Polvo de aleación de aluminio Al6061 de alta calidad para fabricación aditiva

Al6061 es una de las aleaciones de aluminio forjado más versátiles y ampliamente utilizadas en la fabricación tradicional (por ejemplo, extrusión, forja, mecanizado CNC).su uso en la fabricación de aditivos a base de polvo (AM), en particular la fusión en lecho de polvo láser (LPBF), esSignificativamente más difícil y menos comúnque las aleaciones de fundición como AlSi10Mg o AlSi7Mg.

Polvo de Al6061 de "alta calidad"está diseñado para superar estos desafíos, con el objetivo de replicar la excelente combinación de resistencia, soldabilidad y resistencia a la corrosión que hace que la forma forjada sea tan popular.La impresión con éxito con Al6061 requiere un control preciso de las características del polvo y parámetros de impresión avanzados.

La composición es clave para sus propiedades y se alinea con estándares como ASTM B928 o AMS 4417.

• Excelente relación fuerza-peso:Un sello distintivo de la serie 6xxx.
• Buena resistencia a la corrosión:Especialmente contra las condiciones atmosféricas, mejor que muchas aleaciones de la serie 2xxx o 7xxx.
• Alta dureza y ductilidad:En su estado totalmente tratado térmicamente, ofrece una buena elongación, por lo que es adecuado para aplicaciones estructurales.
• Excelente capacidad de soldadura:En su forma forjada, es altamente soldable, lo que se traduce en un buen potencial para la reparación o la fabricación híbrida con AM.
• Desafío de la fracturación en caliente:Este es elobstáculo principalEl rango de solidificación de Al6061 es amplio, por lo que es muy susceptible a la fisuración por solidificación (rasgamiento en caliente) durante el enfriamiento rápido de la piscina de fusión.

Para que Al6061 tenga alguna posibilidad de éxito en la impresión, la calidad del polvo es primordial:

• Distribución del tamaño de las partículas (PSD):Estrictamente controlado, por lo general15 a 45 μmo bien20 - 63 μmUna distribución estrecha mejora la fluidez y la densidad de embalaje.
• Morfología: Esfericidad casi perfectaCualquier partícula o irregularidad del satélite dificultará gravemente el flujo y causará defectos.
• Flujo de energía:Debe ser excelente (por ejemplo, flujo de Hall < 30 s/50 g).
• Bajo contenido de humedad y óxido:El polvo debe producirse, almacenarse y manejarse bajo una atmósfera inerte (argon) para minimizar los óxidos superficiales, que pueden exacerbar las grietas y crear inclusiones.
• Purificación química:El polvo de alta calidad tendrá un control estricto sobre los oligoelementos que pueden empeorar el agrietamiento en caliente.

El problema fundamental:A diferencia del casi eutético AlSi10Mg, Al6061 se solidifica en un amplio rango de temperaturas.zona húmeda vulnerable donde las películas líquidas entre las dendritas se rompen por las tensiones térmicas, causando grietas de solidificación que hacen que una pieza sea inútil.

Estrategias para una impresión exitosa:

• Optimización de parámetros del proceso:Utilizando láseres de muy alta potencia y estrategias de escaneo específicas para crear una piscina de fusión estable y gestionar los gradientes térmicos.
• Siembra de nanopartículas (un enfoque avanzado):Los métodos de investigación e industriales más exitosos implican el dopaje del polvo Al6061 con nanopartículas especialmente diseñadas (por ejemplo, zirconio (Zr), escandio (Sc) o carburo de titanio (TiC)).Estas partículas actúan como sitios de nucleación para laEl uso de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información y la información en el campo de la tecnología de la información.Las aleaciones de la serie 6xxx "sin agrietamiento"(por ejemplo, variaciones como A6061-RAM o Scalmalloy® para la serie 7xxx).

El Al6061 responde bien al tratamiento térmico T6 estándar, que es esencial para alcanzar su máximo potencial mecánico.

• Tratamiento térmico de la solución:~ 530 °C durante un tiempo suficiente para disolver los elementos de aleación en la matriz.
• Apagado:Refrigeración rápida, generalmente en agua.
• Envejecimiento artificial:~ 160-175 °C durante 8-18 horas para precipitar partículas finas de Mg2Si, aumentando significativamente la resistencia.

Debido a los desafíos, las aplicaciones para el Al6061 producido en LPBF son más nichos, pero se dirigen a componentes que tradicionalmente utilizan el 6061 forjado:

• Prototipos y herramientas aeroespaciales:Jigs, accesorios y prototipos funcionales que necesitan coincidir con las propiedades de las piezas forjadas finales.
• Automóvil:Los soportes personalizados y los componentes estructurales ligeros donde se valora la ductilidad.
• Fabricación híbrida:Utilizado en procesos de deposición de energía dirigida (DED) para reparar o añadir características a los componentes 6061 existentes.

Ventajas (cuando se imprime y se trata con éxito):

• Familiaridad:Propiedades de material bien entendidas para los ingenieros.
• Excelente combinación de propiedades:Buena resistencia, alta ductilidad y gran resistencia a la corrosión.
• Las características de las máquinas de soldadura:Apto para el posprocesamiento y la integración con otros componentes.

Las limitaciones:

• Extremadamente difícil de procesar con LPBF:La alta susceptibilidad al agrietamiento en caliente hace que sea poco confiable para geometrías complejas sin conjuntos de parámetros avanzados o modificaciones de materiales.
• Densidad de impresión más baja:Es muy difícil alcanzar la densidad > 99,5% típica de AlSi10Mg.
• Requiere experiencia especializada:No es un material "plug-and-play"; requiere una importante I+D y optimización de procesos.
• El coste:El polvo de alta calidad y la necesidad de desarrollar ampliamente los parámetros aumentan el coste general.