tmcomas laser cladding
TRANSCRIPT
TMCOMASLaser Cladding
• Diferentes Longitudes de Onda (Todo el espectro visible)• Divergencia• Incoherente• Sin focalizar: Baja Intensidad
MUY ALTA ENERGIA
BAJA ENERGIA
• Solo una longitud de onda: Monocromático• Propagación en paralelo: Sin divergencia• Oscilación en Fase: Coherente• Extremadamente pequeño foco: Alta Intensidad
¿QUÉ ES EL LASER?
RESONADOR
Energía de excitación
HAZ DEL LASER
Espejo parcialmente reflectante
Espejo
Medio Activo del Laser (CO2, Nd-YAG, Diodos)
¿COMO CREAMOS UN HAZ LASER?
Energía perdida (calor)
Por la alta densidad de energía que puede desarrollar el láser, podemos tratar muy diversos materiales
GRABADO y T.T.
CLADDINGSOLDADURA CORTE
•Interacción Superficial
• Baja Energía
•Fusión de Materiales
• Alta Energía
•Fusión de Materiales
• Alta Energía
•Fusión y vaporización de
Materiales• Muy Alta
Densidad de Energía
LOS MATERIALES Y EL LASER
El láser funde el polvo que llega a la pieza y que la recubre
Inyectamos polvo del material junto con el láser. Lo proyectamos sobre la pieza protegido mediante un chorro de Árgon.
El láser también funde una pequeña profundidad de la pieza y asegura la soldadura
RESULTADO: un Cordón de alta calidad posicionado con gran precisión
EL LASER CLADDING (RECARGUE POR LASER)
Láser de Diodo de alta potencia Laserline LDF 1000-4000 VG4L, potencia máxima 4000W y longitudes de onda de 900 a 1030 nm.
Pirómetro óptico de dos colores para control del proceso. Boquilla de recargue MacroCLAD 45V2 (fibra óptica 1500 µm). Posicionado mediante CNC, máquina cartesiana de 4 ejes.
EQUIPOS
•2 Conectores para el polvo•2 Conectores refrigeración•3 Conectores gas inerte de protección
Ópticas para focalizar el haz
Fibra óptica
Boquilla inyectora de polvo
Pirómetro control
LA BOQUILLA DE RECARGUE
LASER
CordónDilución
ZAC
Dosificador
Fusión
SUSTRATO
Haz de PolvoEl baño fundido permite asegurar la unión entre cordón y sustrato
El haz de polvo debe inyectarse en el punto de foco del láser
OBJETIVO:Minimizar dilución y ZAC mediante el control del aporte energético del láser
LASER CLADDING: PRINCIPIO
LASER
CordónDilución
ZAC
Dosificador
Fusión
SUSTRATO
Haz de Polvo
POTENCIALa potencia aplicada permite controlar el aporte energético al proceso
TAMAÑO DEL BAÑOPermite controlar la densidad de energía aplicada
VELOCIDADLa velocidad relativa haz-sustrato permite controlar la interacción energética entre ambos
TODOS LOS PARÁMETROS INTERACTUAN Y ESTAN RELACIONADOS ENTRE SI.SU OPTIMIZACIÓN PARA CADA PAR DE MATERIALES PERMITE OBTENER LAS PROPIEDADES DESEADAS
LASER CLADDING: PARÁMETROS DE PROCESO
CAUDAL MÁSICOMedido en g/min, influye en la geometría y calidad del cordón
Minimizar las tensiones residuales generadas, reduciendo la distorsión y
permitiendo la reparación y reconstrucción de piezas esbeltas.
Reducir la ZAT de las piezas al mínimo.
Evitar el uso de pre calentamientos y de enfriamientos controlados para
simplificar el proceso.
Mantener una tasa de dilución baja para reducir los espesores de material
aplicados.
Aumentar la dureza de la aleación por afinado de la micro estructura.
