Descripción general del polvo termorresistente de la aleación 718 de Inconel
Inconel 718 es un polvo de aleación de níquel-cromo de alta resistencia a la corrosión que se utiliza para aplicaciones de fabricación aditiva e impresión 3D de metales. Tiene excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la oxidación a altas temperaturas.
Algunas características clave de Polvo de aleación de Inconel 718 incluyen:
- Gran resistencia y dureza
- Buena resistencia a la corrosión y a la oxidación
- Excelente resistencia a la fluencia y a la fatiga
- Mantiene la resistencia y la dureza a temperaturas elevadas
- Resiste la fatiga térmica y los choques térmicos
- Puede utilizarse para aplicaciones criogénicas
- Compatible con muchos procesos de fabricación aditiva
El Inconel 718 es popular en los sectores aeroespacial, del petróleo y el gas, de la automoción, médico y de herramientas, donde se requiere una gran resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y durabilidad a largo plazo.
Tipos de polvo de aleación Inconel 718
Polvo de Inconel 718 atomizado con gas
El polvo de Inconel 718 atomizado con gas se produce atomizando la aleación fundida mediante chorros de gas inerte a alta presión. Esto produce partículas de polvo casi esféricas con una morfología de superficie lisa ideal para la fabricación aditiva.
Ventajas:
- Excelente fluidez y densidad de empaquetamiento
- Distribución homogénea del tamaño de las partículas
- Altos índices de reutilización del polvo
- Buenas propiedades mecánicas
- Baja porosidad e inclusiones de óxido
Limitaciones:
- Más caro que el polvo atomizado con agua
- Limitado a partículas de pequeño tamaño
Polvo de Inconel 718 atomizado en agua
El Inconel 718 atomizado con agua se produce rompiendo una corriente de aleación fundida mediante chorros de agua a alta presión. Esto produce partículas de polvo de forma irregular.
Ventajas:
- Menor coste en comparación con el polvo atomizado con gas
- Mayor variedad de tamaños de partículas
- Mayor rendimiento durante la atomización
Limitaciones:
- Mala fluidez debido a formas irregulares
- Inclusiones de óxido y problemas de porosidad
- Menores tasas de reutilización del polvo
- Distribución variable del tamaño de las partículas
Aplicaciones y usos de la aleación Inconel 718 en polvo
Componentes aeroespaciales
Inconel 718 se utiliza ampliamente para imprimir en 3D álabes de turbinas, impulsores, conos de escape, marcos, conductos y otros componentes de alta temperatura para motores de aeronaves y elementos estructurales.
Turbinas de gas
La resistencia a altas temperaturas del Inconel 718 lo hace adecuado para la impresión 3D de revestimientos de cámaras de combustión, escudos térmicos, toberas de turbinas y álabes de turbinas de gas industriales y de generación de energía.
Piezas de automóviles
Inconel 718 puede imprimir en 3D componentes de automoción de alto rendimiento, como ruedas y colectores de turbocompresores expuestos a temperaturas extremas y gases de escape corrosivos.
Implantes biomédicos
La biocompatibilidad y la resistencia a la corrosión del Inconel 718 permiten utilizarlo para implantes ortopédicos y dentales impresos en 3D.
Equipos de procesamiento químico
La excelente resistencia a la corrosión del Inconel 718 permite utilizarlo para imprimir en 3D válvulas, accesorios, recipientes de reacción y bombas para procesos químicos y petroquímicos.
Herramientas y moldes
Las herramientas impresas y los moldes de inyección de Inconel 718 mantienen una alta resistencia y estabilidad térmica para una mayor vida útil en condiciones de alta presión y temperatura.
Especificaciones de la aleación Inconel 718 en polvo
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Composición | 50-55% Ni, 17-21% Cr, 4,75-5,5% Nb, 2,8-3,3% Mo, 0,65-1,15% Ti, 0,2-0,8% Al, 0,08% C máx, 0,35% Si máx, 0,015% S máx, 0,015% P máx, bal. Fe |
| Densidad | 8,19 g/cm3 |
| Punto de fusión | 1260-1336°C |
| Tamaño medio de las partículas | 15-45 micras |
| Morfología de las partículas | Esférica |
| Caudal | ≥ 25 s/50g |
| Densidad aparente | ≥ 4,0 g/cm3 |
| Reutilización del polvo | Mínimo 5 veces de reutilización |
Consideraciones de diseño para el uso de polvo de Inconel 718
- Las piezas diseñadas con paredes más gruesas y estructuras reticulares conformadas permiten una disipación eficaz del calor.
- Mantener los espesores de sección entre 0,4 - 2 mm para una mejor sinterización.
- Incluir barras de ensayo de tracción y muestras testigo para la cualificación del polvo.
- Utilice estructuras de apoyo adecuadas para los voladizos y las superficies en ángulo.
