Se requiere estrictamente un sistema de carga hidráulica de alta rigidez para el laminado en frío intercapa en la deposición de energía dirigida (DED) porque los materiales depositados exhiben una resistencia extrema a la deformación a temperaturas inferiores a 200 °C. Para superar esta resistencia e inducir la deformación plástica necesaria, el sistema debe ser capaz de entregar cargas de laminado de hasta 160 kN sin deflexión mecánica.
Para refinar las estructuras de grano y eliminar las tensiones residuales en los componentes de DED, el equipo debe superar una resistencia masiva del material. Un sistema hidráulico rígido es la única forma de aplicar una presión continua y de alta magnitud de manera lo suficientemente confiable como para garantizar la repetibilidad del proceso.
La Física de la Deformación en DED
Superando la Resistencia Extrema
Cuando los materiales depositados por DED se enfrían a temperaturas inferiores a 200 °C, se vuelven excepcionalmente duros. Este estado crea una resistencia extrema a la deformación, lo que dificulta la manipulación física del material.
El Requisito de Fuerza Masiva
Para tener un impacto significativo en la microestructura del material, el sistema de laminado debe aplicar una fuerza inmensa. La referencia principal indica que se necesitan cargas de laminado de hasta 160 kN para lograr el efecto deseado.
Logrando la Deformación Plástica
El objetivo no es solo tocar la superficie, sino inducir deformación plástica. Este cambio permanente de forma es el mecanismo que impulsa los cambios beneficiosos en la estructura interna del material.
Garantizando la Fiabilidad del Proceso
Aplicación Continua de Presión
Un sistema mecánico estándar podría flexionarse o ceder bajo una carga de 160 kN. Un sistema hidráulico de alta rigidez es esencial para mantener una presión continua e inflexible contra la capa solidificada.
Garantizando la Repetibilidad
En la fabricación aditiva, la consistencia es primordial. Una estructura robusta garantiza que la fuerza aplicada se mantenga constante en cada capa, garantizando la repetibilidad del proceso y una calidad uniforme de la pieza.
Los Beneficios Críticos del Laminado
Refinamiento del Grano
La fuerza masiva aplicada por el sistema rígido tritura la estructura de grano existente. Esto obliga al material a recristalizar en granos más finos, lo que generalmente mejora las propiedades mecánicas de la pieza final.
Eliminación de Tensiones Residuales
Los procesos de DED generan naturalmente tensiones internas debido al rápido calentamiento y enfriamiento. La deformación plástica inducida por el laminado de alta rigidez alivia y elimina eficazmente estas tensiones residuales, lo que previene deformaciones o grietas.
Comprendiendo las Compensaciones
Peso y Costo del Equipo
La alta rigidez requiere invariablemente maquinaria más pesada y sustancial. Esto aumenta la huella física y el costo de capital de la configuración de DED en comparación con los sistemas que no emplean laminado intercapa.
Precisión frente a Fuerza
Si bien el sistema proporciona fuerza bruta, debe controlarse con precisión. Aplicar 160 kN de fuerza incorrectamente puede dañar el sustrato o las delicadas características del componente que se está construyendo.
Tomando la Decisión Correcta para su Objetivo
Para determinar si un sistema de alta rigidez es necesario para su aplicación de DED, considere sus objetivos de materiales específicos:
- Si su enfoque principal es el Refinamiento del Grano: Debe utilizar un sistema capaz de superar el límite elástico del material a bajas temperaturas para forzar cambios microestructurales.
- Si su enfoque principal es la Precisión Geométrica: Necesita la rigidez para garantizar que las tensiones residuales se eliminen capa por capa, evitando la distorsión de la pieza.
La rigidez de su sistema de carga hidráulica es el facilitador directo de una integridad estructural superior en los componentes de DED.
Tabla Resumen:
| Característica | Requisito | Beneficio |
|---|---|---|
| Capacidad de Carga | Hasta 160 kN | Supera la resistencia extrema a la deformación por debajo de 200 °C |
| Rigidez del Sistema | Alta/Inflexible | Evita la deflexión mecánica y garantiza una presión continua |
| Mecanismo | Deformación Plástica | Impulsa cambios microestructurales y refinamiento del grano |
| Impacto en el Proceso | Eliminación de Tensiones | Previene deformaciones, grietas y mejora la integridad estructural |
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Referencias
- Francisco Werley Cipriano Farias, J.P. Oliveira. Directed energy deposition + mechanical interlayer deformation additive manufacturing: a state-of-the-art literature review. DOI: 10.1007/s00170-024-13126-5
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