O temple por alta frecuencia é un proceso de endurecemento superficial que emprega a indución electromagnética para quentar a superficie da engrenaxe rapidamente ata a súa temperatura crítica (normalmente 800–950 °C), seguido dun temple inmediato en auga ou aceite. Isto resulta nunha capa endurecida martensítica que mellora significativamente a dureza superficial e a resistencia ao desgaste sen comprometer a tenacidade do núcleo da engrenaxe. Dado que as industrias esixen un maior rendemento en aplicacións compactas e de alto par, as engrenaxes temple por alta frecuencia tornáronse indispensables na automoción, a minería, a enerxía e os equipos de precisión.

Beneficios principais do rendemento

1. Dureza superficial e resistencia ao desgaste ultra altas
Ao quentar rapidamente a superficie do dente da engrenaxe e temperala, fórmase unha capa martensítica endurecida cunha dureza de 55–62 HRC (comúnmente vista no aceiro 40Cr ou 42CrMo).

• A resistencia ao desgaste mellora en máis dun 50 %

• O desgaste superficial é só do 30–50 % en comparación coas engrenaxes convencionais sen tratar

• Ideal para ambientes de alta fricción, como caixas de cambios pesadas e maquinaria de minería

2. Alta resistencia á fatiga
O proceso de temple induce unha tensión residual de compresión na capa endurecida, o que suprime a iniciación e o crecemento de gretas superficiais.

• O límite de fatiga aumenta entre un 20 e un 30 %

• Por exemplo, as engrenaxes do eixe principal das turbinas eólicas feitas de 42CrMo poden alcanzar unha vida útil de 20 anos.

3. Resistencia do núcleo mantida
Só a capa exterior está endurecida (normalmente de 0,2 a 5 mm), mentres que o núcleo permanece dúctil e resistente aos impactos.

• Esta dobre propiedade garante tanto a durabilidade da superficie como a resistencia á fractura baixo cargas de choque

• Amplamente usado en engrenaxes de eixes de automóbiles e compoñentes cargados por impacto

Vantaxes do control de procesos

1. Endurecemento localizado preciso
O proceso pode dirixirse a dentes individuais ou a rexións específicas da superficie da engrenaxe, o que o fai axeitado para perfís complexos como engrenaxes planetarias e formas non estándar.

• A profundidade de endurecemento é axustable mediante frecuencia, potencia e tempo

• Permite un tratamento específico da aplicación cunha deformación mínima

2. Alta eficiencia e aforro de enerxía
O proceso completo leva só uns segundos ou decenas de segundos, o que reduce o consumo de enerxía nun 30 % en comparación cos métodos tradicionais.

• Compatible con liñas de produción automatizadas mediante manipulación robótica

• Ben axeitado para a fabricación a grande escala

3. Baixa deformación
O quecemento localizado e rápido minimiza a distorsión térmica.

• A desviación da redondeza pódese controlar dentro de ≤0,01 mm para engrenaxes de precisión (por exemplo, engrenaxes de fuso CNC)

• Aínda que o tempero láser ofrece aínda menos deformación, o tempero de alta frecuencia é máis rendible e ofrece unha maior flexibilidade de profundidade.

Eficiencia de materiais e custos

1. Ampla compatibilidade de materiais
Aplicable a aceiros de carbono medio e alto e aceiros de aliaxe cun contido de carbono ≥0,35 %, como S45C, 40Cr e 42CrMo.

• Admite unha ampla gama de aplicacións de engrenaxes industriais

2. Relación custo-rendemento superior
O temple de alta frecuencia permite o uso de materiais máis económicos (por exemplo, substituíndo o 40CrNiMoA), o que reduce os custos dos materiais entre un 20 e un 30 %.

• Necesítase menos mecanizado posterior ao tratamento

• Os ciclos de produción máis curtos melloran a eficiencia xeral da fabricación

Aplicacións típicas

As engrenaxes temperadas por alta frecuencia úsanse amplamente en múltiples industrias debido á súa excelente dureza superficial, resistencia ao desgaste e resistencia á fatiga. Nosector da automoción, utilízanse en engrenaxes de transmisión feitas de aceiro 40Cr, capaces de durar ata 150.000 quilómetros, así como en virais de manivelas de motores de alto rendemento. Paramaquinaria pesada, estas engrenaxes aplícanse en eixes de trituradoras de minería onde a dureza superficial alcanza HRC 52 e a resistencia á fatiga por flexión supera os 450 MPa.

In equipos de precisión, como as máquinas-ferramenta CNC, as engrenaxes do fuso feitas de 42CrMo poden funcionar durante máis de 5.000 horas sen deformarse. Tamén son compoñentes clave nos eixes principais dos aeroxeradores, onde a fiabilidade e a lonxevidade son cruciais. Nos campos detransporte ferroviario e robótica, o tempero de alta frecuencia úsase para mellorar os sistemas de caixas de cambios en trens de alta velocidade e robots, así como para reforzar os sistemas de parafuso de rolos planetarios

Perspectivas futuras

Coa súa combinación de superficie endurecida e núcleo resistente, as engrenaxes temperadas por alta frecuencia son irremplazables en aplicacións de alta carga, alta velocidade e alta precisión. Grazas á súa flexibilidade de proceso, mínima distorsión e eficiencia de custos, segue a ser unha solución preferida nos sectores da automoción, os equipos enerxéticos e a maquinaria de precisión.

Os desenvolvementos futuros centraranse en:

• Integración de controis dixitais para optimizar aínda máis a precisión do proceso

• Promover métodos curtos e respectuosos co medio ambiente para reducir o consumo de enerxía e as emisións