El mejor polvo IN738 para impresión 3D en 2023

Descripción general del polvo IN738 para impresión 3D

IN738 es un polvo de superaleación con base de níquel que se utiliza ampliamente para la fabricación aditiva de piezas metálicas de alto rendimiento. Combina excelentes propiedades mecánicas a altas temperaturas con procesabilidad, lo que lo convierte en una opción ideal para la impresión 3D de componentes aeroespaciales e industriales.

Este artículo proporciona una guía completa sobre el polvo de aleación IN738 para aplicaciones de impresión 3D. Abarca la composición, las propiedades, los parámetros de impresión, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, la manipulación, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras, y las preguntas más frecuentes sobre el polvo IN738. La información clave se presenta en tablas fáciles de consultar.

Composición del polvo IN738

El IN738 tiene una composición de aleación de endurecimiento por precipitación que contiene varios elementos solutos:

Elemento	Peso %	Propósito
Níquel	Saldo	El elemento matriz proporciona resistencia a la corrosión
Cromo	15 – 17	Resistencia a la oxidación
Aluminio	3.4 – 4.4	Endurecimiento por precipitación
Titanio	3.2 – 4.2	Endurecimiento por precipitación
Hierro	12,5 máx.	Fortalecimiento de la solución sólida
Cobalto	8.5 – 10	Fortalecimiento de la solución sólida
Molibdeno	1.5 – 2.5	Refuerzo de la fluencia
Tántalo	1 – 2	Endurecimiento por precipitación
Carbono	0,11 máx.	Formador de carburo

También se añaden trazas de boro, circonio y magnesio para controlar la estructura del grano.

Propiedades del polvo IN738

IN738 presenta las siguientes propiedades clave:

Propiedad	Descripción
Alta resistencia	Excelente resistencia a la tracción y a la rotura por fluencia hasta 750°C
Estabilidad térmica	Resistencia y dureza mantenidas hasta 700°C
Resistencia a la oxidación	Forma escamas protectoras de óxido de Cr2O3
Resistencia a la fatiga térmica	Resiste el agrietamiento durante los ciclos térmicos
Resistencia a la corrosión	Alta resistencia a la corrosión en caliente y a la oxidación
Procesabilidad	Fácilmente soldable con material de relleno adecuado

Sus propiedades lo hacen adecuado para componentes aeroespaciales de sección en caliente expuestos a tensiones extremas.

Parámetros de impresión 3D para polvo IN738

Se necesitan parámetros de impresión optimizados para procesar el polvo IN738:

Parámetro	Valor típico	Propósito
Grosor de la capa	20-50 μm	Las capas más finas mejoran la resolución
Potencia del láser	180-500 W	Condición de fusión sin evaporación
Velocidad de exploración	800-1600 mm/s	Equilibra la densidad y el tiempo de construcción
Distancia entre escotillas	50-200 μm	Densidad y propiedades mecánicas
Estructura de apoyo	Mínimo	Facilidad de retirada, acabado superficial
Gas inerte	Argón	Evitar la oxidación durante la impresión

La selección de parámetros depende de factores como la geometría de construcción, los requisitos mecánicos, las necesidades de acabado superficial y la orientación.

Aplicaciones de las piezas IN738 impresas en 3D

Los componentes IN738 de fabricación aditiva sirven para aplicaciones críticas en:

Industria	Componentes
Aeroespacial	Álabes de turbina, cámaras de combustión, piezas de escape
Generación de energía	Piezas del recorrido del gas caliente, intercambiadores de calor
Automoción	Ruedas turbocompresoras, válvulas
Tratamiento químico	Bombas, válvulas, carcasas

Las ventajas respecto a la IN738 de fundición/forjado incluyen geometrías complejas, plazos de entrega reducidos y relación de compra a vuelo.

Especificaciones del polvo IN738 para impresión 3D

El polvo IN738 está disponible comercialmente y cumple las especificaciones de composición y calidad:

Parámetro	Especificación
Gama de tamaños de partículas	15-45 μm típico
Forma de las partículas	Morfología esférica
Densidad aparente	> 4 g/cc
Densidad del grifo	> 6 g/cc
Caudal Hall	> 23 seg para 50 g
Pureza	>99,9%
Contenido de oxígeno	<300 ppm

Otros rangos de tamaño, purezas y tolerancias más estrictas son posibles para aplicaciones específicas.

Proveedores de IN738 en polvo

Entre los vendedores de polvo IN738 de renombre se incluyen:

Proveedor	Ubicación
Praxair	EE.UU.
Productos en polvo Carpenter	EE.UU.
Sandvik Osprey	REINO UNIDO
Erasteel	Suecia
AMETEK	EE.UU.
Tecnología LPW	REINO UNIDO

Los precios oscilan entre $90/kg y $220/kg en función de la calidad, la distribución por tamaños y la cantidad del pedido.

Manipulación y almacenamiento del polvo IN738

Como metal reactivo, el polvo IN738 requiere una manipulación controlada:

• Almacenar los envases sellados en un entorno de gas inerte fresco y seco.
• Evitar el contacto con la humedad, ácidos y agentes oxidantes
• Utilizar recipientes y equipos de transferencia conductores
• Conecte a tierra los equipos para disipar las cargas estáticas
• Minimizar la generación y acumulación de polvo
• Se recomienda ventilación local
• Seguir las precauciones de la ficha de datos de seguridad

El almacenamiento y la manipulación adecuados evitan alteraciones o peligros para la propiedad.

