Polvo para la técnica PBF
Índice
Visión general
Fusión del lecho de polvo (PBF) es una popular técnica de fabricación aditiva (AM) que utiliza un láser o un haz de electrones para fusionar material en polvo capa a capa y crear piezas complejas y de alta precisión. La elección del polvo metálico es crucial en PBF, ya que afecta directamente a la calidad, resistencia y durabilidad del producto final. Esta guía profundiza en las particularidades de los polvos metálicos adecuados para PBF, analizando diversos modelos, sus propiedades, aplicaciones y ventajas comparativas.
Tipos de polvos metálicos para la técnica PBF
Polvos metálicos
Tipo de polvo | Composición | Propiedades | Características |
---|---|---|---|
Aleación de titanio (Ti6Al4V) | Titanio (90%), Aluminio (6%), Vanadio (4%) | Alta resistencia, ligereza y resistencia a la corrosión | Aeroespacial, implantes médicos |
Acero inoxidable (316L) | Hierro, cromo, níquel, molibdeno | Excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia | Procesado de alimentos, productos sanitarios |
Inconel 718 | Níquel, cromo, hierro | Resistencia a altas temperaturas, excelentes propiedades mecánicas | Aeroespacial, álabes de turbina |
Aleación de aluminio (AlSi10Mg) | Aluminio, silicio, magnesio | Ligero, buenas propiedades térmicas | Automoción, aeroespacial |
Cromo-cobalto (CoCr) | cobalto, cromo | Alta resistencia al desgaste, biocompatibilidad | Implantes dentales y ortopédicos |
Acero martensítico envejecido | Hierro, níquel, molibdeno, cobalto | Alta resistencia, buena tenacidad | Utillaje, aeroespacial |
Aleación de cobre (CuCrZr) | Cobre, cromo, circonio | Excelente conductividad térmica y eléctrica | Componentes eléctricos, intercambiadores de calor |
Carburo de tungsteno | Tungsteno, carbono | Dureza extrema, resistencia al desgaste. | Herramientas de corte, piezas de desgaste |
Acero para herramientas (H13) | Hierro, carbono, cromo, molibdeno | Alta dureza, buena resistencia a la fatiga térmica | Moldeo por inyección, fundición a presión |
Aleación de níquel (Ni625) | Níquel, Cromo, Molibdeno, Niobio | Resistencia a la corrosión, alta resistencia | Procesamiento químico, marino |
Aplicaciones de los polvos metálicos para PBF Técnica
Aplicaciones
Tipo de polvo | Aplicaciones |
---|---|
Aleación de titanio (Ti6Al4V) | Componentes aeronáuticos, implantes médicos |
Acero inoxidable (316L) | Equipos de procesamiento de alimentos, herramientas quirúrgicas |
Inconel 718 | Piezas de motores a reacción, componentes de turbinas de gas |
Aleación de aluminio (AlSi10Mg) | Piezas de automóvil, componentes estructurales ligeros |
Cromo-cobalto (CoCr) | Prótesis dentales, implantes de cadera y rodilla |
Acero martensítico envejecido | Estructuras aeroespaciales, utillaje de alta resistencia |
Aleación de cobre (CuCrZr) | Conectores eléctricos, intercambiadores de calor |
Carburo de tungsteno | Brocas, herramientas de corte |
Acero para herramientas (H13) | Moldes de inyección, matrices de fundición a presión |
Aleación de níquel (Ni625) | Equipos marinos, componentes de plantas químicas |
Especificaciones, tamaños, calidades y normas
Especificaciones y normas
Tipo de polvo | Especificaciones | Tallas | Grados | Normas |
---|---|---|---|---|
Aleación de titanio (Ti6Al4V) | ASTM F2924, AMS 4998 | 15-45 micras | Grado 5, Grado 23 | ASTM, AMS |
Acero inoxidable (316L) | ASTM A276, F138 | 10-50 micras | 316L | ASTM, ISO |
Inconel 718 | AMS 5662, ASTM B637 | 15-53 micras | AMS 5662 | AMS, ASTM |
