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El proceso de metalizado

1 - El metalizado es usado para pulverizar un recubrimiento de metal sobre piezas de trabajo fabricadas. El metal de recubrimiento inicialmente viene en la forma de alambre o en polvo. El mismo es alimentado a través de una pistola especial y fundido por una llama de gas oxiacetilénico, luego atomizado por un chorro de aire comprimido. El aire y los gases de combustión transportan el metal fundido atomizado sobre la superficie preparada, donde se forma la capa de recubrimiento, como se ve en la figura a continuación:

Figura: Proceso de metalizado con alambre.

2- El proceso de metalizado usa una pistola de pulverización de soldadura para permitir al soldador colocar precisamente tanto mas o menos metal, según sea necesario sobre la superficie deseada. Depósitos de metal tan finos como 0,076 mm hasta cualquier espesor deseado pueden ser llevados a cabo. El proceso es versátil, con ahorro de tiempo, y, en algunos casos, mas económico que otros procedimientos de soldadura o reparación.

3- Los recubrimientos metalizados son usados para reparar partes gastadas, salvar componentes mal maquinados, o para proporcionar propiedades especiales a la superficie de equipamiento original; otras aplicaciones de los recubrimientos metalizados son también para mejorar la resistencia al desgaste, agregar resistencia al calor o a la corrosión, acabado de superficies, incremento de la lubricidad, mejora de la conductividad térmica o eléctrica y para producir recubrimientos decorativos.

4- Los recubrimientos resistentes a la corrosión tales como el aluminio y cinc son aplicados, por ejemplo, a cascos de barcos, puentes, tanques de almacenamiento y compuertas de canales. El acabado de superficie es aplicado es ejes, dientes de engranajes y otros componentes de máquinas, así como equipamiento de minería, canales de alimentación de minerales, tolvas, transportes y rieles. Los recubrimientos con propiedades de resistencia al desgaste y lubricidad son usados para mejorar la vida de  superficies de ejes de máquinas, correderas y cadenas de transporte.

Características de las superficies recubiertas.

  1. Las propiedades de los recubrimientos pulverizados son aquellas del metal de recubrimiento, donde las propiedades de con frecuencias bastante diferentes. Algunos metales para recubrir son : Aluminio (1100), bronce-aluminio (90-9-1), Babbit (89%Sn), bronce (60-40), molibdeno, monel, níckel, etc.
  2. Dado que los recubrimientos de metal no son homogéneos. Las primeras gotitas de metal fundido de la pistola de metalizado golpean el substrato y se dispersan. Las siguientes partículas se acumulan sobre el primer depósito, formando un recubrimiento lamelar. La adhesión es esencialmente mecánica, a pesar de que algo de adhesión metalúrgica puede ocurrir.
  3. Los pequeños poros entre depósitos pronto se vuelven mas cercanos a medida que el espesor del recubrimiento se incrementa. Estos poros microscópicos pueden mantener lubricantes y son una de las razones por las cuales los recubrimientos metálicos son usados para incrementar la lubricidad sobre superficies desgastadas.
  4. La resistencia tensora de los recubrimientos pulverizados son altas, considerando los metales de relativamente bajo punto de fusión usados.  Recubrimientos delgados de metales de bajo punto de fusión, tales como el cinc pulverizado sobre el acero, son excepciones menores a esta regla y puede soportar una formación limitada.

Restricciones de la pieza de trabajo

  1. El metalizado no está limitado a ningún tamaño particular de pieza de trabajo. El trabajo puede variar desde un brazo de pala de grúa hasta un contacto eléctrico. El metalizado puede ser hecho sobre una línea de producción, en la planta o en campo.
  2. La geometría de la pieza de trabajo tiene una importante influencia en el proceso. Las partes cilíndricas tales con ejes, secadero y rodillos de prensas que pueden ser rotados en un torno o dispositivo, son ideales para el pulverizado con una pistola montada a la máquina. Por ejemplo, una pistola de metalizado puede ser colocada sobre un transporte del torno para pulverizar una pieza de trabajo a una velocidad predeterminada.
  3. Partes tales como levas son usualmente pulverizadas a mano. Tales partes pueden ser pulverizadas automáticamente, pero el costo de elaborar la preparación para un pulverizado automatizado puede no ser justificados. La parte en espiral del gabinete de una pequeña bomba es difícil de recubrir debido a la corriente de retorno o salpicaduras del metal pulverizado. Perforaciones de pequeño diámetro, agujeros de cualquier profundidad o estrechas ranuras se convierten en derivaciones del recubrimiento de pulverización.

Materiales para el metalizado.

  1. Un gran rango de materiales pueden ser pulverizados con llama. La mayoría de ellos incluyen metales, pero los refractarios en la forma de polvo o varillas pueden también ser usados. Los alambres para pulverizado por llama incluyen un amplio rango de aleaciones y metales desde plomo, que se funde a 326ºC, hasta molibdeno con un punto de fusión de 2610ºC. Materiales de mayores puntos de fusión también pueden ser pulverizados, pero se requiere una pistola de pulverización de arco de plasma.
  2. Entre los extremos del plomo y el molibdeno existen metales comunes tales como el cinc, aluminio, estaño, cobre, varios tipos de latones, bronces y aceros al carbono, aceros inoxidables y aleaciones de nickel-cromo. Los recubrimientos pulverizados pueden ser combinados en una pieza de trabajo. Por ejemplo, el aluminato de molibdeno o nickel es con frecuencia usado como recubrimiento delgado sobre partes de acero para incrementar la fuerza adhesiva. Luego otro recubrimiento de metal es aplicado para fijar el depósito.

