{"id":6812,"date":"2024-10-25T08:43:15","date_gmt":"2024-10-25T08:43:15","guid":{"rendered":"https:\/\/hlh-js.com\/?p=6812"},"modified":"2024-10-25T08:08:50","modified_gmt":"2024-10-25T08:08:50","slug":"shot-peening-and-laser-peening-in-metal-finishing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/resource\/blog\/shot-peening-and-laser-peening-in-metal-finishing\/","title":{"rendered":"Shot Peening y l\u00e1ser peening en el acabado de metales"},"content":{"rendered":"

Shot Peening y l\u00e1ser peening en el acabado de metales<\/strong><\/h1><\/div>

25 de octubre de 2024<\/p>\n<\/div>

En el mundo del acabado de metales, mejorar la resistencia a la fatiga, aumentar la dureza superficial y mejorar la resistencia a la corrosi\u00f3n son factores clave para determinar la vida \u00fatil y el rendimiento de las piezas. Estas mejoras de rendimiento se consiguen mediante diversos procesos dise\u00f1ados para modificar las caracter\u00edsticas superficiales de las piezas met\u00e1licas. Entre ellos, el granallado y el granallado de choque por l\u00e1ser son dos de los m\u00e9todos m\u00e1s eficaces que pueden introducir tensiones de compresi\u00f3n beneficiosas en los metales, alargando as\u00ed la vida \u00fatil de los componentes cr\u00edticos.<\/p>\n

Sin embargo, a pesar de tener el mismo objetivo, las dos tecnolog\u00edas presentan diferencias significativas en cuanto a profundidad de penetraci\u00f3n, precisi\u00f3n, coste y aplicaciones aplicables. En este art\u00edculo se comparan en profundidad el shot peening y el shock peening por l\u00e1ser, examinando sus diferencias t\u00e9cnicas, aplicaciones t\u00edpicas y factores clave que influyen en la elecci\u00f3n entre ambas. Se utilizar\u00e1n estudios de casos de industrias como la aeroespacial, la automovil\u00edstica y la de dispositivos m\u00e9dicos para explorar las ventajas y limitaciones de cada proceso.<\/p>\n<\/div>

Shot Peening<\/strong><\/h6>\n

Descripci\u00f3n del proceso<\/strong><\/p>\n

El granallado es un proceso de trabajo en fr\u00edo que utiliza proyectiles para impactar contra una superficie met\u00e1lica. Estos proyectiles suelen estar hechos de materiales esf\u00e9ricos como acero, vidrio o cer\u00e1mica. Durante el proceso de granallado, el material esf\u00e9rico se acelera mediante chorros de aire o fuerza centr\u00edfuga para impactar en la superficie a gran velocidad. Cada impacto crea una peque\u00f1a abolladura en la superficie, comprimiendo el material que hay debajo. Esto crea una capa de compresi\u00f3n que act\u00faa como barrera protectora contra la iniciaci\u00f3n y propagaci\u00f3n de grietas, aumentando as\u00ed la resistencia a la fatiga del material y la resistencia a las grietas por corrosi\u00f3n bajo tensi\u00f3n.<\/p>\n

La profundidad de la tensi\u00f3n de compresi\u00f3n producida por el granallado suele afectar a los 0,1 - 1 mm superiores de la superficie del material, lo que es suficiente para muchas aplicaciones generales. Su desventaja es que suele dejar una superficie m\u00e1s rugosa que puede requerir un acabado adicional. Por supuesto, la rugosidad puede variar en funci\u00f3n del material de los medios de granallado utilizados y, en general, los medios de acero dejar\u00e1n una superficie m\u00e1s rugosa que las bolas de cer\u00e1mica o vidrio.<\/p>\n<\/div>

\"Shot<\/span>
Diagrama esquem\u00e1tico del shot peening<\/h6><\/div><\/div><\/div>
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Aplicaciones t\u00edpicas<\/strong><\/p>\n

