polvos hastelloy es una marca registrada de Haynes International, Inc. que hace referencia a una familia de superaleaciones a base de níquel resistentes a la corrosión. Los polvos de Hastelloy son partículas metálicas finas fabricadas a partir de diversas aleaciones de Hastelloy que se utilizan principalmente para aplicaciones de fabricación aditiva y soldadura en las que se necesita una alta resistencia, al calor y a la corrosión.
Visión general de los polvos Hastelloy
Los polvos de Hastelloy proporcionan una estabilidad estructural excepcional y resistencia a la deformación por fluencia térmica en una amplia gama de altas temperaturas. Entre las propiedades clave que hacen que el Hastelloy sea adecuado para la fabricación aditiva se incluyen:
- Alta resistencia mantenida bajo exposición prolongada a calor extremo
- Excelente resistencia a la corrosión, especialmente contra la oxidación y diversos ácidos
- Excelentes características de fabricación que permiten diseños intrincados con voladizos
- Estabilidad dimensional durante el funcionamiento a temperaturas elevadas y criogénicas
- Fácil impresión combinada con buena fluidez y densidad de empaquetado
El Hastelloy está disponible en diversas variantes de aleación optimizadas para condiciones específicas. Los polvos de Hastelloy más utilizados en AM son las aleaciones con base de níquel Hastelloy X, Hastelloy C276 y Hastelloy C22.
Tipos de polvo Hastelloy
Composiciones en polvo de Hastelloy
| Aleación | Níquel (%) | Cromo (%) | Hierro (%) | Molibdeno (%) | Otros elementos clave |
|---|---|---|---|---|---|
| Hastelloy X | 47,5 min | 21.5 – 23.5 | 18,5 máx. | 9 – 10 | Cobalto, tungsteno |
| Hastelloy C276 | Saldo | 14.5 – 16.5 | 4 – 7 | 15.5 – 17 | Molibdeno, wolframio |
| Hastelloy C22 | Saldo | 20 – 22.5 | 2,5 máx. | 12.5 – 14.5 | Cromo, tungsteno |
Fuente: Hojas de especificaciones de Haynes International
La composición exacta se controla para equilibrar propiedades como la soldabilidad, la fabricabilidad y la resistencia al agrietamiento ambiental para condiciones de servicio específicas.
Características principales de Popular Polvos Hastelloy
| Aleación | Propiedades clave | Aplicaciones comunes |
|---|---|---|
| Hastelloy X | Excelente resistencia a altas temperaturas <1.200°C, resistencia a la oxidación, fatiga térmica y resistencia a la fluencia. Se utiliza para revestimientos de combustión, boquillas de pulverización, termopozos. | Motores de aviación, hornos industriales, nucleares & equipos de procesamiento químico. |
| Hastelloy C276 | Resistencia superior a la corrosión, especialmente contra la corrosión por picaduras y grietas, incluso en ácidos oxidantes. Se utiliza para válvulas, bombas y tuberías. | Procesamiento químico, control de la contaminación, producción de pasta y papel. |
| Hastelloy C22 | Resistencia extremadamente alta a la corrosión en muchos entornos, tanto oxidantes como reductores. Se utiliza para condensadores, intercambiadores de calor y tuberías. | Procesamiento químico, desulfuración de gases de combustión, tratamiento de residuos. |
Especificaciones del polvo de Hastelloy
Los polvos de Hastelloy deben cumplir normas estrictas de distribución de tamaños y pureza para obtener resultados de impresión fiables y repetibles.
Distribución de tamaños de polvos Hastelloy
| Luz de malla | Gama de diámetros de partículas |
|---|---|
| 140x – 325 | 38 – 105 micras |
| 230x – 400 | 32 – 63 micras |
| 270x – 500 | 20 – 53 micras |
Las distribuciones de tamaño estrechas, de entre 25 y 45 micras, son las más adecuadas para los sistemas habituales de AM por láser/rayo electrónico.
Normas de pureza para polvos Hastelloy
| Impureza Elemento | Límite aceptable |
|---|---|
| Oxígeno (O2) | 0,06% máx. |
| Nitrógeno (N2) | 0,10% máx. |
| Carbono (C) | 0,08% máx. |
Los altos niveles de oxígeno y nitrógeno pueden causar problemas de porosidad durante la impresión. Los límites ayudan a garantizar piezas metálicas densas y de calidad.
Hastelloy en polvo
| Grado | Descripción |
|---|---|
| Grado A | Cumple todos los requisitos de tamaño, química y consistencia del lote. Se utiliza para la mayoría de las aplicaciones AM. |
| Grado B | Control de tamaño y normas de pureza más estrictos que en el Grado A. Para aplicaciones más críticas. |
| Grado C | Desarrollo de aleaciones personalizadas, aplicaciones de alto rendimiento. |
Los polvos de grado superior proporcionan un control de calidad más estricto para aplicaciones reguladas y de alto riesgo.
Aplicaciones de Polvos Hastelloy en AM
Gracias a sus excepcionales propiedades como material, las aleaciones Hastelloy se utilizan en una amplia gama de industrias exigentes cuando se fabrican mediante técnicas de AM.