Aleación de aluminio (AlSi10Mg) | DIN EN 1706, AMS 4289 | 20-63 micras | AlSi10Mg | DIN, AMS |
Cromo-cobalto (CoCr) | ASTM F75, ISO 5832-4 | 10-45 micras | F75 | ASTM, ISO |
Acero martensítico envejecido | AMS 6514, ASTM A538 | 20-50 micras | Grado 250, Grado 300 | AMS, ASTM |
Aleación de cobre (CuCrZr) | ASTM B224, DIN 17670 | 15-45 micras | CuCrZr | ASTM, DIN |
Carburo de tungsteno | ISO 9001:2008 | 1-15 micras | Varios grados | ISO |
Acero para herramientas (H13) | ASTM A681, DIN 1.2344 | 15-45 micras | H13 | ASTM, DIN |
Aleación de níquel (Ni625) | AMS 5666, ASTM B446 | 15-50 micras | UNS N06625 | AMS, ASTM |
Proveedores y precios
Proveedores y precios
Tipo de polvo | Proveedor | Precio (por kg) | Región |
---|---|---|---|
Aleación de titanio (Ti6Al4V) | Polvos y revestimientos avanzados | $300 | Norteamérica |
Acero inoxidable (316L) | Corporación Tecnológica Carpenter | $50 | Global |
Inconel 718 | Tecnologías de superficie Praxair | $200 | Global |
Aleación de aluminio (AlSi10Mg) | ECKART TLS GmbH | $70 | Europa, América del Norte |
Cromo-cobalto (CoCr) | Arcam AB | $350 | Global |
Acero martensítico envejecido | Höganäs AB | $100 | Europa, América del Norte |
Aleación de cobre (CuCrZr) | Tekna Plasma Systems Inc. | $80 | Norteamérica, Europa |
Carburo de tungsteno | Global Tungsten & Powders Corp. | $400 | Global |
Acero para herramientas (H13) | Sandvik AB | $60 | Global |
Aleación de níquel (Ni625) | LPW Technology Ltd | $220 | Europa, América del Norte |
Ventajas y limitaciones comparativas de los polvos metálicos para PBF Técnica
Comparación
Tipo de polvo | Ventajas | Limitaciones |
---|---|---|
Aleación de titanio (Ti6Al4V) | Alta relación resistencia-peso, resistente a la corrosión | Caro, reactivo al oxígeno y al nitrógeno |
Acero inoxidable (316L) | Excelente resistencia a la corrosión, ampliamente disponible | Menor resistencia en comparación con el titanio |
Inconel 718 | Resistencia a altas temperaturas, buenas propiedades mecánicas | Caro, difícil de mecanizar |
Aleación de aluminio (AlSi10Mg) | Ligero, buenas propiedades térmicas | Menor resistencia, propenso al agrietamiento |
Cromo-cobalto (CoCr) | Alta resistencia al desgaste, biocompatible | Muy duro, difícil de mecanizar |
Acero martensítico envejecido | Alta resistencia, buena tenacidad | Caro, requiere tratamiento térmico de envejecimiento |
Aleación de cobre (CuCrZr) | Excelente conductividad térmica y eléctrica | Propenso a la oxidación, difícil de procesar |
Carburo de tungsteno | Dureza extrema, resistencia al desgaste. | Muy quebradizo, difícil de procesar |
Acero para herramientas (H13) | Alta dureza, buena resistencia a la fatiga térmica | Requiere tratamientos térmicos posteriores |
Aleación de níquel (Ni625) | Resistencia a la corrosión, alta resistencia | Caro, difícil de mecanizar |
Descripciones detalladas de modelos específicos de polvo metálico
Aleación de titanio (Ti6Al4V)
Una de las aleaciones de titanio más utilizadas en PBF es Ti6Al4V, también conocida como Grado 5. Ofrece una excelente combinación de alta resistencia, bajo peso y resistencia a la corrosión, por lo que resulta ideal para aplicaciones aeroespaciales y médicas. El Ti6Al4V es especialmente apreciado por su elevada resistencia a la fatiga y su capacidad para soportar temperaturas extremas, lo que lo hace adecuado para componentes críticos de motores a reacción y naves espaciales. Sin embargo, es caro y muy reactivo, por lo que requiere una manipulación cuidadosa durante el proceso de PBF para evitar la contaminación.
