Tratamendu Termikoak eta berrikuntza, industriarentzako beharrezko lehiarako abantaila

VIII Tratamendu Termikoko Fórum Teknikoak, TRATER DAY 2025, tratamendu termikoen sektorearentzako garrantzi eta egunerokotasun handiko gaiak bildu ditu, hala nola simulazio-tresnek eskaintzen dituzten aukerak eta horien garapena, tratamendu termikoko labeen garapen teknikoak, eta erabilitako erregai berrien sarrerak deskarbonizazioan eta sektorearen eraginkortasunean duen eragina, bai eta berotze-tresnen aplikazio praktikoak ere. Ponentziek, halaber, produktu eta diseinu berrien garapenarekin lotutako arazoen konponbide praktikoak partekatu dituzte.

Metalezko osagaiak fabrikatzen eta erabiltzen dituzten industriaren erronka eta eskakizun handien ildotik, tratamendu termikoko sektoreak erronka du irtenbide berritzaile eta eraginkorrak proposatu eta integratzeko, materialen eta produktuaren ezaugarriak eta iraunkortasuna hobetzeko, eta sektore oso eskakizun handikoetan aplikatzeko, hala nola aeronautikoa, itsasontzigintza edo automobilgintza.

Sektorearentzako berrikuntza nagusi batzuk partekatzeko eta ezagutarazteko asmoz, TABIRA GALDA INSTITUTUA, AZTERLAN Metallurgia Ikerketa Zentroa eta TRATER PRESS, Euskalit-en eta DEK Durangaldea Ekimena-ren laguntzarekin, 2025eko azaroaren 27an ospatu zuten VIII Tratamendu Termikoko Fórum Teknikoa, TRATER DAY 2025. Jardunaldia agenda tekniko markatu baten barnean kokatu zen, eta sektoreko enpresa eta erakunde garrantzitsuen ordezkarien ponentzietan oinarritu zen:

• Igor Pérez. Solution Engineer de Keysight: “Aluminio galdutako piezen tratamendu termikoko simulazioa: piezen dimentsio aurreikuspena eta tentsio erresidualak pieza estrukturaletan”.
• Jorge Almeida. Senior Sales Engineer de INSERTEC Furnaces and Refractories: “Aluminio galdaketaren deskarbonizazioa eta elektrifikazioa. Gas naturala ordezkatzeko alternatibak”.
• Dr. Arron Rimmer. Director de ADI TREATMENTS LTD. “Hamaika elementuko azpi-multzoetatik pieza bakarrera: galdaketa eta tratamendu termikoko konbinazio onuragarria”.
• Eugenio Pardo. Application Engineer de ONDARLAN, S.L.-INDUCTOTHERM GROUP IBERIA: .
• Rubén Díaz. Application Engineer de MESUREX Instrumentation and Control: “Tratamendu termikoko termografia: oinarriak, berrikuntzak eta aplikazioak”.
• Dr. Jon Arruabarrena. Konformatze-teknologia eta Tratamendu Termikoen saileko AZTERLANeko ikerlaria: “Tratamendu termikoak definitzeko kalkulu termodinamikoak: erabilera kasuak”.

Lehen ponentzia Igor Pérez-ek eman zuen, KEYSIGHT enpresako simulazio-software espezialista. Aluminio piezen simulazioari buruzko aurkezpena partekatu zuen, adieraziz tratamendu termikoak aluminio galdatutako aleazioetan tentsioak birbanatzen eta deformazioak sortzen dituela, bero-gradiente eta mikroegitura erlaxazioarekin lotuta. “Solubilizazio fasean galdaketako tentsio erresidualaren zati bat askatzen da, eta hozte fasea (bero-gradiente handiak) da deformazio plastiko lokalizatutik sortzen den distortsio geometriko nagusia”.

