PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA AISLAR UNA ZONA DE LA SUPERFICIE DE UNA PIEZA.

Procedimiento para el tratamiento de la superficie de un gorrón esférico (12) mediante un dispositivo para aislar una zona de la superficie (2) del gorrón esférico (12) frente a un medio gaseoso,

procedimiento en el cual a) el gorrón esférico (12) se aloja parcialmente a través de una abertura (5) en una cámara hueca (4) del dispositivo y b) la cámara hueca se impermeabiliza con medios (6) para impermeabilizar, con lo que durante el tratamiento de la superficie del gorrón esférico (12) se impide la penetración del medio en la cámara hueca (4), caracterizado porque c) como dispositivo para aislar se utiliza una vaina de cubierta (7), que incluye un elemento de junta (61) dispuesto en la zona de la abertura (5) de la cámara hueca (4), d) fijándose la pieza (3) mediante un roscado (11) en un agujero roscado (71) de la vaina de cubierta (7), interactuando de manera estanca el elemento de junta (61) con un contorno exterior (21) del gorrón esférico (12) y e) nitrurándose o nitrocarburándose una zona (31) de la superficie del gorrón esférico (12), f) a una temperatura entre 350ºC y 900ºC g) mediante un proceso de nitruración en gas y/o un proceso de nitruración en plasma

Procedimiento y dispositivo para aislar una zona de la superficie de una pieza.

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un gorrón esférico según el preámbulo de la reivindicación 1.

Ya se conoce la mejora del acabado de superficies sometidas a solicitaciones, en particular superficies de piezas metálicas, mediante procedimientos muy diferentes. Una mejora del acabado puede lograrse, entre otros, por ejemplo aplicando una capa protectora de colorante, mediante cromado, galvanizado o aplicando una capa de óxido o cerámica. A menudo puede mejorarse en particular el comportamiento en cuanto a corrosión y desgaste de piezas sometidas a fuertes solicitaciones de materiales a base de hierro modificando adecuadamente la capa de la superficie de la pieza. Al respecto se han acreditado especialmente procedimientos en los que el estado de la estructura de la superficie de una pieza a base de hierro se modifica enriqueciéndola con nitrógeno y/o carbono, con eventual oxidación subsiguiente, con el fin de mejorar el comportamiento en cuanto a resistencia para solicitaciones estáticas y oscilantes y/o el comportamiento en cuanto a desgaste, el comportamiento en cuanto a variación de la forma y el comportamiento en cuanto a corrosión de la superficie de la pieza. Procedimientos acreditados de este tipo son por ejemplo procedimientos de nitruración con gas o con líquido o procedimientos de nitruración con plasma o también una combinación de los procedimientos antes mencionados y en particular procesos de carbonitruración o nitruración en baño de sal, que se han difundido como aplicaciones para mejorar, endurecer y proteger frente a la corrosión o para mejorar el comportamiento tribológico de superficies sometidas a solicitaciones.

Entonces se presenta a menudo el problema de que sólo ha de tratarse una parte de la superficie de una pieza, por ejemplo en una atmósfera de gas o en un baño de líquido y otra parte determinada de la superficie no.

Así se conoce desde hace mucho tiempo la mejora del acabado de la superficie de gorrones esféricos para sistemas de mecanismos de traslación, por ejemplo para brazos de dirección transversales de vehículos automóviles en un proceso de carbonitruración en gas o en un baño de líquido mediante nitruración en baño de sal. Tales gorrones esféricos son piezas compuestas esencialmente por un árbol o eje con forma aproximadamente cilíndrica, que en un extremo presenta a lo largo de una zona determinada un roscado y su otro extremo está configurado como esfera, con lo que la esfera puede interactuar con un cojinete de rótula del mecanismo de traslación en arrastre de forma. Puesto que la esfera, cuando está montada y en servicio, está sometida a considerables esfuerzos y en particular también a cargas tribológicas, es necesario endurecer al menos la zona de la superficie de la esfera del cojinete de rótula, por ejemplo en un proceso de nitrocarburación en gas en una cámara de proceso o en un baño de líquido mediante nitruración en baño de sal.

No obstante, hasta ahora se trató casi siempre toda la superficie del gorrón esférico, es decir, en particular también la zona del roscado. Pero el tratamiento mediante nitruración de la superficie en un proceso de nitruración o carbonitruración repercute negativamente en la zona del roscado. En una nitruración de una zona de la superficie en un proceso de nitruración se forman delgadas capas superficiales, las llamadas capas de unión con espesores del orden de los micrometros, ya que, en particular cuando hay cargas transversales y cuando actúan fuertes fuerzas de rozamiento, tal como las que se presentan sobre todo al atornillar en un roscado, pueden formar microgrietas en la zona del roscado.

