Imagina una superficie metálica que ya no es vulnerable a las grietas y la corrosión, sino que está fortificada como una fortaleza impenetrable. Esta transformación es posible gracias al granallado, un tratamiento de superficie de precisión que da nueva vida a los metales, permitiéndoles resistir incluso los entornos más hostiles.

El granallado, también conocido como granallado, es un proceso de trabajo en frío que mejora significativamente las propiedades mecánicas de los metales y los materiales compuestos. En esencia, la técnica consiste en bombardear una pieza de trabajo con partículas esféricas de alta velocidad, normalmente hechas de metal, vidrio o cerámica, para inducir una deformación plástica en la superficie. Esto crea una capa de tensión de compresión que actúa como una armadura invisible, suprimiendo eficazmente el inicio y la propagación de microfisuras, al tiempo que mejora drásticamente la vida útil a la fatiga y la resistencia a la corrosión.

• Mayor vida útil a la fatiga: La ventaja más notable del granallado es su capacidad para aumentar drásticamente la vida útil a la fatiga de un componente metálico. Al introducir tensiones de compresión, contrarresta los efectos perjudiciales de las tensiones de tracción, retrasando la formación de grietas. En algunos casos, los componentes granallados muestran mejoras en la vida útil a la fatiga de hasta el 1.000%.
• Resistencia a la corrosión bajo tensión: La capa de compresión no solo combate la fatiga, sino que también combate el agrietamiento por corrosión bajo tensión, un fenómeno destructivo causado por la acción combinada de la tensión de tracción y los entornos corrosivos. El granallado elimina las tensiones de tracción superficiales, reduciendo sustancialmente este riesgo.
• Mitigación de defectos superficiales: El proceso puede reparar imperfecciones superficiales menores como arañazos y microfisuras mediante deformación plástica, embotando estos defectos y minimizando su impacto en el rendimiento.
• Mejora del acabado superficial: Más allá de las mejoras mecánicas, el granallado puede refinar la textura de la superficie de un metal. Al ajustar el tamaño del medio y los parámetros del proceso, los fabricantes pueden lograr varios acabados estéticos. En arquitectura, la técnica suele crear superficies metálicas sutiles y mate.

La magia del granallado reside en su creación de tensión de compresión. Cuando el medio de alta velocidad impacta en la superficie, provoca una deformación plástica localizada. Esta deformación intenta expandir el material de la superficie, pero el metal circundante no afectado restringe esta expansión, generando tensiones de compresión en la superficie. Para mantener el equilibrio, las tensiones de tracción de equilibrio se desarrollan más profundamente en el material. Sin embargo, dado que las grietas suelen originarse en las superficies, la capa de compresión resulta mucho más valiosa para prevenir fallos.

Dos métricas clave rigen la eficacia del granallado:

Medida utilizando tiras de prueba estandarizadas, la intensidad refleja la energía cinética transferida durante el granallado. Una mayor intensidad crea una mayor tensión de compresión, pero el exceso de energía puede causar un trabajo excesivo perjudicial. La escala Almen, desarrollada por John Almen, cuantifica la intensidad midiendo la curvatura de finas tiras de metal después del granallado. Cuando una tira se deforma un 10%, duplicar el tiempo de exposición debería producir otra deformación del 10% si se mantiene la consistencia del proceso.

Este porcentaje indica la minuciosidad con la que se ha impactado la superficie. Si bien el 100% de cobertura significa que cada área ha sido golpeada al menos una vez, los pases múltiples aseguran una distribución uniforme de la tensión. Curiosamente, con una cobertura del 150%, aproximadamente el 52% de los puntos de la superficie soportan cinco o más impactos, aumentando al 84% con una cobertura del 200%. Lograr una cobertura óptima depende de la geometría del medio, la dureza del material y el tiempo de exposición; los medios más blandos en materiales más duros requieren un procesamiento más prolongado.

El granallado implica tres etapas principales:

1. Preparación de la superficie: La limpieza elimina contaminantes como aceites y óxido, asegurando un contacto adecuado con el medio.
2. Granallado: Los sistemas automatizados impulsan el medio a través de aire comprimido (neumático) o fuerza centrífuga (chorro de rueda), controlando con precisión la intensidad, la cobertura y la duración.
3. Post-tratamiento: Pueden seguir procesos adicionales como limpieza, pasivación o recubrimiento para mejorar la resistencia a la corrosión o la apariencia.

Las técnicas emergentes como el granallado ultrasónico, el granallado con chorro de agua y el granallado con láser ofrecen una precisión superior para aplicaciones especializadas.

• Granalla de acero fundido: La opción más común, que ofrece alta dureza y durabilidad para aplicaciones generales.
• Cuentas de vidrio: Medio más blando para superficies delicadas que requieren acabados finos.
• Cuentas de cerámica: Excepcional resistencia al desgaste y a la corrosión para condiciones extremas.
• Granalla de alambre cortado: Partículas de acero económicas inicialmente efectivas, pero a menudo acondicionadas para eliminar los bordes afilados.

• Aeroespacial: Mejora la vida útil a la fatiga de las palas de turbina, el tren de aterrizaje y otros componentes críticos para la seguridad, a veces logrando mejoras de diez veces en la vida útil.
• Automotriz: Fortalece los cigüeñales del motor, las bielas y los engranajes de transmisión para mejorar la fiabilidad.
• Fabricación: Extiende la vida útil de los muelles, los cojinetes y las herramientas de corte.
• Construcción: Mejora la resistencia a la corrosión y la estética de las fachadas metálicas y los puentes.

• Fabricación de muelles: Crítico para componentes de alto ciclo como los muelles de válvulas, donde las exigencias de rendimiento a veces empujan los materiales más allá de los límites estándar; los muelles de carreras extremas pueden sobrevivir solo dos pasadas de cuarto de milla antes de requerir reemplazo.
• Procesamiento de tiras de acero: El granallado graduado del centro a los bordes bajo presiones controladas (hasta 90 psi para algunos aceros inoxidables) crea capas de compresión que combaten el agrietamiento en los materiales en tiras.
• Recubrimiento por granallado: Los procesos híbridos como el "recubrimiento por granallado" de la NASA incrustan recubrimientos, desde lubricantes sólidos hasta biocerámicas, combinando el granallado con la deposición de polvo. Las técnicas emergentes como el recubrimiento mediado por colisión modulada por temperatura (TM-CMC) incluso permiten aplicaciones de polímeros y antibióticos.

La difracción de rayos X y el perfilado de la dureza mapean las distribuciones de tensión subsuperficiales, revelando cómo factores como la geometría de la pieza, las propiedades del material y los parámetros de granallado influyen en los resultados. El desarrollo adecuado del proceso evita las caídas de tensión superficial que podrían comprometer el rendimiento, a veces requiriendo tratamientos de varias etapas para optimizar el gradiente de tensión.

En última instancia, la capacidad del granallado para impartir tensiones de compresión beneficiosas a través de la transferencia controlada de energía cinética lo hace indispensable para mejorar el rendimiento de los componentes metálicos en innumerables industrias.