Visión general
AISI 31Mancha 6Lmenos polvo de acero es un tipo de acero inoxidable en polvo que contiene molibdeno como elemento de aleación. Forma parte de la serie 300 de aceros inoxidables austeníticos. Estos son algunos detalles clave sobre el polvo de acero inoxidable AISI 316L:
- Composición: Fe, Cr (16-18%), Ni (10-14%), Mo (2-3%), Mn, Si, P, S
- Propiedades: Excelente resistencia a la corrosión, buena resistencia al calor, alta ductilidad y resistencia, no magnético
- Aplicaciones: Impresión 3D, moldeo por inyección, fabricación aditiva, moldeo por inyección de metales
- Forma de las partículas: Esférica, irregular
- Tallas: 15-45 micras, 10-100 micras, otros
- Métodos de producción: Atomización con gas, atomización con agua, atomización con plasma
El polvo AISI 316L es un material versátil para la fabricación de piezas metálicas complejas mediante procesos de fabricación avanzados como el sinterizado selectivo por láser, el sinterizado directo de metal por láser y la inyección de aglutinante. Sus características clave, como la capacidad de impresión, la resistencia a la corrosión, la biocompatibilidad y la alta resistencia, lo hacen adecuado para aplicaciones aeroespaciales, de automoción, médicas y de procesamiento químico, entre otras.
Tipos de polvo de acero inoxidable AISI 316L
Existen algunos tipos principales de polvo de acero inoxidable 316L clasificados por método de producción y características de las partículas:
| Tipo | Método de producción | Forma de las partículas | Tamaño de partícula |
|---|---|---|---|
| Gas atomizado | Atomización de gases | Mayoritariamente esférico | 15-45 micras |
| Agua atomizada | Atomización del agua | Partículas irregulares, satélites | Hasta 100 micras |
| Plasma Atomizado | Atomización por plasma | Muy esférica | 15-45 micras |
| Polvo de hierro carbonilado | Descomposición térmica | Esférica | Menos de 10 micras |
Gas atomizado El polvo 316L produce las partículas más esféricas y con una distribución granulométrica más ajustada. Tiene una excelente fluidez y capacidad de dispersión para la fabricación aditiva.
Agua atomizada El polvo tiene una forma más irregular y contiene partículas satélites. Puede tener una distribución más amplia del tamaño de las partículas.
Plasma atomizado tiene una esfericidad y una fluidez muy elevadas. Es ideal para imprimir rasgos finos y superficies lisas.
Polvo de hierro carbonilado tiene el tamaño de partícula más pequeño, inferior a 10 micras. Se utiliza para aplicaciones de sinterización.
Características del polvo de acero inoxidable 316L
Estas son algunas de las principales características del polvo de acero inoxidable AISI 316L:
- Forma de las partículas: Las partículas esféricas y sin satélites son las más fluidas. Las partículas irregulares pueden provocar una mala distribución del polvo durante la impresión.
- Tamaño de las partículas: El rango típico es de 15-45 micras. Los tamaños más pequeños, por debajo de 10 micras, pueden producir polvo. Las partículas más grandes, por encima de 100 micras, pueden provocar un mal acabado superficial.
- Distribución del tamaño de las partículas: El polvo con una distribución ajustada garantiza una fusión uniforme y propiedades consistentes del material.
- Fluidez: Los polvos esféricos tienen una excelente fluidez medida en términos de densidad aparente y caudal Hall. Los polvos irregulares pueden tener una menor fluidez.
- Densidad del grifo: Una mayor densidad de colada mejora la densidad del lecho de polvo y la densidad final de la pieza. Los valores oscilan entre 3,5 y 4,5 g/cc.
- Pureza: Para evitar la porosidad y la oxidación se necesita una alta pureza con bajo contenido en oxígeno y nitrógeno. Los polvos de grado médico son los de mayor pureza.
- Contenido de humedad: La absorción de humedad puede provocar la aglomeración del polvo y afectar a su fluidez. El contenido de humedad debe mantenerse por debajo de 0,3%.
Aplicaciones del polvo de acero inoxidable 316L
El polvo AISI 316L se utiliza en las siguientes aplicaciones debido a su excelente resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas:
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Aeroespacial | Componentes de aeronaves, turbinas, piezas de motores |
| Automotor | Válvulas, pistones, rotores de turbocompresor |
| Médico | Implantes, prótesis, instrumental quirúrgico |
| Marina | Hélices de barcos, plataformas marinas |
| Química | Bombas, válvulas, tuberías |
| Petróleo y gas | Herramientas de fondo de pozo, piezas de cabeza de pozo |
Otras aplicaciones son equipos de procesamiento de alimentos, intercambiadores de calor, recipientes criogénicos, arquitectura, joyería, etc. La biocompatibilidad del 316L lo hace idóneo para implantes dentales y dispositivos médicos.
