¿Qué es la intensidad Almen?

La intensidad Almen caracteriza la capacidad de un chorro de granalla para deformar plásticamente una superficie durante el granallado de pretensado (shot peening). Desarrollado por John O. Almen en General Motors a principios de los años cuarenta (patente estadounidense 2.350.440, concedida en 1944), el método consiste en granallar una sola cara de una probeta de acero normalizada, sujeta en un portaprobetas. Una vez liberada, la probeta Almen se curva por efecto de la capa de compresión introducida, y se mide su flecha: cuanto mayor es la flecha, mayor es la intensidad.

La intensidad no es una medida directa de la energía cinética ni de la tensión residual en la pieza: es un indicador comparativo y reproducible del ajuste del proceso. Dos normas la regulan: SAE J442 define las probetas, el portaprobetas y el medidor Almen; SAE J443 define su procedimiento de uso, incluida la construcción de la curva de saturación.

Los tres tipos de probetas Almen

Las probetas N, A y C tienen las mismas dimensiones en planta (unos 76 × 19 mm) y solo se diferencian por su espesor, es decir, por su sensibilidad al chorro.

Probeta N

Espesor 0,79 mm (0,031 in). SAE J443 la recomienda cuando la intensidad sería inferior a 0,10 mm A (0,004 in A): intensidades bajas, granalla fina, microesferas de vidrio, piezas de pared delgada.

Probeta A

Espesor 1,29 mm (0,051 in). Es la probeta de referencia y, con diferencia, la más utilizada, especialmente en aeronáutica. Rango recomendado por SAE J443: de 0,10 a 0,60 mm A (de 0,004 a 0,024 in A).

Probeta C

Espesor 2,39 mm (0,0938 in). Recomendada por encima de 0,60 mm A (0,024 in A): intensidades altas obtenidas con granalla de gran diámetro sobre piezas de acero macizas. No tiene ninguna relación con el trabajo en frío por expansión de agujeros (split sleeve, split mandrel): ese proceso mecánico no se controla con la intensidad Almen, sino con la expansión aplicada y diámetros controlados.

Estos rangos son recomendaciones. Cuando caben dos tipos de probeta, la especificación del cliente o el plano determina cuál debe utilizarse.

Medición, notación y conversión

La flecha se mide con el medidor Almen definido en SAE J442, cuyo cero y exactitud se verifican periódicamente sobre un bloque plano y bloques patrón. Una intensidad se expresa siempre como una flecha asociada a un tipo de probeta: por ejemplo 0,30 mm A, es decir, unos 0,012 in A, a menudo abreviado 12A en las especificaciones en pulgadas (valor en milésimas de pulgada seguido de la letra de la probeta). Las especificaciones suelen indicar un rango, por ejemplo 0,008–0,012 in A. Una flecha sin letra no tiene sentido, y una intensidad «equivalente» expresada sobre otro tipo de probeta no es una notación normalizada.

Orden de magnitud para un mismo chorro: la probeta N, más delgada, se curva unas tres veces más que la probeta A, y la probeta A unas tres veces más (se cita a menudo de 3 a 3,5) que la probeta C. Una flecha de 0,30 mm N corresponde, por tanto, a unos 0,10 mm A, y 0,10 mm C a unos 0,30–0,35 mm A. Estas relaciones son aproximadas y no lineales: sirven para elegir la probeta, nunca para sustituir una curva de saturación establecida sobre la probeta especificada.

La curva de saturación

Se granalla una serie de probetas con los mismos ajustes y tiempos de exposición (o números de pasadas) crecientes, y se representa la flecha en función del tiempo. Según SAE J443, el punto de saturación es el primer punto de la curva en el que duplicar el tiempo de exposición (de T a 2T) no aumenta la flecha más de un 10 %; la intensidad es la flecha en ese punto. AMS 2430 y AMS 2432 hacen obligatoria esta definición al remitir a SAE J443.

SAE J443 exige al menos cuatro probetas por curva, con tiempos crecientes que encuadren el punto de saturación. Una vez establecida la curva, la intensidad se verifica con una sola probeta expuesta al tiempo T: su flecha debe reproducir el valor de la curva con una tolerancia de ±0,038 mm (±0,0015 in). Atención: la saturación se refiere a la probeta, no a la pieza. La cobertura de la pieza es una magnitud distinta, que se determina según SAE J2277.

Trampas operativas frecuentes

• Probetas no conformes o contaminadas — planitud inicial fuera de tolerancia, aceite o residuos de granalla: la flecha medida es errónea. Una probeta se utiliza una sola vez.
• Medidor sin verificar — sin control periódico sobre bloque patrón, todas las mediciones derivan a la vez sin que nadie lo note.
• Curva de saturación mal construida — demasiado pocos puntos o puntos mal repartidos alrededor de T: la intensidad declarada no es reproducible.
• Portaprobetas no representativo — debe reproducir la posición, el ángulo y la distancia de la zona crítica de la pieza; de lo contrario, la intensidad medida no dice nada sobre la pieza real.
• Parámetros del chorro sin controlar — distancia y ángulo de la boquilla, presión de aire o velocidad de turbina, caudal, tamaño y estado de la granalla: cada uno desplaza la curva.

Conformidad AMS 2430 / AMS 2432

AMS 2430 (shot peening automático) y AMS 2432 (shot peening controlado por ordenador) se apoyan en SAE J442 y SAE J443: la intensidad especificada debe establecerse mediante una curva de saturación para cada combinación de ajustes antes de tratar piezas, y verificarse después periódicamente. En una auditoría NADCAP Surface Enhancement (checklist AC7117), el auditor espera una trazabilidad completa: curvas de saturación, certificados de las probetas, verificación del medidor, control de la granalla y registros de verificación de intensidad.

Recomendaciones de Kronos Engineering

Una diferencia entre la intensidad declarada y la intensidad realmente obtenida en la zona crítica suele deberse a una de las trampas anteriores, y a menudo se descubre tarde, durante una auditoría del cliente. Nuestras auditorías independientes (todas las marcas de equipos) contrastan el proceso real con la especificación aplicable: curvas de saturación, posicionamiento de los portaprobetas, estado del medidor y de la granalla. Permiten corregir estas desviaciones antes de que hagan fracasar una auditoría NADCAP.

Llévelo a la práctica: introduzca sus pares tiempo / flecha en nuestra calculadora gratuita de curva de saturación Almen para obtener el punto de saturación y la intensidad según la regla del 10 % de SAE J443. ¿La curva no converge o la intensidad está fuera de rango? Descríbanos su proceso: respuesta en un plazo de 12 horas laborables.

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