Acero inoxidable (316L)
El acero inoxidable 316L es una elección popular por su excelente resistencia a la corrosión y sus buenas propiedades mecánicas. Esta aleación se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, desde equipos de procesamiento de alimentos hasta instrumentos médicos, gracias a su biocompatibilidad y facilidad de esterilización. El 316L puede procesarse eficazmente con PBF, lo que da como resultado piezas de gran densidad y finos detalles. Su menor coste en comparación con otras aleaciones de alto rendimiento lo convierte en una opción atractiva para diversas industrias.
Inconel 718
El Inconel 718 es una aleación de níquel-cromo conocida por su excepcional rendimiento a altas temperaturas y sus buenas propiedades mecánicas. Se utiliza mucho en la industria aeroespacial para álabes de turbinas y otros componentes que deben soportar condiciones extremas. La alta resistencia del Inconel 718 y su resistencia a la oxidación hacen que sea adecuado para aplicaciones exigentes, aunque su procesamiento puede ser un reto debido a su dureza y
tendencia a endurecerse por el trabajo.
Aleación de aluminio (AlSi10Mg)
AlSi10Mg es una aleación ligera de aluminio que se utiliza habitualmente en los sectores de automoción y aeroespacial para componentes estructurales. Sus buenas propiedades térmicas y su baja densidad la hacen ideal para aplicaciones en las que el ahorro de peso es crucial. El AlSi10Mg puede procesarse eficazmente con PBF, lo que da lugar a piezas con buen acabado superficial y buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, su menor resistencia en comparación con otras aleaciones requiere una cuidadosa consideración en aplicaciones de soporte de carga.
Cromo-cobalto (CoCr)
Las aleaciones de cromo-cobalto son famosas por su gran resistencia al desgaste y biocompatibilidad, lo que las hace ideales para implantes médicos y prótesis dentales. Las aleaciones de CoCr pueden soportar los duros entornos del cuerpo humano sin degradarse, y su elevada dureza garantiza un rendimiento duradero. El principal reto del CoCr es su dificultad de mecanizado, que a menudo requiere equipos y técnicas especializados.
Acero martensítico envejecido
Los aceros martensíticos son conocidos por su gran resistencia y tenacidad, que se consiguen mediante un proceso de transformación martensítica seguido de envejecimiento. Estos aceros se utilizan en aplicaciones de alta resistencia, como estructuras aeroespaciales y utillaje. Las piezas de acero martensítico envejecido producidas mediante PBF son muy densas y requieren un procesamiento posterior mínimo, aunque el coste del material y la necesidad de tratamiento térmico pueden ser inconvenientes.
Aleación de cobre (CuCrZr)
El CuCrZr es una aleación de cobre con una excelente conductividad térmica y eléctrica, por lo que resulta ideal para componentes eléctricos e intercambiadores de calor. Su uso en PBF está limitado por su tendencia a la oxidación y la dificultad de procesamiento debido a su alta conductividad térmica. Sin embargo, los avances en la producción de polvo y la tecnología PBF están mejorando la viabilidad del CuCrZr para aplicaciones complejas y de alto rendimiento.
Carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno se valora por su extrema dureza y resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para herramientas de corte y piezas de desgaste. Su fragilidad y dificultad de procesamiento son retos importantes, pero cuando se imprimen con éxito con PBF, las piezas de carburo de tungsteno presentan una durabilidad y un rendimiento excelentes en entornos difíciles.
Acero para herramientas (H13)
El acero para herramientas H13 se utiliza ampliamente para moldeo por inyección y fundición a presión debido a su alta dureza y buena resistencia a la fatiga térmica. El PBF permite fabricar componentes complejos de acero para herramientas con geometrías intrincadas, lo que reduce la necesidad de ensamblaje y mejora la vida útil de las herramientas. Suelen ser necesarios tratamientos térmicos posteriores para conseguir unas propiedades mecánicas óptimas.