La fina resolución y la libertad geométrica que permiten los procesos de impresión 3D amplían el espacio de diseño de las piezas de acero inoxidable 316L en todos los sectores.
Especificaciones del polvo de acero inoxidable 316L
El polvo de acero inoxidable 316L se ajusta a las siguientes especificaciones:
| Especificación | Detalles |
|---|---|
| Norma ASTM | ASTM A240, ASTM F3056, ASTM F3301 |
| Número UNS | S31603 |
| Densidad | 7,9-8,1 g/cc |
| Resistencia a la tracción | ~485-620 MPa |
| Límite elástico | ~170-310 MPa |
| Alargamiento | ~40-50% |
| Intervalo de punto de fusión | 1370-1400°C |
| Grado EH (Extra Duro) | Contenido de oxígeno 0,1% Máx. |
| Grado SH (blando/alta pureza) | Contenido de oxígeno 0,03% Máx. |
La composición y las propiedades mecánicas pueden variar entre los distintos proveedores de polvo. Un mayor contenido de oxígeno puede afectar negativamente a la ductilidad y a la resistencia a la corrosión. Para aplicaciones críticas se dispone de polvo con contenido de oxígeno extra bajo.
Consideraciones de diseño para el polvo 316L
He aquí algunos consejos de diseño para trabajar con polvo de acero inoxidable 316L:
- El grosor mínimo de la pared debe ser de 0,8-1 mm para garantizar una resistencia suficiente
- Deben utilizarse superficies inclinadas de 30-45° en lugar de paredes verticales.
- Los generosos filetes y curvas ayudan a reducir las tensiones
- La porosidad puede minimizarse con parámetros de proceso optimizados
- El postprocesado, como el prensado isostático en caliente (HIP), mejora la densificación
- El acabado de la superficie puede ser necesario por razones estéticas y funcionales.
- Se necesitan estructuras de soporte durante la impresión para evitar deformaciones
El diseño cuidadoso de la pieza y la orientación de la construcción ayudan a evitar defectos superficiales, tensiones residuales y distorsión. Los parámetros del proceso también pueden ajustarse para mejorar las propiedades del material.
Proveedores de polvo de acero inoxidable 316L
Hay varios fabricantes y proveedores de polvo de acero inoxidable 316L de renombre:
| Compañía | País | Grados disponibles | Tamaño de las partículas |
|---|---|---|---|
| Sandvik | Suecia | Osprey 316L, EH, SH | 15-45 μm |
| Productos en polvo Carpenter | EE.UU. | 316L-Si, 316L-Mo | 15-45 μm |
| Praxair | EE.UU. | 316L, 316L-SH | 10-45μm |
| Höganäs | Suecia | 316L | 20-65μm |
| Tecnología LPW | REINO UNIDO | 316L-Fusión al vacío | 15-53 μm |
| Grupo CNPC Powder | China | 316L | 15-100μm |
Los precios oscilan entre $50-$150 por kilogramo en función de la cantidad del pedido, la distribución granulométrica, la forma y la pureza. También hay disponibles tamaños de partícula y composiciones personalizados.
Instalación, funcionamiento y mantenimiento de impresoras de polvo 316L
Trabajar con polvo 316L para la fabricación aditiva requiere procedimientos adecuados de instalación, funcionamiento y mantenimiento:
- Las impresoras deben instalarse en entornos con temperatura y humedad controladas, de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
- Los caudales de gas inerte deben ajustarse correctamente para evitar la oxidación durante la construcción.
- Es necesario calibrar regularmente el mecanismo de recubrimiento para garantizar la uniformidad de las capas de polvo.
- Las fugas en el sistema pueden provocar la absorción de humedad y la degradación del polvo
- El polvo no utilizado puede almacenarse en recipientes herméticos con bolsas desecantes
- Prevenir los riesgos de incendio limpiando frecuentemente el sistema y eliminando los derrames de polvo.
- Siga los programas de mantenimiento preventivo recomendados para ópticas, filtros y motores.
- Los componentes dañados o desgastados, como las cuchillas y los pistones de la repasadora, deben sustituirse.
- Utilice siempre EPI como mascarillas, guantes y gafas cuando manipule polvos finos para evitar riesgos para la salud.
La instalación, el entorno y el mantenimiento adecuados son esenciales para una impresión repetible de alta calidad con acero inoxidable 316L.
