El documento describe el proceso de cladding láser, que utiliza un láser de alta potencia para fundir un polvo de material sobre una pieza para crear recubrimientos de alta calidad. Se enfoque en la interacción entre los parámetros del láser, como la potencia, la velocidad y el caudal másico, que afectan la geometría y calidad del cordón obtenido. Además, se analizan diversas aplicaciones de materiales, sus propiedades y una serie de ensayos para evaluar la resistencia a la corrosión y la adherencia del recubrimiento.

1. TMCOMAS
Laser Cladding

2. • Diferentes Longitudes de Onda
(Todo el espectro visible)
• Divergencia
• Incoherente
• Sin focalizar: Baja Intensidad
MUY ALTA
ENERGIA
BAJA
ENERGIA
• Solo una longitud de onda:
Monocromático
• Propagación en paralelo: Sin
divergencia
• Oscilación en Fase: Coherente
• Extremadamente pequeño foco:
Alta Intensidad
¿QUÉ ES EL LASER?

3. RESONADOR
Energía de
excitación
HAZ DEL
LASER
Espejo
parcialmente
reflectante
Espejo
Medio Activo
del Laser (CO2,
Nd-YAG, Diodos)
¿COMO CREAMOS UN HAZ LASER?
Energía perdida
(calor)

4. Por la alta densidad de energía que puede desarrollar el láser,
podemos tratar muy diversos materiales
GRABADO
y T.T.
CLADDINGSOLDADURA CORTE
•Interacción
Superficial
• Baja Energía
•Fusión de
Materiales
• Alta Energía
•Fusión de
Materiales
• Alta Energía
•Fusión y
vaporización de
Materiales
• Muy Alta
Densidad de
Energía
LOS MATERIALES Y EL LASER

5. El láser funde el polvo que llega a
la pieza y que la recubre
Inyectamos polvo del material
junto con el láser. Lo proyectamos
sobre la pieza protegido mediante
un chorro de Árgon.
El láser también funde una pequeña
profundidad de la pieza y asegura la
soldadura
RESULTADO: un Cordón de alta
calidad posicionado con gran
precisión
EL LASER CLADDING (RECARGUE POR LASER)

6.  Láser de Diodo de alta potencia Laserline LDF 1000-4000 VG4L, potencia máxima
4000W y longitudes de onda de 900 a 1030 nm.
 Pirómetro óptico de dos colores para control del proceso.
 Boquilla de recargue MacroCLAD 45V2 (fibra óptica 1500 µm).
 Posicionado mediante CNC, máquina cartesiana de 4 ejes.
EQUIPOS

7. •2 Conectores para
el polvo
•2 Conectores
refrigeración
•3 Conectores gas
inerte de
protección
Ópticas para
focalizar el haz
Fibra óptica
Boquilla inyectora
de polvo
Pirómetro control
LA BOQUILLA DE RECARGUE

8. LASER
Cordón
Dilución
ZAC
Dosificador
Fusión
SUSTRATO
Haz de Polvo
El baño fundido permite
asegurar la unión entre
cordón y sustrato
El haz de polvo debe
inyectarse en el punto de
foco del láser
OBJETIVO:
Minimizar dilución y ZAC
mediante el control del
aporte energético del láser
LASER CLADDING: PRINCIPIO

9. LASER
Cordón
Dilución
ZAC
Dosificador
Fusión
SUSTRATO
Haz de Polvo
POTENCIA
La potencia aplicada permite
controlar el aporte
energético al proceso
TAMAÑO DEL BAÑO
Permite controlar la
densidad de energía
aplicada
VELOCIDAD
La velocidad relativa haz-
sustrato permite controlar la
interacción energética entre
ambos
TODOS LOS
PARÁMETROS
INTERACTUAN Y ESTAN
RELACIONADOS ENTRE
SI.
SU OPTIMIZACIÓN
PARA CADA PAR DE
MATERIALES PERMITE
OBTENER LAS
PROPIEDADES
DESEADAS
LASER CLADDING: PARÁMETROS DE PROCESO
CAUDAL MÁSICO
Medido en g/min,
influye en la
geometría y calidad
del cordón

10.  Minimizar las tensiones residuales generadas, reduciendo la distorsión y
permitiendo la reparación y reconstrucción de piezas esbeltas.
 Reducir la ZAT de las piezas al mínimo.
 Evitar el uso de pre calentamientos y de enfriamientos controlados para
simplificar el proceso.
 Mantener una tasa de dilución baja para reducir los espesores de material
aplicados.
 Aumentar la dureza de la aleación por afinado de la micro estructura.
PROCESO LÁSER CLADDING: OBJETIVOS

