¿Cómo determinar el material adecuado para un muelle o una solución de muelles?

Dependiendo de la aplicación y del conjunto de requerimientos, se escoge un cierto material o un tratamiento de la superficie específico. Las propiedades mecánicas, termodinámicas y la resistencia a la corrosión juegan un papel crucial, pero en Alcomex también consideramos la disponibilidad y los costes, por supuesto. Un material exótico, que podría ser perfecto para una aplicación específica de muelle a menudo es demasiado costoso o no disponible en forma de alambre.

Conocimiento de los materiales y del tratamiento de la superficie

Dentro del departamento de tecnología de Alcomex, siempre consultamos a los fabricantes de alambre cuando buscamos opciones para mejorar los materiales existentes. Con el paso de los años, el alambre que usamos en Alcomex mejoró de forma significativa (por ejemplo, mayor fuerza de tensión que el EN 10270-1). De esta forma, permitimos la aplicación de fuerzas superiores sobre los muelles que diseñamos. Además de mejorar las propiedades mecánicas, también estudiamos si es posible hacer muelles adecuados para ciertos usos aplicando un tratamiento específico a la superficie. Un ejemplo simple de esto es la evaporación del oro; aquí, los muelles reciben una fina capa de oro, lo que le garantiza la resistencia a la corrosión (además, el oro es un gran conductor de electricidad y bastante resistente al desgaste). Sin embargo, el factor limitador de este ejemplo es el coste, demasiado alto para la mayoría de las necesidades.

El extenso programa de pruebas de Alcomex

Como las aplicaciones son cada vez más exigentes, el conocimiento de los materiales se ha vuelto más importante para Alcomex con el paso de los años. Los requerimientos específicos con respecto a la temperatura y la resistencia a la corrosión y la «vida útil prevista» hacen que la comprobación del comportamiento del material sea un factor esencial.

En Alcomex utilizamos un amplio programa de pruebas para determinar la vida útil y la relajación. Consultando con nuestros socios, incluso es posible comprobar los muelles en el mismo lugar donde se utilizan.

Uno de los ejemplos relativos a las pruebas realizadas directamente en el lugar donde los utiliza el cliente fue las preguntas: «¿Cuál es la vida útil de un muelle de compresión INOX 316 a 80 °C en vapor de agua que contiene un 40 % de ácido sulfúrico (H2SO4)?» Los resultados de la prueba mostraron que 80 horas después, los muelles INOX 316 estaban muy corroídos, así, no podían suministrar suficiente fuerza.

La solución que Alcomex escogió para esta aplicación específica fue usar un muelle de acero ordinario con un revestimiento especial. Después de las pruebas, esto permite conseguir una vida útil de aproximadamente 2000 horas.

Los muelles en cierta aplicación se ponen en contacto con temperaturas relativamente altas represente un otro reto que Alcomex enfrenta periódicamente. Si se calientan los muelles de forma continua (aprox. 250 °C), de hecho, se están calcinando sin tensión de forma constante, y la calcinación sin tensión es parte del proceso de producción y tiene un objetivo. Sin embargo, calentar de forma continua hasta 250 °C es un tema diferente. Con temperaturas más altas, las propiedades mecánicas y, la constante de elasticidad (N/mm), empeora rápidamente, es decir, los muelles ya no funcionaran como estaba previsto. Obviamente, haya materiales estándar disponibles, pero a veces ni siquiera estos son suficientes, así que la solución se puede buscar en el diseño completo, del que el muelle es una parte.

Cambiar el módulo de elasticidad bajo temperatura

(E(aplicación)=E20 * [1-r *(t-20)] => t [temp-aplicación] a 20 °C de temperatura ambiente y r=0,25×10¯³ para el acero de muelles y r=0.4×10¯³ para INOX).

Para este tipo de casos específicos es importante considerar todo el sistema y solo entonces escoger el material. Porque a menudo, ajustando el diseño ligeramente, se puede escoger un material existente para los muelles. Por ejemplo, la aplicación de aletas de enfriamiento o aislante a veces puede ser suficiente para garantizar la vida útil deseada del muelle.

Cada segmento de mercado tiene sus requisitos técnicos específicos, y numerosas aplicaciones, así que no podemos discutirlas todas. Sin embargo, podemos afirmar que, a lo largo de su existencia, el equipo técnico de Alcomex ya ha superado muchos problemas. Además, siempre estamos buscando nuevas técnicas y tratamientos de superficie para utilizar, junto con nuestros años de experiencia, para nuestros clientes.

Por: Marco Dekker | Jefe de Investigación y Desarrollo