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Julio de 2019 Página 1 de 2

Ehla: recubrimiento rápido y amigable con el medio ambiente

El ILT y la dirección de Manufactura Aditiva Digital de la Universidad RWTH Aachen desarrollaron este proceso que permite velocidades de recubrimiento de hasta 500 m/min.

El nuevo proceso de deposición de soldadura por láser de alta velocidad (Ehla) es una verdadera historia de éxito. Inició con un desarrollo intensivo en Aachen (Alemania) en 2012 y desde entonces ha sido probado e implementado en los Países Bajos e industrialmente utilizado en China. El 21 de septiembre de 2018, este proceso —desarrollado por el Instituto Fraunhofer para la tecnología láser ILT y la dirección de Manufactura Aditiva Digital de la Universidad RWTH Aachen— fue galardonado con el premio a la Innovación Berthold Leibinger.

 

Las instrucciones para construir lo que es probablemente el sistema de recubrimiento láser más rápido del mundo en realidad son muy simples: tome un torno CNC y luego instale una fuente de generación de láser, un cabezal de procesamiento y un sistema de alimentación de polvo, y eso es todo.

El nuevo proceso resuelve un problema familiar para los fabricantes de componentes metálicos altamente solicitados. Tienen que recubrir los componentes para evitar la corrosión o desgaste. Hay exigencias extremadamente rigurosas, por ejemplo, en recubrimientos para cilindros marinos de un metro de largo que se oxidan y desgastan rápidamente en el mar debido al medio salino; sin embargo, los procesos de recubrimiento habituales (cromo duro, el rociado térmico y la soldadura por deposición) tienen sus desventajas. Incluso la soldadura por deposición láser solo ha podido utilizarse en casos aislados.

Alternativa al cromo duro 


El proceso más común hasta la fecha para la protección contra el desgaste y la corrosión ha sido el cromado duro con cromo (VI), pero este ha sido incluido en la regulación de Químicos EC 1907/2006 (REACH) de la Unión Europea debido a sus efectos nocivos en el medio ambiente.

Como resultado, desde septiembre de 2017 solo ha sido posible utilizarlo con autorización o aprobación especial. La empresa Cilindros IHC Vremac B.V. de Apeldoorn (Países Bajos), que produce cilindros hidráulicos con vástagos de pistón de hasta 10 m de longitud, se enfrentó a este problema. Los vástagos se utilizan bajo condiciones extremas de trabajo pesado en excavadoras, plantas costa afuera, ingeniería civil y aplicaciones de maquinaria pesada.

“Desde hace algún tiempo hemos estado buscando nuevas empresas que puedan aplicar recubrimientos dúctiles y más duros de alta calidad”, explica Andrés Veldman, gerente de Ingeniería en Cilindros IHC Vremac. Los procesos electrolíticos son adecuados recubrimientos dúctiles, mientras que el rociado de combustible oxígeno a alta velocidad (HVOF) es una posible solución para recubrimientos duros. Pero la compañía de Apeldoorn también decidió analizar el uso de láseres. Las investigaciones iniciales en 2006 revelaron que la soldadura por deposición láser normal es demasiado costosa y complicada. “Sin embargo, estábamos convencidos de que este proceso tenía un futuro prometedor”, recuerda Veldman.

Veldman no estaba equivocado: el proceso finalmente logró su gran avance gracias a una innovación en el control de procesos que permite velocidades de recubrimiento mucho más altas. El metal de aporte se funde directamente en el rayo láser y no en el baño de soldadura. ¿El resultado? Recubrimiento Ehla con velocidades de proceso de hasta 500 m/min mientras que las tasas típicas previamente eran de 0.5 a 2 m/min. Ehla también permite aplicar capas mucho más delgadas. Mientras que anteriormente solo eran posibles capas de más de 500 μm, ahora se pueden obtener capas delgadas de entre 25 y 250 μm. Además, las capas son más suaves y la rugosidad se ha reducido a una décima parte del valor típico para soldadura por deposición láser.

Pero los desarrolladores con sede en Aachen también deben su éxito en el mercado a dos pioneros de los Países Bajos. En su búsqueda de un fabricante de sistemas, los científicos se encontraron con la relativamente joven empresa Hornet Laser Cladding B.V. de Lexmond. La primera planta de Ehla fue establecida en la fábrica de Hornet en 2014. Esta fue básicamente un torno automático mejorado.

Thomas Schopphoven, jefe del equipo de Productividad y Tecnología de Sistemas en el grupo de soldadura por deposición láser en Fraunhofer ILT, explica el contexto: “La ventaja para el recubrimiento de componentes rotacionalmente simétricos es que los componentes necesarios: la fuente del rayo láser, el cabezal de procesamiento Ehla y sistema de alimentación de polvo, se puede integrar fácilmente, incluso en el sistema de control”.


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