El shot peening se utiliza ampliamente en la industria del autom\u00f3vil para reforzar componentes como engranajes, muelles helicoidales y ejes, sometidos a tensiones repetidas durante su vida \u00fatil. En el \u00e1mbito aeroespacial, el shot peening se aplica a componentes como los trenes de aterrizaje y las piezas del fuselaje, donde la durabilidad es fundamental para la seguridad y estas piezas suelen tener geometr\u00edas m\u00e1s sencillas que se adaptan bien a los impactos m\u00e1s amplios y menos precisos del shot peening.<\/p>\n

Visi\u00f3n general del granallado de choque por l\u00e1ser<\/strong><\/h6>\n

Descripci\u00f3n del proceso<\/strong><\/p>\n

El granallado de choque por l\u00e1ser es una t\u00e9cnica m\u00e1s avanzada que utiliza pulsos l\u00e1ser de alta energ\u00eda dirigidos a la superficie met\u00e1lica, que suele estar protegida de la ablaci\u00f3n directa por una capa de recubrimiento transparente, como el agua. La energ\u00eda l\u00e1ser crea una onda de choque que se propaga a trav\u00e9s del material, creando tensiones de compresi\u00f3n profundas bajo la superficie. El proceso es m\u00e1s preciso que el shot peening y puede producir una capa de compresi\u00f3n m\u00e1s profunda, por lo que es ideal para aplicaciones de alta tensi\u00f3n para lograr resistencia a la fatiga y al agrietamiento por corrosi\u00f3n bajo tensi\u00f3n.<\/p>\n

Una ventaja clave del granallado de choque por l\u00e1ser es su capacidad para producir tensiones de compresi\u00f3n mucho m\u00e1s profundas que el granallado. En algunos casos, estas tensiones pueden penetrar hasta 10 mm por debajo de la superficie, proporcionando una mayor protecci\u00f3n a las piezas sometidas a altas cargas de fatiga. Pero a diferencia del shot peening, el shock peening por l\u00e1ser deja una superficie m\u00e1s lisa. Esto es especialmente beneficioso en aplicaciones que requieren tanto una mejora de las tensiones como de la calidad del acabado superficial, como las palas de turbinas aeroespaciales y los implantes m\u00e9dicos. La reducci\u00f3n de la rugosidad de la superficie puede eliminar la necesidad de pasos de postprocesado, lo que ahorra tiempo y costes.<\/p>\n

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\"Shot<\/span>
Granallado de choque por l\u00e1ser<\/h6><\/div><\/div><\/div>
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Sin embargo, el granallado de choque por l\u00e1ser es bastante m\u00e1s caro y requiere equipos especializados. Su uso suele limitarse a componentes cr\u00edticos y de alto valor en los que el coste a\u00f1adido se amortiza mediante una mayor vida \u00fatil y un mejor rendimiento. Aunque el coste inicial puede ser elevado, los beneficios a largo plazo suelen compensar la inversi\u00f3n inicial, especialmente en sectores como el aeroespacial y el energ\u00e9tico, donde no hay margen para posibles fallos.<\/p>\n

Aplicaciones t\u00edpicas<\/strong><\/p>\n

El granallado por l\u00e1ser se utiliza principalmente en industrias en las que los componentes se enfrentan a tensiones t\u00e9rmicas y mec\u00e1nicas extremas. Por ejemplo, los \u00e1labes de las turbinas de las industrias aeroespacial y de generaci\u00f3n de energ\u00eda suelen someterse a granallado por l\u00e1ser para prolongar su vida \u00fatil bajo cargas c\u00edclicas. Los componentes de automoci\u00f3n, como las piezas del motor sometidas a grandes esfuerzos, como los pistones, tambi\u00e9n se benefician de las tensiones de compresi\u00f3n m\u00e1s profundas producidas por el peening l\u00e1ser. En el campo de la medicina, el granallado por l\u00e1ser se utiliza para prolongar la vida \u00fatil de los implantes mejorando su resistencia a la fatiga y minimizando los fallos relacionados con la corrosi\u00f3n.<\/p>\n

