¿Qué es el shot peening?

El shot peening es un proceso concebido específicamente para mejorar la resistencia a fatiga de componentes sujetos a elevadas tensiones alternas. Los tratamientos superficiales como el esmerilado, fresado, doblado o termotratamiento provocan tensiones residuales de tracción. Estas tensiones residuales de tracción reducen el ciclo de vida de las piezas. El shoot peening convierte las tensiones residuales de tracción en tensiones de compresión, mejorando así el ciclo de vida de las piezas y maximizando su capacidad de carga.
  • El shotpeening se utiliza para provocar tensiones de compresión residual en la superficie de los componentes propensos a cargas cíclicas y repetitivas; el proceso también reduce las grietas por corrosión provocadas por el esfuerzo.

  • Modelado mediante granallado de compresión: este proceso comprime y extiende la capa superficial del componente haciendo que este se curve. Entre las aplicaciones habituales se incluyen la formación de revestimientos, flaps alares, paneles de acceso y secciones de fuselaje.
  • Corrección de la distorsión: (el reverso del modelado mediante granallado de compresión) El granallado de compresión se utiliza para estirar y comprimir un área localizada con el fin de conseguir una planitud perfecta después de deformar una pieza mediante calor o mecanizado. Las piezas, costillas y largueros estructurales complejos suelen pasar por este proceso.
 

El proceso de shot peening

¿Qué es el shot peening?

El shot peening es un proceso de trabajo en frío empleado para introducir un campo de tensiones residuales de compresión y modificar las propiedades mecánicas de los metales. Consiste en proyectar granalla (partículas esféricas metálicas, de vidrio o cerámicas) contra una superficie con la fuerza suficiente para generar la deformación plástica de la misma. Este tratamiento extiende plásticamente la superficie, provocando cambios en sus propiedades mecánicas.

La principal ventaja del shot peening es que retrasa o evita la aparición de grietas en piezas aleadas con altas tensiones de tracción.

Se pueden modificar estas tensiones de tracción indeseables, inducidas en procesos de fabricación o de servicio, mejorando las tensiones residuales de compresión y alargando así la vida de la pieza.

El proceso consiste en introducir tensiones residuales de compresión en la superficie de la pieza. La tensión de compresión contribuye a evitar la aparición de grietas dada la imposibilidad de que se propaguen en el entorno compresivo generado por el tratamiento.

Las tensiones de compresión se generan cuando el impacto de cada partícula proyectada sobre la pieza origina una pequeña huella. Así, al producirse el aplastamiento de la superficie por efecto de los impactos, se crea un campo de compresión bajo la superficie. El shot peening produce miles de impactos en la superficie. La pieza queda revestida con una capa de material endurecido.

Las ventajas del proceso están perfectamente demostradas, tanto en piezas utilizadas en entornos con altas tensiones y vida útil relativamente baja, caso de los monoplazas de Fórmula 1, como en piezas críticas con una mayor vida útil como sucede con los motores y estructuras de los aviones.

Control del proceso 

El valor de la tensión residual depende de diversas variables, incluyendo los parámetros del proceso de peening y la dureza del material de la pieza. Como el proceso se emplea frecuentemente para mejorar el rendimiento de componentes de seguridad crítica, resulta importante garantizar la obtención de la intensidad correcta con una elevada reproducibilidad.

El uso de un sistema que indica la energía del haz de granalla que impacta contra la superficie elimina toda conjetura con respecto al proceso. La medición se lleva a cabo utilizando el método de ensayo de intensidad Almen. La probeta Almen, fabricada en acero de muelle con unas estrictas tolerancias en cuanto a dureza y planeidad, se somete al haz de granalla únicamente por uno de sus lados. El efecto de la tensión por compresión inducida sobre la placa provoca que esta se curve o arquee. La amplitud de la curva es proporcional a la energía del haz de granalla y se mide con un medidor Almen.

La flecha de la probeta Almen varía en función de la velocidad y de la masa de la granalla, esto es, la cantidad de energía del haz de granalla absorbida por la probeta. Se considera que se ha alcanzado la saturación de la pieza cuando al duplicar el tiempo de exposición al tratamiento, la flecha o deflexión de la probeta Almen se incrementa en un porcentaje igual o inferior al 10 %. Este proceso de control se muestra en un cuadro.