Velocidad de enfriamiento,

en medios para temple.

 

Una historia tecnológica en la Argentina.

 

(Metal quenching. Quenching velocity. Oils. Quenching mediums. Quenchometer.)

 

 

 

 

 

Ariel Norberto Santanera

Buenos Aires

1999

`

En 1962 yo no sabía absolutamente nada sobre metalurgia, menos aún sobre un tema tan específico como el temple de los aceros. Mi única experiencia como Técnico Químico hasta ese momento habían sido nueve años de trabajo en el Laboratorio de Desarrollo de Compañía Química, principalmente en el desarrollo de algunas síntesis orgánicas. Pero curiosamente fui incorporado a una nueva empresa que se dedicaría la elaboración y venta de auxiliares químicos para la industria, especialmente para la industria metalúrgica y metal mecánica. Mi misión principal sería la de asesorar técnicamente a los vendedores y clientes, y a Gerencia.

Lo primero que hice fue pedir ayuda a mi amigo el Ing. José Astolfi, actualmente fallecido. Me prestó un libro llamado "Metalurgia", lo leí, y salí a la calle a visitar industrias.

Entre los temas más frecuentes que se me presentaban, figuraba la recomendación de ciclos y productos para tratamientos térmicos de aceros. La sorpresa que me aguardaba era que en la mayor parte de la industria pequeña o mediana (no les decíamos Pymes, entonces), también se sabía muy poco sobre el tema. Se templaba, sabiendo groseramente que había que calentar el acero y después enfriarlo rápidamente. En agua si eran aceros al Carbono, en aceite si eran aleados. Recuerdo una fábrica de maquinaria agrícola bastante importante, donde por la mañana las piezas salían bien templadas, pero acercándose a mediodía, salían blandas. ¡Enfriaban en agua, en una bañadera, y a las pocas horas el agua estaba excesivamente caliente! También visité muchos pequeños talleres de elásticos, que fabricaban sus propios repuestos. Calentaban las piezas, a veces a temperaturas correctas según lo recomendado por el vendedor del acero, y enfriaban en baño de aceite, generalmente armado con aceite residual de las estaciones de servicio, ni siquiera recuperado. Les recomendábamos el ciclo adecuado, y les cambiábamos el baño por un aceite especialmente formulado. "-¡Ahora todos los elásticos me salen iguales" - me decía entusiasmado un cliente. Antes, a veces se quebraban y a veces salían blandos.

No es que en el país no hubiese metalurgistas de capacidad; los había, pero eran pocos, y su actividad estaba acaparada por las industrias más grandes. Decía lo mismo el Ing. Sábato, con mucha más autoridad que yo:

"En verdad, el 1955 la metalurgia no existía en la Argentina como disciplina académica. Esto no significa que no hubiese metalurgistas, claro que los había, y varios de ellos realmente buenos, que en la industria habían resuelto problemas importantes; había también algunos laboratorios discretamente equipados e incluso en la Universidad de La Plata se podía seguir un curso de post-grado en ingeniería metalúrgica."

Por supuesto, yo nunca llegué a ser un verdadero metalurgista, pero con el apoyo de la casa matriz de la empresa, en España, lograba hacer recomendaciones exitosas. Y vender, claro, muchas toneladas de aceite para temple y sales para tratamiento en hornos de sales, en auge en esos momentos y ahora casi desaparecidos.

Pronto comenzó a preocuparme el control de laboratorio de los aceites para temple. Habitualmente se controlaba su viscosidad y su punto de inflamación, pero nada se hacía por determinar su capacidad de enfriamiento. Esto nos limitaba bastante en las tareas de desarrollo, impidiéndonos alterar las formulaciones, o cambiar los proveedores de aditivos. Así que me puse a estudiar bibliografía sobre el tema, tarea que dio lugar a un trabajo que publiqué en la "Revista tecnológica"

Estudiamos los muchos métodos ideados para evaluar el enfriamiento de los medios de temple. Varios que templaban piezas y las observaban metalográficamente, lo que los hacía poco prácticos y lentos. Otros medían la cantidad de calor que el medio podía sacar a determinadas piezas en un tiempo dado (calorímetro de "Springfield Armory). Uno, bastante curioso, medía la intensidad de corriente que podía pasarse por una resistencia sumergida en el aceite sin que se fundiese la resistencia. Pero el único que había alcanzado alguna difusión práctica era el "Quenchómetro de General Motors". Bastante automatizado, medía el tiempo que tardaba en recuperar sus características magnéticas (punto Curie) una bola de Níquel calentada y sumergida en el aceite.

Pero a nuestro juicio, el método que parecía tener mejores perspectivas era construir una curva de enfriamiento, temperatura vs. tiempo. Sin duda, esta curva brindaría mucha más información que los demás métodos, y el desarrollo de un aparato y procedimiento adecuado no parecía inalcanzable. En Inglaterra habían trabajado con un aparato algo sofisticado, con un horno vertical que calentaba una probeta con forma de bala. Cuando llegaba a la temperatura deseada, se accionaba una palanca y la probeta caía en un recipiente con el medio en ensayo, y arrancaba automáticamente un registrador gráfico.

Debemos recordar que estábamos en una época comparativamente lejana de la computación difundida, de la PC al alcance de todos. Consultamos a España, y ellos habían trabajado también en la construcción de curvas. Al principio, grabando en una cinta magnética, de viva voz, la temperatura que iba alcanzando la probeta. Luego reproducían la cinta y cronometraban lo grabado, para finalmente construir la curva manualmente. Nos informaban que estaban intentando conectar la termocupla y el cronómetro de algún modo a un tubo de rayos catódicos, para lograr automáticamente la curva y fotografiarla.

