En este trabajo diversas piezas fabricadas en aleaciones aeronáuticas a través del proceso DMLS (Direct Metal Laser Sintering) han sido sometidas a diferentes procesos de estabilización con el objeto de determinar el tratamiento óptimo de liberación de tensiones y que proporcione las mejores propiedades mecánicas al material. Dichos procesos han consistido en tratamientos térmicos (utilizando diferentes temperaturas y atmósferas) junto con la aplicación de shot peening. También se ha estudiado el efecto de tratamientos de pulido superficial. Tras cada proceso de estabilizado se han estudiado los cambios en las tensiones residuales, y en la microestructura, porosidad y dureza de las muestras.
En general los procesos de prototipado rápido han generado tensiones residuales superficiales ligeramente tractivas en las piezas fabricadas con aleaciones de CoCr e Inconel, mientras que en el caso de piezas fabricadas en Maraging Steel dichas tensiones han resultado ser más compresivas y por lo tanto más beneficiosas para el comportamiento a fatiga del componente. Los tratamientos de shot peening y de pulido superficial homogeneizan apreciablemente el estado tensional superficial inicial de las piezas, llevándolo además a un estado fuertemente compresivo. Los tratamientos térmicos estudiados no afectan ni a la porosidad, ni a la composición química, pero a medida que la temperatura del tratamiento aumenta los cambios microestructurales y de dureza en el material de las piezas son más significativos.
Un poco de historia
Los procesos de fabricación aditivos, o procesos de prototipado rápido, se han desarrollado con posterioridad a los procesos convencionales de mecanizado. Las primeras tecnologías aditivas se patentaron en 1971, pero las primeras aplicaciones de dichas tecnologías no aparecieron hasta 1980 en el caso del proceso de estereolitografía, 1985 para el sinterizado de polímeros, 1990 para aplicaciones específicas de sinterizado de metales y 2005 para sinterizado convencional de metales. Los desarrollos actuales de fusión de metales son la combinación de tres tecnologías: emisión láser, producción de polvo metálico de pequeño tamaño (atomización) y tratamiento de objetos tridimensionales por ordenador.
El proceso DMLS (Direct Metal Laser Sintering) es una tecnología de prototipazo rápido que, actualmente, con la introducción de nuevas aleaciones metálicas y la mejora de los equipos, está siendo utilizada para la fabricación de componentes funcionales. En particular, la industria aeronáutica está investigando y apostando por la introducción de esta tecnología en la fabricación de piezas prototipo funcionales de motor. Por ello, y de cara a cumplir los requisitos funcionales finales, puede ser necesario someter a las piezas fabricadas por DMLS a posteriores tratamientos termoquímicos para mejorar sus propiedades físico-químicas y mecánicas. Por tanto, es imprescindible una buena caracterización de las piezas sinterizadas, con o sin tratamientos posteriores, para controlar el efecto que cada tratamiento tiene en el estado final de las piezas, y así poder garantizar un buen comportamiento en servicio de las mismas.
Los procesos de fabricación de un componente generan, aunque sea de forma muy superficial, cambios estructurales y de tensiones residuales en el mismo, que afectan a su vida en servicio. Son especialmente importantes las tensiones residuales existentes en los componentes, ya que éstas se suman a los campos externos de tensiones de manera que la tensión real a la que la pieza se ve sometida es mayor (en el caso de tensiones residuales de tracción) que la tensión nominal aplicada, y por tanto su resistencia a fatiga se reduce, pudiendo dar lugar a fallos prematuros de las piezas durante su uso.
En este trabajo diversas piezas fabricadas en aleaciones aeronáuticas a través del proceso aditivo DMLS (Direct Metal Laser Sintering) han sido sometidas a diferentes tratamientos de estabilización con el objeto de determinar cual de dichos tratamientos ofrece las mejores propiedades mecánicas y óptimas de liberación de tensiones. Dichos procesos han consistido en tratamientos térmicos (utilizando diferentes temperaturas y atmósferas) y tratamientos superficiales de shot peening. También se ha estudiado el efecto de tratamientos de pulido superficial posteriores. Tras cada proceso de estabilizado se han estudiado los cambios en las tensiones residuales, y en la microestructura, porosidad y dureza de las muestras.
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