polvo de aleación de aluminio 7050

Visión general de Polvo de aleación de aluminio 7050

El aluminio 7050 es una aleación de aluminio de alta resistencia comúnmente utilizada en aplicaciones aeroespaciales. Detalles clave sobre el polvo de aleación de aluminio 7050:

• Contiene zinc, magnesio y cobre como elementos de aleación primarios.
• Exhibe una excelente relación resistencia-peso y resistencia a la corrosión.
• Se utiliza para piezas estructurales críticas, trenes de aterrizaje y componentes del fuselaje en el sector aeroespacial.
• Disponible en forma de polvo para procesos de fabricación aditiva como fusión selectiva por láser (SLM) y fusión por haz de electrones (EBM).
• Los métodos de producción de polvo incluyen la atomización con gas, la atomización con plasma y la criomolienda.
• Características del polvo como distribución del tamaño de partículas y morfología optimizadas para AM.

Aplicaciones típicas de piezas de aluminio 7050

La resistencia liviana del 7050 lo hace adecuado para piezas estructurales de alto rendimiento en todas las industrias.

Especificaciones del polvo de aluminio 7050

Mantener características consistentes del polvo es crucial para el procesamiento de AM de alta calidad.

Equipos para la producción y manipulación de polvo de aluminio.

Se requiere equipo especializado en manipulación de polvo para evitar la oxidación y la contaminación.

Proveedores de Polvo de Aluminio 7050

El precio depende de la pureza, distribución, tamaño del lote, calidad y otros parámetros. Los lotes pequeños de I+D suelen ser más caros.

Cómo elegir un proveedor de polvo de aluminio 7050

Factores clave al seleccionar un proveedor de polvo de aluminio 7050:

• Experiencia – Busque un proveedor establecido con amplia experiencia técnica con polvos de aleaciones de aluminio. Esto da como resultado una mayor calidad y consistencia.
• Capacidad de producción – El proveedor debe poder producir lotes consistentes que cumplan con la distribución de tamaño, morfología, pureza, etc. especificadas.
• Sistemas de calidad – La certificación ISO 9001 o AS9100 indica control y garantía de calidad confiable.
• Conocimientos técnicos – La producción de polvo requiere importantes conocimientos de metalurgia y ciencia de materiales. Asegúrese de que los proveedores tengan esto.
• Capacidad de ensayo – El proveedor debe probar completamente todos los lotes de pólvora y proporcionar datos de certificación detallados.
• Sensibilidad – Deben responder rápidamente a consultas, solicitudes de cotizaciones, muestras, etc.
• Atención al cliente – Elija un proveedor que proporcione buen asesoramiento técnico y soporte de aplicaciones.

Seleccione un proveedor familiarizado con las necesidades de la industria AM y los requisitos específicos de su aplicación.

Cómo optimizar el polvo 7050 para el procesamiento AM

Siga estas pautas al preparar polvo de aluminio 7050 para fabricación aditiva:

• Comience con polvo atomizado con gas de alta pureza con distribución controlada del tamaño de partículas (por ejemplo, 20-45 μm).
• Utilice la morfología del polvo esférico para lograr una densidad de empaquetamiento y una distribución óptimas. Evite las partículas de satélite.
• Almacene el polvo adecuadamente en ambientes inertes y sellados para evitar la oxidación. Es posible que sea necesario secar con desecante.
• Caracterice consistentemente nuevos lotes de polvo: composición, distribución de tamaño, morfología, caudal y contenido de óxido.
• Mezcle cualquier elemento de aleación de manera homogénea para evitar gradientes de composición en las piezas impresas.
• Para SLM, utilice espesores de capa mínimos iguales a 8-12 veces el tamaño de las partículas de polvo.
• Ajuste la potencia del láser para lograr una fusión y una densidad totales sin una evaporación excesiva.
• Minimice el contacto entre el polvo y el oxígeno/humedad durante la impresión para reducir la oxidación.
• Considere clasificar y tamizar el polvo reciclado para actualizar la distribución del tamaño y la fluidez.

Trabaje en conjunto con sus proveedores de polvo y máquinas AM para identificar las características ideales del polvo y los parámetros de impresión.

