Polvos de aleaciones metálicas permiten la fabricación de piezas de alto rendimiento mediante métodos de prensado y sinterización pulvimetalúrgicos o de fabricación aditiva en los sectores del transporte, la industria, la medicina y la energía. Esta guía cubre varias opciones de aleación, procesos de producción de polvo, especificaciones clave, casos de uso, consideraciones de calidad y asesoramiento de abastecimiento.
Tipos de polvos de aleaciones metálicas
Categorías comunes:
| Tipo | Ejemplos | Propiedades clave |
|---|---|---|
| Aleaciones de níquel | Inconel, Monel, Hastelloy | Resistencia a la corrosión, resistencia al calor |
| Aleaciones de cobalto | MP35N, Haynes 25, Stellite | Resistencia al desgaste, biocompatibilidad |
| Aleaciones de titanio | Grado CP, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb | Alta resistencia, bajo peso |
| Aceros inoxidables | 316, 17-4PH, 15-5PH | Resistencia a la corrosión, solidez |
| Aceros para herramientas | H13, M2, M4, P20 | Resistencia al desgaste, tenacidad |
| Aleaciones de cobre | Cobre cromado, latón, bronce | Conductividad eléctrica y térmica |
Adaptar las propiedades de los materiales de aleación a los requisitos de rendimiento de las piezas críticas, como la tolerancia al calor, la dureza, la resistencia a la fatiga, etc., impulsando la selección del grado de polvo.
Métodos de producción de polvo metálico
Procesos clave de fabricación a escala comercial:
- Atomización de gases - El gas inerte a alta presión rompe la corriente de metal fundido en finas gotitas. Consigue polvos esféricos con buenas propiedades de flujo y empaquetamiento. Diferentes boquillas generan los rangos de tamaño deseados.
- Atomización por plasma - El arco de plasma de alta energía funde la materia prima. Las potentes bobinas de inducción generan gotas que se solidifican en polvos esféricos con una distribución de partículas muy homogénea.
- Electrodo giratorio - Las fuerzas centrífugas que actúan sobre la aleación fundida en rotación sometida a chorros de gas inerte provocan la desintegración en finas gotitas que dan lugar a polvos esféricos.
- Electrólisis - Los iones metálicos de la solución se depositan en los cátodos en forma de finas partículas de polvo. Se utiliza para materiales reactivos como el aluminio, el magnesio y el titanio.
El control de los parámetros del proceso, como la temperatura, la atmósfera y la velocidad de enfriamiento, da como resultado una materia prima en polvo de calidad para la fabricación de piezas mediante fabricación aditiva o compactación pulvimetalúrgica.
Especificaciones típicas
| Parámetro | Descripción | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Pureza | >99%, minimizar impurezas | Análisis ICP |
| Forma de las partículas | Esférico >80% | Microscopía |
| Distribución del tamaño de las partículas | Rangos estrechos según sea necesario | Difracción láser |
| Densidad del grifo | En función del material | Caudalímetro Hall |
| Densidad aparente | En función del material | Picnometría |
| Caudales | Normalizado para cada tamaño nominal | Caudalímetro Hall |
| Óxidos superficiales | <3000 ppm; espesor del óxido | Fusión con gas inerte; DRX |
Revise los datos estadísticos de los lotes del fabricante con respecto a estas métricas específicas de su grado objetivo confirmando la calidad y la consistencia en relación con los estándares.
Aplicaciones
Las aplicaciones de aleaciones metálicas en polvo abarcan:
Aeroespacial - Componentes del motor como álabes, toberas; accesorios del fuselaje, piezas del tren de aterrizaje; sistemas de a bordo.
Industrial - Bombas de gas natural/petróleo, válvulas, brocas; insertos para herramientas; reactores nucleares; intercambiadores de calor
Automoción - Componentes de motor, rotores de turbocompresor, engranajes; chasis, piezas de transmisión
Médico - Implantes para rodillas, caderas, dentales; instrumentos quirúrgicos; instrumentos de diagnóstico por imagen
Consumidores - Relojes de alta gama, equipamiento deportivo como bicicletas, palos de golf, etc., que requieren resistencia y estética.
Energía - Contactos de células solares, electrodos; generadores; componentes de baterías; turbinas eólicas
Aprovechar las propiedades de los materiales con libertad de diseño y precisión.
