Resumen: Revestimiento láser con polvo 316L
El revestimiento láser, como proceso de impresión 3D, es una técnica de deposición de energía dirigida (DED).Consiste en alimentar simultáneamente el material en polvo y utilizar un haz láser de alta potencia para crear un charco de fusión en un sustrato, la construcción de material capa por capa para formar un objeto 3D o para recubrir una superficie.
El acero inoxidable 316L es uno de los materiales más populares y versátiles para este proceso debido a su excelente equilibrio de propiedades.
El proceso: cómo funciona el revestimiento láser (DED) con 316L
Alimentación de polvo: el polvo esférico 316L se alimenta a través de una boquilla coaxial o fuera del eje, dirigida precisamente hacia el punto de enfoque del haz láser.
Derretimiento por láser: Un láser de alta potencia (a menudo un láser de fibra) crea una pequeña piscina de fusión localizada en la superficie del sustrato (o la capa anterior).
Deposición del material: el 316L en polvo se inyecta en esta piscina de fusión, donde se derrite instantáneamente y se fusiona con el sustrato.
Construcción de capas: El ensamblaje de la cabeza láser y la boquilla se mueve de acuerdo con un camino preprogramado (CNC), depositando pistas de material una al lado de la otra para crear una sola capa.Construyendo la parte hacia arriba.
Protección: todo el proceso se lleva a cabo bajo una envoltura de gas inerte (Argón o Nitrógeno) para evitar la oxidación del acero inoxidable fundido,que es fundamental para mantener la resistencia a la corrosión del 316L.
Características clave del polvo 316L para revestimiento láser
Las propiedades del polvo son cruciales para un proceso estable y de alta calidad:
| Características |
Requisitos para el revestimiento láser |
Por qué es importante |
| Forma de las partículas |
Esférica |
Asegura un flujo constante desde el alimentador, fusión uniforme y alta densidad en la parte final. |
| Distribución del tamaño de las partículas |
Normalmente 45-105 μm o 50-150 μm (más grueso que para la fusión en lecho de polvo) |
Un polvo más grueso tiene menos probabilidades de ser soplado por el gas de blindaje y es más adecuado para el sistema de entrega de polvo soplado. |
| Capacidad de flujo |
Es excelente. |
Evita el taponamiento en el alimentador y en la boquilla, asegurando una velocidad de alimentación de material constante para capas uniformes revestidas. |
| Composición química |
Debe cumplir la norma ASTM A240 para el 316L (bajo contenido de carbono, ~17% Cr, ~12% Ni, ~2,5% Mo) |
El bajo contenido de carbono evita la precipitación de carburo durante el enfriamiento rápido, preservando la resistencia a la corrosión. |
Ventajas del uso del 316L en revestimientos láser
Excelente resistencia a la corrosión: La razón principal para elegir el 316L. Tiene un rendimiento excepcionalmente bueno en ambientes hostiles, incluidos los que contienen cloruros (por ejemplo, procesamiento marino, químico).
Buenas propiedades mecánicas: ofrece una combinación de buena resistencia, dureza y ductilidad en el estado de revestimiento.
Reparación y rehabilitación: Esta es una aplicación importante.Los impellers) fabricados con acero inoxidable de la serie 300 pueden ser restaurados a sus dimensiones y prestaciones originales revestidos con 316L.
Construcciones a gran escala y fabricación híbrida: DED no está limitado por un lecho de polvo, lo que permite la creación de estructuras metálicas muy grandes o agregar características a las piezas forjadas o mecanizadas existentes.
Materiales clasificados funcionalmente: es posible mezclar el polvo 316L con otros polvos (por ejemplo, Inconel, Stellite) durante el proceso para crear una zona de transición con propiedades clasificadas.
Aplicaciones típicas
Reparación y revisión de componentes:
Reparación de cilindros y carcasas de bombas erosionadas.
Reconstrucción de ejes de turbina desgastados y componentes del motor.
Recuperando las mismas piezas mecanizadas.
Revestimiento de superficie para protección contra el desgaste y la corrosión:
Aplicación de una capa de 316L resistente a la corrosión sobre un sustrato de acero de baja aleación más barato (por ejemplo, para tanques químicos, tuberías, válvulas).
Fabricación en 3D de piezas grandes:
Fabricación de componentes grandes, casi en forma de red como hélices marinas, válvulas industriales y herramientas personalizadas.
Fabricación híbrida:
Se construye una forma cercana a la red mediante DED y luego se termina a una alta tolerancia con mecanizado CNC, todo en la misma plataforma de máquina.
Comparación con la fusión en lecho de polvo (por ejemplo, SLM/L-PBF)
Es importante distinguir el revestimiento láser (DED) del proceso de impresión 3D más común, la fusión láser selectiva (SLM).
| Características |
Revestimiento láser (DED) con 316L |
Fusión en lecho de polvo (SLM/L-PBF) con 316L |
| Construye el sobre |
Muy grande (metros) |
Limitado por el tamaño del lecho de polvo (normalmente < 500 mm) |
| Resolución y acabado de superficie |
Bajo (superficie más áspera, requiere mecanizado) |
Más alto (detalles finos, superficie más suave a medida que se construye) |
| Velocidad de impresión |
Muy alto (en kg/hora) |
Más lento (en cm3/hora) |
| Exactitud y complejidad |
Bajo, adecuado para geometrías más simples y más grandes |
Más alto, capaz de geometrías muy complejas e intrincadas |
| Caso de uso primario |
Reparación, piezas grandes, recubrimientos, fabricación híbrida |
Fabricación de piezas y prototipos complejos de uso final |
| Tamaño del polvo |
Más grueso (45-150 μm) |
Más fino (15-45 μm) |
| Eficiencia material |
Bajo (se desperdicia algo de polvo) |
Muy alto (se recicla el polvo no utilizado) |
Conclusión
El polvo de acero inoxidable 316L es una materia prima ideal para la impresión 3D con revestimiento láser (DED).y la soldabilidad lo hace perfecto para aplicaciones exigentes como la reparación de componentesSi bien no ofrece los detalles finos de la Fusión de Cama de Polvo, su fuerza radica en su velocidad, escalabilidad,y capacidad única para añadir material a los componentes existentes.
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