Procesos de posprocesado para la impresión SLM de metal: un método completo, desde la eliminación de tensiones hasta el acabado superficial

Introducción: la importancia del posprocesamiento

Las piezas impresas por SLM de metal, debido a las características de la solidificación rápida, presentan problemas como altas tensiones residuales, rugosidad superficial y microestructura no uniforme. El proceso de posprocesamiento es el eslabón clave para eliminar estos defectos y alcanzar los requisitos de rendimiento final. Según estadísticas, el costo del posprocesamiento de las piezas impresas por SLM de metal representa entre el 30% y el 50% del costo total, y la calidad del posprocesamiento influye directamente en el rendimiento y la vida útil del producto.

I. Tensiones residuales y deformación

1.1 Origen de las tensiones residuales

• Gradiente de temperatura: el enfriamiento rápido del baño de fusión genera un gradiente de temperatura, provocando tensiones térmicas
• Tensión de transformación: durante el proceso de solidificación, las transformaciones de fase generan tensiones de transformación
• Tensión de restricción: tensiones generadas por la restricción de la base y por las restricciones geométricas de la pieza

1.2 Características de la distribución de tensiones

La compresión en la superficie es beneficiosa para el comportamiento a fatiga, mientras que la tracción en el interior puede provocar grietas; las tensiones se concentran de forma severa en bordes agudos, esquinas y estructuras de pared delgada.

II. Tratamiento térmico para alivio de tensiones

2.1 Recocido de alivio de tensiones

Acero inoxidable 316L: 450-550℃×2-4 h, enfriamiento dentro del horno. Aleación de titanio Ti6Al4V: 600-650℃×2-4 h, enfriamiento dentro del horno. Aleación de aluminio AlSi10Mg: 250-300℃×2-3 h, enfriamiento dentro del horno. Acero para herramientas H13: 550-650℃×3-5 h, enfriamiento dentro del horno. Inconel 718: 720-750℃×4-6 h, enfriamiento dentro del horno.

2.2 Requisitos del equipo

Horno de vacío con vacío 100%, y un efecto de aumento de la vida a fatiga del 30-100%.

VI. Casos de aplicación práctica

Álabes de motores aeronáuticos (Inconel 718): separación por corte por hilo → alivio de tensiones a 750℃×4 h → HIP 1180℃/150 MPa/4 h → solubilización y envejecimiento → mecanizado → pulido electroquímico → inspección por fluorescencia. Implantes médicos (aleación de titanio Ti6Al4V): retirada mecánica de soportes → arenado → decapado y pasivación ácida → recocido de alivio de tensiones → HIP → pulido final → limpieza y embalaje. Piezas de molde (acero para herramientas H13): retirada de soportes por mecanizado → recocido de alivio de tensiones → temple + revenido → mecanizado de superficies críticas → pulido → tratamiento de nitruración.

Conclusión

El posprocesamiento de las piezas impresas por SLM de metal es un eslabón clave para garantizar el rendimiento final. Mediante un alivio de tensiones adecuado, el fortalecimiento por tratamiento térmico y el tratamiento superficial, se pueden mejorar de forma significativa las propiedades mecánicas y la vida útil de las piezas.