El mejor polvo de acero inoxidable 17-4PH para impresión 3D

El polvo 17-4PH, también conocido como polvo de acero inoxidable de endurecimiento por precipitación 17-4, es un material de alta resistencia a la corrosión utilizado en diversas industrias. Pertenece a la familia de los aceros inoxidables martensíticos y ofrece una excelente combinación de propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. La denominación "17-4PH" se refiere a la composición de la aleación, que consta de aproximadamente 17% de cromo, 4% de níquel, 4% de cobre y una pequeña cantidad de otros elementos.

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Índice

Polvo de acero inoxidable 17-4PH para impresión 3D

El 17-4PH es un polvo de acero inoxidable endurecido por precipitación muy utilizado para la fabricación aditiva de componentes de alta resistencia a la corrosión en aplicaciones aeroespaciales, médicas, de automoción y de ingeniería en general.

Este artículo ofrece una guía detallada del polvo 17-4PH para impresión 3D. Abarca la composición, las propiedades, los parámetros de impresión, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, la manipulación, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras, y las preguntas más frecuentes. La información clave se presenta en tablas fáciles de consultar.

Composición del polvo 17-4PH

El 17-4PH es un acero inoxidable de endurecimiento por precipitación de cromo-cobre con una composición de:

Elemento Peso % Propósito
Hierro Saldo Elemento principal de la matriz
Cromo 15 – 17.5 Resistencia a la oxidación
Cobre 3 – 5 Endurecimiento por precipitación
Níquel 3 – 5 Estabilizador de austenita
Niobio 0.15 – 0.45 Formador de carburo
Manganeso 1 máximo Desoxidante
Silicio 1 máximo Desoxidante
Carbono 0,07 máx. Reforzador y formador de carburo

El cobre proporciona endurecimiento por precipitación, mientras que el cromo confiere resistencia a la corrosión.

Propiedades del polvo 17-4PH

El 17-4PH posee una combinación versátil de propiedades:

Propiedad Descripción
Alta resistencia Resistencia a la tracción de hasta 1310 MPa en estado envejecido
Dureza Hasta 40 HRC cuando se envejece
Resistencia a la corrosión Comparable al inoxidable 316L en muchos entornos
Dureza Superior a los aceros inoxidables martensíticos
Resistencia al desgaste Mejor que los aceros inoxidables de la serie 300
Estabilidad a altas temperaturas Resistencia mantenida hasta 300°C

Sus propiedades lo hacen adecuado para diversas aplicaciones, desde utillaje para moldes de plástico hasta componentes aeroespaciales.

Polvo de acero inoxidable 17-4PH

Parámetros de impresión 3D para polvo 17-4PH

Los parámetros típicos para imprimir 17-4PH incluyen:

Parámetro Valor típico Propósito
Altura de la capa 20-100 μm Equilibrar velocidad y resolución
Potencia del láser 150-400 W Suficiente fusión sin evaporación
Velocidad de exploración 400-1000 mm/s Productividad frente a densidad
Distancia entre escotillas 100-200 μm Densidad y propiedades
Estructura de apoyo Mínimo Fácil extracción
Prensado isostático en caliente 1120°C, 100 MPa, 3h Eliminar la porosidad

Los parámetros se optimizan en función de las propiedades, el tiempo y los requisitos de postprocesado.

Aplicaciones de las piezas 17-4PH impresas en 3D

Los componentes 17-4PH de fabricación aditiva se utilizan en:

Industria Aplicaciones
Aeroespacial Soportes estructurales, fijaciones, actuadores
Médico Implantes dentales, instrumental quirúrgico
Automoción Elementos de fijación de alta resistencia, engranajes
Consumidores Estuches para relojes, material deportivo
Industrial Utillaje metálico de uso final, plantillas, utillajes

Entre las ventajas de la AM figuran las geometrías complejas, la personalización, la reducción del plazo de entrega y el mecanizado.

Especificaciones del polvo 17-4PH para impresión 3D

El polvo 17-4PH debe cumplir especificaciones estrictas:

Parámetro Especificación
Gama de tamaños de partículas 15-45 μm típico
Forma de las partículas Morfología esférica
Densidad aparente > 4 g/cc
Densidad del grifo > 6 g/cc
Caudal Hall > 23 seg para 50 g
Pureza >99,9%
Contenido de oxígeno <100 ppm

Distribuciones de tamaño personalizadas y niveles de humedad controlados disponibles.

Proveedores de 17-4PH Polvo

Entre los proveedores de renombre figuran:

Proveedor Ubicación
Tecnología LPW REINO UNIDO
Sandvik Osprey REINO UNIDO
Aditivo para carpinteros EE.UU.
Praxair EE.UU.
Erasteel Suecia
AMETEK EE.UU.

Los precios oscilan entre $50/kg y $120/kg en función de la pureza, el tamaño y la cantidad del pedido.

