La atomización PSI optimiza el polvo de aluminio para la impresión 3D

29 de septiembre de 2022

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Phoenix Scientific Industries (PSI), Hailsham, East Sussex, Reino Unido, ha informado de una creciente demanda de sus sistemas de atomización avanzados utilizados para procesar aluminio. A través de su gama de atomizadores HERMIGA, PSI proporciona a los clientes equipos con clasificación ATEX para producir polvos de aluminio esféricos de alta calidad. La distribución del tamaño de las partículas se puede ajustar para adaptarse al usuario final, logrando altos rendimientos, incluso en el extremo más fino del rango para aplicaciones, como la fabricación aditiva de fusión de lecho de polvo por rayo láser (PBF-LB). La cartera de HERMIGA abarca desde I+D hasta sistemas a escala de producción de alta capacidad, y se ofrece tanto en modo de vertido continuo como por lotes. Esto se complementa aún más con las actividades de desarrollo de metalurgia de polvos de PSI y la tecnología de procesamiento de polvos de posproducción.

El aluminio es un metal reactivo de baja densidad con afinidad por el oxígeno, explica PSI. En el mundo natural se encuentra en forma de compuestos, siendo la bauxita (principalmente óxido de aluminio) la materia prima más común para la producción de aluminio puro (un proceso intensivo en energía que requiere reducción electrolítica). Como metal reactivo, el aluminio es inflamable y potencialmente combustible. Ciertas reacciones químicas también liberan gases inflamables (p. ej., 2Al + 3H2O = Al2O3 + H2). Expuesto al aire, el aluminio formará fácilmente una capa de óxido estable y, una vez recubiertas, las piezas a granel se utilizan comúnmente en muchas aplicaciones cotidianas.

Sin embargo, en forma de polvo, el factor de riesgo aumenta debido al aumento de la superficie y se reconoce ampliamente el potencial de combustión. Las mismas propiedades que pueden plantear desafíos de producción y manejo también pueden hacer que los polvos de aluminio sean muy útiles para una amplia gama de aplicaciones, incluidos los recubrimientos de rociado térmico, la producción de pinturas, la fabricación aditiva, los catalizadores, los propulsores sólidos, los fuegos artificiales y los explosivos, entre otros.

El crecimiento de la fabricación aditiva ha promovido el desarrollo de nuevas composiciones especialmente adaptadas a las características únicas de fusión y solidificación de los procesos de FA con haz de electrones y láser. Muchas de estas aleaciones contienen elementos reactivos, como las tierras raras Ti y Zr, y requieren las técnicas de atomización y fusión de gas inerte/vacío limpio proporcionadas en los atomizadores a escala de producción HERMIGA de la Serie 120 de PSI. Uno de estos atomizadores se instaló recientemente en las instalaciones de polvo metálico de IRT M2P en Uckange, Francia. La instalación enfrentó ciertos desafíos, explicó PSI, ya que el mayor de los componentes del atomizador se instaló a través del techo para encajar en un edificio alto existente con una huella restringida.

PSI informa que también trabajó en el desarrollo de la aleación de aluminio A20X™ para la fabricación aditiva. Esta aleación tiene una resistencia particularmente buena a altas temperaturas debido a los efectos de endurecimiento por dispersión de su contenido de TiB2, y fue desarrollada a través de la 'AltoSnecesidadAde luzPAG owder para el proyecto de fabricación aditiva (HIGHSAP). El consorcio reunió a Aeromet (socio principal), PSI, Renishaw y Rolls Royce para optimizar el polvo A20X producido por atomización para lograr las propiedades más adecuadas para cumplir con los requisitos de producción AM para aplicaciones aeroespaciales, de defensa y automotrices. Con el uso de polvos producidos por PSI, el consorcio fabricó de forma aditiva muestras y componentes de pruebas mecánicas. A través de la experiencia y las capacidades combinadas del consorcio, se lograron las siguientes propiedades a temperatura ambiente; resistencia última de 511 MPa, límite elástico de 440 MPa y alargamiento del 13% (también se realizaron pruebas a temperatura elevada). El polvo AT20X ahora está disponible comercialmente.

Durante los últimos cuatro años, PSI ha entrado en el campo de la tecnología de lecho fluidizado. Los FBR son extremadamente versátiles en el procesamiento de polvos, tanto metálicos como de otro tipo. Las aplicaciones incluyen tratamientos térmicos, reacciones químicas y recubrimiento mediante deposición química de vapor (CVD) de polvos a granel que se pueden escalar a volúmenes comercialmente atractivos. Las características de transferencia de calor y masa de un lecho fluidizado los hacen especialmente adecuados para el procesamiento a temperatura elevada, mientras que la presión se puede ajustar fácilmente para optimizar el rendimiento.

El 'Establecimiento de una cadena de suministro de polvo con sede en el Reino Unido paraingineradoPow El proyecto ders (ENGPOW) utilizó la tecnología FBR para procesar polvo con el objetivo final de reparar in situ los componentes de fuselaje de aluminio dañados mediante deposición por pulverización en frío. La reparación de soldadura convencional no se puede utilizar porque esto afectaría negativamente el temple de la aleación del sustrato en la zona afectada por el calor (HAZ). La reparación con rociado en frío ofrece una alternativa compatible con el sustrato, pero se ve obstaculizada por la baja eficiencia de deposición al rociar grados de aluminio relevantes. Para resolver el problema, el consorcio desarrolló tratamientos térmicos personalizados para ablandar el polvo, lo que resultó en una mayor deformación de las partículas y, por lo tanto, en su unión al sustrato. Para lograr esto, se utilizó una plataforma FBR diseñada por PSI para tratar térmicamente el polvo en solución, seguido de extracción, enfriamiento rápido y almacenamiento en frío a -40 °C para evitar el inicio del endurecimiento por envejecimiento natural. El consorcio estaba compuesto por PSI (socio principal), TWI y Alphatek Hyperformance Coatings con BAE Systems en calidad de asesores. Arriba se muestra un FBR operado a PSI con el recipiente de contención retirado, junto con un análogo de baja temperatura utilizado para establecer la característica de fluidificación del polvo de aluminio antes del tratamiento térmico a temperatura elevada.

PSI desarrolló recientemente la tecnología para la fabricación de polvos de aleación de aluminio y litio equimolares. Debido a la densidad extremadamente baja del Li, 534 kg/m3, la aleación de una fracción de volumen tan alto enfrentó dificultades considerables en comparación con las versiones estructurales más conocidas que contenían hasta un 2,45 % de Li en masa. Esto, combinado con la alta presión de vapor de Li, presentaba dificultades durante la aleación y el posterior manejo del polvo. Se tuvieron que desarrollar procedimientos de pasivación revisados ​​ante la escasez de datos confiables de explosividad y la tendencia a reaccionar vigorosamente con el agua. Se instaló una planta de producción en el sitio de un cliente y ahora está en funcionamiento.

PSI participará en la exposición Formnext de este año, que tendrá lugar en Frankfurt, Alemania, del 15 al 18 de noviembre. La empresa estará ubicada en el Pabellón 12.0 – Stand B14.

www.psiltd.co.uk

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