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Octubre de 2018 Página 1 de 4

El statu quo de las aleaciones metálicas en la manufactura aditiva (Segunda parte)

Con información de Renishaw.

La elección del polvo de aleación de metal correcto es quizás la primera decisión clave para cualquier ingeniero a la hora de producir una pieza aditivamente.

Esta es la segunda parte de un artículo en dos entregas sobre el status quo de las aleaciones metálicas en la manufactura aditiva. Para leer la primera parte de este informe, por favor haga clic en el vinculo.

Polvos de aleación procesados comúnmente

Entre los primeros polvos de aleación que se usaron en el proceso de manufactura aditiva se encontraba la aleación de titanio común designada como Ti6Al4V, alias Ti64. Esta aleación es increíblemente versátil y generalmente se usa en muchos sectores de la industria debido a su alta relación resistencia-peso, siendo comparable al acero, pero con casi la mitad del peso. Hay, de hecho, muy pocas otras composiciones de aleaciones que se utilicen tan ampliamente en industrias tan diversas, y esto también ha llevado a que sea una de las aleaciones más populares que se usan actualmente en manufactura aditiva. Si bien hay una única especificación de nivel superior de la aleación, esta aleación se utiliza en realidad en dos grados, el Grado 5 más común y el Grado 23 Intersticial Extra Bajo (ELI). La composición de este último difiere debido a que hay controles mucho más estrictos en las cantidades permitidas de oxígeno y nitrógeno.

La metalurgia de la Ti64 también es muy compleja, y existen muchos estándares internacionales diferentes para cubrir las propiedades que deben lograrse después de seguir cualquiera de una gran cantidad de ciclos de tratamiento térmico disponibles. Incluso en el caso de la manufactura aditiva, el primer estándar publicado para esta aleación según la ASTM F42 fue lo suficientemente amplio como para permitir la producción mediante cualquier método LPBF y posteriormente prácticamente cualquier tratamiento térmico permisible debido a la gran cantidad de estándares ya existentes para esta aleación.

La Ti64 no es la única aleación de titanio que ha sido procesada por manufactura aditiva de metal, y ahora hay varias composiciones de aleaciones disponibles, incluso si la mayoría todavía están en una etapa temprana de desarrollo.

Debido a que cada proveedor de máquinas opera sus sistemas de una manera ligeramente diferente, probablemente sea más sensato indicar cualquier propiedad en la condición verdaderamente construida; sin embargo, ya que el esfuerzo residual es un problema particular para la T64, no es tan simple producir esta información y, por lo tanto, la mayoría publica datos después de un ciclo de alivio de esfuerzo. Los datos publicados por Renishaw para su polvo de aleación Ti64 ELI, también conocido como Ti64 Grado 23, se muestran a continuación. Tenga en cuenta que existen muchos ciclos diferentes de tratamiento térmico para relajar los esfuerzos y cada uno de ellos dará como resultado propiedades mecánicas diferentes. Por ejemplo, la División de Productos Médicos y Dentales de Renishaw ha desarrollado un ciclo de tratamiento térmico a medida que conduce a niveles increíblemente altos de flexibilidad en la aleación ELI, que ahora se produce bajo el nombre comercial de X-Flex™.

Sin embargo, la Ti64 no es la única aleación de titanio que ha sido procesada por manufactura aditiva de metal, y ahora hay varias composiciones de aleaciones disponibles, incluso si la mayoría todavía están en una etapa temprana de desarrollo. Estas otras aleaciones incluyen las aleaciones comercialmente puras cubiertas por el nombre del grupo Ti-CP, la aleación médica Ti7Al7Nb y otras aleaciones de alta temperatura o alta resistencia tales como, Ti-6242.

Tabla 1. Comparación de las propiedades mecánicas de la Ti6AlV producida por manufactura aditiva.

Tabla 1 Comparación de las propiedades mecánicas de la Ti6AlV producida por manufactura aditiva.

El siguiente grupo más común históricamente de aleaciones utilizadas en manufactura aditiva de metal es probablemente el acero en polvo. Estos pueden subdividirse en aceros de herramientas o aceros inoxidables, y se ha llevado a cabo un vasto cuerpo de trabajo durante los últimos 15 años, más o menos, para estudiar el desempeño de estas aleaciones tanto en el proceso manufactura aditiva y en el uso actual. Como resultado de todo el trabajo hasta la fecha, ahora existe una regla general muy clara de que los aceros al carbono son más difíciles de procesar, y que la mayoría, si no todo, el trabajo exitoso se ha llevado a cabo en plataformas LPBF de metal estándar usando grados equivalentes de acero de bajo carbono o incluso sin él.


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