Decidimos hacer algo que estuviese más a nuestro alcance. Armamos una termocupla que alojamos en un cilindro de inoxidable (dos centímetros de diámetro y dos de largo), con una empuñadura adecuada, y la conectamos a un registrador gráfico de banda LER, mecánico, grandote, al que logramos que le modificasen los juegos de engranajes para que el papel tuviese un avance más rápido y que la curva resultase suficientemente sensible. El aparato funcionó asombrosamente bien desde el comienzo, y satisfizo nuestras necesidades. Trabajó así varios años, produciendo miles de curvas, tanto en control de rutina de productos elaborados, cuanto en tareas desarrollo de nuevos productos. También lo usamos bastante en estudios más avanzados, como el empeño o berretín que tuvimos con el Lic. Ernesto Carrizo de lograr una fórmula adimensional para las curvas, que nos permitiese calcular lo que pasaría en piezas o probetas de diferentes formas o tamaños.

Después de un tiempo de exitosas aplicaciones, presentamos el aparato a un grupo de profesionales de la industria, en una conferencia en un salón de la Sociedad Científica Argentina. Colaboró en este trabajo Jorge Debut, con unas excelentes fotografías (lamentablemente extraviadas)que permitían comprobar de visu la existencia de las famosa "tres fases" del enfriamiento durante el temple.

En el año 1984 tuve una oportunidad de oro: concurrir a Jujuy a la séptima Convención de la Sociedad Argentina de Metales, para el mejor aprovechamiento del acero, que se dedicó especialmente a sancionar normas de diverso tipo. Uno de los proyectos era sobre un método para controlar medios de temple. El método propuesto era uno de esos laboriosos métodos metalográficos, que incluía la construcción de curvas de Grossman y evaluaciones posteriores.

Concurría también al congreso el Ing. Acuña, a quien yo había conocido cuando él era Jefe de Laboratorio de Safrar (Peugeot). Yo no lo sabía, pero él había trabajado también en el desarrollo de curvas de enfriamiento, en una cátedra de la Universidad de La Plata. Rápidamente estuvimos de acuerdo en que la idea propuesta era inaplicable como método de control para nuestra industria. Se necesitaba algo más simple y rápido, y los dos estábamos enamorados de nuestras curvas de enfriamiento.

El Congreso duró una semana. Trabajamos intensamente, y conseguimos convencer a la Comisión de que se adoptase nuestro método. Fueron duras negociaciones, y tuvimos que hacer concesiones a nuestro juicio no totalmente convenientes, como la necesidad de usar 5 litros de muestra. Pero finalmente se aprobó como norma SAM, que fue más adelante adoptada como Norma IRAM. Posteriormente ISO adoptó también una norma basada en estas curvas.

Dije pocos renglones más arriba nuestro método. Quiero aclarar que de ningún modo fuimos inventores del método, ni los primeros en aplicarlo. En diversos lugares del mundo se habían construido exitosamente curvas de enfriamiento, e incluso se vendían aparatos para construirlas (uno de ellos usaba probetas de Plata y pesaba 60 kg.). Nosotros simplemente impulsamos, eso sí, con fuerza, el uso del método en nuestro país, procurando simplificarlo todo lo posible, y difundiendo sus ventajas.

Finalmente, en 1989, ya jubilado, tuve oportunidad de usar el quenchómetro IVF, que fabrica la Binär Elektronik AB, de Trollhättan, Sweden. Lleva incorporado un graficador color de Canon, el "Printer X 710". El aparato ya lo había visto en Fuchs, aunque no tuve allí oportunidad de usarlo. Ahora en YPF tuve que hacer en él varias curvas.

Se trata de un aparato muy compacto, muy atractivo y muy prolijamente acabado. Todo el sistema de acopio de información, la computación, y el graficador están presentados en una valija metálica (con cierre de seguridad) de algo así como 40 x 25 x 12 cm. La termocupla es exterior, claro, y está envainada en un cilindro de entre 10 y 15 mm. La masa caliente parece pequeña, comparada con las que usábamos nosotros. Se proveen también una mufla de cilindro vertical y un recipiente metálico para el fluido en examen (aproximadamente de un litro de capacidad), con un soporte adecuado para la termocupla. No cumple con el diseño de la norma IRAM.

Se supone que si la termocupla se coloca en el baño a más de 850 ºC, y se arranca (mediante un botón en el mango) inmediatamente antes de sumergirla, el aparato registrará a partir de los 850 ºC. De todos modos, en el aparato queda registrada la temperatura a la que comenzó la curva.

La memoria puede registrar 50 determinaciones, y puede suministrar datos impresos tanto digitales cuanto analógicos (curvas). Calcula la derivada de la velocidad con respecto al tiempo. Y emite también gráficos múltiples, para la comparación de curvas. En resumen, una joyita. Quizás para mí, acostumbrado a otros aparatos, los gráficos resultan un poco chicos.

En nuestro país se fabrican, con muy buenos resultados, aparatos automatizados y computarizados, que pueden trabajar con una PC. No tienen la ventaja de ser portátiles como el aparato sueco, pero los resultados que se obtienen son muy buenos y, mediante un programa adecuado, las curvas pueden analizarse con más detalle.

Esta historia que me tocó vivir activamente ilustra bastante bien los cambios que sufrió la tecnología en nuestro país esta última mitad de siglo. Haber sido un espectador cercano lo considero un privilegio, que me enriqueció.

 

(Este artículo se publicó en la Revista "Tribología", del Instituto Argentino de Tribología)

 

santaner@cvtci.com.ar