Por ello, en la carbonitruración en gas se cubrió la zona del roscado con una pasta de protección frente a la nitruración, que luego hubo de eliminarse de nuevo tras el proceso de nitruración en gas con un coste considerable. Además, el cubrimiento de una zona de superficie que no ha de recubrirse con un medio plástico, como por ejemplo con una capa de protección frente a nitruración, es totalmente inadecuado para muchos procedimientos de recubrimiento. Así una pasta de protección puede disolverse en la nitruración en baño de sal en el líquido del baño de nitruración, con lo que por un lado se ensucia el baño de nitruración y por otro lado pierde la superficie la función de protección. Pero tampoco en procedimientos para el tratamiento de la superficie que han de realizarse en una cámara de proceso bajo condiciones de depresión, como por ejemplo, en los procedimientos PVD (Physical Vapour Deposition, deposición física de vapor) conocidos, es deseable por lo general la utilización de pastas de protección para cubrir zonas de la superficie que no han de recubrirse, ya que la pasta de protección, debido a su presión de vapor, puede vaporizarse en medida considerable, con lo que por un lado la depresión necesaria en la cámara de proceso sólo puede mantenerse con un elevado coste y por otro lado al vaporizarse la pasta de protección quedan libres las zonas de la superficie a proteger.

Por el documento US 6224,673 B1 se conocen un dispositivo y un procedimiento para enmascarar componentes de turbina durante un recubrimiento de difusión de fases gaseosas. Para enmascarar el zócalo de álabes de turbina se utiliza una cámara hueca a la que se someten los álabes de la turbina con su superficie de base rectangular. Si es necesario, se impermeabiliza la cámara hueca mediante impermeabilizantes, como por ejemplo un medio de sellado, frente a la atmósfera del recubrimiento.

Por el documento DE 1 053 013 se conoce un procedimiento para evitar o regular la absorción de carbono en la carbonitruración de polvo o gas. Al respecto se aloja una zona a proteger de una pieza en una cámara hueca. En la cámara hueca se encuentra un substrato que emite oxígeno. En la carburación con monóxido de carbono, se oxida el monóxido de carbono que se difunde en la cámara hueca, con lo que no se puede realizar la carburación en la zona protegida.

Por el documento US 2,179,073 se conoce un procedimiento para la carburación de objetos metálicos. En este procedimiento se aloja el objeto a endurecer en una vaina y a continuación se rodea de un dispensador de carbono.

Por el documento WO 02/066698 se conoce un dispositivo para la carburación parcial de piezas. Este dispositivo rodea la pieza a proteger parcialmente y con un intersticio muy estrecho. El material de la vaina posee un coeficiente de dilatación térmica inferior al del material de la pieza a proteger, con lo que cuando se calienta se cierra el intersticio y se evita la difusión hacia dentro del gas de carburación.

Por el documento US 3,740,259 y el documento US 3,631,837 se conocen procedimientos para recubrir o barnizar recipientes. Para proteger partes del recipiente, por ejemplo en las proximidades de la boca de vertido, frente a colorantes o material de recubrimiento, se atornilla el recipiente antes del recubrimiento sobre una vaina de protección.

Por el procedimiento JP 60-204 879 se conoce un procedimiento para proteger una pieza frente a una atmósfera en el que la pieza se introduce a través de una abertura estrecha en una cámara hueca. Al calentar la vaina y la pieza se expanden ambas en distinta medida, con lo que se cierran eventuales intersticios que hayan quedado.

Por el documento WO 90/10809, el documento EP 0 863 288 A2 y el documento US 6,176,934 se conocen otras juntas.

Por lo tanto la tarea de la invención es proponer un procedimiento sencillo para el tratamiento de parte de la superficie que pueda utilizarse también con depresión en la cámara del proceso.

La invención resuelve el problema mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

Las correspondientes reivindicaciones dependientes se refieren a formas constructivas de la invención especialmente ventajosas.

Para realizar el procedimiento correspondiente a la invención es adecuado un dispositivo que se propone a continuación para aislar una zona de la superficie de una pieza respecto a un medio fluido. El dispositivo presenta una cámara hueca con una abertura para alojar la pieza, estando previsto medios para impermeabilizar la cámara hueca, con lo que durante el tratamiento de la superficie de la pieza puede evitarse la penetración del medio fluido en la cámara.

El dispositivo presenta así una cámara hueca con una abertura, estando...

1. Procedimiento para el tratamiento de la superficie de un gorrón esférico (12) mediante un dispositivo para aislar una zona de la superficie (2) del gorrón esférico (12) frente a un medio gaseoso, procedimiento en el cual

a) el gorrón esférico (12) se aloja parcialmente a través de una abertura (5) en una cámara hueca (4) del dispositivo y

b) la cámara hueca se impermeabiliza con medios (6) para impermeabilizar, con lo que durante el tratamiento de la superficie del gorrón esférico (12) se impide la penetración del medio en la cámara hueca (4),

caracterizado porque

c) como dispositivo para aislar se utiliza una vaina de cubierta (7), que incluye un elemento de junta (61) dispuesto en la zona de la abertura (5) de la cámara hueca (4),

d) fijándose la pieza (3) mediante un roscado (11) en un agujero roscado (71) de la vaina de cubierta (7), interactuando de manera estanca el elemento de junta (61) con un contorno exterior (21) del gorrón esférico (12) y

e) nitrurándose o nitrocarburándose una zona (31) de la superficie del gorrón esférico (12),

f) a una temperatura entre 350ºC y 900ºC

g) mediante un proceso de nitruración en gas y/o un proceso de nitruración en plasma.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que

la zona (31) de la superficie del gorrón esférico (12) se oxida adicionalmente.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque el procedimiento se realiza a una temperatura entre 500ºC y 600ºC.