Manipulación y almacenamiento del polvo 17-4PH

Como material reactivo, el polvo 17-4PH requiere una manipulación controlada:

  • Almacenar en lugar fresco, seco, inerte y alejado de la humedad
  • Evitar la oxidación y la contaminación durante la manipulación
  • Utilice recipientes conductores conectados a tierra para evitar la acumulación de electricidad estática
  • Evitar la acumulación de polvo para minimizar el riesgo de explosión
  • Se recomienda ventilación local
  • Llevar EPI y evitar la inhalación

El almacenamiento y la manipulación cuidadosos garantizan un estado óptimo del polvo.

Inspección y ensayo del polvo 17-4PH

Los métodos de comprobación de la calidad incluyen:

Método Parámetros comprobados
Análisis granulométrico Distribución granulométrica
Imágenes SEM Morfología de las partículas
EDX Química y composición
DRX Fases presentes
Picnometría Densidad
Caudal Hall Fluidez del polvo

Las pruebas según las normas ASTM verifican la calidad del polvo y la consistencia de los lotes.

Comparación de la 17-4PH con otras pólvoras

17-4PH se compara con otras aleaciones como:

Aleación Fuerza Resistencia a la corrosión Coste Soldabilidad
17-4PH Excelente Bien Medio Feria
316L Medio Excelente Medio Excelente
IN718 Bien Bien Alta Feria
CoCr Medio Feria Medio Excelente

Con propiedades equilibradas, el 17-4PH ofrece la mejor combinación de fuerza, resistencia a la corrosión y coste para muchas aplicaciones.

Ventajas e inconvenientes del polvo 17-4PH para impresión 3D

Pros Contras
Elevada relación resistencia/peso Menor resistencia a la oxidación que los aceros inoxidables austeníticos
Buena combinación de fuerza y resistencia a la corrosión Post-procesamiento necesario como HIP y tratamiento térmico
Menor coste que las aleaciones exóticas Se necesita almacenamiento en atmósfera controlada
Credenciales consolidadas en AM Difícil de soldar y mecanizar
Propiedades comparables a las del material forjado Susceptible a la corrosión por picaduras y grietas

El 17-4PH permite imprimir piezas de alto rendimiento en todos los sectores, aunque no es adecuado para entornos extremos.

Preguntas frecuentes sobre el polvo 17-4PH para impresión 3D

P: ¿Qué rango de tamaño de partícula funciona mejor para imprimir la aleación 17-4PH?

R: Un rango de 15-45 micras proporciona un flujo de polvo óptimo al tiempo que permite una alta resolución y densidad en las piezas impresas.

P: ¿Qué tratamiento posterior es necesario después de imprimir con 17-4PH?

R: El prensado isostático en caliente y el tratamiento térmico suelen ser necesarios para eliminar los huecos internos, aliviar las tensiones y conseguir unas propiedades óptimas.

P: ¿Con qué material es más comparable el 17-4PH para aplicaciones de AM?

R: Es el más parecido al 316L en cuanto a resistencia a la corrosión, pero mucho más fuerte. El 17-4PH ofrece la mejor combinación global para muchas aplicaciones de alta resistencia por encima de los inoxidables de la serie 300.

P: ¿Necesita soportes el 17-4PH cuando se imprime en 3D?

R: Se recomiendan soportes mínimos en los voladizos y canales interiores complejos para evitar deformaciones durante la impresión y permitir una fácil extracción.

P: ¿Qué industrias utilizan componentes de 17-4PH fabricados aditivamente?

R: Las principales áreas de aplicación que se benefician de las piezas impresas en 3D en 17-4PH son la aeroespacial, la médica, la automoción, las herramientas industriales y los productos de consumo.

P: ¿Qué precisión y acabado pueden conseguirse con las piezas de 17-4PH AM?

R: Tras el procesamiento posterior, los componentes impresos en 17-4PH pueden alcanzar tolerancias dimensionales y acabados superficiales comparables a los de las piezas mecanizadas mediante CNC.

P: ¿Qué densidad cabe esperar con impresiones optimizadas de 17-4PH?

R: Las densidades superiores a 99% se consiguen de forma rutinaria con 17-4PH utilizando parámetros ideales adaptados a la aleación, igualando las propiedades del forjado.

P: ¿Es compatible el 17-4PH con los procesos de fusión de lecho de polvo?

R: Sí, puede procesarse mediante fusión selectiva por láser (SLM), sinterizado directo de metal por láser (DMLS) y fusión por haz de electrones (EBM).

P: ¿Qué defectos pueden producirse al imprimir componentes 17-4PH?

R: Los defectos potenciales son el agrietamiento, la distorsión, la porosidad, la fusión incompleta y la rugosidad de la superficie. Pueden minimizarse optimizando los parámetros de impresión.

P: ¿Se pueden retirar fácilmente las estructuras de soporte de las piezas impresas en 17-4PH?

R: Los soportes mínimos diseñados adecuadamente son fáciles de desprender dadas las excelentes propiedades mecánicas de la aleación en estado envejecido.

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