Materiales tendentes al agrietamiento en caliente procesados mediante tecnologías de Fabricación Aditiva (FA)

El Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, Embalaje y Afines, AIDIMME, ha logrado mediante el proyecto HOTC, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial, IVACE, y el fondo europeo FEDER, una combinación de procesos que permiten minimizar el agrietamiento en materiales procesados con tecnologías de fabricación aditiva.

Durante el proyecto se ha podido comprobar que es necesario precaldear el material previo a la fusión o refusión a temperaturas muy altas para que el rango térmico al que se somete cada pieza, capa a capa, sea lo más bajo posible.

 

En la actualidad, muchos sectores industriales están demandando el uso de las tecnologías de fabricación aditiva (FA) para la fabricación de piezas. Sin embargo, algunos de los materiales metálicos que utilizan, tales como aceros inoxidables, aleaciones de aluminio o superaleaciones base níquel, presentan la problemática del agrietamiento en caliente cuando se procesan por técnicas convencionales como fundición o soldeo o incluso por tecnologías de fabricación aditiva.

 

Con el objetivo de conseguir unas condiciones de procesado donde la fenomenología del agrietamiento en caliente se pueda mitigar o eliminar procesando dichos materiales con tecnología SLM (selective laser melting), y dado que el material a procesar no es una aleación de Níquel convencional, se tuvo que realizar un desarrollo de parámetros de procesado para poder determinar qué valores son los adecuados para poder fabricar piezas densas con dicho material.

Para ello se realizó un diseño experimental específico para dicho material, de modo que garantizase que entre las variables utilizadas se encontrase una combinatoria de variables que se obtuviera una densificación cercana al 99,9 por ciento.

Las variables experimentadas fueron la velocidad de avance del láser, el solape entre pasadas, y el espesor de capa de polvos a fundir.

Para cada una de las condiciones se han fabricado probetas obteniéndose los mejores resultados para velocidades de avance muy elevados (225mm/s y 300mm/s) y mínimo espesor de capa (30um), en estas configuraciones fueron en las que el láser consiguió aportar el calor necesario para fundir el material sin generar excesos de temperatura que provocaran a su vez defectología por exceso de aporte energético.

32 probetas fabricadas en 32 configuraciones de procesado diferentes en una aleación base Ni con alta tendencia al agrietamiento.
32 probetas fabricadas en 32 configuraciones de procesado diferentes en una aleación base Ni con alta tendencia al agrietamiento.

 

(a) Superficie del cubo procesado, (b) refusión superficial con láser, (c) y (d) superficie después del procesado con láser.
(a) Superficie del cubo procesado, (b) refusión superficial con láser, (c) y (d) superficie después del procesado con láser.

Adicionalmente en el proyecto HOTC se está trabajando en Pos-tratamientos para minimizar/eliminar el agrietamiento en caliente de la aleación seleccionada.

Se ha trabajado en la obtención de procesos de refusión láser sin precaldear las muestras con el objetivo de eliminar grietas en piezas con dicho fenómeno, con resultados no deseados, ya que lejos de mitigar el fenómeno la refusión ha potenciado el agrietamiento.

En estos momentos se está trabajando para determinar si la calefacción a alta temperatura de las muestras puede invertir los resultados eliminando o mitigando las grietas registradas.

En paralelo a lo anterior, se está trabajando también en el estudio y evaluación de la evolución de las características del polvo metálico que se utiliza para estas experimentaciones con el objetivo de determinar el porcentaje de reutilización que puede tener este tipo de materiales procesados con tecnologías de fabricación aditiva.

 

Si está interesado en este proyecto o desea conocer nuestros proyectos contacte con AIDIMME.

 

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