Diferencias entre Shot Peening y Laser Peening<\/strong><\/h6>\n

Aunque el shot peening y el peening l\u00e1ser tienen el mismo objetivo b\u00e1sico de mejorar la resistencia a la fatiga, difieren en varias \u00e1reas clave. Estas son las principales diferencias entre ambos m\u00e9todos:<\/p>\n

M\u00e9todo de aplicaci\u00f3n del estr\u00e9s<\/strong><\/p>\n

El granallado se basa en el impacto aleatorio de proyectiles de alta velocidad sobre la superficie del material. El impacto mec\u00e1nico produce tensiones de compresi\u00f3n, pero el proceso es menos preciso. El peening por l\u00e1ser, en cambio, utiliza pulsos l\u00e1ser focalizados para crear ondas de choque controladas, lo que permite una aplicaci\u00f3n m\u00e1s precisa de la tensi\u00f3n.<\/p>\n

Profundidad de penetraci\u00f3n<\/strong><\/p>\n

La profundidad de la tensi\u00f3n de compresi\u00f3n es una diferencia clave entre los dos procesos. El shot peening suele producir tensiones poco profundas (0,1 - 1 mm), mientras que el peening l\u00e1ser puede penetrar hasta 10 mm en el material. Esta penetraci\u00f3n m\u00e1s profunda hace que el peening l\u00e1ser sea m\u00e1s adecuado para componentes sometidos a altos niveles de tensi\u00f3n, como \u00e1labes de turbinas o piezas de automoci\u00f3n de alto rendimiento.<\/p>\n<\/div>

\"Shot<\/span>
\u00c1labes de turbina<\/h6><\/div><\/div><\/div>
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Precisi\u00f3n y control<\/strong><\/p>\n

Debido a la naturaleza del impacto del proyectil, el shot peening ofrece menos precisi\u00f3n y es m\u00e1s adecuado para superficies m\u00e1s anchas o geometr\u00edas m\u00e1s sencillas. En cambio, el peening por l\u00e1ser permite aplicaciones muy espec\u00edficas, por lo que es m\u00e1s adecuado para tratar zonas concretas, como componentes complejos o delicados.<\/p>\n

Acabado superficial<\/strong><\/p>\n

El granallado suele dejar una superficie rugosa que puede requerir un acabado adicional en aplicaciones delicadas. Sin embargo, el granallado por l\u00e1ser produce una superficie m\u00e1s lisa con menos defectos, lo que reduce la necesidad de tratamiento posterior.<\/p>\n

Coste y accesibilidad<\/strong><\/p>\n

En t\u00e9rminos de coste, el shot peening es m\u00e1s accesible debido a sus menores gastos de instalaci\u00f3n y funcionamiento. Se utiliza mucho en sectores como la automoci\u00f3n y la construcci\u00f3n, donde la rentabilidad es una prioridad. El granallado por l\u00e1ser, en cambio, es m\u00e1s caro y suele utilizarse para mejorar el rendimiento de componentes cr\u00edticos en industrias como la aeroespacial y la energ\u00e9tica, lo que supone un ahorro a largo plazo gracias a la prolongaci\u00f3n de la vida \u00fatil de los componentes y la reducci\u00f3n del mantenimiento.<\/p>\n

El tipo de metal determina el m\u00e9todo<\/strong><\/h6>\n

Los distintos metales reaccionan de forma diferente a las tensiones producidas por el shot peening y el peening l\u00e1ser. La elecci\u00f3n del m\u00e9todo de peening adecuado depende de las caracter\u00edsticas del metal, el entorno de aplicaci\u00f3n y los resultados de rendimiento deseados.<\/p>\n