- Optimice la orientación de la construcción para minimizar los apoyos y evitar los voladizos.
- Controle el grosor de la capa, el espaciado de la trama y las estrategias de escaneado en función de la geometría de la pieza.
Parámetros del proceso de impresión de Inconel 718
Tabla: Parámetros recomendados para la impresión de Inconel 718
| Parámetro | Cama de polvo Fusion | Chorro aglomerante | Deposición de energía dirigida |
|---|---|---|---|
| Potencia del láser (W) | 195-400 | – | 1000-2000 |
| Velocidad de exploración (mm/s) | 600-1200 | – | 100-500 |
| Grosor de la capa (μm) | 20-50 | 100-200 | 200-1000 |
| Distancia entre escotillas (μm) | 80-150 | – | – |
| Temperatura del lecho (°C) | 100-200 | 60-80 | – |
| Gas inerte | Argón | Aire | Argón |
| Nivel de oxígeno (%) | 0.03-0.1 | Aire | 0.03-0.1 |
Proveedores de polvo de aleación Inconel 718
Tabla: Proveedores de polvo de Inconel 718
| Proveedor | Tamaño de las partículas | Formulario de entrega | Precio |
|---|---|---|---|
| AP&C | 15-45 μm | Envasado en argón | $90-100/kg |
| Aditivo para carpinteros | 15-53 μm | Envasado en argón | $75-120/kg |
| Sandvik Osprey | 5-150 μm | Envasado en argón | $50-110/kg |
| Praxair | 10-45 μm | Envasado en argón | $80-110/kg |
| Tecnología LPW | 10-45 μm | Envasado en argón | $70-90/kg |
Consejos para elegir proveedor:
- Garantizar que la certificación del polvo cumple especificaciones industriales como AMS, ASTM, ISO.
- Obtenga la ficha de datos de seguridad y la ficha técnica para obtener información sobre la calidad y la composición.
- Solicite muestras para comprobar la fluidez, la densidad, la reutilización y los resultados de impresión.
- Asóciese con proveedores fiables que le proporcionen uniformidad lote a lote.
- Compare precios y cantidades mínimas de pedido.
Instalación, funcionamiento y mantenimiento de impresoras que utilizan Inconel 718
Tabla: Pautas de instalación, funcionamiento y mantenimiento de la impresora para Inconel 718
| Escenario | Directrices |
|---|---|
| Instalación | Limpie la zona de construcción y elimine las fuentes de contaminación. Instalar sistema de extracción de humos. Compruebe las conexiones y fugas de gas inerte. Calibrar todos los sensores, ópticas y componentes mecánicos. |
| Operación | Establecer controles ambientales como el nivel de argón y la humedad. Configurar la monitorización del nivel de O2, caudales de gas. Utilice los parámetros de tratamiento recomendados. Realizar impresiones de prueba para optimizar los parámetros. Supervise la calidad del polvo y las métricas de reutilización. |
| Mantenimiento | Limpie periódicamente las ópticas, el recuperador y los limpiaparabrisas. Inspeccionar los componentes mecánicos y las guías. Evitar la acumulación de salpicaduras y condensados. Cambie los filtros según sea necesario en el sistema de flujo de gas. Supervisar el sistema de manipulación de polvo. |
Cómo seleccionar un proveedor de polvo de Inconel 718
Elegir el proveedor de polvo de Inconel 718 adecuado es clave para obtener un polvo consistente y de alta calidad para la impresión de piezas de uso final. He aquí algunos consejos:
- Certificaciones de calidad - El proveedor debe tener las certificaciones ISO 9001 y AS9100.
- Conocimientos técnicos - Busque expertos en metalurgia y polvos AM.
- Capacidad de ensayo - El proveedor debe comprobar la composición, el tamaño de las partículas, la morfología, la densidad, las características de fluidez, etc. de cada lote de polvo.
- Trazabilidad - Pregunte por el abastecimiento, los registros de producción y la trazabilidad de los lotes.
- Asistencia posventa - Elija un proveedor que ofrezca asistencia para la manipulación, el almacenamiento, la reutilización, etc. del polvo.
- Muestreo - Pida muestras de polvo para probarlas antes de comprar.
- Comentarios de los clientes - Compruebe las opiniones y reseñas del proveedor en foros y redes del sector.
- Precios - Compare precios entre proveedores para el mismo grado de polvo. Considere los descuentos por volumen.
- Plazo de entrega - El proveedor debe proporcionar un plazo de entrega razonable con una buena planificación del inventario y la producción.