Inspección y ensayo de polvo IN738

Los métodos de prueba de calidad para el polvo IN738 incluyen:

Método	Parámetros probados
Análisis granulométrico	Distribución granulométrica
Difracción láser	Distribución granulométrica
Imágenes SEM	Morfología y microestructura de las partículas
EDX/XRF	Química y composición
DRX	Fases presentes
Picnometría	Densidad
Caudal Hall	Fluidez del polvo

Los ensayos según las normas ASTM aplicables garantizan la uniformidad entre lotes.

Comparación del IN738 con otros polvos de aleación

IN738 se compara con otras superaleaciones a base de Ni como:

Aleación	Resistencia a la oxidación	Coste	Imprimibilidad	Soldabilidad
IN738	Excelente	Medio	Excelente	Bien
IN718	Medio	Bajo	Feria	Excelente
Haynes 282	Excelente	Muy alta	Bien	Limitado
Inconel 625	Bien	Medio	Excelente	Excelente

En cuanto a imprimibilidad y rendimiento, la IN738 ofrece el mejor equilibrio en comparación con alternativas como la IN718 o la Haynes 282.

Ventajas e inconvenientes del polvo IN738

Pros	Contras
Excelente solidez y resistencia a la oxidación a altas temperaturas	Más caro que el polvo de aleación IN718
Fácilmente soldable con la masilla adecuada	Menor ductilidad a la tracción a temperatura ambiente
Ampliamente validado para procesos AM	Requiere prensado isostático en caliente para aliviar tensiones
Rendimiento comparable/superior a la IN738 de fundición	Almacenamiento y manipulación en atmósfera controlada
Posibilidad de geometrías complejas	Resistencia limitada a la fluencia a alta temperatura

El IN738 ofrece un rendimiento excepcional para piezas críticas de sección caliente, pero es más caro que otras opciones de superaleación de Ni.

Preguntas frecuentes sobre el polvo IN738 para impresión 3D

Éstas son algunas de las preguntas más frecuentes sobre la pólvora IN738:

P: ¿Qué tamaño de partícula se recomienda para imprimir IN738?

R: 15-45 micras es el rango de tamaño típico utilizado, proporcionando una buena fluidez junto con una alta resolución y densidad. Las partículas más finas, por debajo de 10 micras, pueden mejorar la densidad y el acabado superficial.

P: ¿Qué hace que el IN738 sea adecuado para la impresión 3D?

R: Los factores clave son la capacidad de impresión, las propiedades mecánicas, la soldabilidad y el uso previo en procesos convencionales que facilitan la validación. El IN738 se diseñó para su procesamiento en forja, por lo que se adapta fácilmente a la fabricación aditiva.

P: ¿Qué postprocesado es necesario para las piezas impresas con IN738?

R: Los procesos posteriores, como el prensado isostático en caliente, el tratamiento térmico y el mecanizado, suelen ser necesarios para aliviar las tensiones y conseguir las dimensiones, el acabado superficial y las propiedades finales requeridas.

P: ¿Son necesarias estructuras de soporte para imprimir IN738?

R: Se recomiendan estructuras de soporte mínimas para evitar una extracción difícil de superficies y canales complejos. El polvo esférico IN738 fluye bien y no requiere soportes extensos.

P: ¿Cuáles son las alternativas al polvo IN738 para la impresión 3D?

R: Las principales alternativas son IN718, IN625, Hastelloy X, Haynes 282, Mar-M247 y C263. Sin embargo, el IN738 ofrece las mejores propiedades generales de rendimiento y fabricabilidad.

P: ¿Qué densidad se puede alcanzar con los componentes IN738 impresos en 3D?

R: Las densidades superiores a 99% se consiguen fácilmente para el IN738 con parámetros de impresión 3D optimizados. Esto coincide con las propiedades de los productos IN738 forjados o fundidos procesados tradicionalmente.

P: ¿Se pueden mecanizar las piezas IN738 después de la impresión 3D?

R: Sí, pueden utilizarse procesos de mecanizado como el torneado, el taladrado y el fresado para mejorar el acabado superficial y la precisión. Para el mecanizado de material IN738 endurecido por precipitación se requieren parámetros de herramienta adecuados.

P: ¿Cuál es la rugosidad superficial típica de las piezas IN738 as-printed?

R: Los valores típicos de rugosidad superficial (Ra) oscilan entre 8 y 16 micras, pero pueden mejorarse aún más mediante el mecanizado y otros procesos de acabado.

P: ¿Necesita IN738 prensado isostático en caliente (HIP) después de la impresión 3D?

R: El HIP ayuda a aliviar las tensiones internas y a alcanzar la densidad 100%, pero no es obligatorio. Para aplicaciones no críticas, el tratamiento térmico posterior puede ser suficiente.

P: ¿Cuáles son los defectos comunes de impresión 3D observados con IN738?

R: Pueden producirse defectos como porosidad, agrietamiento, distorsión, fusión incompleta y rugosidad superficial, pero se mitigan con parámetros y procedimientos optimizados.