En MX3D, exploramos continuamente nuevos materiales para abrir nuevas posibilidades en la impresión 3D robótica de metales mediante la fabricación aditiva por arco con hilo (WAAM). En colaboración con Novametal, un proveedor de materiales de soldadura de alta calidad, hemos llevado a cabo recientemente una exhaustiva serie de pruebas de calificación de materiales. El objetivo es determinar si las aleaciones seleccionadas de Novametal cumplen con los estándares mecánicos y de calidad requeridos para las aplicaciones WAAM, y ampliar nuestra biblioteca de materiales para nuestros clientes con los sistemas de fabricación aditiva de metal M1/MX.
Esta publicación resume los resultados de esta campaña de pruebas, que abarca la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto y el comportamiento a la flexión de dos aleaciones de alto rendimiento: el aluminio ER5183 y la aleación de níquel NiCrMo-3.
Descripción general de los materiales: ¿Por qué estas aleaciones?
La tecnología WAAM abre nuevas posibilidades para la fabricación de piezas metálicas grandes y complejas con plazos de entrega más cortos que los métodos convencionales. Sin embargo, no todos los materiales se comportan de la misma manera en la fabricación aditiva basada en arco , por lo que es esencial garantizar la soldabilidad, la integridad mecánica y la repetibilidad.
Junto con Novametal, seleccionamos dos alambres para probar su rendimiento con WAAM:
- Aluminio ER5183, una aleación de aluminio de alta resistencia que se utiliza habitualmente en la construcción naval, estructuras marítimas y aplicaciones criogénicas, y
- La aleación de níquel NiCrMo-3 (ERNiCrMo-3) es una aleación a base de níquel resistente a la corrosión y de alto rendimiento, diseñada para entornos agresivos, como los sectores químico, marítimo y energético.
Es fundamental que los alambres de soldadura para WAAM ofrezcan características de arco estables, una alimentación constante y un alto rendimiento mecánico en el estado en que se imprimen. Estas pruebas tienen como objetivo validar si las aleaciones seleccionadas de Novametal cumplen con esos exigentes criterios.
Métodos de prueba: Garantía impulsada por ASME
Los ensayos de materiales se llevaron a cabo siguiendo las directrices de la Sección IX, Artículo VI, de la ASME, lo que garantiza una metodología rigurosa y homologada por la industria.
Para cada material, fabricamos probetas impresas mediante WAAM tanto de espesor fino (5 mm) como grueso (50 mm) utilizando los sistemas robóticos WAAM de MX3D. A continuación, estas muestras se sometieron a:
- Ensayos de tracción: para medir la resistencia a la tracción máxima (UTS), la resistencia a la tracción de rendimiento (YTS) y el alargamiento (A%).
- Pruebas de impacto: realizadas a temperaturas relevantes para evaluar la resistencia.
- Pruebas de flexión: evaluación de la ductilidad y la solidez de la soldadura.
Todos los informes de ensayos no destructivos (END), radiografías y datos de ensayos mecánicos se documentaron a lo largo de todo el proceso.
Resultados de las pruebas por aleación
Los resultados de las pruebas realizadas al alambre de aluminio ER5183 fueron los siguientes:
Aluminio ER5183
Muestras finas (5 mm)
- UTS: 282 MPa
- Prueba de flexión: Aceptable
Muestras gruesas (50 mm)
UTS: 286 MPa
- YTS: 128 MPa
- Alargamiento (A%): 30 %
- Prueba de impacto a 20 °C: 30 J
- Prueba de flexión: Aceptable
Resumen: La aleación ER5183 demostró una buena soldabilidad y rendimiento mecánico en ambos espesores, con valores UTS consistentes y una ductilidad aceptable para aplicaciones estructurales WAAM.
Los resultados de las pruebas realizadas con la aleación de níquel NiCrMo-3 fueron los siguientes:
Aleación de níquel NiCrMo-3
Muestras finas (5 mm)
- UTS: 616 MPa
- Prueba de flexión: Aceptable
Muestras gruesas (50 mm)
- UTS: 683 MPa
- YTS: 401 MPa
- Alargamiento (A%): 58 %
- Prueba de impacto a -196 °C: 219 J
- Prueba de flexión: Aceptable
Resumen: El NiCrMo-3 presenta una excelente resistencia, ductilidad y una notable tenacidad a temperaturas criogénicas. Su rendimiento confirma su idoneidad para aplicaciones exigentes en los sectores energético, offshore y marítimo mediante WAAM.
Conclusión: nuevos materiales, nuevas posibilidades
La homologación satisfactoria del aluminio ER5183 y de la aleación de níquel NiCrMo-3 supone una importante incorporación a la gama de aleaciones compatibles con los sistemas de fabricación aditiva con metal MX3D sistemas de fabricación aditiva de metal M1 y MX de MX3D . Ambos materiales demostraron una soldabilidad y una integridad mecánica constantes, cumpliendo con los estrictos requisitos de las pruebas de la Sección IX de la ASME.
¿Qué significa esto para usted?
Si sus proyectos requieren aleaciones de níquel resistentes a la corrosión o componentes de aluminio de alta resistencia, MX3D ahora puede imprimirlos. Tanto si desea fabricar internamente con su propio sistema M1/MX Metal como si desea encargar piezas personalizadas desde nuestras instalaciones de producción de Ámsterdam, estos nuevos materiales homologados están disponibles para su próxima aplicación.
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