Centro de Investigación Metalúrgica

  • 11 de febrero de 2019

El Centro Tecnológico IK4-AZTERLAN y la empresa CIE LEGAZPI desarrollan una metodología de tratamiento térmico, que permite aprovechar el calor residual de piezas forjadas en procesos y plantas con limitaciones de espacio

El nuevo desarrollo permite un ahorro energético del 75%, respecto al tratamiento térmico convencional.

El tratamiento térmico es un proceso clave en una amplia variedad de componentes forjados, que permite controlar las características mecánicas y la microestructura de las piezas, tanto para facilitar su posterior mecanizado, como para conseguir su condición final de servicio. Se trata de un proceso con un alto consumo energético, realizado generalmente sobre lotes ya enfriados a temperatura ambiente y que, en multitud de ocasiones, requiere del uso de hornos de normalizado a temperaturas entorno a los 900°C.

Por su alto consumo energético y por los recursos destinados a la logística asociada a la producción, se han desarrollado otras alternativas más eficientes, como el enfriamiento controlado o la aplicación del tratamiento térmico en línea tras la forja. En este último caso, se aprovecha el calor residual de los componentes recién forjados, sin tener que aplicar tanta energía para elevar su temperatura hasta los niveles deseados. Además, mediante este método cada pieza se trata térmicamente de forma unitaria, con lo que se disminuyen los tiempos de calentamiento y enfriamiento por pieza y, consiguientemente, también los tiempos totales empleados en el proceso de fabricación.  

Sin embargo, realizar un proceso de forja y tratamiento térmico en línea no siempre es posible, sea por la geometría de la pieza, por requerimientos de calidad, o por la distribución y los espacios disponibles en la propia planta. Para el caso concreto de limitaciones de espacio, CIE LEGAZPI y el Centro de Investigación Metalúrgica IK4-AZTERLAN han desarrollado una metodología de forja y tratamiento térmico en línea. Para su desarrollo, el equipo de trabajo ha elaborado diagramas de tratamiento térmico y curvas de enfriamiento que permiten calcular el proceso de enfriamiento y la temperatura óptima que deben alcanzar los componentes forjados, antes de ser introducidos en el horno de tratamiento.

La clave principal de este nuevo proceso reside en el acondicionamiento térmico de las piezas antes de su carga en el horno de recocido. Como indica Itziar Berriozabalgoitia, investigadora de la línea de tecnologías de conformado de IK4-AZTERLAN, “el enfriamiento previo al recocido es indispensable para asegurar las propiedades de dureza y mecanizabilidad requeridas”.

Entre las vías estudiadas por el equipo de trabajo para conseguir el mencionado enfriamiento previo, un proceso de inmersión controlada en un medio destinado al acondicionamiento térmico del acero ha evidenciado ser más eficiente que otros métodos investigados, siendo el que “ofrece las mejores características finales requeridas para el componente en cuestión”.  

Las pruebas realizadas a escala de laboratorio y en planta piloto han demostrado que el ahorro de energía conseguido con este innovador proceso respecto a un tratamiento térmico convencional es del 75%.

La aplicación de esta metodología requiere, en todos casos, de un análisis de viabilidad previo en base a las características del material y del componente a fabricar, así como del proceso productivo, de la planificación de la producción y de las características de las instalaciones productivas (tamaño del horno, layout, … etc).

Colaboración en el seno del proyecto EFFORT 4.0, financiado por el programa Hazitek

Este nuevo desarrollo se ha producido en el seno del proyecto EFFORT 4.0, financiado por el programa HAZITEK del Gobierno Vasco. EFFORT 4.0 tiene como objetivo desarrollar sensórica avanzada e inteligencia artificial para mejorar la eficiencia de los procesos de forja, fundición e inyección.

Liderado por la empresa Alcorta Forging Group, el consorcio multidisciplinar de EFFORT 4.0 está compuesto por empresas y agentes de innovación del País Vasco del ámbito de la transformación metálica, la gestión de la información, la eficiencia energética y la ciberseguridad como, Ekide S. Coop., CIE-Legazpi, Larraioz, Ulma Embeded Solutions S. Coop., Dominion, AYS, Ingetek, Ceiber, Titanium Industrial Security, Mondragon Unibertsitatea, IK4-Ikerlan, AC4C, Vicomtech, Ikergune, la Universidad de Deusto y el Centro de Investigación Metalúrgica IK4-AZTERLAN.

Componentes forjados cie

Componentes recién forjados en CIE LEGAZPI.