AISI 8620 es un acero de baja aleación para cementación ampliamente utilizado en componentes mecánicos que requieren una combinación de un núcleo resistente, buena maquinabilidad y una superficie dura y resistente al desgaste. Contiene carbono junto con níquel, cromo y molibdeno, lo que confiere a la aleación una mayor resistencia, tenacidad y templabilidad que muchos aceros ordinarios de bajo carbono. Debido a estas características, el AISI 8620 se selecciona comúnmente para engranajes, ejes, casquillos, pasadores, piñones, componentes de leva, piezas relacionadas con rodamientos y otros componentes de precisión expuestos a cargas repetidas o desgaste superficial. Es particularmente útil cuando un componente debe permanecer relativamente tenaz internamente mientras que la superficie exterior necesita una mayor dureza.

El contenido de carbono del AISI 8620 es relativamente bajo, típicamente alrededor del 0,18-0,23%. Este bajo nivel de carbono ayuda a mantener la ductilidad y la tenacidad en el núcleo de un componente terminado. El níquel mejora la tenacidad, el cromo aumenta la templabilidad y la resistencia al desgaste, y el molibdeno contribuye a la resistencia y ayuda a reducir la fragilidad por revenido. Esta combinación de aleación hace que el AISI 8620 sea adecuado para la cementación, donde el carbono se introduce en la superficie antes del endurecimiento. Después de la cementación y el tratamiento térmico, la superficie puede alcanzar una alta dureza mientras que el núcleo permanece considerablemente más tenaz y resistente al impacto.

El AISI 8620 a menudo se suministra en condiciones recocidas, normalizadas o de otro tipo maquinables antes del tratamiento térmico final. Su maquinabilidad generalmente se considera buena para un acero aleado, especialmente cuando el mecanizado se realiza antes de la cementación y el endurecimiento. El torneado CNC y el fresado CNC se utilizan comúnmente para fabricar componentes de AISI 8620. El torneado es adecuado para piezas cilíndricas como ejes, pasadores, manguitos, desbastes de engranajes y casquillos, mientras que el fresado se utiliza comúnmente para superficies planas, ranuras, cavidades, chaveteros, superficies de montaje y geometrías más complejas.

Durante el mecanizado CNC del AISI 8620, las condiciones de corte deben seleccionarse de acuerdo con el estado del material, la geometría de la pieza y la tolerancia requerida. Las herramientas de corte de carburo se utilizan comúnmente para el mecanizado de producción porque proporcionan una buena vida útil de la herramienta y permiten velocidades de corte más altas. Los filos de corte afilados y una sujeción de trabajo estable son importantes al producir características de tolerancia estrecha. Las fuerzas de corte excesivas pueden afectar paredes delgadas, ejes esbeltos u otras estructuras relativamente flexibles, por lo que la estrategia de la trayectoria de la herramienta, la profundidad de corte y el diseño del dispositivo de sujeción deben considerarse cuidadosamente.

El refrigerante puede mejorar la evacuación de virutas, controlar la temperatura de corte y reducir el desgaste de la herramienta durante el mecanizado. El enfriamiento constante es especialmente útil al mecanizar cavidades profundas, características internas u operaciones de torneado largas donde la acumulación de calor puede influir en la estabilidad dimensional. El control adecuado de las virutas también es importante porque las virutas largas o mal controladas pueden dañar las superficies acabadas o interferir con las operaciones de mecanizado automatizadas. Para piezas de producción, las velocidades, avances, geometría de insertos y entrega de refrigerante optimizados pueden mejorar significativamente la eficiencia del mecanizado.

El AISI 8620 se puede mecanizar para producir características relativamente precisas antes del tratamiento térmico, incluyendo roscas, ranuras, agujeros, hombros, chaveteros, estrías y superficies de acoplamiento. Sin embargo, los fabricantes deben considerar los cambios dimensionales que pueden ocurrir durante la cementación y el tratamiento térmico. Por lo tanto, los componentes que requieren tolerancias finales muy ajustadas pueden mecanizarse ligeramente sobredimensionados antes del tratamiento térmico y luego acabarse mediante rectificado, torneado duro, bruñido u otro proceso de precisión. Este enfoque ayuda a compensar la distorsión y permite que las dimensiones críticas cumplan los requisitos del plano final.

La cementación es uno de los tratamientos más importantes asociados con el AISI 8620. Durante la cementación, el componente se calienta en un ambiente rico en carbono para que el carbono difunda en la capa superficial. Posteriormente, la pieza se templa y se revierte para producir una capa dura que rodea un núcleo comparativamente tenaz. Dependiendo de la aplicación y los parámetros del proceso, el AISI 8620 cementado puede alcanzar niveles de dureza superficial alrededor de los 58-62 HRC. La profundidad de capa requerida debe determinarse por el tamaño del componente, las condiciones de carga, los requisitos de desgaste y las especificaciones de ingeniería.