Aplicaciones del polvo de Hastelloy por industria
| Industria | Aplicaciones comunes |
|---|---|
| Aeroespacial | Álabes de turbina, toberas de combustible, camisas y carcasas de combustión |
| Productos químicos | Válvulas, bombas, recipientes de reacción, tuberías |
| Petróleo y gas | Árboles de Navidad de boca de pozo, herramientas de fondo de pozo, válvulas |
| Automotor | Carcasas de turbocompresores, rotores de sobrealimentación |
| Médico | Instrumentos quirúrgicos, implantes |
| Moldes de vidrio | Superficies de contacto del vidrio fundido |
La incomparable resistencia al calor y a la corrosión de Hastelloy’ amplía las posibles aplicaciones en diversos mercados. La AM permite fabricar piezas complejas inadecuadas para los métodos tradicionales.
Comparación de procesos AM para polvo de Hastelloy
| Proceso | Descripción | Beneficios | Limitaciones |
|---|---|---|---|
| DMLS | Utiliza láser para fundir selectivamente el polvo capa por capa basándose en un modelo CAD. Es el proceso de AM metálico más común. | La combinación de complejidad de la pieza, velocidad y propiedades del material hace que sea la opción preferida para Hastelloy. | Tamaños limitados, más lento que el chorro de ligante, mayor coste de las piezas. |
| LBM – EBM | La fusión por haz de electrones funde polvo metálico con un haz de electrones de alta potencia en el vacío. | Excelente densidad y consistencia del material. Grandes volúmenes de construcción de hasta 1000 litros de capacidad. | Mayor coste del equipo, elección de materiales limitada en comparación con el láser, velocidades de fabricación más lentas. |
| Chorro aglomerante | Aglutinante líquido que cae selectivamente para unir partículas de polvo. | Extremadamente rápido, geometrías de pieza ilimitadas, menor coste de los equipos. | Piezas de menor densidad que requieren un proceso de sinterización secundario. Selección limitada de materiales. |
Los métodos basados en láser ofrecen el mejor equilibrio entre calidad de la pieza y flexibilidad para series pequeñas y medianas. Los procesos EBM y de chorro aglomerante son más adecuados para grandes volúmenes.
Proveedores de polvo de Hastelloy
Entre los principales fabricantes de polvos metálicos Hastelloy de alta calidad figuran:
Fabricantes de polvo de Hastelloy
| Compañía | Opciones de grado de polvo | Precios típicos |
|---|---|---|
| Sandvik Osprey | Grados A-C, todas las aleaciones comunes | 90-150 $/kg |
| Aditivo para carpinteros | Grado A & B | 100-180 $/kg |
| Hoganas | Grado A y personalizado | 75-220 $/kg |
| Praxair | Grado A, aleaciones selectas | 80-140 $/kg |
Los precios varían en función del volumen del pedido, la distribución de tamaños, los requisitos químicos y los niveles de impurezas permitidos.
Preguntas más frecuentes
¿Qué tamaño de partícula es mejor para DMLS o fusión de lecho de polvo láser?
Se recomienda un rango de tamaños de partícula de 25-45 micras, siendo óptimos los tamaños medios entre 30-40 micras. Esto equilibra la capacidad de extensión, la fluidez y la alta densidad de empaquetado necesarias para obtener capas uniformes y de alta calidad durante la impresión.
¿Es reutilizable el polvo de Hastelloy después de la impresión?
Sí, el polvo de Hastelloy puede recogerse, tamizarse y mezclarse con polvo fresco adicional entre 3 y 5 veces antes de que sea necesario sustituirlo, por lo que resulta muy económico. El tamaño o la forma de las partículas puede variar a lo largo de los ciclos de reutilización, por lo que debe controlarse.
¿Cuántas veces pueden refundirse las piezas de Hastelloy durante el proceso AM?
Se recomiendan 2-3 ciclos de fusión como máximo para las aleaciones de Hastelloy con el fin de evitar la deriva composicional que perjudica las propiedades mecánicas. Una vez alcanzado el límite de refundición, el material debe sustituirse por polvo nuevo.
¿Qué grado de Hastelloy tiene la mejor resistencia a la corrosión?
El Hastelloy C276 presenta la resistencia a la corrosión más completa en diversos entornos, como ácidos oxidantes, cloruros, etc., lo que lo convierte en el grado más resistente a la corrosión. El Hastelloy C22 también es extremadamente resistente. La selección del grado depende de las condiciones específicas de exposición.
¿Cuáles son algunos ejemplos de aplicaciones del polvo de Hastelloy?
Entre las aplicaciones más comunes que aprovechan la resistencia al calor y la corrosión del Hastelloy’ se incluyen las cámaras de combustión aeroespaciales, las válvulas y accesorios de motores de aviación expuestos a gases corrosivos calientes, equipos de procesamiento químico industrial como tuberías y depósitos, intercambiadores de calor para control de la contaminación, sistemas de manipulación y reprocesamiento de combustible nuclear y herramientas de perforación de petróleo/gas.