¿Cuál es la diferencia entre los pasadores de resorte en espiral de acero aleado y acero al carbono?

En teoría, el objetivo del tratamiento térmico de los pasadores de resorte es lograr una microestructura 100 % martensítica. Aunque esto no es factible en la práctica, un proceso de tratamiento térmico eficaz optimizará la composición martensítica del material. La martensita se forma cuando el material se enfría rápidamente para evitar la difusión del carbono. Si el proceso de enfriamiento es demasiado lento, los átomos de carbono escapan de la geometría atómica deseada y se forman microestructuras menos deseables (perlita, bainita).

El último paso del tratamiento térmico es el templado. Este se realiza después de que los pasadores se hayan enfriado a temperatura ambiente. El templado se produce a temperaturas inferiores a 1000 °F (540 °C) (por debajo de la temperatura eutectoide crítica). El templado mejora la ductilidad y la tenacidad de la martensita, ya que los pasadores son frágiles inmediatamente después de ser enfriados. El proceso de templado debe realizarse por debajo de la temperatura a la que el metal se transforma en austenita. Estas bajas temperaturas alivian la tensión interna, disminuyen la fragilidad y mantienen una alta dureza. Los resortes (es decir, los pasadores en espiral) templados a temperaturas más altas dan como resultado una mayor pérdida de dureza y resistencia, pero muestran una elasticidad mejorada. Por lo tanto, la receta del tratamiento térmico es fundamental para el proceso de fabricación de los pasadores en espiral.

El tratamiento térmico es uno de los procesos más críticos en la producción de pasadores en espiral, ya que afecta directamente al rendimiento y la vida útil del conjunto que utiliza el pasador. Variaciones aparentemente menores en el tiempo (minutos) y la temperatura (± 10 °F (± -12 °C)) pueden tener un impacto drástico en la calidad de un pasador de resorte. Por esta razón, es fundamental que los fabricantes de sujetadores cuenten con medidas de control eficaces.

Los pasadores en espiral de acero al carbono deben enfriarse a temperatura ambiente en pocos segundos para conseguir una composición martensítica elevada. Por el contrario, el acero aleado permite un tiempo de enfriamiento mucho más largo (~1 minuto) para conseguir una composición martensítica elevada. El tiempo de enfriamiento se ve afectado negativamente a medida que el pasador de resorte se hace más grande y tiene más masa. Concretamente, el exterior de los pasadores alcanzará una alta composición martensítica, pero el interior no. Los pasadores en espiral con diámetros de Ø.500” / Ø12 mm (o menos) pueden enfriarse lo suficientemente rápido como para utilizar acero al carbono. Sin embargo, los pasadores en espiral con diámetros mayores requieren el uso de acero aleado para que toda la composición del pasador tenga la oportunidad de alcanzar una composición martensítica óptima.

Los diseñadores deben considerar los pasadores en espiral de acero al carbono y acero aleado como más o menos equivalentes cuando consulten el catálogo de un fabricante de pasadores de resorte. Sin embargo, hay que tener cuidado con los pasadores en espiral de gran diámetro (>Ø.500” / Ø12 mm) fabricados en acero al carbono, ya que conllevan riesgos mecánicos. El tratamiento térmico es uno de los pasos más críticos en la fabricación de pasadores de resorte, por lo que se recomienda que los fabricantes de elementos de fijación realicen el tratamiento térmico internamente para tener un control total. Aunque este artículo ofrece directrices generales de diseño, se recomienda consultar a ingenieros de aplicaciones especializados en el diseño y la fabricación de pasadores en espiral para garantizar que se seleccione el material adecuado para cada conjunto específico.