Esta combinación de dureza superficial y tenacidad interna explica por qué el AISI 8620 se utiliza con frecuencia para engranajes y otros componentes de transmisión. Los dientes de engranaje experimentan estrés de contacto repetido y desgaste, lo que hace que la dureza superficial sea importante. Al mismo tiempo, el componente debe resistir impactos y fatiga sin volverse excesivamente frágil. Un engranaje de AISI 8620 debidamente cementado puede proporcionar la superficie de trabajo dura necesaria para la resistencia al desgaste, manteniendo al mismo tiempo suficiente tenacidad debajo de la superficie.

El tratamiento térmico debe considerarse al principio del proceso de fabricación en lugar de tratarse como una operación final separada. La cementación, el temple y el revenido pueden causar distorsión, especialmente en secciones delgadas, piezas asimétricas, ejes largos o componentes con espesor de pared desigual. Por lo tanto, los planes de mecanizado CNC pueden incluir material adicional en las superficies críticas para el acabado final después del tratamiento térmico. Los fabricantes también pueden utilizar procedimientos de tratamiento térmico controlados, dispositivos de sujeción adecuados y secuencias de mecanizado apropiadas para reducir la deformación.

Además de la cementación, las piezas de AISI 8620 pueden recibir otros procesos de acabado y tratamiento superficial según la aplicación. El óxido negro puede proporcionar una apariencia oscura y una protección leve contra la corrosión cuando se utiliza junto con aceite u otro recubrimiento protector. El zincado puede seleccionarse cuando se requiere una protección más fuerte contra la corrosión, particularmente para componentes que operan en entornos relativamente moderados. El niquelado puede proporcionar resistencia adicional a la corrosión y protección superficial, y también puede elegirse por requisitos de apariencia o funcionales.

Los recubrimientos de fosfato también se pueden aplicar a algunos componentes de AISI 8620 para mejorar la resistencia a la corrosión, ayudar a la retención de lubricante o proporcionar una superficie adecuada para recubrimientos posteriores. La pintura y el recubrimiento en polvo son posibles para piezas donde las superficies expuestas requieren protección ambiental adicional, aunque el espesor del recubrimiento debe considerarse alrededor de los agujeros roscados, los ajustes de precisión y otras características dimensionalmente sensibles. Para componentes de alta precisión, las especificaciones de tratamiento superficial deben identificar qué superficies se pueden recubrir y cuáles deben enmascararse.

El rectificado y el pulido son técnicamente operaciones de acabado en lugar de tratamientos superficiales químicos, pero pueden ser importantes después de que el AISI 8620 se haya endurecido. El rectificado de precisión se utiliza con frecuencia para restaurar la precisión dimensional, mejorar la redondez, controlar los ajustes de rodamientos o lograr una baja rugosidad superficial en superficies endurecidas. El rectificado de engranajes puede utilizarse en componentes de transmisión exigentes donde la precisión del perfil del diente y la calidad de la superficie son críticas. El torneado duro también puede ser una opción para ciertas geometrías y requisitos de producción.

Los diseñadores deben especificar claramente tanto el estado del material como los requisitos de tratamiento térmico en los planos de ingeniería. Simplemente especificar "AISI 8620" puede no proporcionar suficiente información para la fabricación, ya que las propiedades finales dependen en gran medida de la profundidad de cementación, la dureza superficial, la dureza del núcleo, las condiciones de temple y el revenido. Si solo ciertas superficies requieren endurecimiento superficial, esto también debe identificarse claramente. Las dimensiones críticas que deben mantenerse después del tratamiento térmico deben distinguirse de las dimensiones que pueden tolerar la variación normal del proceso.

Al seleccionar AISI 8620 para piezas mecanizadas con CNC, los ingenieros también deben considerar si su capacidad de endurecimiento superficial es realmente necesaria. Si un componente solo necesita una resistencia moderada y no requiere una superficie dura y resistente al desgaste, otro acero puede proporcionar una ruta de fabricación más sencilla. Sin embargo, para engranajes, ejes, pasadores, casquillos y otras piezas mecánicas que combinan el desgaste por contacto con cargas de impacto o cíclicas, el AISI 8620 ofrece un equilibrio eficaz de maquinabilidad, tenacidad y templabilidad superficial.

Para proyectos de fabricación personalizados, el mecanizado CNC y el tratamiento térmico deben planificarse como un proceso integrado. Las tolerancias de mecanizado, la profundidad de la capa cementada, el control de la distorsión, las operaciones de acabado, el tratamiento superficial y los requisitos de inspección influyen en el rendimiento final de la pieza. Al coordinar estos factores desde el principio, los fabricantes pueden producir componentes de AISI 8620 con dimensiones fiables, superficies duraderas y propiedades mecánicas adecuadas para aplicaciones industriales exigentes.