Aleación de níquel (Ni625)
El Ni625 es una aleación de níquel versátil con una excelente resistencia a la corrosión y una gran solidez, que se utiliza en entornos marinos y de procesamiento químico. Su capacidad para soportar condiciones duras sin degradarse la hace adecuada para aplicaciones críticas. Procesado del Ni625 con PBF puede suponer un reto debido a su dureza, pero las piezas resultantes ofrecen un rendimiento y una durabilidad excelentes.
PREGUNTAS FRECUENTES
Pregunta | Respuesta |
---|---|
¿Qué es la fusión de lechos de polvo (PBF)? | El PBF es un proceso de fabricación aditiva que utiliza un láser o un haz de electrones para fundir material en polvo capa a capa y crear piezas complejas. |
¿Qué factores debo tener en cuenta al elegir polvo metálico para PBF? | Considere las propiedades del material, los requisitos de aplicación, el coste y la compatibilidad con la tecnología PBF. |
¿Por qué es popular el Ti6Al4V en aplicaciones aeroespaciales? | El Ti6Al4V ofrece alta resistencia, bajo peso y excelente resistencia a la corrosión, por lo que es ideal para componentes aeroespaciales. |
¿Puede utilizarse acero inoxidable 316L para implantes médicos? | Sí, el 316L es biocompatible y resistente a la corrosión, por lo que es adecuado para dispositivos médicos e implantes. |
¿Cuáles son las ventajas de utilizar Inconel 718? | El Inconel 718 ofrece un rendimiento excepcional a altas temperaturas y buenas propiedades mecánicas, ideal para aplicaciones aeroespaciales y de turbinas. |
¿Por qué elegir AlSi10Mg para piezas de automoción? | El AlSi10Mg es ligero y posee buenas propiedades térmicas, por lo que resulta ideal para reducir el peso de los vehículos y mejorar la eficiencia del combustible. |
¿Qué ventajas aporta el CoCr a las aplicaciones médicas? | Las aleaciones de CoCr son biocompatibles y tienen una gran resistencia al desgaste, por lo que son ideales para implantes médicos duraderos. |
¿Qué hace que el acero martensítico envejecido sea adecuado para el utillaje? | El acero martensítico envejecido ofrece una gran resistencia y tenacidad, esenciales para aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos, como el utillaje y las estructuras aeroespaciales. |
¿Cuáles son los retos de utilizar CuCrZr en PBF? | El CuCrZr es propenso a la oxidación y difícil de procesar debido a su elevada conductividad térmica, pero ofrece una excelente conductividad térmica y eléctrica. |
¿Es adecuado el carburo de wolframio para piezas de desgaste? | Sí, la extrema dureza y resistencia al desgaste del carburo de wolframio lo hacen ideal para herramientas de corte y piezas de desgaste en entornos difíciles. |
Conclusión
Elegir el polvo metálico adecuado para PBF es esencial para garantizar la calidad y el rendimiento del producto final. Cada tipo de polvo metálico ofrece propiedades y ventajas únicas, que lo hacen adecuado para aplicaciones específicas. Al conocer las características, aplicaciones y limitaciones de cada tipo de polvo, los fabricantes pueden tomar decisiones informadas para optimizar sus procesos de PBF y lograr los mejores resultados. Tanto si trabaja con aleaciones de titanio para componentes aeroespaciales como con acero inoxidable para dispositivos médicos, la elección correcta del polvo metálico influirá significativamente en el éxito de sus proyectos de fabricación aditiva.
Esta guía proporciona una visión en profundidad de varios polvos metálicos para PBF, incluyendo descripciones detalladas, especificaciones y comparaciones. Aprovechando esta información, podrá seleccionar el polvo más adecuado para sus necesidades, garantizando una producción de alta calidad, duradera y eficiente.
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