducción de tensiones residuales de compresión en la superficie del metal debida al shot peening, puede ser una medida efectiva para impedir la CBT, sin tener en cuenta el mecanismo dominante entre la CBT, el material, o el medio ambiente. Se ilustra por el "triangulo de la CBT". Si se quita un solo lado del triangulo, como en ausencia de tensión de tracción por shot peening en la superficie, la CBT no puede aparecer.

Corrosión intergranular

Le presentamos, aquí abajo, microfotográfias de probetas de acero inoxidable tipo 304, sin y con shot peening sensibilizadas a 650°C durante una hora ,sometidas a corrosión intergranular en una solución NH03-HF y con shot peening por bolas de cerámica.

El Atomic International ha descubierto que la corrosión intergranular se puede impedir sobre aceros austeniticos aplicando el shot peening antes de la exposición a la temperatura de sensibilización. Para conseguir tal resultado hay que hacer un martilleo muy fuerte para romper los granos y junta de granos. Durante la exposición a temperatura de sensibilización, los carburos se precipitaran en los varios sitios de nucleación (dislocaciones, planes) formados con los granos más que a lo largo de las juntas de granos. Esto permite soportar el ataque por corrosión intergranular dentro del medio ambiente corrosivo.

A la izquierda - Con Shot peening - A la derecha - Sin shot peening

MIC ha publicado un documento técnico de las aplicaciones disponible a petición. Por favor, contáctenos para más información.

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