Acero<\/strong><\/p>\n

El acero es uno de los metales m\u00e1s com\u00fanmente tratados en aplicaciones industriales, especialmente en las industrias del autom\u00f3vil y aeroespacial. El shot peening se utiliza habitualmente para piezas de acero, especialmente las expuestas a cargas c\u00edclicas, como muelles, engranajes y componentes del fuselaje de los aviones. Las tensiones de compresi\u00f3n poco profundas producidas por el shot peening son suficientes para estas piezas. Sin embargo, para las aleaciones de acero de alto rendimiento utilizadas en la industria aeroespacial o de generaci\u00f3n de energ\u00eda, el granallado por l\u00e1ser es m\u00e1s popular debido a su capacidad para producir tensiones m\u00e1s profundas, mejorando la resistencia a la fatiga en condiciones extremas.<\/p>\n

Aluminio<\/strong><\/p>\n

El aluminio se utiliza mucho en industrias como la automovil\u00edstica y la aeroespacial, donde los materiales ligeros son fundamentales. Para las piezas de aluminio de uso general, el granallado es suficiente, mientras que para las aleaciones de aluminio de uso aeroespacial, el granallado por l\u00e1ser se utiliza m\u00e1s a menudo cuando es necesario mejorar la resistencia a la fatiga para hacer frente a las elevadas tensiones del vuelo.<\/p>\n<\/div>

\"Shot<\/span>
Los materiales de uso aeroespacial deben soportar condiciones ambientales m\u00e1s extremas.<\/h6><\/div><\/div><\/div>
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Titanio<\/strong><\/p>\n

El titanio es conocido por su elevada relaci\u00f3n resistencia-peso y su resistencia a la corrosi\u00f3n, lo que lo hace popular en aplicaciones aeroespaciales y m\u00e9dicas. Tanto si se trata de aspas de ventilador de titanio que deben soportar altas tensiones mec\u00e1nicas y temperaturas cada vez m\u00e1s elevadas, como de pr\u00f3tesis articulares o implantes dentales que deben mejorar la resistencia a la fatiga y la vida \u00fatil, el peening por l\u00e1ser crea una capa de compresi\u00f3n profunda que mejora la vida \u00fatil a la fatiga sin comprometer el acabado superficial del material, y puede proporcionar precisi\u00f3n y control exactos.<\/p>\n

Aleaciones de n\u00edquel<\/strong><\/p>\n

Las superaleaciones de n\u00edquel se utilizan a menudo en entornos de alta temperatura, como las turbinas de gas y otras aplicaciones cr\u00edticas de generaci\u00f3n de energ\u00eda. Debido a sus condiciones de funcionamiento, estas aleaciones son susceptibles a la fatiga y a las tensiones t\u00e9rmicas, por lo que el tratamiento superficial es fundamental para su rendimiento. El peening por l\u00e1ser es el m\u00e9todo preferido para el tratamiento de componentes de aleaciones de n\u00edquel, ya que las tensiones de compresi\u00f3n m\u00e1s profundas que produce protegen los \u00e1labes de las turbinas y otros componentes cr\u00edticos de fallos bajo cargas c\u00edclicas y exposici\u00f3n a altas temperaturas, alargando as\u00ed la vida \u00fatil de estos componentes.<\/p>\n

Estudios de casos comparativos<\/strong><\/h6>\n

Casos de la industria del autom\u00f3vil<\/strong><\/p>\n

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  1. Granallado de piezas de cajas de cambios<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

    El shot peening se utiliza habitualmente en la industria del autom\u00f3vil para mejorar la vida \u00fatil a la fatiga de componentes de cajas de cambios como engranajes, ejes y carcasas. El impacto a alta velocidad del proyectil met\u00e1lico induce tensiones de compresi\u00f3n en la superficie, mejorando eficazmente la resistencia al desgaste y a la fatiga. Las investigaciones han demostrado que el shot peening puede mejorar la resistencia a la fatiga de las piezas de la caja de cambios hasta 30%. En el caso de componentes sometidos a cargas c\u00edclicas, esta mejora ayuda a evitar fallos prematuros.<\/p>\n

