Polvos metálicos: de la reología al rendimiento de los materiales elaborados
¿Qué es la fabricación aditiva?
Complementaria a los procesos de fabricación tradicionales basados en la eliminación de material, la fabricación aditiva permite hoy beneficiarse de una libertad de diseño sin precedentes y de una rapidez de implementación excepcional. Responde a numerosas aplicaciones en mercados muy exigentes como la aeronáutica, el sector médico, el espacial, la defensa, …
La fabricación aditiva consiste en elaborar una pieza mediante el apilamiento sucesivo de polvos, la mayoría de las veces metálicos, fundidos por un haz (láser o electrones, por ejemplo).
El laboratorio FILAB está acreditado ISO 17025 por COFRAC para:
- la medición de la superficie específica según el método BET (según ISO 9277) y el análisis granulométrico por láser (según ISO 13320 en vía líquida y en vía seca),
- la medición de la densidad por picnometría de helio (según ASTM B923 y la ISO 12154),
- la determinación del tamaño de grano (según ASTM E112 y NF EN ISO 643) para los materiales macizos.
El análisis de polvos metálicos: ¿por qué recurrir a FILAB?
Con una experiencia significativa en la aplicación de estas diferentes técnicas, FILAB le acompaña en sus necesidades de análisis de polvos metálicos y de peritajes asociados a las actividades de fabricación aditiva:
Análisis de la composición química de los polvos metálicos mediante ICP-AES, ICP-MS y/o mediante analizador elemental C/S, O/N, H...
Medición de la densidad según las normas ASTM B527, ISO 3953,
Análisis granulométrico por granulometría láser según la norma ISO 13320
Medición de la fluidez según las normas ASTM B213, ISO 4490, ASTM B964,
Análisis morfológico mediante MEB- FEG EDX o Microscopía Óptica
Homologación SAFRAN según el pliego de condiciones Ma0015. SAFRAN ha ampliado el alcance de nuestra homologación a la caracterización química y física de los polvos metálicos. Este reconocimiento vuelve a poner de relieve nuestro saber hacer en caracterización y peritaje de polvos metálicos para responder con mayor rapidez y fiabilidad a las necesidades de nuestros clientes.
Instrumentos para el análisis de polvos metálicos:
GranuHeap : medición de las propiedades estáticas de un polvo metálico (ángulo de reposo, índice de cohesión estática).
GranuDrum : medición de las propiedades de flujo (ángulo de flujo, índice de cohesión dinámica, ángulo de la primera avalancha, aireación del polvo).
GranuPack : medición de la compactación dinámica de un polvo metálico (densidad aparente, densidad golpeada, ratio de Hausner, dinámica de densificación).
GranuFlow : medición del flujo a través de orificios, indicador clave de la fluidez de los polvos.
GranuCharge : medición de las propiedades electrostáticas de los polvos metálicos.
¿Por qué caracterizar sus polvos metálicos?
Este proceso de fabricación es sensible a las variaciones de tamaño y forma de las partículas de polvo metálico utilizadas como materia prima o materia reciclada. En efecto, estas características geométricas condicionan especialmente su extendido durante el proceso, pero también su nivel de compactación, lo que permite limitar los intersticios.
Para garantizar la calidad de las piezas elaboradas, los polvos metálicos deben por tanto responder a numerosas exigencias para alcanzar los rendimientos esperados. Integrados especialmente en la norma NF E 67-010, que presenta las especificaciones técnicas de los polvos metálicos para aplicaciones de fabricación aditiva, los parámetros evaluados con regularidad son:
- la granulometría realizada generalmente por granulometría láser según la norma ISO 13320 y que permite acceder a la distribución granulométrica con determinación de los parámetros característicos (d10, d50, d90),
- la fluidez caracterizada por un tiempo de flujo mediante un embudo calibrado de tipo cono de Hall según la norma ISO 4490 y ASTM B 213 o cono de Carney según la norma ASTM B 964,
- la densidad aparente y la densidad compactada que permiten caracterizar por efecto mecánico la aptitud de un polvo para organizarse expulsando el aire entre los granos. Estos ensayos se realizan con un volumómetro de compactación según la norma ASTM B 527 y ISO 3953. El índice de Hausner corresponde a la relación entre la densidad compactada y la densidad aparente,
- la densidad real determinada por picnometría según la norma ISO 12154 o ASTM B 923. Esta magnitud permite especialmente determinar mediante cálculo, a partir de la densidad teórica (de un material macizo, por ejemplo), el porcentaje de porosidad interna,
- la morfología evaluada mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB-FEG) y Microscopía Óptica para apreciar la granulomorfología, la esfericidad, el satelitismo (polvo de pequeño diámetro aglomerado sobre polvo de gran diámetro en el caso de materiales reciclados),
- el contenido de humedad determinado por gravimetría tras secado según la norma ASTM E 1868,
- la composición química de los polvos metálicos. Se determina mediante técnicas espectroscópicas como ICP-AES e ICP-MS y técnicas de análisis elemental tras combustión para la cuantificación de los elementos C, S, N, O y H.
El cumplimiento de los requisitos asociados a estas diferentes características permite al polvo metálico generar en la pieza elaborada un bajo índice de defectos (porosidad, inclusión, …) y un alto nivel de compacidad, sinónimo de excelentes propiedades mecánicas.
