El granallado es un método de tratamiento superficial en frío ampliamente utilizado para materiales. Su principio básico consiste en utilizar partículas de granalla a alta velocidad —como perlas cerámicas, bolas de acero o perlas de vidrio— que impactan la superficie de la pieza con la fuerza de innumerables pequeños martillos, induciendo deformación elástica-plástica en el material. Este proceso tiene los siguientes efectos significativos en la superficie del material:
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1. Incorporación de tensiones residuales y endurecimiento por trabajo
Bajo el impacto continuo de proyectiles, la superficie del material sufre deformación plástica y desarrolla un gran número de picaduras microscópicas. A medida que los granos no deformados debajo de la superficie intentan volver a su configuración original, se forma una capa uniforme de tensión compresiva residual en la superficie del material. Simultáneamente, el metal de la superficie experimenta endurecimiento por trabajo en frío, mejorando significativamente la resistencia y dureza de la superficie del material.
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2. Modificación de la organización microestructural de la superficie
La capa superficial sometida a deformación plástica cíclica mediante granallado experimenta cambios profundos en su organización microestructural. La investigación indica que el granallado refina significativamente los subgranos, aumenta sustancialmente la densidad de dislocaciones y mejora la distorsión de la red. Además, para ciertas aleaciones tratadas térmicamente (por ejemplo, engranajes cementados y templados), el granallado también puede inducir la transformación de la austenita residual en la capa superficial en martensita, generando así tensión compresiva adicional debido a la expansión volumétrica asociada con esta transformación de fase.
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3. Mejora de la resistencia a la fatiga y a la corrosión
La presencia de tensiones compresivas residuales en la superficie puede contrarrestar eficazmente las tensiones de tracción inducidas por cargas alternas externas, inhibiendo así la iniciación y propagación de fuentes de grietas de fatiga. Esto mejora significativamente la resistencia a la fatiga por flexión, la resistencia a la fatiga por contacto y la vida útil general a la fatiga del material. Además, la capa superficial densificada y la capa de tensión compresiva mejoran la resistencia del material a la corrosión bajo tensión y a la oxidación a alta temperatura.
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4. Modificación de la morfología y rugosidad de la superficie
El granallado hace que la superficie metálica originalmente lisa se texturice, creando diminutos picos y picaduras metálicas, aumentando así la rugosidad de la superficie. Generalmente, a medida que aumenta la intensidad del granallado, la dureza de la superficie disminuye, y a medida que aumenta el tamaño de la granalla, el valor de la rugosidad de la superficie también aumenta. Sin embargo, un granallado excesivo puede inducir concentraciones de tensión significativas en las picaduras más profundas, lo que puede socavar el efecto de fortalecimiento.
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5. Impacto en el tamaño y la forma
Debido a la deformación plástica que ocurre en la superficie, que crea una capa de tensión compresiva, el metal de la superficie rociada se extruye, lo que puede causar un ligero aumento en las dimensiones macroscópicas de la pieza.
En conclusión, el granallado demuestra una eficacia significativa en la mejora de las propiedades mecánicas de los materiales; sin embargo, en aplicaciones prácticas, es esencial controlar adecuadamente los parámetros del proceso, como la intensidad del granallado, el tamaño de la granalla y la tasa de cobertura, para lograr el efecto de fortalecimiento deseado y evitar las consecuencias adversas asociadas con una rugosidad superficial excesiva.