Principios de diseño para piezas AM en aluminio 7050

Al diseñar piezas de aluminio 7050 para fabricación aditiva, tenga en cuenta estas directrices:

• Utilice espesores de pared mínimos de 1 a 2 mm para garantizar una resistencia suficiente. Las paredes más delgadas corren el riesgo de agrietarse.
• Diseñe con transiciones angulares en lugar de esquinas afiladas para reducir los concentradores de tensión.
• Evite voladizos que excedan los 45° para eliminar la necesidad de soportes adicionales.
• Coloque la orientación de la pieza para minimizar los requisitos de soporte y evitar colisiones con la cuchilla del recubridor.
• Tenga en cuenta la menor resistencia del 20-50% horizontalmente frente a verticalmente debido a la anisotropía de la construcción basada en capas.
• Permita la eliminación posterior al mecanizado de 0,3 a 0,5 mm de material original para mejorar el acabado de la superficie.
• Consolide los subconjuntos en una sola pieza impresa siempre que sea posible para reducir el peso y minimizar los sujetadores.
• Incluya orificios de ventilación en volúmenes cerrados para evitar la acumulación de presión durante el procesamiento.

Valide diseños mediante simulación de análisis de elementos finitos y pruebas reales de construcción de AM.

Piezas de posprocesamiento de aluminio 7050 AM

Las técnicas de posprocesamiento comunes utilizadas para los componentes de aluminio 7050 impresos incluyen:

• Eliminación del soporte mediante herramientas manuales o disolución en soluciones cáusticas.
• Tratamiento térmico descontracturante a 300°C durante 2 horas. Previene el agrietamiento.
• Mecanizado: fresado y torneado CNC para mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial. Utilice configuraciones rígidas y herramientas afiladas.
• El chorro abrasivo o el esmerilado reducen la rugosidad de la superficie. Debe controlar los medios para evitar su incrustación.
• El acabado vibratorio alisa las superficies y elimina las partículas adheridas.
• El anodizado aumenta la dureza y la resistencia a la corrosión.
• El revestimiento de metal mejora la resistencia al desgaste o la conductividad.
• Procesos de unión como atornillado o remachado para ensamblar componentes. También son posibles adhesivos.

Utilice operadores calificados y familiarizados con las aleaciones de aluminio durante todos los pasos posteriores al procesamiento.

Integración de piezas 7050 impresas en ensamblajes

Para integrar con éxito piezas de aluminio 7050 impresas en 3D en ensamblajes y productos de uso final:

• Limpie a fondo las superficies de cualquier polvo residual, capas de oxidación u otros contaminantes. Utilice desbarbado químico o térmico si es necesario.
• Aplique recubrimientos protectores según sea necesario: anodizado, pintura, recubrimiento en polvo, todos adecuados. Mejora la durabilidad.
• Tenga en cuenta una menor ductilidad en comparación con el aluminio fundido o forjado al diseñar interfaces y juntas.
• Tenga en cuenta las diferencias de expansión térmica al acoplar componentes AM a piezas de otros materiales.
• Seleccione técnicas de unión óptimas: se pueden utilizar adhesivos, sujetadores, soldadura fuerte y soldadura dependiendo de las cargas.
• Puede ser necesario un tratamiento térmico durante la integración, por ejemplo, estructuras de soporte de AlSi10Mg que alivien la tensión.
• Valide la funcionalidad del ensamblaje en las condiciones de uso esperadas mediante la creación de prototipos y pruebas.

Trabaje en colaboración con los ingenieros de fabricación durante todo el proceso de integración para garantizar que se cumplan los requisitos de rendimiento.