    El shot peening es generalmente m\u00e1s rentable que el peening l\u00e1ser y m\u00e1s adecuado para la producci\u00f3n de autom\u00f3viles a gran escala debido a su menor coste de preparaci\u00f3n y menor tiempo de procesamiento.<\/p>\n<\/div>

    \"Shot<\/span>
    Estructura del engranaje<\/h6><\/div><\/div><\/div>
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    1. Granallado por l\u00e1ser de componentes de motores<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

      El granallado por l\u00e1ser se utiliza cada vez m\u00e1s para componentes cr\u00edticos del motor, como pistones y cig\u00fce\u00f1ales. El proceso implica pulsos l\u00e1ser focalizados que producen tensiones de compresi\u00f3n m\u00e1s profundas que el shot peening. Las mejoras de la vida \u00fatil a la fatiga en las zonas sometidas a grandes esfuerzos con el peening l\u00e1ser suelen ser superiores a 50%. Esto es especialmente importante en componentes expuestos a condiciones t\u00e9rmicas y mec\u00e1nicas extremas.<\/p>\n

      Aunque el granallado por l\u00e1ser es m\u00e1s caro, sus ventajas en t\u00e9rminos de vida \u00fatil y rendimiento tambi\u00e9n son significativas, por lo que resulta ideal para veh\u00edculos de alto rendimiento.<\/p>\n

       <\/p>\n

      Casos aeroespaciales<\/strong><\/p>\n

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      1. Granallado de componentes del fuselaje<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

        El shot peening se utiliza ampliamente para componentes del fuselaje, incluidos elementos estructurales como las pieles del fuselaje y los componentes de las alas. El proceso mejora la resistencia a la fatiga de estos componentes y puede aumentar la vida \u00fatil a la fatiga de los materiales del fuselaje hasta en 200%, lo que es fundamental para mantener la integridad estructural y la seguridad.<\/p>\n

        El menor coste y la mayor sencillez de configuraci\u00f3n del shot peening lo convierten en la mejor opci\u00f3n para muchos componentes de fuselajes de aviones, lo que permite a los fabricantes aplicarlo eficazmente a una gran variedad de piezas.<\/p>\n

         <\/p>\n

          \n
        1. Granallado de choque por l\u00e1ser de \u00e1labes de turbina<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

          En cambio, el granallado de choque por l\u00e1ser se utiliza m\u00e1s com\u00fanmente para \u00e1labes de turbinas en motores a reacci\u00f3n, donde los requisitos de resistencia a la fatiga y distribuci\u00f3n de tensiones son cr\u00edticos. Las tensiones de compresi\u00f3n m\u00e1s profundas producidas por el granallado de choque por l\u00e1ser aumentan significativamente la durabilidad de los \u00e1labes de turbina y pueden prolongar su vida \u00fatil hasta 70%, lo que es fundamental para la seguridad de vuelo, especialmente en entornos de alta tensi\u00f3n donde el fallo del \u00e1labe puede tener consecuencias catastr\u00f3ficas.<\/p>\n

          Las inversiones en granallado de choque por l\u00e1ser pueden justificarse por la reducci\u00f3n del riesgo de fallo y la prolongaci\u00f3n de la vida \u00fatil de estos componentes cr\u00edticos, lo que lo convierte en un proceso valioso en ingenier\u00eda aeroespacial.<\/p>\n

           <\/p>\n

            \n
          1. Casos de la industria m\u00e9dica<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

