Nuevas fronteras en técnicas de fabricación por recargue láser

Resumo

En la presente tesis doctoral se ha hecho el estudio de la capacidad del plaqueado láser para producir recubrimientos micrométricos de una súper-aleación de base cobalto sobre acero inoxidable, de cara a acceder a rangos de espesores de recubrimientos difíciles de alcanzar con otras técnicas. Se ha partido de un sistema experimental de plaqueado láser convencional y se han explorado las limitaciones propias de la técnica a la hora de abordar procesos de recargue que impliquen espesores de recubrimiento de pocas decenas de micrómetros. Se han realizado ensayos experimentales para obtener cordones mediante la técnica de plaqueado láser por inyección neumáticas lateral de partículas. Se ha utilizado inicialmente una fuente láser de Nd:YAG, una mesa de posicionamiento, un alimentador de partículas basado en broca y un material precursor con partículas de 90 micrómetros de tamaño medio. El análisis y caracterización geométrica de los resultados iniciales mostró unos cordones con anchos y espesores de varios centenares de micrómetros. La sustitución de la fuente láser por otra de fibra Yb:YAG de alto brillo ha permitido una reducción del espesor de los cordones procesados, consiguiéndose bajo ciertos parámetros de procesamiento espesores por debajo de los 100 micrómetros, aunque con espesores por encima de ese valor. Una vez evaluadas las limitaciones inherentes al sistema de plaqueado láser convencional se ha diseñado, construido y puesto a punto un nuevo sistema experimental que permite trabajar con material precursor en polvo altamente cohesivo. La nueva estación de trabajo para micro-plaqueado láser está formada por una fuente láser de fibra Yb:YAG de alto brillo, un alimentador de partículas basado en ondas ultrasónicas, y capaz de trabajar con partículas micrométricas y submicrométricas, y un sistema de posicionamiento de alta precisión. Como material de precursor se ha utilizado una súper-aleación de base cobalto con un tamaño de partícula por debajo de los 16 micrómetros. Con este sistema se han producido cordones micrométricos de una súper-aleación de base cobalto, con unos anchos y espesores mínimos por debajo de los 20 y 10 micrómetros respectivamente. Se ha estudiado la influencia de las características geométricas de los cordones con los parámetros de procesamiento. Asimismo ha sido evaluada la microestructura de las muestras y su dureza. Finalmente, también se ha comprobado la viabilidad de la técnica en la generación de recubrimientos por solape de cordones. Las características geométricas de los micro-recubrimientos fueron analizadas en función de los parámetros, estudiándose también la microestructura obtenida en los micro-recubrimientos.