PROCESO LÁSER CLADDING: OBJETIVOS
LASER CLADDING: caracterización del polvo
LASER CLADDING: caracterización del recubrimiento
LASER CLADDING: caracterización del recubrimiento
250 HVN0.3
400 HVN0.3
En función de la masa del substrato y de la potencia del laser y el solape producido, podemos controlar muy bien la extensión de la ZAT.
LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT
Stellite 6 sobre St-52
230 HVN
320 HVN
LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT
Microdureza HVN
SegúnASTM E-190-92 (2008) adaptada
LASER CLADDING: Ensayo de adherencia
Comparativa de resistencia a la corrosión de AISI 316 y AISI 316 + Stellite 6 aportada con Laser Cladding.
CONCLUSION INFORME: no mejora la resistencia a la corrosión pero no la empeora.Hay que tener en cuenta la gran diferencia de dureza entre ambos
LASER CLADDING: Ensayo de corrosión
MATERIALES DE APORTACIÓN
MATERIAL DUREZA HRC PROPIEDADES APLICACIONES
CERMET CARBURO DE TUNGSTENO
64SFTC-36NiBSi --
Muy alta resistencia a la abrasión y al impacto.
Minería. Equipos de molienda y trituración. Siderurgia.
60WC-40NiBSi --Alta resistencia a la abrasión y moderada al impacto
Equipos de bombeo, agitadores.
SUPER ALEACIONES BASE COBALTO
STELLITE 6 55-56 Elevada resistencia química y buenas propiedades mecánicas a alta temperatura
Asientos de válvula, camisas de desgaste, elementos sometidos a T, equipos de bombeo.
STELLITE 12 56-58
STELLITE 1 58-60
SUPER ALEACIONES BASE NÍQUEL
INCONEL 625 28-30
Muy alta resistencia química, incluso a temperaturas elevadas.
Componentes para industria química y de generación de energía.
ALEACIONES BASE HIERRO
AISI 316 L 22Austenítico. Resistencia química y ductilidad.
Capas de anclaje, resistencia química.
AISI 410 L 36Martensítico. Alta dureza pero mecanizable.
Reconstrucción de componentes mecánicos
AISI 431 50 Martensítico. Alta dureza
Reconstrucción de componentes mecánicos
AISI 420 S 55 Martensítico. Muy alta dureza.
Hardfacing en componentes mecánicos
MATERIAL: AISI 316L + Stellite 6APLICACIÓN: Protección de la zona de desgastePIEZAS: Husillos bomba Warren. Ind. Petroquímica
Proceso homologable
según la norma:UNE EN ISO
15609-4:2010“Cualificación de
procesos de soldeo para los
materiales metálicos. Parte 4: soldeo por laser.
CASOS INDUSTRIALES: homologación
Seis probetas, 163x64x12.6 mm3, material 17-4 PH endurecido y forjado. Sin pre ni post tratamientos. No se controlan las condiciones de enfriamiento (al aire). Proceso de recubrimiento (análogo al proceso industrial final):
Superficie limpia obtenida por mecanizado Desengrase con Acetona Recubrimiento con capa de anclaje: AISI 316L Limpieza mecánica por cepillado Recubrimiento con la capa de trabajo: Stellite 6 Rectificado con diamante a cota final
2 muestras han quedado como referencia y posible contraste 4 muestras han sido sometidas a ensayo:
Caracterización metalográfica Cadenas de micro dureza Vickers 0.100 Control dimensional Líquidos Penetrantes Test de adherencia por doblado en U según ASTM E-190-92 (2008) adaptado
Probeta pre industrial: análoga en redondo macizo de Ø200mm
STELLITADO HUSILLOS: ENSAYOS DE HOMOLOGACIÓN
CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS
CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS
Av. Estació, 5417300 BLANES (GIRONA)
GPS: N 41º40’35’’, E 2º41’41’’ T: +34.972.330.600 F: +34.972.336.282
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