Publicación: Desarrollo de un proceso de galvanizado por difusión térmica de espesor controlado, para mejorar la productividad y la calidad en la producción de piezas galvanizadas
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Fecha
2022
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['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica']
Resumen
Una problemática en la industria metalmecánica en el Perú, en el campo de la protección anticorrosiva en productos de acero, es que los procesos de galvanizado que se ofrecen, el proceso de inmersión y el proceso electrolítico, para aplicaciones en formas complejas, no garantizan una calidad homogénea del producto en lo referente al espesor de la capa protectora, generando sobrecostos por el reproceso y en otros casos afectando propiedades mecánicas por el hidrógeno. Un problema adicional es el que los procesos de galvanizado utilizados son contaminantes del medio ambiente y riesgosos para las salud y seguridad laboral. A nivel internacional se realiza el galvanizado por difusión térmica, pero esta tecnología no es actualmente utilizada en el Perú. Se configura la oportunidad de adoptar localmente esta tecnología para lo cual es necesario dominar el proceso que, siendo teóricamente conocido, no se tiene la pericia (know how) para su introducción. El galvanizado por difusión térmica en seco de Zinc es un proceso que utiliza un compuesto de polvo de Zinc y aditivos. Las piezas a recubrir son colocadas junto al compuesto en polvo en un tambor cerrado, el cual, rota lentamente dentro de un horno, a temperaturas entre 280°C y 500°C por periodos de hasta 4 horas, dependiendo del espesor requerido. De esta manera se genera la capa protectora para piezas mecánicas de hierro a través de la inter difusión del Fe y el Zn. El proceso presenta una serie de ventajas en comparación con los métodos convencionales. El objetivo planteado fue investigar, desarrollar e implementar el proceso de galvanizado por difusión térmica que permita obtener un recubrimiento de mejor calidad. Para llevar a cabo ensayos de galvanizado por difusión térmica, se diseñó y construyó un horno piloto con un tambor giratorio de 350 mm de diámetro y 450 mm de longitud interiores. Sobre muestras cincadas se realizó la caracterización de la capa protectora, se incluyó ensayos de Adherencia, medición de espesor, metalografía, estequiometria, corrosión. Los resultados fueron contrastados con los correspondientes aplicados a piezas galvanizadas por inmersión. El trabajo realizado, la validación con las pruebas en el horno piloto y los ensayos sobre la capa protectora permitieron compenetrarse con el proceso, y se obtuvo información útil para su mejora. Entre las acciones de mejora, se realizó el rediseño de la parte interna del tambor para la disposición adecuada de las piezas, para obtener superficies protegidas de mejor calidad.
A problem in the metalworking industry in Peru, in the field of anticorrosive protection in steel products, is that the galvanizing processes offered, the immersion process and the electrolytic process, for applications in complex shapes, do not guarantee a homogeneous quality of the product in relation to the thickness of the protective layer, generating cost overruns due to reprocessing and in other cases affecting mechanical properties due to hydrogen. An additional problem is that the galvanizing processes used are polluting the environment and risky for occupational health and safety. At the international level, galvanizing is carried out by thermal diffusion, but this technology is not currently used in Peru. The opportunity to locally adopt this technology is configured, for which it is necessary to master the process that, being theoretically known, does not have the expertise (know how) for its introduction. Zinc dry thermal diffusion galvanizing is a process that uses a compound of zinc powder and additives. The pieces to be coated are placed together with the powder compound in a closed drum, which rotates slowly inside an oven, at temperatures between 280°C and 500°C for periods of up to 4 hours, depending on the thickness required. In this way, the protective layer for iron mechanical parts is generated through the interdiffusion of Fe and Zn. The process has a number of advantages compared to conventional methods. The stated objective was to investigate, develop and implement the thermal diffusion galvanizing process that allows obtaining a better quality coating’s. To carry out thermal diffusion galvanizing tests, a pilot furnace with a rotating drum of 350 mm diameter and 450 mm internal length was designed and built. On galvanized samples, the characterization of the protective layer was carried out, including adhesion tests, thickness measurement, metallography, stoichiometry, and corrosion. The results were contrasted with the corresponding results applied to hot-dip galvanized parts. The work carried out, the validation with the tests in the pilot oven and the tests on the protective layer allowed to understand the process, and useful information was obtained for its improvement. Among the improvement actions, the redesign of the internal part of the drum was carried out for the proper arrangement of the pieces, to obtain better quality protected surfaces.
A problem in the metalworking industry in Peru, in the field of anticorrosive protection in steel products, is that the galvanizing processes offered, the immersion process and the electrolytic process, for applications in complex shapes, do not guarantee a homogeneous quality of the product in relation to the thickness of the protective layer, generating cost overruns due to reprocessing and in other cases affecting mechanical properties due to hydrogen. An additional problem is that the galvanizing processes used are polluting the environment and risky for occupational health and safety. At the international level, galvanizing is carried out by thermal diffusion, but this technology is not currently used in Peru. The opportunity to locally adopt this technology is configured, for which it is necessary to master the process that, being theoretically known, does not have the expertise (know how) for its introduction. Zinc dry thermal diffusion galvanizing is a process that uses a compound of zinc powder and additives. The pieces to be coated are placed together with the powder compound in a closed drum, which rotates slowly inside an oven, at temperatures between 280°C and 500°C for periods of up to 4 hours, depending on the thickness required. In this way, the protective layer for iron mechanical parts is generated through the interdiffusion of Fe and Zn. The process has a number of advantages compared to conventional methods. The stated objective was to investigate, develop and implement the thermal diffusion galvanizing process that allows obtaining a better quality coating’s. To carry out thermal diffusion galvanizing tests, a pilot furnace with a rotating drum of 350 mm diameter and 450 mm internal length was designed and built. On galvanized samples, the characterization of the protective layer was carried out, including adhesion tests, thickness measurement, metallography, stoichiometry, and corrosion. The results were contrasted with the corresponding results applied to hot-dip galvanized parts. The work carried out, the validation with the tests in the pilot oven and the tests on the protective layer allowed to understand the process, and useful information was obtained for its improvement. Among the improvement actions, the redesign of the internal part of the drum was carried out for the proper arrangement of the pieces, to obtain better quality protected surfaces.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
galvanizado por difusión térmica, procesos de recubrimiento por difusión térmica, difusión térmica de zinc, thermal diffusion galvanizing, thermal diffusion coating process, thermal diffusion zinc coating
Citación
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica