Polvo de acero inoxidable AerMet100
El polvo de acero inoxidable AerMet100 es un polvo de aleación avanzado de alta resistencia y resistente a la corrosión diseñado para aplicaciones de fabricación aditiva. Gracias a su composición y propiedades únicas, AerMet100 permite la producción de piezas de alto rendimiento mediante procesos de impresión 3D como la fusión de lecho de polvo láser y... inyección de ligante.
Este artículo ofrece una visión general del polvo de acero inoxidable AerMet100, que abarca su composición, propiedades, aplicaciones, especificaciones, precios, manipulación, métodos de inspección y otros detalles técnicos.
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Índice
El polvo de acero inoxidable AerMet100 es un polvo de aleación de alto rendimiento diseñado para aplicaciones de fabricación aditiva que requieren alta resistencia y resistencia a la fatiga. Algunas características clave de este material incluyen:
- Alta resistencia y dureza - AerMet100 tiene una excelente resistencia con una resistencia a la tracción superior a 200 ksi y una dureza que oscila entre 30-36 HRC.
- Buena ductilidad - A pesar de su alta resistencia, AerMet100 conserva una ductilidad y una resistencia al impacto decentes. Los valores de alargamiento son superiores a 10%.
- Excelente resistencia a la fatiga - El límite de fatiga de AerMet100 es muy alto, en torno a 50% de resistencia a la tracción. Esto permite componentes duraderos expuestos a tensiones cíclicas.
- Resistencia a la fluencia - AerMet100 resiste la deformación bajo carga a altas temperaturas de hasta 700°C, lo que lo hace adecuado para el servicio a temperaturas elevadas.
- Resistencia a la corrosión - La composición de acero inoxidable proporciona resistencia a la corrosión y la oxidación para su uso en entornos difíciles.
- Soldabilidad - El bajo contenido de carbono permite una buena soldabilidad utilizando métodos estándar de soldadura por fusión.
- Rentabilidad - AerMet100 es más asequible que otras aleaciones exóticas con propiedades similares.
Este excepcional equilibrio de propiedades hace que AerMet100 sea adecuado para aplicaciones exigentes en los sectores aeroespacial, del petróleo y el gas, automovilístico e industrial. Las piezas fabricadas con polvo AerMet100 demuestran una elevada relación resistencia-peso, durabilidad y fiabilidad bajo cargas operativas.
Composición del polvo de acero inoxidable AerMet100
AerMet100 tiene una composición de acero inoxidable martensítico con adiciones de cobalto, níquel y molibdeno para mayor resistencia y dureza. La composición nominal se indica a continuación:
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Hierro (Fe) | Saldo |
| Cromo (Cr) | 15.0 – 17.0 |
| Níquel (Ni) | 7.0 – 10.0 |
| Cobalto (Co) | 8.0 – 10.0 |
| Molibdeno (Mo) | 4.0 – 5.0 |
| Manganeso (Mn) | < 1.0 |
| Silicio (Si) | < 1.0 |
| Carbono (C) | < 0.03 |
Los principales elementos de aleación y sus efectos son:
- Cromo - Proporciona resistencia a la corrosión y a la oxidación
- Níquel - Aumenta la tenacidad y la ductilidad
- Cobalto - Reforzador de solución sólida, aumenta la resistencia
- Molibdeno - Reforzador de solución sólida, aumenta la fuerza y la resistencia a la fluencia
- Manganeso y silicio - Desoxidantes para mejorar la fabricabilidad del polvo
- Carbono - Se mantiene bajo para una mejor soldabilidad
La combinación de estos elementos confiere al acero inoxidable AerMet100 sus propiedades únicas.
Propiedades del polvo de acero inoxidable AerMet100
AerMet100 presenta las siguientes propiedades físicas y mecánicas en condiciones AM y de tratamiento térmico:
| Propiedad | As-Built | Tratada térmicamente |
|---|---|---|
| Densidad | 7,9 g/cc | 7,9 g/cc |
| Porosidad | < 1% | < 1% |
| Rugosidad superficial (Ra) | 15-25 μm | 15-25 μm |
| Dureza | 30-35 HRC | 34-38 HRC |
| Resistencia a la tracción | 170-190 ksi | 190-220 ksi |
| Límite elástico (0.2% Offset) | 160-180 ksi | 180-210 ksi |
| Alargamiento | 8-13% | 10-15% |
| Reducción de la superficie | 15-25% | 15-25% |
| Módulo de elasticidad | 27-30 Msi | 29-32 Msi |
| CTE (70-400°C) | 11-12 μm/m°C | 11-12 μm/m°C |
| Conductividad | 25-30% IACS | 25-30% IACS |
Estas propiedades hacen que AerMet100 sea adecuado para componentes estructurales de alta resistencia, tornillería aeroespacial, herramientas de fondo de pozo, válvulas y bombas, y otras piezas críticas en las que la resistencia a la fatiga es primordial.