Preparación de la superficie.

  1. Las superficies para el metalizado deben estar limpias. Las mismas además requieren desbastado o limado para asegurar una buena adhesión mecánica entra la pieza de trabajo y el recubrimiento. La grasa, aceite y otros contaminantes son quitados con cualquier solvente adecuado. El hierro fundido u otros metales porosos deberán ser precalentados a 260 a 427ºC para remover el aceite atrapado u otra materia extraña. El arenado o lijado puede ser usado para remover el excedente de carbón resultante del precalentamiento del hierro fundido. La limpieza química puede ser necesaria previa al precalentamiento.
  2. La socavación es con frecuencia necesaria en los ejes y superficies similares para permitir un acabado grueso uniforme sobre la parte finalizada. La profundidad de la socavación depende del diámetro del eje y de los servicios requeridos. Si la superficie socavada se oxida o contamina, la misma deberá ser limpiada antes del desbastado y pulverizado.
  3. El desbastado de la superficie de la pieza usualmente es el paso final antes del pulverizado. Varios métodos son usados, que se extienden desde el fileteado grueso o fileteado y moleteado,  hasta el desbaste abrasivo y enlace eléctrico de seguridad.
  4. El pulverizado de recubrimiento delgado de molibdeno o aluminato de nickel  es con frecuencia aplicado a la superficie desbastada para mejorar la fuerza del enlace de las capas subsiguientes. Las aplicaciones que requieren sólo un fino recubrimiento de metal pulverizado con frecuencia eliminan el paso de devastado y van directamente a un recubrimiento de enlace. La superficie es luego terminada con algún otro metal.

Espesor del recubrimiento.

  1. Los requerimientos de costo y servicio son la base para determinar el espesor máximo de recubrimiento práctico para una aplicación particular, como es el caso del relleno de una parte mecánica gastada. El costo total del metalizado incluye en costo de preparación, oxígeno, gas combustible y material, tiempo de aplicación y operaciones de terminación. Si los costos de reparación  son demasiado elevados, puede ser mas económico comprar una parte de reemplazo.
  2. El espesor total para el recubrimiento pulverizado sobre los ejes es determinado por el rango permisible de desgaste máximo, el menor espesor de recubrimiento que deberá ser pulverizado y la cantidad de material requerido para la operación de terminación. El espesor mínimo que debe ser pulverizado depende del diámetro del eje, como se ve en la tabla siguiente. Para secciones fijadas a presión, sin interesar el diámetro, un mínimo de 0,127 mm de recubrimiento es requerido.
Diámetro del eje ( pulgadas)

Espesor del recubrimiento (pulgadas)

1 o menos

0,010

1 a 2

0,015

2 a 3

0,020

3 a 4

0,025

4 a 5

0,030

5 a 6

0,035

6 o mas

0,040

Tabla: Espesor mínimo de recubrimientos pulverizados sobre ejes.
  1. La variación en el espesor del depósito depende del tipo de preparación de la superficie usada. El espesor de un depósito sobre una superficie fileteada varía mas que el depósito sobre una superficie arenada o soplada con abrasivo, o la superficie pareja preparada por pulverizado adhesivo. En general, la variación total en el espesor que puede ser esperado por pulverizado rutinario en producción con equipo montado es de 0,051 mm para depósitos de un alambre metalizado.

Contracción del recubrimiento

  1. La contracción en el metal que está siendo depositado debe además ser tomado en consideración, debido a que esto afecta al espesor del depósito final- Por ejemplo, depósitos sobre diámetros interiores deben ser mantenidos a un mínimo de espesor para cumplir con las tensiones de contracción; los recubrimientos con excesivo espesor se terminan separando de la pieza de trabajo debido a la tensión excesiva y una fuerza adhesión inadecuada.
  2. Todos los recubrimientos de metales son tensionados en algún grado excepto en aquellos donde el material del sustrato tiene un elevado coeficiente de expansión, y es precalentado a una temperatura aproximada para pulverizado. Los esfuerzos o tensiones pueden causar la rotura de los recubrimientos gruesos de metal con un alto grado de contracción; los aceros están en esta categoría, los aceros inoxidables austeníticos están también en esta categoría.
  3. La susceptibilidad a la rotura de gruesos depósitos  de acero inoxidable puede ser evitada primero pulverizando un depósito de acero inoxidable martensítico sobre el substrato, luego depositando acero inoxidable austenítico para obtener el espesor de recubrimiento requerido. El acero inoxidable martensítico  produce una fuerte adhesión con el substrato, tiene buena fuerza como en la forma pulverizada, y proporciona una excelente superficie para el acero inoxidable austenítico.

 


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