11. LASER CLADDING: caracterización del polvo

12. LASER CLADDING: caracterización del
recubrimiento

13. LASER CLADDING: caracterización del
recubrimiento

14. 250 HVN0.3
400 HVN0.3
En función de la
masa del substrato y
de la potencia del
laser y el solape
producido, podemos
controlar muy bien la
extensión de la ZAT.
LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT
Stellite 6 sobre St-52

15. 230 HVN
320 HVN
LASER CLADDING: Caracterización de la ZAT
Microdureza HVN

16. Según
ASTM E-190-92 (2008)
adaptada
LASER CLADDING: Ensayo de adherencia

17. Comparativa de resistencia a la
corrosión de AISI 316 y AISI
316 + Stellite 6 aportada con
Laser Cladding.
CONCLUSION INFORME: no
mejora la resistencia a la
corrosión pero no la empeora.
Hay que tener en cuenta la gran
diferencia de dureza entre
ambos
LASER CLADDING: Ensayo de corrosión

18. MATERIALES DE APORTACIÓN
MATERIAL DUREZA HRC PROPIEDADES APLICACIONES
CERMET
CARBURO DE
TUNGSTENO
64SFTC-
36NiBSi --
Muy alta resistencia a
la abrasión y al
impacto.
Minería.
Equipos de molienda y
trituración. Siderurgia.
60WC-40NiBSi
--
Alta resistencia a la
abrasión y moderada
al impacto
Equipos de bombeo,
agitadores.
SUPER
ALEACIONES
BASE
COBALTO
STELLITE 6 55-56 Elevada resistencia
química y buenas
propiedades
mecánicas a alta
temperatura
Asientos de válvula,
camisas de desgaste,
elementos sometidos a T,
equipos de bombeo.
STELLITE 12 56-58
STELLITE 1 58-60
SUPER
ALEACIONES
BASE NÍQUEL
INCONEL 625 28-30
Muy alta resistencia
química, incluso a
temperaturas
elevadas.
Componentes para
industria química y de
generación de energía.
ALEACIONES
BASE HIERRO
AISI 316 L 22
Austenítico.
Resistencia química y
ductilidad.
Capas de anclaje,
resistencia química.
AISI 410 L 36
Martensítico. Alta
dureza pero
mecanizable.
Reconstrucción de
componentes mecánicos
AISI 431 50
Martensítico. Alta
dureza
Reconstrucción de
componentes mecánicos
AISI 420 S 55
Martensítico. Muy alta
dureza.
Hardfacing en
componentes mecánicos

19. MATERIAL: AISI 316L + Stellite 6
APLICACIÓN: Protección de la zona de desgaste
PIEZAS: Husillos bomba Warren. Ind. Petroquímica
Proceso
homologable
según la norma:
UNE EN ISO
15609-4:2010
“Cualificación de
procesos de
soldeo para los
materiales
metálicos. Parte 4:
soldeo por laser.
CASOS INDUSTRIALES: homologación

20.  Seis probetas, 163x64x12.6 mm3, material 17-4 PH endurecido y forjado.
 Sin pre ni post tratamientos. No se controlan las condiciones de enfriamiento (al aire).
 Proceso de recubrimiento (análogo al proceso industrial final):
 Superficie limpia obtenida por mecanizado
 Desengrase con Acetona
 Recubrimiento con capa de anclaje: AISI 316L
 Limpieza mecánica por cepillado
 Recubrimiento con la capa de trabajo: Stellite 6
 Rectificado con diamante a cota final
 2 muestras han quedado como referencia y posible contraste
 4 muestras han sido sometidas a ensayo:
 Caracterización metalográfica
 Cadenas de micro dureza Vickers 0.100
 Control dimensional
 Líquidos Penetrantes
 Test de adherencia por doblado en U según ASTM E-190-92 (2008) adaptado
 Probeta pre industrial: análoga en redondo macizo de Ø200mm
STELLITADO HUSILLOS: ENSAYOS DE
HOMOLOGACIÓN

21. CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS

22. CASOS INDUSTRIALES: STELLITADO HUSILLOS

23. Av. Estació, 54
17300 BLANES (GIRONA)
GPS: N 41º40’35’’, E 2º41’41’’
T: +34.972.330.600
F: +34.972.336.282
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