Aplicaciones del polvo de acero inoxidable AerMet100
Las propiedades únicas de AerMet100 lo convierten en una opción excelente para las siguientes aplicaciones:
Aeroespacial
- Soportes estructurales, tirantes, componentes del fuselaje
- Piezas del tren de aterrizaje, componentes del ala, empenaje
- Soportes de motor, componentes de escape
- Álabes de turbina, rodetes, piezas de compresor
- Elementos de fijación de alta resistencia, pernos, tuercas, remaches
Petróleo y gas
- Herramientas y componentes de perforación
- Piezas de boca de pozo, válvulas, bombas
- Recipientes a presión, accesorios de tubería
- Piezas estructurales submarinas/offshore
Automoción
- Componentes de generación de energía
- Piezas de sistemas de transmisión como engranajes, ejes
- Tirantes estructurales, componentes del chasis
- Componentes de competición de alto rendimiento
Industrial
- Piezas de robótica sometidas a desgaste e impactos
- Matrices, moldes, utillaje
- Piezas de manipulación de fluidos, como válvulas y bombas
- Otros componentes de alta carga cíclica
La excelente resistencia a la fatiga de AerMet100 lo convierte en el sustituto ideal de los componentes fabricados tradicionalmente con aleaciones de titanio o níquel. Su elevada dureza le confiere también una buena resistencia al desgaste.
Especificaciones del polvo de acero inoxidable AerMet100
Los productos en polvo AerMet100 cumplen las siguientes especificaciones:
| Especificación | Grado/Aleación |
|---|---|
| AMS 7245 | AerMet100 |
| ASTM F3056 | AlloySpec 23A |
| DIN 17224 | X3NiCoMoAl 15-7-3 |
Las distribuciones de tamaño típicas para el procesamiento AM son:
| Tamaño de las partículas | Distribución |
|---|---|
| 15-53 μm | 98% |
| <106 μm | 99% |
La composición química debe ajustarse a los márgenes admisibles para elementos como Cr, Ni, Co, Mo, C, etc., tal como se indica en la especificación AMS 7245 para la aleación AerMet100.
Las propiedades mecánicas deben cumplir o superar los valores mínimos de dureza, resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y reducción de área indicados en AMS 7245.
Las pruebas no destructivas, como la inspección con líquidos penetrantes o partículas magnéticas, no deben mostrar defectos críticos. El polvo debe tener una buena fluidez y no presentar aglomeraciones.
AerMet100 Polvo de acero inoxidable Proveedores y precios
El polvo AerMet100 está disponible en los siguientes proveedores principales:
| Proveedor | Designación del producto | Precio por kg |
|---|---|---|
| Aditivo para carpinteros | CarTech AerMet100 | $85-110 |
| Höganäs | Digital Metal DM100 | $90-120 |
| Praxair | TRU100 | $80-100 |
| Sandvik Osprey | Osprey Met 100 | $75-95 |
Los precios varían en función del volumen del pedido, el tamaño del lote, el distribuidor regional y otros descuentos. Las cantidades de investigación más pequeñas pueden costar más que los volúmenes de producción a granel.
Almacenamiento y manipulación
Para mantener la calidad del polvo AerMet100 para uso AM, se aplican las siguientes directrices de almacenamiento y manipulación:
- Almacenar los envases cerrados en un lugar fresco y seco, lejos de la humedad y de fuentes de contaminación.
- Evite exponer el polvo a una humedad elevada (>60% HR) durante un tiempo prolongado
- Deje que el polvo se equilibre a temperatura ambiente antes de desprecintar el envase para evitar la condensación
- Si es posible, vierta y transfiera el polvo en entornos inertes con bajo contenido de oxígeno.
- Utilizar equipos de manipulación de polvo y accesorios fabricados con materiales compatibles para evitar la contaminación.
- Limitar la reutilización del polvo a 2-3 ciclos como máximo para evitar la degradación de las propiedades.
- Realizar pruebas del polvo usado para garantizar que sigue cumpliendo todas las especificaciones para su reutilización.
Un almacenamiento adecuado y una manipulación cuidadosa son fundamentales para evitar la oxidación del polvo, la contaminación o los cambios en la fluidez.
Información de seguridad
- Utilizar EPI al manipular el polvo: guantes, mascarilla respiratoria, gafas.
- Evitar el contacto con la piel para prevenir posibles reacciones alérgicas
- Evitar la inhalación de polvos finos durante periodos prolongados
- Garantizar una ventilación adecuada y la recogida de polvo durante el procesamiento
- Utilice herramientas que no produzcan chispas para dispensar y manipular el polvo
- Se recomienda el uso de gas inerte para la manipulación de polvo
- Siga todas las directrices aplicables de la ficha de datos de seguridad (FDS)
- Eliminar de acuerdo con la normativa local y garantizar la contención
Por lo general, los polvos de aleación AerMet100 no son materiales peligrosos, pero se aconseja seguir las prácticas básicas de seguridad durante su almacenamiento, manipulación y procesamiento.