Normas industriales
Especificaciones clave aplicables a polvos de aleaciones metálicas:
| Estándar | Descripción |
|---|---|
| ASTM B213 | Sistema normalizado de clasificación de polvos metálicos |
| ISO 4490 | Análisis químicos, procedimientos de muestreo |
| ASTM B822 | Medición de la densidad aparente y del caudal |
| MPIF 04 | Métodos estadísticos para el análisis de polvo metálico |
Revisar las certificaciones validadas estadísticamente que demuestren la conformidad con los límites de composición de los grados y la coherencia de la calidad de la producción en relación con las normas aplicables.
Calidades comunes de polvo metálico
| Aleación | Nombres comerciales | Especificaciones | |
|---|---|---|---|
| Aleaciones de níquel | Inconel 718, 625; Hastelloy X; Monel K500 | AMS 5662, 5663, etc. | |
| Aleaciones de cobalto | MP35N, Haynes 25, Stellite 21 | ASTM F90, F1537, etc. | |
| Aleaciones de titanio | Ti-6Al-4V Grado 5; Ti-6Al-7Nb ; CP Ti Grado 2 | AMS 4911, ASTM B348, etc. | |
| Aceros inoxidables | SS 316L; 17-4PH; 15-5 PH; | ASTM A240, B945, etc. | |
| Aceros para herramientas | H13; M2; M4; P20+Ni | Tipos AISI | ASTM A681 |
| Aleaciones de cobre | C18150, C19500, C95810 | Nº UNS, ASTM B194, etc. |
Hacer coincidir el grado objetivo con las especificaciones de aleación aplicables que se ajusten a las necesidades funcionales de la pieza acabada en cuanto a parámetros de resistencia, conductividad y resistencia a la corrosión.
Consideraciones sobre la calidad
| Métrica | Propósito | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Composición | Verificar la pureza del grado | Análisis ICP |
| Distribución granulométrica | Compatibilidad AM, respuesta de sinterización | Difracción láser |
| Caudal Hall | Densidad de empaquetamiento del polvo, uniformidad de la capa | Caudalímetro Hall |
| Densidad del grifo | Indica la densidad final de la pieza | Pesar el volumen medido |
| Densidad aparente | Densidad del sistema de polvo | Picnometría de gases |
| Forma de las partículas | La esfericidad optimiza las propiedades | Microscopía |
| Óxidos superficiales | Impactos de la reutilización del polvo | Analizador de fusión de gases inertes |
Una calidad constante en todos estos parámetros está directamente relacionada con un rendimiento constante de la pieza final que cumpla las especificaciones.
Consideraciones sobre el aprovisionamiento
| Parámetro | Importancia |
|---|---|
| Fichas técnicas de lotes | Alta |
| Apoyo al muestreo | Alta |
| Tiempo de espera | Medio |
| Personalización | Bajo |
| Factores de precio | Bajo |
Pruebe primero las muestras de polvo antes de realizar grandes compras para calificar las respuestas de impresión o compresión en relación con las necesidades de la aplicación.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre polvos elementales prealeados y mezclados?
R: Los polvos prealeados tienen una composición uniforme en cada partícula esférica. Las mezclas elementales pueden presentar ligeras diferencias de composición entre partículas que pueden crear inhomogeneidades en las piezas finales.
P: ¿Deben almacenarse los polvos metálicos en condiciones especiales?
R: Almacenar sellado con desecante lejos de la humedad y el oxígeno que causan deterioro. Limitar la variación de temperatura a 10-30°C. Desechar en caso de decoloración severa, apelmazamiento o pérdida significativa de fluidez. La vida útil es normalmente de más de un año si se almacena correctamente.
P: ¿Cuáles son las mezclas habituales de polvo metálico?
R: Las mezclas de polvo de cobalto-cromo, acero inoxidable-17-4PH y aleación de níquel-acero inoxidable ofrecen la posibilidad de adaptar las propiedades del material de la pieza final, como la resistencia, la resistencia al desgaste o la resistencia a la corrosión, con un coste inferior al de los grados de alta pureza.
P: ¿Qué precauciones hay que tomar al manipular polvos metálicos?
R: Utilice los EPI adecuados y evite el contacto con la piel o la inhalación durante la manipulación del polvo. Los polvos pasivados presentan menos riesgos para la salud en comparación con los polvos atomizados que pueden ser más reactivos. Revise las hojas SDS sobre inflamabilidad, reactividad y protocolos de exposición.