Operación y mantenimiento de piezas impresas de aluminio 7050

Para lograr el mejor rendimiento de los componentes de aluminio 7050 fabricados aditivamente cuando están en servicio:

• Opere dentro de los límites de alta temperatura recomendados según las especificaciones de la aleación. La exposición prolongada a más de 120°C acelera el endurecimiento por precipitación.
• Evite cargas excesivas que provoquen fluencia, deformación o falla por fatiga. Las piezas AM tienen menor ductilidad.
• Utilice revestimientos protectores anodizados o pintados en ambientes corrosivos. 7050 es susceptible a la corrosión sin protección.
• Inspeccione periódicamente las dimensiones y parámetros críticos para verificar si hay desgaste, grietas o distorsiones que indiquen un problema.
• Desarme los mecanismos y aplique grasa/aceite nuevo si es necesario; evite que se atasquen con el tiempo.
• Reemplace cualquier componente que se acerque a su vida útil esperada como medida preventiva.
• Supervise manualmente o mediante pruebas no destructivas el desarrollo de fallas como grietas durante los intervalos de mantenimiento de rutina.

Desarrolle planes y cronogramas detallados de mantenimiento de piezas junto con ingenieros de diseño y pruebas para garantizar el rendimiento en servicio.

Pros y contras del aluminio 7050 AM frente a los métodos tradicionales

Ventajas de la fabricación aditiva con polvo de aluminio 7050:

• Se pueden fabricar geometrías complejas y celosías ligeras.
• No se requiere inversión en herramientas para volúmenes de producción pequeños y medianos.
• Creación rápida de prototipos de nuevos diseños y piezas personalizadas bajo demanda.
• Reducción de residuos: utilice sólo la cantidad necesaria de material.
• Capacidad para consolidar subconjuntos en piezas impresas individuales.
• Plazos de desarrollo más cortos en comparación con los métodos de fabricación tradicionales.

Limitaciones a considerar:

• Mayor costo por pieza para volúmenes de producción pequeños, aunque los efectos de escala de AM pueden ser favorables.
• Limitaciones en el tamaño máximo de pieza según el volumen de construcción de la impresora.
• A menudo se necesita un posprocesamiento adicional para lograr las propiedades y tolerancias finales del material.
• Propiedades anisotrópicas debido a la impresión capa por capa.
• Restricciones en la cadena de suministro de material en polvo de grado aeroespacial.
• Menor ductilidad y vida a fatiga que el aluminio forjado 7050.

Evalúe los pros y los contras en relación con los volúmenes de producción, los objetivos de costos, las necesidades de calidad y los requisitos de aplicaciones específicas.

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Qué rango de tamaño de partículas se recomienda para el polvo AM de aluminio 7050?

R: Normalmente entre 20 y 45 micrones, con una distribución estrictamente controlada. Demasiado fino causa problemas de manejo, mientras que demasiado grande afecta negativamente la densidad.

P: ¿Para qué aplicaciones se utilizan las piezas AM de aluminio 7050?

R: Principalmente componentes estructurales en maquinaria aeroespacial, automotriz y de alto rendimiento donde las altas relaciones resistencia-peso son críticas.

P: ¿El polvo de aluminio 7050 requiere precauciones especiales de almacenamiento?

R: Sí, el polvo 7050 es muy susceptible a la oxidación. Debe almacenarse en bolsas selladas al vacío con paquetes desecantes y mínima exposición al aire.

P: ¿Qué métodos de posprocesamiento se utilizan comúnmente en las piezas 7050 AM?

R: Eliminación de soporte, alivio de tensiones, mecanizado, granallado, anodizado y enchapado. Aplique los pasos necesarios para la integración, como la fijación.

P: ¿Se necesita tratamiento térmico para las piezas 7050 AM?

R: Sí, el 7050 normalmente se alivia la tensión a 300 °C durante 2 horas después de la impresión para evitar grietas debido a tensiones internas.

P: ¿Qué densidad se puede lograr con piezas AM de aluminio 7050 procesadas de manera óptima?

R: Se puede lograr una densidad superior a 99% con un control cuidadoso de la calidad del polvo y ajustando los parámetros SLM/EBM ideales.

P: ¿Se pueden soldar componentes de aluminio 7050 AM?

R: Sí, se recomienda la soldadura por fricción y agitación para piezas AM de aluminio si es necesario. La soldadura por fusión convencional altera las propiedades locales del material.

P: ¿Qué precauciones de seguridad se requieren al manipular polvos de aluminio?

R: Utilice equipo de protección para evitar la inhalación o el contacto con la piel. Controle los niveles de polvo para evitar riesgos de combustión ya que el aluminio es inflamable.

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