QUÉ ES EL SHOT PEENING Y COMO FUNCIONA

El shot peening (shotpeening) se trata de una tecnología especial dentro del de tratamiento de superficie por impacto de abrasivos, más concretamente relacionado con el campo del granallado y chorreado (sandblast machines). El principal objetivo de este proceso de granallado es incrementar la resistencia a la fatiga de componentes que son sometidos a una fuerte tensión. Para entender de una forma sencilla el concepto de shot peening podemos decir que se trata de un proceso de granallado o chorreado muy controlado (se controlan todos los parámetros del chorreado) donde lo que se pretende es masajear la superficie de las piezas para liberar tensiones. Hay que tener en cuenta que son múltiples los factores, elementos y parámetros que se controlan y parametrizan en este proceso de granallado. La distancia de chorreado, el tamaño de grano, fuerza de impacto de la granalla y tiempo de granallado son algunos de los múltiples factores que son controlados en cualquier proceso de shot peening. El shot peening tiene en común con los procesos tradicionales de chorreado y granallado su principio de funcionamiento, que es proyectar partículas abrasivas (granalla metálica) sobre una superficie determinada, aunque en realidad no son procesos similares. Como ejemplo podríamos poner los coches utilitarios y un coche de Fórmula 1. En ambos casos comparten el principio de funcionamiento (ambos tienen ruedas, motor, etc..), pero se trata de coches que no se parecen en nada y con objetivos muy diferentes. Los procesos de shotpeening y las máquinas o instalaciones de granallar donde se aplican son muy profesionales y complejas.

Es importante diferenciar el uso de máquinas especiales de shot peening al uso común del término “efecto shot peening”. Las instalaciones diseñadas para shot peening son máquinas muy complejas y de niveles de inversión elevado destinadas a tratar piezas con un alto valor añadido, mayoritariamente de sectores como la aeronáutica o automoción. En las máquinas de shot peening se realiza un estricto control y monitorización de los parámetros de ejecución (granallado controlado). En cambio, el efecto shot peening se puede conseguir con máquinas de granallar y chorrear menos sofisticadas ya que al chorrear o granallar una pieza si se realiza con el abrasivo adecuado y controlando algunos parámetros también se puede realizar el masaje (fortalecer la superficie) aumentando la resistencia a la fatiga. Aunque en realidad el efecto shot peening no realizado en una máquina especial de shot peening nunca puede llegar ni de lejos a un nivel muy alto de eficacia y de sofisticación.

QUÉ SE CONTROLA Y QUE ES IMPORTANTE EN EL SHOT PEENING

Cuando se realizan operaciones de chorreado o granallado de shot peening, es esencial realizar mediciones periódicas del granallado para asegurar los resultados deseados. Las instalaciones de shot peening deben contar con:

-Controladores de flujo de abrasivo. Válvulas de abrasivo, sensores de control de flujo de abrasivo. Actuadores de abrasivo y regulación de la granalla.

-Modulación de amperaje. Velocidad de la granalla controlada. Variador frecuencia de turbina de granallado y control de la fuerza de chorreado.

-Modulación de flujo de granalla. Control del flujo de granalla constante. Lanzamiento de granalla controlado.

-Rugosidad controlada. Granallado con control de rugosidad de la superficie. Asegurar la repetitividad y uniformidad del granallado.

-Separador espiral de granalla donde se clasifica por forma y la granalla deformada se elimina del circuito.

-Sistemas de ciclones para eliminar el polvo de granalla. Tamiz de separación de granallas.

Para poder realizar operaciones de shot peening con garantías también hay que utilizar abrasivos especiales en el granallado teniendo en cuenta:

-Tamaño y dureza del abrasivo o granalla. Granalla metálica esférica o microesferas de vidrio (glass beads). Uso de tamices para garantizar el tamaño del grano usado en el granallado.

-Velocidad adquirida e intensidad del proceso de granallado. Es muy importante el índice de rotura del abrasivo en las operaciones de granallado.

– Factor de cobertura en el granallado. Densidad de impactos en la superficie, es importante conocer la cantidad de granos que impactan por superficie.

-Angulo y distancia en la proyección de la granalla. Instalaciones robotizadas de granallado y chorreado.

EN QUE PIEZAS SE APLICA

El shot peening es un proceso que principalmente se usa en componentes sujetos a esfuerzos de torsión y flexión como por ejemplo:

Componentes de aeronaves. Piezas de aeronáutica y aeroespacial. Chorreadoras para fabricantes de componentes de aviación.
Compresores axiales, chorrear álabes, granallado de rotor. Sanblasting machines.
Ejes, piñones y coronas de caja de cambios. Granallado y chorreado de piezas de automóvil.
Levas y Cigüeñales. Granallado y chorreado de piezas de fundición.
Pernos y barras laterales de cadenas. Chorrear componentes, granallar superficies metálicas.
Discos de embragues. Granallar piezas de la industria automovilística. Chorreado de suspensiones.
Resortes helicoidales , de válvulas. Granallado de ballestas, chorreado de frenos, etc
Barras de torsión y granallar muelles. Chorreado de barras o ejes, granalar perfiles y secciones tubulares.
Componentes de minería. Granallado de componentes de la industria minera.
Varillas de pistón. Chorreado de muelles de tracción y torsión. Granallado suave.
Chorreado de prótesis y granallado de implantes. Chorreado superficial.

Al granallar y chorrear los granos se ensanchan y se comprimen entre sí lo que provoca la aparición de tensiones de compresión paralelas a la superficie. Estas tensiones lo que hacen es anular las tensiones residuales que provienen de procesos anteriores como el tratamiento térmico, mecanizado, conformado de metales, etc.. Por tanto, como conclusión podemos afirmar que el shot peening aumenta la resistencia a la fatiga especialmente en piezas como resortes, elásticos, flejes, barras estabilizadoras de coches, engranajes y piezas similares.

CALIBRADOR ALMEN, PROBETAS ALMEN

Es muy importante e imperativo controlar los patrones de chorreado y granallado en un proceso de shot peening. La granalla al impactar distorsionará y doblará una lámina de acero. Por eso, el objetivo de las probetas Almen para sandblasting es medir la intensidad del shot peening como indicador del valor de compresión. Las tiras Almen estándar se tratan con shot peening en varios tiempos de proceso de granallado. Tras múltiplos test de chorreado, se estudia la curva de saturación. El valor del arco de las tiras se introduce en un diagrama (diagrama de shotpeening). Desde este diagrama la intensidad Almen se puede determinar a partir del valor del punto de saturación. El punto de saturación se define como el punto de la curva en el cual con el doble de tiempo de shot peening, se incrementa la altura del arco de la banda Almen en un 10%. Para controlar y verificar cualquier instalación de shot peening es necesario realizar ensayos y test de granallado sobre probetas Almen.

Si desea información sobre el tratamiento de superficies, puede dirigirse a nuestra sección de Preparación de superficie para tratamientos.

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