Las pruebas realizadas confirmaron las cualidades de aumento del rendimiento de la compactación en caliente y la densificación de la superficie

Engranajes de polvo metálico para Scania

Redacción MU01/12/2005
Höganäs AB ha cooperado con Scania, un fabricante líder de camiones pesados, para poner a prueba el potencial de varias vías de fabricación P/M para los engranajes de alto rendimiento.
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La compactación en caliente y la densificación de la superficie son dos procesos para aumentar el rendimiento que están ayudando a impulsar la tecnología P/M hacia las propiedades de fatiga y elevada fuerza requeridas para los engranajes de la transmisión.
La compactación en caliente y la densificación de la superficie son dos procesos para aumentar el rendimiento que están ayudando a impulsar la tecnología P/M hacia las propiedades de fatiga y elevada fuerza requeridas para los engranajes de la transmisión.

Las últimas investigaciones llevadas a cabo en este área se presentan en el artículo "Engranajes de Alto Rendimiento" de Sven Bengtsson y Linnéa Fordén de Höganäs AB y Magnus Bergström de Scania. El artículo compara el rendimiento de engranajes fabricados a través de tres vías de fabricación distintas: compactación en frío, compactación en caliente y densificación de la superficie.

Las pruebas se realizaron con un engranaje planetario de 20 dientes y 700 gramos utilizado en la unidad de reducción de cubo de los camiones pesados de Scania. D.AB y Astaloy 85Mo se utilizaron como materiales básicos para los prototipos de los engranajes de P/M, que se probaron en el Centro Técnico de Scania en Södertälje, Suecia.

Lo interesante para un punto de vista de P/M es que estas pruebas se realizaron sobre engranajes para camiones pesados”, dice Sven Bengtsson. “Este engranaje es un componente de gran importancia y elevada resistencia sujeto a grandes tensiones, y muestra lo lejos que ha llegado nuestra tecnología ya que se está probando una solución P/M para esta clase de aplicaciones de alto rendimiento”.

Cerrando el hueco

Los engranajes de este tipo de aplicación suelen fabricarse forjando una pieza bruta, seguido del torneado, estampación, raspado, tratamiento térmico y finalmente el rectificado.

Estos son engranajes grandes, lo que significa que gran parte del material se mecaniza antes de que se haya finalizado el componente” afirma Sven. “La utilización del material para acero sólido se encuentra sobre el 50 por ciento, mientras que para P/M se aproxima al 100 por ciento. Lo que significa que utilizando un proceso de sinterización se puede alcanzar un ahorro de costes del 30 por ciento en comparación con un engranaje de acero sólido. Y ahora P/M está llenando el vacío del rendimiento, en especial cuando se utiliza la compactación en caliente y se siguen pasos de procesos adicionales como la densificación de la superficie”.

La compactación en caliente, una técnica que se ha desarrollado de forma continua desde los años noventa, mejora la densidad y asegura una excelente distribución del tamaño de poros. La densificación de la superficie aumenta las propiedades de fatiga de los engranajes de P/M, del mismo modo que las regiones altamente cargadas pueden aumentarse de forma significativa.

Linnéa Fordén dice que las pruebas realizadas con Scania confirmaron las cualidades de aumento del rendimiento de la compactación en caliente y la densificación de la superficie. “Con la densificación de la superficie conseguimos una capa superficial virtualmente libre de poros a lo largo del diente de engranaje y una dureza superficial que era mucho mejor que los materiales sin densificar. También pudo comprobarse que en comparación con la compactación en frío, la compactación en caliente aumenta el rendimiento de fatiga de la raíz del diente incrementando la densidad de 7,01 g/cm3 a 7,44 g/cm3”.

Los engranajes de transmisión para aplicaciones de automoción es un área de prioridad de la I+D. Se están dirigiendo importantes para examinar tanto los materiales como las vías de fabricación con potencial para alcanzar las propiedades requeridas

Scania, el tercer fabricante del mundo de camiones pesados, desarrolla y fabrica vehículos con un peso neto de más de 16 toneladas. “Hemos cooperado con Scania durante muchos años en varios proyectos como la compactación en caliente para anillos sincronizadores”, dice Sven.

La compañía está muy abierta a nuevas ideas y está activa en la búsqueda de nuevos y mejores materiales y procesos. Nuestra cooperación con Scania es un tanto inusual ya que se trata de un usuario final en vez de ser un fabricante de componentes. La cooperación con los usuarios finales nos permite conocer mejor sus necesidades de rendimiento de los componentes, y nos ayuda a adaptar los polvos y los procesos para satisfacer dichas necesidades”.

Centrándose en los engranajes de alto rendimiento

Höganäs AB se ha comprometido a ampliar las aplicaciones para los engranajes P/M. Los engranajes de transmisión para aplicaciones de automoción es un área de prioridad de la I+D. Se están dirigiendo importantes para examinar tanto los materiales como las vías de fabricación con potencial para alcanzar las propiedades requeridas. Höganäs AB se involucró en la densificación de superficie a principios de los años ochenta y se han desarrollado las técnicas de manera intensiva desde mediados de los noventa.

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