Pérez-ek azpimarratu zuen prozesu metalurgikoaren birtualizazio osoak mekanismo termo-mekanikoak modu zehatzagoan modelatzeko aukera ematen duela, eta “simulazioa ez dela bakarrik hoztea, baita bero-transferentzia ere, hozte norabide eta abiaduraren arabera, piezaren tentsio eta bero-evoluzioa aurreikusteko”. Aldagai gakoak: piezaren orientazio erlatiboa, hozte medioa eta galdaketatik jasotako berotze-historia. Honek distortsio eta tentsio aurreikuspen sendoagoa ahalbidetzen du fabrikazio aurretik.

Era berean, metrologia birtualaren aplikazio sistematikoak modelo hauek balioztatu eta egokitzeko aukera ematen du, CAD, pieza eskaneatua eta FEM simulazioaren arteko korrelazioa erabiliz. Honek dimentsio-konformitatea baloratzeko eta desbideratzeak kuantifikatzeko aukera ematen du, bai mekanismo termo-mekanikoengatik, bai utillaje edo prozesu-egoera errealengatik. Hurbilketa hau fabrikazio konbinatuko ingeniaritzara egokitzen da.

 

Arron Rimmer doktorearearen (ADI Treatments) ponentziak, ADI fundizioan aditua, Unimog kamioi baterako pieza berri baten diseinuaren kasu praktikoa aurkeztu zuen. Hamaika piezako azpi-multzo bat ordezkatzen du pieza bakar batek. “Austemperatu ductileko (ADI) galdaketaren aplikazioak hainbat piezako soldadura-egitura ordezkatu du pieza bakarreko fundizioarekin”. Rimmer-ek azaldu zuen pieza berriak duen arrakasta diseinu geometrikoaren aldaketarekin eta microegitura ausferritikoaren propietate mekanikoekin lotuta dagoela, “aurreko altzairuzko piezen deformazio eta akatsak ekiditen ditu, karga ez-zentriko eta torsionaletan segurtasun faktorea nabarmen handituz”.

Mikroegitura ikuspuntutik, hautatutako ADI 900-8 aleazioak erresistentzia eta gogortasun orekatua eskaintzen du, austenita ausferritara transformazio isotermiko kontrolatu bidez. Austemperizatze prozesua galdaketaren ondoren burutzen da, barra lotzaileak erabiliz geometria egonkortuz, eta horrek pieza amaieran espesor handietan homogeneitate egokia eta propietate mekanikoen degradaziorik gabe bermatzen du.

Rimmer-ek gaineratu zuen prozesu industrialaren aldaketa (soldatutako fabrikaziotik tratamendu termikoko fundiziora) muntaketa-operazioak murrizten, tolerantzia mekanikoak egokitzen eta dimentsio-errepikapena hobetzen lagundu duela. Ondorio moduan, “tratamendu termikoaren bidezko kontrol microegiturala tresna erabil daiteke diseinu estruktural eta optimizazio funtzionalerako aplikazio industrietan”.

 

Jorge Almeidaren (INSERTEC) ponentziak gas naturala ordezkatzeko alternatibak aztertu zituen, deskarbonizazio industrialaren testuinguruan, eta elektrifikazioaren mugak azpimarratu zituen: “Baliagarria da, baina ez da irtenbide unibertsala”. Deskarbonizazioa ez da energia eta ekonomia ikuspegitik bakarrik aztertu behar; erregai eta erreketen eragin zuzena ere kontuan hartu behar da tratamendu termikoko prozesuetan eta azken piezen kalitatean.

Biometanoa aukera egokia da, gas naturala bezalakoa eta labe existituetan erabil daitekeena, tenperatura, ziklo-denbora eta tratamendu-atmosfera aldatu gabe, mikroegitura eta propietate mekanikoak mantenduz. CO₂ emisioak %70-80 murrizten ditu gas naturalarekiko, ingurumen-inpaktua txikitzen.

Hidrogenoaren erabilerak, ordea, erronka tekniko handiak dakartza: suak bero handiagoa sortzen du eta ur-lurrun asko, errefraktarioak kaltetu eta piezen oxidazioa sor dezake. Tenperatura altuak NOx sortzen laguntzen du, eta suaren ikusgarritasun falta prozesuaren kontrola zailtzen du. Hidrogenoa erabilita, beraz, erregailuak, kontrol-sistemak eta barne-atmosferak berrikusi behar dira piezen integritatea eta tratamenduaren kalitatea bermatzeko.

