El cobre y las aleaciones de cobre tienen excelentes propiedades físicas y químicas, como alta conductividad, conductividad térmica y resistencia a la corrosión, y se utilizan ampliamente en la industria energética, sistemas de gestión térmica, plantas de energía nuclear y la industria aeroespacial. Las aleaciones de cobre de alta resistencia, resistentes al desgaste y a la corrosión se utilizan para piezas de automóviles y artículos de primera necesidad.
Este artículo presenta los tipos y métodos de preparación de polvos de materia prima de cobre y aleaciones de cobre utilizados para la fabricación aditiva (AM) y resume el estado actual de la tecnología AM para piezas a base de cobre en el país y en el extranjero. Se destacó el flujo del proceso y las ventajas y desventajas de los diferentes métodos de fabricación aditiva, y se analizaron las dificultades técnicas y las soluciones correspondientes que afectan la calidad de las piezas. También se discutió la dirección del desarrollo de la tecnología AM para piezas basadas en cobre.
La tecnología AM es un nuevo método para preparar piezas basado en cortes en capas y datos discretos del modelo 3D de la pieza, y mediante la acumulación de materiales capa por capa. En comparación con los métodos de fabricación tradicionales, la tecnología AM tiene ventajas como una gran libertad de diseño y un ciclo de producción corto, lo que la hace adecuada para piezas impresas en 3D con formas complejas, gradientes livianos o multifuncionales.
Polvo atomizado de cobre y aleación de cobre.
El método de atomización pulveriza el metal fundido en partículas con un tamaño inferior a 150 μm mediante medios mecánicos. La microestructura de los polvos metálicos obtenidos mediante diferentes procesos de atomización varía, incluidas las formas esféricas, esponjosas, esféricas y escamosas.
Polvo recubierto
El polvo de recubrimiento mejora sus propiedades, como la conductividad y la ductilidad, al recubrir otros metales o aleaciones sobre la superficie del polvo de cobre. Por ejemplo, la Figura 2 muestra diferentes componentes
Proceso de fabricación aditiva de cobre y aleaciones de cobre.
Los principales procesos de AM incluyen la fusión selectiva por láser (SLM), la fusión por haz de electrones (EBM), el chorro de aglutinante (BJ) y la impresión por extrusión de polvo (PEP).
1. Fusión selectiva por láser (SLM)
SLM utiliza rayos láser para fundir materiales en polvo capa por capa, formando piezas densas. Sus ventajas son una alta precisión dimensional y una rápida tasa de deposición, pero requiere una alta esfericidad y fluidez de los materiales en polvo.
2. Fusión por haz de electrones (EBM)
La EBM utiliza un haz de electrones para fundir polvo metálico, que es adecuado para preparar piezas estructuradas complejas. En comparación con SLM, EBM tiene una mayor eficiencia en la utilización de energía, pero el costo del equipo es mayor.
3. Pulverización de adhesivo (BJ)
BJ une las partículas de polvo rociando adhesivo y luego realiza el tratamiento de sinterización. Sus ventajas son el bajo costo y la alta producción, pero el proceso implica múltiples pasos y la operación es compleja.
4. Impresión por extrusión de polvo (PEP)
BJ une las partículas de polvo rociando adhesivo y luego realiza el tratamiento de sinterización. Sus ventajas son el bajo costo y la alta producción, pero el proceso implica múltiples pasos y la operación es compleja.
Ejemplos de aplicaciones principales
La tecnología AM tiene una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, como intercambiadores de calor, inductores, componentes de motores de cohetes y arte. Por ejemplo, la NASA ha desarrollado componentes de motores de cohetes con canales de refrigeración impresos con tecnología SLM.
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