Comparación de polvos de Inconel 718 frente a polvos de acero inoxidable frente a polvos de cromo-cobalto
Tabla: Comparación de las propiedades clave de los polvos de aleación de Inconel 718, acero inoxidable y cromo-cobalto
| Parámetro | Inconel 718 | Acero inoxidable | Cromo cobalto |
|---|---|---|---|
| Densidad | Más alto | Medio | Más alto |
| Resistencia a la tracción | Más alto | Medio | Baja |
| Límite elástico | Más alto | Medio | Baja |
| Alargamiento | Baja | Más alto | Más alto |
| Dureza | Más alto | Baja | Medio |
| Resistencia a la corrosión | Excelente | Bien | Pobre |
| Resistencia al calor | Excelente | Pobre | Bien |
| Coste | Más alto | Baja | Medio |
Principales conclusiones:
- Inconel 718 tiene la mayor resistencia y dureza, mientras que el acero inoxidable presenta un mayor alargamiento.
- El cromo-cobalto tiene menor resistencia que el Inconel 718 pero mejor que el acero inoxidable.
- Inconel 718 tiene una resistencia al calor y a la corrosión muy superior a la del acero inoxidable y las aleaciones de cromo-cobalto.
- Inconel 718 es más caro que los polvos de acero inoxidable, pero más barato que las aleaciones exóticas de cromo-cobalto.
Ventajas e inconvenientes del uso de polvo de Inconel 718
Pros
- Excelente resistencia a la tracción, la fatiga y la fluencia a altas temperaturas
- Resiste los choques térmicos y los ciclos
- Resiste la oxidación y la corrosión en entornos agresivos
- Gran dureza y resistencia al desgaste
- Se puede postprocesar y mecanizar fácilmente
- Materia prima en polvo fácilmente disponible
Contras
- Alto coste del material en comparación con los aceros
- Alargamiento inferior al del polvo de acero inoxidable
- Susceptible al agrietamiento por deformación-edad
- Difícil de soldar mediante soldadura por fusión convencional
- Requiere prensado isostático en caliente (HIP) para mejorar las densidades
- Número limitado de proveedores cualificados
Preguntas frecuentes sobre el polvo de Inconel 718
P: ¿Qué rango de tamaño de partícula se recomienda para el polvo de Inconel 718?
R: Para la mayoría de los procesos de AM, se suele recomendar un tamaño de partícula de 15-45 micras para el polvo de Inconel 718. Los polvos más finos de entre 10 y 25 micras pueden ayudar a conseguir una mejor resolución.
P: ¿Cuál es el límite de reutilización del polvo de Inconel 718 en AM?
R: El polvo de Inconel 718 puede reutilizarse hasta 5-10 veces si se manipula adecuadamente. Controle la distribución del tamaño y la forma del polvo durante la reutilización para comprobar si hay degradación. Utilice sistemas de tamizado y acondicionamiento del polvo para mejorar los índices de reutilización.
P: ¿Requiere el polvo Inconel 718 un tratamiento posterior de prensado isostático en caliente (HIP)?
R: El HIP ayuda a mejorar la densidad, las propiedades mecánicas y la microestructura de las piezas de Inconel 718 AM. Sin embargo, el HIP puede no ser necesario si se utilizan los parámetros de fabricación recomendados para alcanzar densidades superiores a 99,5%.
P: ¿Qué métodos de posprocesamiento se utilizan para las piezas de Inconel 718 AM?
R: Entre los pasos habituales del postprocesado se incluyen: tratamiento térmico, HIP, mecanizado, granallado, revestimientos y conformado en caliente. Esto ayuda a mejorar el acabado superficial, la precisión dimensional y el rendimiento del material.
P: ¿Qué industrias utilizan polvo de Inconel 718 para aplicaciones de AM?
R: Los principales sectores que utilizan polvo de Inconel 718 son el aeroespacial, el del petróleo y el gas, la generación de energía, la automoción, el procesamiento químico y el biomédico. Su uso está impulsado por los requisitos de resistencia a altas temperaturas.
P: ¿Qué certificaciones se requieren para el polvo de Inconel 718 de calidad aeroespacial?
R: Los fabricantes de polvo deben tener la certificación AS9100. Los lotes de polvo de Inconel 718 deben cumplir la especificación AMS5662 y las rigurosas normas de ensayo para la producción de componentes aeroespaciales.
P: ¿Cómo se fabrica el polvo de Inconel 718?
R: El Inconel 718 se fabrica mediante atomización con gas o plasma para producir polvo esférico fino a partir de la aleación fundida para aplicaciones de AM. A veces también se utiliza la atomización con agua.
P: ¿Necesita Inconel 718 una atmósfera inerte para la impresión?
R: Sí, una atmósfera inerte de argón es esencial para evitar la oxidación del polvo de Inconel 718 durante la impresión por fusión en lecho de polvo con láser o haz de electrones.
P: ¿Qué aplicaciones sanitarias utilizan piezas de Inconel 718 impresas en 3D?
R: El Inconel 718 se utiliza para imprimir implantes dentales, instrumentos quirúrgicos, prótesis y dispositivos médicos debido a su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y alta resistencia.