 

Eugenio Pardok (Ondarlan, S.L.-Inductotherm Iberia) indukzio-sistemak eta haien ezaugarriak azaldu zituen. Indukzio-berokuntza oso zehatza da eta profilen gogortasuna kontrolatzeko aukera ematen du, “adituen eskuetan, mikrometroko kontrola eta errepikapena bermatzen du”. Indukzioaren abantaila nagusia berotze-prozesua azaleko izatea da; energia piezaren periferian metatzen da, geruza gogortuak sortuz, muina gogortasunarekin mantenduz. Prozesua oso azkarra da, ehunka gradu segundoko abiaduran, tratamendu termiko industrial oso produktiboak ahalbidetuz.

Pardo-k indukzio-labe mota desberdinak, bobinaren diseinua eta maiztasunaren hautaketa azaldu zituen, beroaren sakonera zehazteko funtsezkoa. Material desberdinek indukzioari nola erantzuten duten ere erakutsi zuen, FEM simulazio bidezko adibideetan, espira tarteen optimizazioa eta eremu magnetikoaren banaketa eginez, gainazaleko tenperatura-diferentziak 200°C arte murriztuz.

 

Rubén Díaz (Mesurex) tenperatura-neurgailu termografikoak eta pirometroak azaldu zituen, kontakturik gabeko neurketen garrantzia azpimarratuz: operadorearen segurtasuna handitu, puntuak eta gainazal anitz neurtu. Tenperatura-neurgailuetan emisibitatea eta optika funtsezkoak dira. Materialak ez dira “idealak”; aluminio eta kobrea bezalako metalezko gainazalek erronka handiagoa sortzen dute. Teknikak aurkeztu zituen: uhin-luzera laburrak, pintura, etiketa altu emisibitatearekin, edo piezen barrunbeak erabiliz neurketaren fidagarritasuna hobetzeko. Pirometroek puntu bakarra neurtzen dute, termografiak eremuak; eta beharrezkoa denean, beiraren bidez neurtzen da, film plastikoen babesarekin edo seleniurozko beirekin. Neurgailuen hautaketa eta programazioa kritikoa da materialen eta gainazalen aldaketen aurrean neurketak zehatzak izan daitezen.

 

Jon Arruabarrena (AZTERLAN, Forja eta Tratamendu Termikoko ikertzailea) termodinamika-simulazio tresnak aurkeztu zituen (Thermo-Calc), aleazio konplexuen portaera aurreikusteko tenperatura, konposizio eta tratamendu termiko desberdinetan. “Modelu termodinamikoetan eta Gibbs-en energia librearen minimizazioan oinarrituta, faseen presentzia, egonkortasuna eta tenperatura-aldaketen garapena ezagutzea ahalbidetzen dute”. Tresna hauek ez dira esperimentu fisikoen ordezkoak, baina materialaren portaera aurreikusteko eta tratamenduak diseinatzeko gaitasuna handitzen dute.

• Arruabarrena-k kasu praktikoak erakutsi zituen:
• Aluminioz egindako altzairu lasaituen fase kaltegarriak aurreikustea.
• Austenitiko altzairu herdoilgaitzen konposizio berriak diseinatzea solidifikazio osorako.
• Galdaketa zurietan segregazioen aurreikuspena.
• Hot-cracking probabilitatea ebaluatzea.
• CCT diagramak kalkulatzea hot-stamping altzairuentzat.
• Tratamendu termikoen optimizazioa difusio modelatuz.
• Tenperatura-zikloa egokitzea, gogortze maximoa lortzeko.
• Cladding bidezko gainazaletan karbono gutxitzea identifikatzea.

Laburbilduz, Azterlaneko adituak adiarazi zuen software hauek ez dutela esperimentu fisikoa ordezkatzen, baina emaitzen interpretazio gaitasuna biderkatzen dutela, materialen garapena azkartzen eta tratamendu termikoak zehaztasun handiagoz diseinatzen lagunduta.