¿El granallado afecta la precisión de las piezas de titanio y cómo se controla?
Sí, el granallado puede afectar significativamente la precisión dimensional y la forma de las piezas de titanio si no se controla adecuadamente. El proceso, que bombardea la superficie con pequeños medios para inducir tensiones residuales compresivas, es un equilibrio entre lograr un mejor rendimiento a fatiga y controlar la posible distorsión geométrica. Controlar este impacto es un aspecto crítico de la ingeniería de procesos para componentes de alta integridad.
Mecanismo del Impacto en la Precisión
El granallado funciona deformando plásticamente la capa superficial del material. Esta “expansión” superficial crea una capa de tensiones compresivas que inhibe la iniciación y propagación de grietas. Sin embargo, en una pieza restringida, esta expansión localizada debe ser acomodada. En secciones delgadas, geometrías asimétricas o piezas con tensiones residuales preexistentes del mecanizado, esto puede provocar deformaciones, flexión o torsión. El efecto es análogo a la curvatura inducida en una tira bimetálica cuando se calienta. Para una pieza de precisión producida mediante servicio de mecanizado CNC de titanio, incluso distorsiones a nivel micrón pueden dejarla fuera de tolerancia.
Estrategias Clave para Mantener la Precisión
La mitigación de la distorsión requiere un enfoque proactivo y multifacético basado en el control del proceso y en la validación previa.
Alivio de Tensiones Antes del Granallado: El paso más importante es realizar un tratamiento térmico (alivio de tensiones) en la pieza mecanizada antes del granallado. Esto elimina las tensiones residuales del fresado y torneado, proporcionando una condición inicial estable y homogénea. Granallar una pieza con altas tensiones internas de mecanizado es una receta para la distorsión impredecible.
Sujeción y Enmascaramiento: Las superficies de referencia críticas y las características con tolerancias estrictas suelen enmascararse para evitar el impacto directo del granallado. Además, se pueden utilizar fijaciones especializadas para mantener físicamente la pieza en su geometría nominal durante el proceso, contrarrestando las fuerzas que causan la deformación.
Control Preciso de los Parámetros del Proceso: La intensidad del granallado (medida con tiras Almen), la cobertura, el tipo de medio (incluyendo tamaño, forma y material) y el ángulo de impacto se definen y supervisan meticulosamente. Para características delicadas puede especificarse una intensidad más baja para lograr la tensión compresiva deseada sin comprometer la estabilidad estructural de la pieza. El proceso suele desarrollarse mediante un enfoque de prototipado CNC, donde los parámetros se refinan en cupones de prueba antes de la producción.
Proceso Iterativo y Validación: Para componentes complejos o de alto valor, es esencial una validación de la primera pieza (First Article). Se granalla una pieza y luego se verifica su geometría meticulosamente en una CMM. Si se detecta distorsión fuera del rango aceptable, los parámetros del proceso (o el ciclo de alivio de tensiones previo) se ajustan iterativamente hasta obtener resultados consistentemente dentro de especificación.
Consideraciones Posteriores al Granallado
Para algunos componentes, especialmente aquellos destinados a la industria aeroespacial, puede aplicarse un alivio de tensiones final a baja temperatura (también conocido como “horneado de recuperación”) después del granallado. Este paso relaja ligeramente las tensiones compresivas máximas sin reducir significativamente sus beneficios, ayudando a estabilizar la pieza y reduciendo el riesgo de deriva geométrica a largo plazo. También es común realizar un rectificado final o servicio de rectificado CNC en las referencias críticas después del granallado, aunque debe hacerse cuidadosamente para evitar eliminar la capa compresiva.
Conclusión
Aunque el granallado introduce un riesgo en la precisión dimensional, es un proceso controlable. La clave es asociarse con un proveedor que comprenda las interacciones metalúrgicas y aplique una metodología disciplinada y basada en datos. La combinación de una pieza previamente aliviada de tensiones, parámetros de granallado optimizados, fijación estratégica y una validación exhaustiva garantiza que los profundos beneficios del granallado en la vida a fatiga del titanio se obtengan sin comprometer la precisión de la pieza.
