Un fabricante estadounidense de componentes automotrices del Medio Oeste se enfrentaba a una creciente presión de los clientes OEM: tolerancias de dureza más estrictas, mayores volúmenes y requisitos de auditoría más rigurosos. Su antiguo horno de tratamiento térmico tipo caja ya no podía seguir el ritmo — la calidad del lote era inconsistente, los costos de energía eran altos y la línea no podía igualar el tiempo de ciclo de las celdas de producción automatizadas.

Para solucionar esto, el cliente encargó un Horno de Tratamiento Térmico de Tipo Tubo personalizado especial (Horno de Tratamiento Térmico Personalizado, 580kW, 1100°C) diseñado y construido por nuestro equipo, dedicado a engranajes, ejes y otras piezas de acero críticas.

Antecedentes del cliente y puntos débiles

La planta procesa principalmente engranajes, ejes y componentes diferenciales automotrices. Antes de la actualización, dependían de un antiguo Horno de Tratamiento Térmico tipo caja para carburación, normalización y revenido. Con el tiempo, varios puntos débiles se volvieron críticos:

• Dureza y microestructura inconsistentes
  Era difícil controlar la uniformidad de la temperatura, lo que provocaba variaciones notables de un lote a otro. Algunas piezas requerían reelaboración, lo que impactaba directamente en la entrega y el costo.

• Alto consumo de energía por pieza
  El aislamiento ineficiente y los diseños de quemadores/calentamiento no optimizados significaban que el horno consumía mucha energía para mantener la temperatura, lo que aumentaba el costo unitario de la energía.

• Cuello de botella en una línea por lo demás automatizada
  El resto de la línea de producción estaba en gran medida automatizada (carga de robots, transferencia por transportador, lavado automático), pero el antiguo horno aún requería carga/descarga manual e intervención frecuente del operador.

• Ventana de proceso limitada para futuros materiales
  El sistema existente tenía dificultades cerca del extremo superior de su rango de temperatura y ofrecía poco margen para nuevas aleaciones o pruebas a temperaturas más altas exigidas por I+D.

Estos problemas hicieron que la gerencia buscara una solución de Horno de Tratamiento Térmico de Tipo Tubo que pudiera estabilizar la calidad al tiempo que reducía los costos operativos a largo plazo.

Requisitos clave para el horno de tratamiento térmico personalizado

Durante la evaluación y el diseño conjuntos, el cliente estadounidense definió varios requisitos no negociables:

• Potencia instalada: 580kW para soportar un alto rendimiento manteniendo una temperatura estable durante la carga continua.

• Temperatura máxima de funcionamiento: 1100°C, para cubrir los ciclos actuales de carburación/normalización y futuras pruebas de alta aleación.

• Integración completa con la automatización existente – el horno debe aceptar piezas de robots y transportadores, con posicionamiento repetible y transferencia suave.

• Eficiencia energética y cumplimiento de la seguridad alineados con los códigos eléctricos y de seguridad locales de EE. UU., lo que respalda la futura certificación de terceros.

• Trazabilidad – el Horno de Tratamiento Térmico tenía que interactuar con el MES de la planta, registrando curvas de temperatura, tiempos de espera y recetas para cada lote.

La solución de horno de tratamiento térmico de tipo tubo personalizado de 580kW

Basándonos en estos requisitos, entregamos un Horno de Tratamiento Térmico de Tipo Tubo personalizado especial configurado de la siguiente manera:

1. Diseño de tubo multizona y control de temperatura

   • Una cámara tubular multizona con zonas de calentamiento controladas de forma independiente para ajustar con precisión el perfil de temperatura a lo largo del horno.

   • Temperatura máxima de funcionamiento de 1100°C, lo que proporciona margen de proceso para carburación, normalización y revenido a alta temperatura.

   • Termopares de alta precisión combinados con control PID para mantener una estricta uniformidad de temperatura y reducir la dispersión de la dureza en las piezas.

2. Optimización de la energía y características de seguridad

   • Aislamiento mejorado y diseño optimizado de los elementos calefactores para minimizar la pérdida de calor, mejorando la utilización efectiva de la potencia instalada de 580kW.

   • Interfaces reservadas para atmósfera protectora y tratamiento de escape para apoyar un procesamiento más limpio y el control de emisiones.

   • Múltiples enclavamientos de seguridad en puertas, sobretemperatura y circuitos de alimentación para cumplir con las normas de seguridad de EE. UU. y facilitar la aprobación por parte de los inspectores locales.

3. Automatización y conectividad MES

   • Interfaces estandarizadas para robots y transportadores de rodillos tanto en la entrada como en la salida, lo que permite la carga y descarga totalmente automáticas de bandejas/accesorios.

   • PLC y HMI diseñados para comunicarse con el MES de la planta: la curva de temperatura, el tiempo de espera y los datos de la receta de cada lote se registran automáticamente.

   • La gestión de recetas dentro del Horno de Tratamiento Térmico Personalizado permite cambiar rápidamente entre diferentes tipos de componentes sin necesidad de reprogramación manual.

Resultados: la calidad, la energía y el rendimiento mejoraron

Después de la puesta en marcha y el aumento de la producción, el cliente estadounidense informó mejoras medibles:

• Calidad del tratamiento térmico más estable
  Los valores de dureza y las profundidades de la capa de cementación para engranajes y ejes se volvieron mucho más consistentes entre los lotes. La reelaboración debido al tratamiento térmico fuera de tolerancia se redujo significativamente.

• Menor costo unitario de energía y mano de obra
  A pesar de la capacidad instalada de 580kW, el aislamiento y el control optimizados redujeron el consumo de energía por pieza terminada en comparación con el antiguo horno tipo caja. Al mismo tiempo, la manipulación manual se eliminó en gran medida, lo que permitió a los operadores supervisar en lugar de intervenir constantemente.

• Mejor equilibrio de la línea y menor tiempo de entrega
  El flujo continuo a través del Horno de Tratamiento Térmico de Tipo Tubo ahora coincide con el tiempo de ciclo del mecanizado aguas arriba y el lavado e inspección aguas abajo, lo que reduce el WIP y mejora la velocidad general de entrega.

Desde entonces, la planta ha posicionado este Horno de Tratamiento Térmico Personalizado como una plantilla para futuras actualizaciones de la línea y está considerando configuraciones similares para nuevas celdas de producción dedicadas a componentes de mayor valor.