Atomización de polvo de acero inoxidable de alta calidad en fabricación aditiva (impresión 3D)

El método principal para producir polvo de acero inoxidable de alta calidad esla atomizaciónEste proceso consiste en convertir el acero inoxidable fundido en una fina pulverización de gotas que se solidifican en partículas de polvo.

El acero fundido se desintegra mediante un chorro de agua a alta presión.Las demás máquinas y aparatosLa forma irregular permite una buena resistencia verde e integridad de la pieza antes de la sinterización.Por lo general, son más económicos pero tienen un mayor contenido de oxígeno.

Un gas inerte (normalmente argón o nitrógeno) se utiliza para romper el flujo de metal fundido. Esto resulta en partículas esféricas, libres de satélites con una superficie lisa.

• Bajo contenido de oxígeno:Es crucial para las buenas propiedades mecánicas y la soldabilidad.
• Excelente capacidad de flujo:Es esencial para extender capas finas y consistentes enFabricación aditiva (impresión 3D).
• Alta densidad de embalaje:Es beneficioso para procesos como el prensado isostático en caliente (HIP).

Otros métodos incluyen el Proceso de Electrodo Rotativo de Plasma (PREP) y la Electrolisis, pero la atomización es la más común para volúmenes industriales.

El rendimiento del polvo de acero inoxidable se define por varias características críticas:

• Distribución del tamaño de las partículas (PSD):Un PSD típico para la fabricación aditiva podría ser de 15-45 μm, mientras que para el moldeado por inyección de metal podría ser de 2-20 μm. Un PSD controlado es vital para la repetibilidad del proceso.
• Forma de las partículas:Como se mencionó, esto depende del proceso (esférico para AM, irregular para MIM).
• Densidad aparente:La masa por unidad de volumen del polvo no compactado.
• Flujo de energía:El tiempo que tarda una cantidad específica de polvo en fluir a través de un embudo estandarizado.
• Composición química:Los elementos clave incluyen el cromo (para la resistencia a la corrosión), el níquel (para la estructura y dureza austeníticas),y molibdeno (para una mayor resistencia a la corrosión por perforado).
• Piroforicidad:Los polvos de metales finos pueden ser inflamables o explosivos cuando están suspendidos en el aire.Pero todavía requiere un manejo cuidadoso para evitar explosiones de polvo.

• Las partidas siguientes:El grado más utilizado para la fabricación de aditivos y MIM. excelente resistencia a la corrosión, buenas propiedades mecánicas y biocompatibilidad.y aplicaciones de procesamiento de alimentos.
• Las demás:Similar al 316L pero con menos níquel y sin molibdeno, lo que lo hace ligeramente menos resistente a la corrosión pero más económico.

• 17-4PH (630):Se puede tratar térmicamente después de la fabricación para lograr una resistencia y dureza muy altas mientras se mantiene una buena resistencia a la corrosión.
• 420:Ofrece alta dureza y resistencia al desgaste después del tratamiento térmico, pero con menor resistencia a la corrosión que los grados austeníticos.

• El duplex 2205:Cuenta con una microestructura mixta de austenita y ferrita, lo que resulta en una resistencia muy alta y una excelente resistencia al agrietamiento por corrosión por esfuerzo.

El polvo de acero inoxidable es la materia prima para varias tecnologías de fabricación avanzadas:

• Fusión en lecho de polvo láser (L-PBF):Un láser derrite selectivamente capas de polvo para construir componentes complejos, ligeros e integrados directamente a partir de un modelo CAD.
• Se trata de un sistema de ensamblaje:Un aglutinante líquido se arroja sobre el lecho de polvo para formar una parte "verde", que luego se sintera en un horno.
• Deposición de energía dirigida (DED):El polvo se sopla en una piscina de fusión creada por un láser o un haz de electrones, que generalmente se utiliza para reparar o agregar características a las piezas existentes.

El polvo se mezcla con un aglutinante de polímero para crear una materia prima que se moldea por inyección en un molde.Ideal para la producción en masa de pequeñas, partes complejas.

El polvo se coloca en un recipiente y se somete a una alta temperatura y presión de gas isostático, consolidándolo en un paquete o componente completamente denso, casi en forma de red.

El polvo se preme en un matriz rígida para formar un compacto "verde", que luego se sinteriza en un horno de atmósfera controlada.

• Libertad de diseño:Permite la producción de geometrías muy complejas, canales internos y estructuras de red.
• Eficiencia de los materiales:Los procesos de forma casi neta minimizan el desperdicio de material en comparación con el mecanizado restante.
• Consolidación de las partes:Se pueden diseñar e imprimir múltiples componentes como una sola pieza, mejorando la confiabilidad y reduciendo el montaje.
• Excelentes propiedades:Las piezas finales pueden alcanzar propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión comparables y, a veces, superiores a sus contrapartes forjadas.
• Producción en masa:Procesos como el MIM permiten la producción en gran volumen de piezas complejas.

El polvo de acero inoxidable requiere estrictos protocolos de seguridad:

• Prevención de explosiones:Debe almacenarse y manejarse en atmósferas inertes (por ejemplo, nitrógeno) o con equipos a prueba de explosión.
• Salud y seguridad:La inhalación de polvo metálico fino es un peligro para la salud. Las operaciones deben realizarse en zonas bien ventiladas o en sistemas cerrados (como impresoras AM),y el personal debe usar equipos de protección personal (EPI) apropiados como respiradores.
• El almacenamiento:Almacenado en un lugar fresco y seco en recipientes sellados para evitar la absorción de humedad y la oxidación.