El pico de minería es una herramienta fundamental en la minería del carbón y en la perforación de túneles. Su calidad influye directamente en la eficiencia de la maquinaria y en los costos de producción. Con el aumento de la demanda energética, especialmente de carbón, y para mejorar la eficiencia de la minería, la potencia de la maquinaria se incrementa, lo que exige una mayor calidad en los picos. Estos deben ser de alta resistencia, dureza, resistencia a la abrasión, resistencia a la flexión y a la corrosión para evitar fracturas, flexiones, deformaciones y desgaste prematuro durante su uso.

La clasificación general de los picos de minería es la siguiente: dientes para minería de carbón, dientes de excavación, dientes de excavación rotativos, etc.

Material común para picos de minería

En la actualidad, las series de aleaciones de materiales para picos de minería más utilizadas, tanto a nivel nacional como internacional, son principalmente del sistema Cr-Mo, sistema Mn-B, sistema Cr-Ni-Mo, sistema Cr-Mn-Si, sistema Si-Mn-Mo, etc. El método de producción principal para estos materiales es la fundición y la forja.

El proceso de producción de picos de minería se puede dividir en 3 tipos.

(1) El cuerpo del pico se procesa y se le da forma, se suelda una cabeza de carburo, se calienta en un horno de sal, se enfría isotérmicamente con sal de nitrato y se templa.

(2) El procesamiento y moldeado del cuerpo del pico de minería, un calentamiento en horno de sal, un enfriamiento isotérmico de sal de nitrato, una limpieza, una soldadura fuerte de la cabeza de carburo y un revenido.

(3) Tecnología de integración de tratamiento térmico de soldadura fuerte.

(1) Recubrimiento de carburo. El recubrimiento de carburo para picos de minería consiste en la aplicación de un material de alta dureza y resistencia al desgaste en la cabeza del pico, sobre el cuerpo de los dientes, formando una banda protectora. Esta capa ofrece alta resistencia a la abrasión y a la corrosión, evitando el contacto directo entre la cabeza del pico y la roca de carbón. Esto reduce la fricción y el impacto entre la cabeza del pico y la veta de carbón, disminuyendo así la tasa de desgaste y prolongando su vida útil. El recubrimiento presenta ventajas como la simplicidad del equipo, el bajo costo, la flexibilidad operativa y la adaptabilidad a una amplia gama de aplicaciones.

(2) Proyección térmica superficial. Otro método de tratamiento superficial para picos de minería consiste en utilizar la tecnología de proyección térmica para mejorar la resistencia al desgaste y la vida útil de la cabeza del pico. Por ejemplo, al rociar la cabeza del pico con una capa de cerámica metálica a alta temperatura, se incrementa su dureza (HRC ≥ 60), lo que, junto con su alta dureza y buena resistencia al desgaste, puede aumentar la vida útil del pico en más del 50 %.

(3) Métodos de metalurgia superficial. La tecnología de metalurgia superficial utiliza un arco de plasma como fuente de calor para obtener una capa uniformemente densa sobre la superficie del material del sustrato. Al combinarla con un recubrimiento protector especial de alta resistencia, se logra la unión metalúrgica entre el recubrimiento y el sustrato metálico. El revestimiento por plasma es un proceso de solidificación rápida fuera del equilibrio, con refuerzos de solución sólida sobresaturada, refuerzos por dispersión y refuerzos por precipitación, entre otros. La capa metalúrgica obtenida presenta una resistencia muy alta a la abrasión, la corrosión y la oxidación a altas temperaturas.

(4) Tratamiento térmico químico. El tratamiento térmico químico consiste en la carburización, la infiltración de boro y la infiltración de cromo en la superficie de los picos de minería, entre otros tratamientos químicos, para formar compuestos de mayor dureza que mejoren su resistencia al desgaste. Mediante la boronización y el tratamiento con cromo del acero 40CrNiMo, la formación de estos compuestos en la superficie mejora la dureza y la resistencia al desgaste, lo que prolonga la vida útil de los picos.

Proceso de revestimiento láser para picos de minería

Utilizando un láser como fuente de calor para fundir el polvo sobre la superficie de la pieza, se logra una unión metalúrgica con alta resistencia y baja dilución. El revestimiento láser es una tecnología novedosa de modificación superficial. Su principio se basa en la fusión rápida, mediante un haz láser de alta densidad, de la aleación y la superficie del sustrato, con diferentes composiciones y propiedades. De esta manera, se forma una capa de aleación con una composición y propiedades completamente distintas en la superficie y el sustrato, mediante un proceso de solidificación rápida. En comparación con el recubrimiento superficial, la pulverización, el revestimiento y otros métodos tradicionales, presenta una menor dilución, mayor densidad de tejido y una mejor unión con el sustrato. Es adecuado para la fusión de una mayor variedad de materiales, incluso con grandes variaciones en el tamaño y la composición de las partículas.

Las puntas de minería con revestimiento láser se caracterizan por su resistencia al desgaste, larga vida útil, gran durabilidad y ausencia de chispas. Esto no solo reduce los costos de producción de carbón y la carga de trabajo de los operarios, sino que también constituye una solución eficaz al problema histórico de la seguridad en la extracción de carbón debido a las chispas generadas durante el uso de las puntas. La aplicación de materiales de revestimiento láser permite un control preciso y versátil de las características y la forma de la capa de revestimiento. Además, la aplicación de estos materiales y el proceso de revestimiento láser ofrecen una solución integral al problema del ablandamiento por recocido en la cabeza de los dientes durante el proceso de soldadura fuerte.