El papel fundamental de la morfología del polvo en el revestimiento láser
En el proceso de revestimiento láser, las características físicas del polvo son tan vitales como su composición química. Para una unión metalúrgica exitosa y una capa uniforme, el polvo debe exhibir una excelente fluidez y una distribución consistente del tamaño de las partículas. Se prefieren los polvos esféricos, normalmente producidos mediante atomización de gas, porque minimizan la fricción interna dentro del sistema de alimentación. Esto garantiza un caudal másico constante hacia el baño de fusión del láser, evitando fluctuaciones que pueden provocar un espesor desigual o "bordones" de la pista revestida. Cuando las partículas son irregulares o irregulares, tienden a obstruir las boquillas de suministro y provocan turbulencias en el gas protector, lo que finalmente introduce porosidad y reduce la densidad general del revestimiento protector.
La distribución del tamaño de las partículas (PSD) también juega un papel decisivo en la absorción de energía. Normalmente, los polvos de revestimiento láser se clasifican en un rango de 45 a 150 micrómetros. Las partículas más finas pueden fundirse demasiado rápido o ser arrastradas por la corriente de gas antes de llegar al sustrato, mientras que las partículas demasiado gruesas pueden no fundirse por completo, lo que genera "inclusiones no fundidas" que actúan como concentradores de tensión. Lograr el equilibrio perfecto en la morfología garantiza que la energía del láser se distribuya uniformemente, lo que da como resultado un acabado superficial suave que requiere un mecanizado posterior al proceso mínimo.
Sistemas de aleaciones comunes y sus aplicaciones industriales
Seleccionar la química del material adecuada es el primer paso para adaptar un componente a desafíos ambientales específicos, como calor extremo, abrasión o ataque químico. Polvos de revestimiento láser generalmente se agrupan en cuatro familias principales: compuestos a base de hierro, a base de níquel, a base de cobalto y reforzados con carburo. Cada sistema ofrece distintas ventajas según la compatibilidad del sustrato y las métricas de rendimiento deseadas de la pieza final.
| Categoría de polvo | Características clave | Aplicación típica |
| A base de hierro | Rentable, buena resistencia al desgaste | Cilindros hidráulicos, ejes. |
| A base de níquel | Excelente resistencia a la corrosión y al calor | Válvulas, tubos de calderas, piezas marinas. |
| A base de cobalto (estelita) | Dureza a altas temperaturas, resistencia al desgaste | Álabes de turbina, válvulas de motor |
| Carburo de tungsteno (WC) | Dureza extrema y protección contra la erosión. | Taladros para minería, herramientas para petróleo y gas |
Polvos a base de hierro para la restauración económica
Los polvos a base de hierro son los caballos de batalla de la industria de remanufactura. Se utilizan con frecuencia para restaurar dimensiones desgastadas en componentes de acero al carbono. Debido a que sus coeficientes de expansión térmica son similares a los de muchos aceros industriales, el riesgo de delaminación o agrietamiento en la interfaz es significativamente menor en comparación con las aleaciones exóticas. Estos polvos suelen estar aleados con cromo y silicio para proporcionar resistencia básica a la oxidación y fluidez mejorada durante la fase de fusión.
Aleaciones de níquel y cobalto para entornos hostiles
Para componentes que funcionan en entornos químicos agresivos o a temperaturas superiores a 600°C, los polvos a base de níquel y cobalto son esenciales. Las aleaciones a base de níquel como Inconel 625 proporcionan una barrera robusta contra la corrosión por picaduras y grietas. Las aleaciones a base de cobalto, a menudo denominadas materiales tipo estelita, mantienen su dureza incluso al rojo vivo, lo que las convierte en el estándar de la industria para componentes de turbinas aeroespaciales y válvulas de vapor de alta presión.
Estrategias de optimización para la utilización de polvo
Para maximizar la eficiencia del revestimiento láser y reducir el desperdicio de material, los operadores deben centrarse en la "eficiencia de la captación": la proporción de polvo incorporado exitosamente en el baño de fusión versus la cantidad total rociada. Los polvos de alta calidad combinados con una alineación precisa de las boquillas pueden reducir significativamente el "sobrepulverizado" que genera mayores costos. Además, el almacenamiento y manipulación de estos polvos son fundamentales para evitar la contaminación y la absorción de humedad, lo que puede provocar fragilidad por hidrógeno o porosidad por gas en la capa de revestimiento acabada.
- Precalentar el polvo o el sustrato para reducir los gradientes térmicos y evitar el agrietamiento en materiales con alto contenido de carbono.
- Utilizando polvos "cermet" especializados (cerámico-metálicos) para combinar la dureza de una matriz metálica con la dureza de las partículas cerámicas.
- Calibración periódica del alimentador de polvo para garantizar una velocidad de alimentación constante (g/min) para obtener resultados repetibles en lotes grandes.
- Implementar secado al vacío para polvos que han estado expuestos a la humedad, asegurando la eliminación de defectos inducidos por el vapor.
Al comprender la interacción entre la química del polvo, la morfología y los parámetros del láser, los fabricantes pueden lograr propiedades superficiales superiores que extienden la vida útil de la infraestructura crítica. Ya sea para la fabricación aditiva de piezas nuevas o la reparación de maquinaria costosa, la elección del polvo de revestimiento láser sigue siendo el factor más influyente en la durabilidad y calidad del producto final.
