RESUMO

O tratamento térmico para pezas de coche estampadas adoita clasificarse en dúas categorías distintas segundo o momento no que se aplica o calor: Punzonado quente (endurecemento por prensado) e Tratamento Térmico Posterior ao Estampado .

Estampación a calor implica o quentamento de blanques de acero bórico (normalmente 22MnB5) por encima de 900°C antes de conformalos e templalos simultaneamente na matriz. Isto crea compoñentes estruturais de ultra alta resistencia como pilastras B e paragolpes con resistencias á tracción de ata 1.500 MPa. Tratamento Térmico Posterior ao Estampado aplica procesos secundarios—como cementación, nitrucementación ferrítica (FNC) ou endurecemento por indución—a pezas que xa foron estampadas en frío. Esta vía é ideal para mecanismos funcionais como reclinadores de asentos e trinquetes de freno que requiren resistencia ao desgaste sen alterar a xeometría central.

Os dous camiños principais: estampado en quente fronte a tratamento posterior

Cando se estampan componentes automotrices, a elección do tratamento térmico non é meramente un paso final; determina toda a estratexia de fabricación. A industria divide estes procesos en dous fluxos de traballo principais: Estampado por prensado (estampado en quente) e Tratamento térmico secundario (estampado en frío + posprocesado) .

Comprender as diferenzas fundamentais entre estes camiños é crítico para os xestores de compras e enxeñeiros de deseño:

• Integración vs. Separación: O estampado en quente integra a conformación e o endurecemento nun só movemento da prensa. O material entra na prensa blando e saí endurecido. En contraste, o tratamento posterior separa estas etapas; as pezas son conformadas en frío (blandas) e despois enviadas a un forno para o endurecemento.
• Especificidade do material: O estampado en quente utiliza case exclusivamente aceros de manganeso-boro (como o 22MnB5) deseñados para transformar a súa microestrutura durante o temple. O tratamento posterior traballa cunha gama máis ampla de aceros e aleacións de baixo a medio contido en carbono (como o 1020, 4140 ou 8620).
• Obxectivo principal: O obxectivo do estampado en quente é xeralmente a integridade estrutural e a seguridade contra choques (antipenetración). O obxectivo do tratamento posterior é a resistencia ao desgaste, a vida útil por fatiga ou a protección contra a corrosión das pezas móveis.

Estampado en Quente (Endurecemento en Prensa): Para Estruturas Críticas de Seguridade

Estampación a calor , tamén coñecido como Endurecemento en Prensa, revolucionou a seguridade automobilística. Permite aos fabricantes producir compoñentes estruturais complexos e lixeiros que poden soportar forzas inmensas de choque sen romperse. Este proceso é estándar para a "xaula de seguridade" dos vehículos modernos, incluídas as columnas A, columnas B, raís do teito e barras antipenetración das portas.

O Proceso: De Austenita a Martensita

A ciencia detrás do estampado en quente baséase nunha transformación metalúrxica precisa. O proceso comeza quentando unha chapa de acero nun forno ata aproximadamente 900°C–950°C. A esta temperatura, a estrutura interna do acero cámbiase de ferrita-perlita a austenita , facéndoo extremadamente maleable.

O material en branco vermello incandescente é entón transferido rapidamente a un molde refrigerado por auga. Mentres a prensa pecha para formar a peza, as superficies frías do molde enfrian simultaneamente o acero. Este arrefriamento rápido (con frecuencia superior a 27 °C por segundo) atrapa os átomos de carbono nunha rede distorsionada, transformando a austenita en martensita . O resultado é unha peza cun límite elástico que aumenta de forma aproximada de 400 MPa (no seu estado inicial) a máis de 1.500 MPa.

Vantaxes e Limitacións

A vantaxe principal do estampado en quente é a capacidade de formar formas complexas sen "retrocarga" (a tendencia do metal a volver á súa forma orixinal), asegurando unha precisión dimensional excepcional. Non obstante, o proceso require recorte láser especializado para furos e bordos, xa que o acero endurecido é demasiado resistente para ferramentas de corte mecánicas tradicionais.

Endurecemento Posterior ao Estampado: Para Pezas Sometidas a Desgaste e Pezas Móveis

Mentres que o estampado en quente constrúe o esqueleto do coche, Tratamento Térmico Posterior ao Estampado asegura a durabilidade dos seus órganos móveis. Componentes como encostos de asento, placas de transmisión, trinquetes do freo de estaciñón e fechaduras de portas adoitan ser estampados en frío a partir de aceros máis brandos e posteriormente endurecidos para previr o desgaste.

Para os fabricantes que afrontan a transición desde o prototipo á produción en masa destas pezas funcionais complexas, é esencial contar cun fornecedor capacitado. Shaoyi Metal Technology especialízase en salvar esta brecha, ofrecendo solucións integrais de estampación aliñadas cos rigorosos estándares globais dos OEM, desde a enxeñaría inicial ata a entrega final con tratamento térmico.