Inspección y pruebas
Para garantizar que el polvo AerMet100 cumple las especificaciones, se pueden utilizar los siguientes procedimientos de inspección y ensayo:
| Método de ensayo | Propiedad validada |
|---|---|
| Inspección visual | Fluidez del polvo, contaminación |
| Microscopía electrónica de barrido | Distribución del tamaño de las partículas y morfología |
| Espectroscopia de energía dispersiva de rayos X | Química de las aleaciones, contaminación |
| Difracción de rayos X | Fases presentes, contaminación |
| Caudalímetro Hall | Caudal de polvo |
| Densidad aparente | Densidad de empaquetamiento del polvo |
| Prueba de densidad de toma | Fluidez del polvo |
| Análisis granulométrico | Distribución granulométrica según ASTM B214 |
| Análisis químicos | Composición según AMS 7245, óxidos |
| Medición de la densidad | Densidad del polvo frente a AMS 7245 |
Los ensayos mecánicos de las muestras impresas según AMS 7245 validan que las propiedades finales de la pieza cumplen los requisitos. Los métodos de ensayo incluyen dureza, tracción, impacto charpy, fatiga de ciclo alto, fatiga de ciclo bajo, rotura por fluencia, resistencia a la fractura, corrosión, etc.
Polvo de acero inoxidable AerMet100 Comparación con materiales similares
La comparación de AerMet100 con otros aceros inoxidables martensíticos de alta resistencia es la siguiente:
| Aleación | Fuerza | Ductilidad | Soldabilidad | Coste |
|---|---|---|---|---|
| AerMet100 | Muy alta | Moderado | Feria | Moderado |
| 17-4PH | Alta | Bajo | Pobre | Bajo |
| A medida 465 | Muy alta | Bajo | Pobre | Alta |
| 316L | Moderado | Alta | Excelente | Bajo |
| Inconel 718 | Alta | Alta | Moderado | Muy alta |
Ventajas de AerMet100:
- Mayor resistencia que el 17-4PH y el 316L
- Mejor ductilidad que Custom 465 para una mayor resistencia al impacto
- Más soldables que las aleaciones de endurecimiento por precipitación
- Menor coste que Inconel 718
Limitaciones de AerMet100:
- Menor ductilidad/resistencia a la fractura que el 316L austenítico
- Soldabilidad inferior a la del 316L
- Coste más elevado que 17-4PH o 316L
- Resistencia inferior a Custom 465 en condiciones de máximo envejecimiento
En conjunto, AerMet100 ofrece una combinación óptima de resistencia, ductilidad, soldabilidad y coste para piezas de alto rendimiento fabricadas mediante procesos AM.
PREGUNTAS FRECUENTES
P: ¿Cuáles son las principales ventajas de la aleación AerMet100?
R: Las principales ventajas de AerMet100 son su elevada resistencia y dureza, junto con una buena ductilidad, una excelente resistencia a la fatiga, resistencia a la fluencia, resistencia a la corrosión y un coste moderado. Esto lo hace muy adecuado para aplicaciones críticas de AM.
P: ¿Qué tratamiento térmico se utiliza para AerMet100?
R: Un tratamiento térmico típico es de 1 a 2 horas de disolución a 1040-1080°C, seguido de un enfriamiento al aire o en horno hasta temperatura ambiente y, a continuación, un endurecimiento por envejecimiento a 480°C durante 4 horas para conseguir una resistencia y dureza óptimas.
P: ¿Qué métodos de soldadura pueden utilizarse para unir piezas AerMet100?
R: Para AerMet100 se recomiendan métodos de soldadura por fusión como GTAW, GMAW y PAW para evitar el agrietamiento y minimizar la distorsión. También se recomienda un bajo aporte de calor y el granallado de las soldaduras. La soldadura fuerte también puede producir buenas uniones.
P: ¿Cómo se compara AerMet100 con los aceros martensíticos para AM?
R: AerMet100 tiene mayor ductilidad pero una resistencia ligeramente inferior a la de aceros martensíticos como 18Ni300 o 18Ni350. Los aceros martensíticos son poco soldables. AerMet100 es una buena alternativa económica a los aceros martensíticos.
P: ¿Se puede mecanizar AerMet100 después del procesamiento AM?
R: Sí, AerMet100 puede mecanizarse después de la AM, pero hay que tener en cuenta los efectos del endurecimiento por deformación. Se recomiendan fuerzas de corte bajas, herramientas de carburo y un refrigerante adecuado. Puede ser necesario el recocido después de un mecanizado intenso.
P: ¿Qué rango de tamaño de partícula del polvo AerMet100 es óptimo para la AM?
R: El rango de tamaño de partícula recomendado para AM es de 15-45 μm. Los polvos más finos mejoran la resolución, pero pueden afectar negativamente a la fluidez. Los polvos más gruesos por encima de 53 μm pueden causar defectos de impresión. El punto óptimo típico es de 25-35 μm.
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