TMCOMAS Laser Cladding

MUY ALTA ENERGIA BAJA ENERGIA ¿QUÉ ES EL LASER? Solo una longitud de onda: Monocromático Propagación en paralelo: Sin divergencia Oscilación en Fase: Coherente Extremadamente pequeño foco: Alta Intensidad Diferentes Longitudes de Onda (Todo el espectro visible) Divergencia Incoherente Sin focalizar: Baja Intensidad MUY ALTA ENERGIA BAJA ENERGIA

¿COMO CREAMOS UN HAZ LASER? Energía de excitación Medio Activo del Laser (CO2, Nd-YAG, Diodos) RESONADOR HAZ DEL LASER Espejo Espejo parcialmente reflectante Energía perdida (calor)

LOS MATERIALES Y EL LASER Por la alta densidad de energía que puede desarrollar el láser, podemos tratar muy diversos materiales GRABADO y T.T. SOLDADURA CLADDING 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

EL LASER CLADDING (RECARGUE POR LASER) Inyectamos polvo del material junto con el láser. Lo proyectamos sobre la pieza protegido mediante un chorro de Árgon. El láser funde el polvo que llega a la pieza y que la recubre El láser también funde una pequeña profundidad de la pieza y asegura la soldadura RESULTADO: un Cordón de alta calidad posicionado con gran precisión

EQUIPOS 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.

LA BOQUILLA DE RECARGUE Fibra óptica Pirómetro control Ópticas para focalizar el haz 2 Conectores para el polvo 2 Conectores refrigeración 3 Conectores gas inerte de protección Boquilla inyectora de polvo

LASER CLADDING: PRINCIPIO Cordón Dilución ZAC Dosificador Fusión SUSTRATO Haz de Polvo El haz de polvo debe inyectarse en el punto de foco del láser El baño fundido permite asegurar la unión entre cordón y sustrato OBJETIVO: Minimizar dilución y ZAC mediante el control del aporte energético del láser

LASER CLADDING: PARÁMETROS DE PROCESO CAUDAL MÁSICO Medido en g/min, influye en la geometría y calidad del cordón POTENCIA La potencia aplicada permite controlar el aporte energético al proceso LASER Cordón Dilución ZAC Dosificador Fusión SUSTRATO Haz de Polvo TODOS LOS PARÁMETROS INTERACTUAN Y ESTAN RELACIONADOS ENTRE SI. SU OPTIMIZACIÓN PARA CADA PAR DE MATERIALES PERMITE OBTENER LAS PROPIEDADES DESEADAS TAMAÑO DEL BAÑO Permite controlar la densidad de energía aplicada VELOCIDAD La velocidad relativa haz-sustrato permite controlar la interacción energética entre ambos

PROCESO LÁSER CLADDING: OBJETIVOS 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.

LASER CLADDING: caracterización del polvo

LASER CLADDING: caracterización del recubrimiento

LASER CLADDING: caracterización del recubrimiento

LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT 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. Stellite 6 sobre St-52

LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT Microdureza HVN 230 HVN 320 HVN

LASER CLADDING: Ensayo de adherencia Según ASTM E-190-92 (2008) adaptada

LASER CLADDING: Ensayo de corrosión 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

MATERIALES DE APORTACIÓN 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 22 Austenítico. Resistencia química y ductilidad. Capas de anclaje, resistencia química. AISI 410 L 36 Martensítico. Alta dureza pero mecanizable. Reconstrucción de componentes mecánicos AISI 431 50 Martensítico. Alta dureza AISI 420 S 55 Martensítico. Muy alta dureza. Hardfacing en componentes mecánicos

Proceso homologable según la norma: CASOS INDUSTRIALES: homologación MATERIAL: AISI 316L + Stellite 6 APLICACIÓN: Protección de la zona de desgaste PIEZAS: 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.

STELLITADO HUSILLOS: ENSAYOS DE 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

CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS

CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS

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