Nitruración por Plasma vs Nitrocarburación Líquida - Revista Metal ...

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PROCESOS
inicial para la técnica plasma y nitrocarburación
líquida.
Foto: www.transportation.anl.gov
a un proceso de nitrocarburación líquida
para los cuatro tipos de aceros
estudiados entre 2 y 4 por ciento; la
porosidad se desplaza hacia fuera de
la capa blanca, lo que evita posibles
inclusiones de agentes corrosivos. De
igual manera, los espesores de la capa
blanca fueron mayores y más homogéneos
para los procesos de plasma.
La formación de la capa blanca es
muy importante para la buena resistencia
a la corrosión y una resistencia
mecánica al desgaste pero perjudicial
para otras aplicaciones. A diferencia
del proceso con baño de sales, por
medio del proceso realizado por plasma
se puede controlar la aparición o
no de esta capa blanca para ajustar
los resultados metalúrgicos a la aplicación
específica.
Si bien, en el ejercicio de los Andes,
las durezas superficiales fueron mayores
en la nitrocarburación liquida
en sales, y el espesor de la capa de
difusión presente en los aceros nitrurados
por plasma presentó valores
de dureza bajos, la mayor extensión
de esta capa en la nitruración
por plasma compensa la deficiencia
y contribuye a mejorar las propiedades
de los materiales para las aplicaciones
de alto desgaste.
La nitruración de difusión
por plasma normalmente
se produce al vacío a
temperaturas de entre
450 y 580 ºC con la ayuda
de plasma generado por
una descarga luminiscente
en la superficie de la pieza
de trabajo.
Por su parte, Andrés Bernal, Subgerente
de Tratar S.A., explicó que en
las pruebas realizadas para la implementación
del proceso plasma en su
compañía, quedó demostrado que la
dureza superficial es uno de los parámetros
que se pueden controlar con
total exactitud, con lo cual se logran
propiedades iguales o mayores que
en otros tipos de nitruración, incluso
que en el proceso de sales. De hecho,
el minucioso control de los parámetros
en el plasma es una de las grandes
ventajas del proceso en si mismo.
Consideraciones Económicas
Una de las razones que motivaron el
estudio, además de hallar mejoras a
las propiedades de la capa nitrurada,
fue encontrar consideraciones económicas
que muestren las ventajas
y desventajas de la nitruración por
plasma para Colombia. Al respecto,
se evaluó el consumo de energía, el
costo de los insumos y la inversión
Tabla 1 / Consumo de energía y costo anual para plasma y
nitrocarburación líquida en sales
Duración
(hr)
Ciclos
día
Pot. Nom
(Kw)
Para calcular el ahorro de energía
con plasma el estudio del, Ing.
Schlief, describe un interesante
ejemplo: se compara el consumo
y costo de energía de una serie de
fuentes de voltaje (DC) utilizadas comúnmente
en nitruración por plasma
respecto a los hornos eléctricos
para el calentamiento de sales en el
caso de nitruración liquida.
Los resultados fueron muy satisfactorios;
el plasma con muy baja potencia
alcanza a procesar el mismo
número de piezas por casi ¼ del precio
de nitruración liquida; conviene
aclarar que un proceso nitrocarburación
liquida en sales de 2 horas a
una temperatura nominal (350ºC)
requiere de 3 horas previas de calentamiento
de los cianuros, para realizar
la oxidación de los mismos hasta
obtener cianatos; en el caso del proceso
Tenifer® esto no es necesario,
ya que una vez se encuentre fundida
la sal se puede usar el baño.
En el caso de implementar ambos
procesos para producir el mismo número
de piezas, durante 24 horas, 5
días a la semana durante un año, se
obtiene un ahorro por consumo de
energía de $39 millones en un equipo
de plasma GSW 150, equivalente
a un horno TS/40/30 de nitruración
liquida en sales. Ver Tabla 1
El estudio también analizó la incidencia
que tienen los insumos en la
nitruración líquida convencional y
plasma; según los resultados, para el
desarrollo de un ciclo de plasma de
5 horas, los insumos tienen un costo
E. Consumida
(kw/h)
Costo/Día
($)
Costo/Año
($)
Plasma GSW 150 7 3 10 210 54.600 17.089.800
Tenifer TS/40/30 3 7 33 693 180180 56.396.340
Ahorro 125.580 39.306.540
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