Cómo elegir un proveedor de polvo 316L
Estos son algunos consejos para seleccionar un proveedor de polvo de acero inoxidable 316L:
- Normas de calidad: Las certificaciones ISO 9001 y AS9100 demuestran los procesos de gestión de la calidad
- Caracterización del polvo: Deben facilitarse datos sobre la forma de las partículas, la distribución de tamaños, el caudal, la densidad y la composición.
- Control del proceso: Morfología y limpieza uniformes del polvo gracias a procesos de fabricación optimizados
- Capacidad de prueba: Se prefieren las pruebas internas de tamaño de partículas, ensayos químicos y microestructura.
- Experiencia en el sector: Número de años suministrando polvo a los sectores aeroespacial, médico y automovilístico
- Gama de polvos: Capacidad para producir aleaciones y granulometrías a medida para distintas aplicaciones
- Competencia en I+D: Experiencia metalúrgica para adaptar las características del polvo y las pruebas de cualificación
- Capacidad de respuesta: Entrega rápida de pequeñas muestras de I+D para evaluación
- Atención al cliente: Experiencia técnica en pulvimetalurgia y fabricación aditiva
- Certificaciones: ISO 13485 para el sector médico, AS9100 para el aeroespacial
- Precios: Equilibrado en función de la cantidad, el plazo de entrega y la personalización del polvo
Deben evaluarse muestras para verificar la calidad del polvo y la imprimibilidad antes de realizar pedidos de gran volumen.
Ventajas y limitaciones del polvo 316L
| Ventajas | Limitaciones |
|---|---|
| Excelente resistencia a la corrosión | Menor resistencia al desgaste que las aleaciones de cromo-cobalto |
| Biocompatible para usos médicos | Susceptible a la corrosión por picaduras y grietas |
| Elevada ductilidad y resistencia al impacto | Puede ser necesario un tratamiento posterior para mejorar el acabado superficial |
| Resistencia a la oxidación hasta 800°C | Pueden surgir problemas de porosidad con parámetros de proceso deficientes |
| Buena soldabilidad y conformabilidad | Caro en comparación con los polvos de acero al carbono |
| Disponible con oxígeno extra bajo para un mejor rendimiento | Mayor conductividad térmica que las aleaciones de níquel |
El polvo de 316L consigue un equilibrio entre propiedades mecánicas, soldabilidad y resistencia a la corrosión a un coste relativamente más elevado. La optimización del proceso ayuda a maximizar la densificación y las propiedades del material.
Preguntas más frecuentes
P: ¿Es seguro el polvo 316L para implantes médicos?
R: Sí, el polvo 316L es altamente biocompatible y se utiliza habitualmente para imprimir implantes ortopédicos y dentales. Asegúrese de que se cumplen las normas de pureza y limpieza de grado médico.
P: ¿Es necesario aliviar la tensión del polvo 316L?
R: Se recomienda un tratamiento térmico de alivio de tensiones después de la impresión para eliminar las tensiones residuales. El tratamiento típico es de 1-2 horas a 650°C.
P: ¿Se pueden mezclar las calidades de polvo 316L y 304L?
R: No se recomienda, ya que las diferentes propiedades del material pueden dar lugar a un rendimiento impredecible.
P: ¿Qué tamaño de partícula es mejor para imprimir características finas con polvo 316L?
R: Se prefiere el polvo más fino, normalmente de 15-25 micras, para obtener una alta resolución y acabado superficial. Pero las partículas más pequeñas tienen menor fluidez.
P: ¿Es el 316L resistente a la corrosión en entornos con agua de mar?
R: Sí, el 316L tiene una excelente resistencia a la corrosión por cloruros y se utiliza mucho en aplicaciones marinas.
P: ¿Cuál es la diferencia entre los grados 316 y 316L de acero inoxidable?
R: El 316L tiene menor contenido de carbono (0,03% máx.), lo que mejora la resistencia a la corrosión para la soldadura y la fabricación aditiva.
P: ¿Requiere el polvo 316L un tratamiento posterior de prensado isostático en caliente (HIP)?
R: El HIP ayuda a mejorar la densificación y las propiedades del material, pero no es obligatorio. La optimización de los parámetros también puede minimizar la porosidad.
P: ¿Cuál es la vida útil del polvo 316L?
R: Si se almacena correctamente en recipientes herméticos, el polvo 316L tiene una vida útil de 1 a 5 años antes de que sea necesaria su recalificación.
P: ¿Es reutilizable el polvo 316L?
R: Sí, el polvo 316L no utilizado puede recogerse, tamizarse y reutilizarse. Pero el polvo reutilizado tiene una mayor variabilidad en las características.