            Granallado de choque por l\u00e1ser de implantes m\u00e9dicos<\/strong><\/p>\n

            El granallado de choque por l\u00e1ser se utiliza cada vez m\u00e1s en dispositivos ortop\u00e9dicos como implantes de cadera y rodilla. Estos implantes soportan importantes cargas mec\u00e1nicas a lo largo del tiempo, y la capacidad del m\u00e9todo para inducir eficazmente tensiones de compresi\u00f3n profundas puede prolongar su vida \u00fatil. Los implantes m\u00e9dicos sometidos a choque l\u00e1ser tienen un aumento medio de vida de 100%. En comparaci\u00f3n con los tratamientos superficiales tradicionales, el peening l\u00e1ser ofrece una soluci\u00f3n m\u00e1s eficaz para mejorar la durabilidad de los implantes, reduciendo el riesgo de complicaciones y la necesidad de cirug\u00eda de revisi\u00f3n.<\/p>\n<\/div>

            \"Shot<\/span>
            Implantes articulares<\/h6><\/div><\/div><\/div>
            <\/div><\/div>

            En resumen, el shot peening y el shock peening por l\u00e1ser tienen sus propias ventajas e inconvenientes en el acabado de metales.<\/p>\n

            Las ventajas del shot peening son bajo coste de instalaci\u00f3n y funcionamiento<\/strong>y se utilizan ampliamente en industrias rentables como la automovil\u00edstica. Puede mejorar eficazmente la resistencia a la fatiga de los materiales y suele utilizarse para piezas de acero en general y piezas geom\u00e9tricas sencillas, como engranajes y muelles de autom\u00f3viles. Sin embargo, sus desventajas son que dejar una superficie m\u00e1s rugosa<\/strong>que puede requerir un acabado adicional, y la tensi\u00f3n de compresi\u00f3n generada es poco profunda.<\/p>\n

            Las ventajas del l\u00e1ser shock peening son evidentes. Puede producir tensiones de compresi\u00f3n m\u00e1s profundas, incluso penetrando 10 mm por debajo de la superficie del material, lo que es adecuado para aplicaciones de alta tensi\u00f3n como los \u00e1labes de turbina; tiene alta precisi\u00f3n<\/strong> y es adecuado para procesar piezas complejas o delicadas; puede dejan una superficie m\u00e1s lisa<\/strong> y reducir los pasos posteriores al tratamiento. Sin embargo, es caro y requiere equipos especializados<\/strong>. Suele utilizarse para piezas cr\u00edticas de alto valor, como las aeroespaciales.<\/p>\n

            En diferentes aplicaciones met\u00e1licas, los dos tambi\u00e9n tienen diferentes opciones debido a las propiedades del metal y al entorno de aplicaci\u00f3n. En general, los dos m\u00e9todos de refuerzo desempe\u00f1an un papel importante en sus respectivos campos de aplicaci\u00f3n y deben considerarse de forma exhaustiva en funci\u00f3n de las necesidades espec\u00edficas.<\/p>\n<\/div>

            Revisando el art\u00edculo completo, ver\u00e1 que tanto el shot peening como el peening l\u00e1ser desempe\u00f1an un papel vital en la mejora del rendimiento y la longevidad de los componentes en una gran variedad de industrias. Sea cual sea el m\u00e9todo elegido, deben tenerse en cuenta factores como el tipo de material, la complejidad de la pieza, los requisitos de rendimiento y el impacto en los costes. Comprender las ventajas \u00fanicas de cada m\u00e9todo le permitir\u00e1 tomar una decisi\u00f3n informada para su aplicaci\u00f3n espec\u00edfica.<\/p>\n<\/div>

            <\/div><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":3,"featured_media":6814,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[179,181,62,193,192,178,175,177,180,188,176,185],"tags":[111],"class_list":["post-6812","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-aerospace-surface-treatment","category-automotive-transportation","category-blog","category-corrosion-resistance-optimization","category-durability-enhancement","category-goal","category-industry","category-material","category-medical-devices-implants","category-metal-surface-treatments","category-process","category-shot-peening-solutions","tag-blog-shot-peening"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6812","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6812"}],"version-history":[{"count":19,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6812\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7141,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6812\/revisions\/7141"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6814"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6812"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6812"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6812"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}