Cementación (endurecemento superficial)

A carbonatación é o proceso máis utilizado para pezas sometidas a fricción intensa e cargas elevadas, como engranaxes e trinquetes. Neste proceso, as pezas de acero de baixo contido en carbono son quentadas nunha atmosfera rica en carbono. O carbono difúndese na superficie, creando unha capa dura "caseira" mentres o núcleo permanece máis brande e dúctil. Isto capa dura/núcleo resistente combinación evita que a peza se fracture por impacto súbito, a vez que garanta que a superficie resista o desgaste provocado polos componentes que entran en contacto.

Endurecemento por indución

Cando só é necesario endurecer unha zona específica dunha peza estampada—como os dentes dun engranaxe de asento ou a punta dun pestillo—o endurecemento por indución é o método preferido. Unha bobina electromagnética quenta só a zona obxectivo, que logo se enfría inmediatamente. Este tratamento localizado minimiza a deformación no resto da peza.

Endurecemento total (endurecemento neutro)

Para soportes estruturais, clips e linguas de cintos de seguridade que requiren resistencia uniforme en toda a súa sección transversal, emprégase o endurecemento total. Este proceso consiste en quentar toda a peza ata a súa temperatura de austenización e logo enfriala, conseguindo unha dureza constante desde a superficie até o núcleo. Xeralmente úsase con aceros de medio a alto contido en carbono.

Corrosión e estabilidade: FNC e nitretación

Para pezas do tren de rodaxe ou compoñentes de freado expostos ao sal da estrada e á humidade, a simple dureza non é suficiente. Ferrítico Nitrocarburizado (FNC) e Nitrurado proporcionan un beneficio duplo: dureza superficial e resistencia á corrosión superior.

Ao contrario que a cementación, que ten lugar a altas temperaturas (a miúdo >850°C) e pode provocar deformacións nas pezas, a nitrocarburación ferrítica (FNC) realízase a temperaturas máis baixas (arredor de 575°C). Esta temperatura "subcrítica" evita a transformación de fase no núcleo do acero, dando como resultado case ningún distorsión dimensional. Isto fai que a FNC sexa ideal para pezas estampadas de precisión como soportes de pinzas de freo, placas de embrague de transmisión e arandelas de chapa fina que deben manterse perfectamente planas.

Recocido e alivio de tensións: Os procesos auxiliares

Non todos os tratamentos térmicos están deseñados para endurecer o metal. Retirada e Alivio de tensións son procesos de "ablandamento" esenciais para o propio proceso de fabricación.

Durante o embutido profundo (por exemplo, formar un cárter ou tapa do motor), o endurecemento en frío acumula tensións internas que poden facer que o metal se rache ou desgarre. O recocido intermedio quenta o metal para recristalizar a súa estrutura de gránulos, restaurando a ductilidade e permitindo pasos adicionais de conformado. De xeito semellante, a eliminación de tensións aplícase frecuentemente despois dun punzonado pesado ou soldadura para evitar que a peza se deforme co tempo debido á tensión residual.

Conclusión

Seleccionar o tratamento térmico correcto para as pezas de automóvel estampadas é un equilibrio entre función, xeometría e ciencia dos materiais. A estampación en quente segue sendo o campión incontestable para a xaula de seguridade, ofrecendo resistencia lixeira que define a arquitectura moderna dos vehículos. Polo contrario, os tratamentos posteriores á estampación, como a carbonización e a FNC, son indispensables para os intrincados mecanismos móveis cos que os condutores interactúan a diario. Ao axustar os requisitos de rendemento do componente—xa sexa resistencia ao impacto, vida útil ao desgaste ou protección contra a corrosión—co ciclo térmico apropiado, os enxeñeiros garantan tanto a seguridade como a lonxevidade no deseño automotriz.

Preguntas frecuentes

1. Cal é a diferenza entre o tratamento térmico por estampación en quente e por estampación en frío?

A estampación en quente quenta o metal antes e durante o proceso de conformado, transformando a microestrutura do acero para crear pezas ultra resistentes nun só paso. A estampación en frío forma o metal a temperatura ambiente, e o tratamento térmico (como a cementación ou o recocido) aplícase como unha operación secundaria separada posteriormente para axustar a dureza ou aliviar as tensións.

2. Por que se utiliza acero con boro para pezas estampadas en quente?

O acero con boro, especificamente graos como o 22MnB5, emprégase porque a adición de boro mellora considerablemente a templeabilidade. Permite que o acero se transforme completamente nunha estrutura martensítica dura durante a fase de arrefriamento rápido no molde refrigerado por auga, acadando resistencias á tracción de ata 1.500 MPa.

3. É posíbel facer un tratamento térmico a unha peza estampada despois da soldadura?

Sí, pero require precaución. A soldadura introduce calor que pode alterar as propiedades das áreas previamente tratadas termicamente. É habitual realizar un alivio de tensións despois da soldadura para relaxar as tensións térmicas. Con todo, se unha peza require alta dureza, a miúdo faise a soldadura primeiro e despois o tratamento térmico como montaxe final, sempre que o deseño o permita.

4. Que tratamento térmico é o mellor para a resistencia á corrosión en pezas de coche?

A nitrocarburización ferrítica (FNC) considérase xeralmente o mellor tratamento térmico para combinar dureza con resistencia á corrosión. Crea unha capa superficial dura e resistente ao desgaste (a "zona composta") que tamén protexe contra a oxidación, polo que é moi utilizada en compoñentes de frenos e clips do tren inferior.