Todo lo que debe saber sobre el revestimiento láser

El revestimiento por láser es una técnica de fabricación aditiva que proporciona resultados de alta calidad y precisión. Dado que los láseres de alta energía ofrecen un control de alto nivel sobre la entrada de calor, muchas organizaciones se están decantando por esta tecnología. Su diseño y flexibilidad han revolucionado el mantenimiento y la reparación de las respectivas superficies de los materiales de las máquinas.

Saber todo sobre el revestimiento láser es esencial para muchas organizaciones, ya que agiliza el proceso de refabricación y reduce el tiempo de inactividad por reparación.

¿Qué es el revestimiento láser y cómo funciona?

El revestimiento por láser utiliza un rayo láser para fundir y fusionar una capa de material sobre un sustrato, creando un revestimiento robusto, protector y funcional. Cuando la sustancia se enfría sobre el sustrato, se endurece y se vuelve más resistente al desgaste que el material subyacente. El proceso mejora el rendimiento y la longevidad de los productos industriales, como los componentes de máquinas de control numérico por ordenador (CNC). Permite a los fabricantes restaurar y refabricar componentes de gran valor para devolverles su geometría original.

El proceso de revestimiento por láser, también conocido como deposición de metal por láser, permite mejorar las superficies de los componentes, reparando las superficies dañadas y eliminando los signos de desgaste. Por ejemplo, el husillo de una máquina CNC se desgasta con el tiempo, y el revestimiento láser vuelve a colocar el material desgastado en el husillo, prolongando su vida útil y manteniendo sus dimensiones originales.

La adopción de la tecnología de revestimiento láser sigue aumentando debido a sus capacidades en diversas industrias, incluida la reparación de componentes de fabricación y la creación de prototipos.

Tipos de revestimiento láser

En función de la aplicación y el alcance del proyecto, los fabricantes pueden utilizar varios métodos de revestimiento láser para obtener los mejores resultados, entre ellos:

  • Disposición de energía directa (DED): Este proceso consiste en depositar y fundir polvo metálico sobre el sustrato con un láser de alta calidad. La DED difiere de otras técnicas de fabricación aditiva en que se utiliza principalmente para fijar, recubrir y añadir características personalizadas a piezas existentes en lugar de fabricar otras nuevas. Los polvos utilizados en los sistemas DED suelen ser más grandes y tener mayor densidad de energía que los utilizados en el revestimiento por láser alimentado con polvo.
  • Fusión de lecho de polvo (PBF): En este tipo de revestimiento por láser, también llamado fusión selectiva por láser (SLM), el operario extiende una fina capa de energía sobre un sustrato para formar un lecho de polvo. Un rayo láser funde y construye selectivamente las capas para crear una pieza. El proceso es rápido y preciso, por lo que resulta ideal para reparaciones y prototipos.
  • Recubrimiento por láser de hilo: Un láser funde un alambre metálico y deposita el material fundido sobre el sustrato. Este proceso crea un revestimiento protector funcional. Como el alambre forma la materia prima en lugar de material en polvo, este método difiere de otras técnicas de revestimiento por láser. Es habitual en la restauración de componentes CNC desgastados o dañados, ya que permite a los usuarios construir geometrías complejas.

Ventajas del revestimiento láser para la reparación de piezas de precisión

El revestimiento láser proporciona importantes ventajas, agilizando los procesos de revestimiento y reparación en la fabricación de precisión, entre las que se incluyen:

  • Precisión y exactitud: El revestimiento por láser tiene una gran precisión de conformado, lo que permite a los fabricantes crear componentes precisos y exactos. Los usuarios pueden colocar los materiales que mejoran el rendimiento exactamente donde sea necesario, produciendo reparaciones localizadas de alta calidad en diversos elementos. Una vez finalizado el proceso, la pieza se vuelve más resistente que la original.
  • Tiempos de producción reducidos: La exactitud y precisión del proceso de revestimiento láser minimizan la distorsión en el sustrato y agilizan la salida de producción.
  • Versatilidad de materiales: Los fabricantes tienen un control total sobre la composición y microestructura del revestimiento protector y pueden elegir entre diversos materiales.
  • Poco calor y dilución: Los recubrimientos láser son adecuados para reparar incluso los componentes más exigentes. El bajo aporte de calor reduce la zona afectada por el calor y permite una dilución mínima entre la superficie del sustrato y el material de recubrimiento. También protege las propiedades del material del sustrato, evitando que se vuelva demasiado blando o duro.
  • Reducción del desperdicio de material y ahorro de costes: Con industrias que buscan impulsar la sostenibilidad y reducir las emisiones, minimizar los residuos es una prioridad para muchas organizaciones. El revestimiento láser reduce el desperdicio de material y facilita las reparaciones en lugar de las sustituciones completas, lo que se traduce en un considerable ahorro de costes. También es más rentable que otras técnicas de reconstrucción.
  • Prolongación de la vida útil de los nuevos productos: Dependiendo de la aplicación, el revestimiento láser puede hacer algo más que revigorizar equipos dañados. También puede prolongar la vida útil de nuevos productos, consiguiendo en algunos casos el efecto de múltiples ciclos de vida.

Materiales y aplicaciones del revestimiento láser

El revestimiento por láser ofrece una versatilidad excepcional, ya que es apto para múltiples materiales, incluidos:

  • Metales y aleaciones: Los metales son habituales en el mecanizado CNC y la fabricación de precisión, y el revestimiento por láser es adecuado para el acero inoxidable y aleaciones como el cobalto-cromo, el aluminio y las aleaciones con base de níquel. Los aceros para herramientas son habituales en la fabricación para mejorar la resistencia al desgaste y la vida útil de las herramientas.
  • Cerámica: El revestimiento por láser se adapta a materiales cerámicos como la alúmina, la circonia y el carburo de tungsteno.
  • Materiales compuestos de matriz metálica: Estos compuestos están formados por una parte de metal y otra de cerámica, alojadas dentro de una matriz metálica, lo que los hace idóneos para las tecnologías de revestimiento por láser.

La versatilidad y precisión del revestimiento por láser lo convierten en la opción preferida para muchas industrias, desde la agricultura hasta la aeroespacial. Entre los usos más comunes del revestimiento láser se incluyen:

  • Herramientas de corte: Los materiales de revestimiento láser pueden utilizarse como capas protectoras contra los rigores de la fabricación, incluida la corrosión y el desgaste en el mecanizado de precisión. También permite que las máquinas herramienta mantengan sus características de corte. Como el proceso ofrece una distorsión mínima, las herramientas de corte permanecen rectas durante el mecanizado. Los usuarios también pueden conseguir una gran variedad de espesores de revestimiento para adaptarse a los requisitos del componente.
  • Componentes de motores y aeroespaciales: Las industrias aeroespacial y automovilística utilizan el revestimiento láser para reparar o restaurar piezas desgastadas. El proceso también mejora la calidad de su superficie y aumenta su durabilidad y rendimiento.
  • Herramientas de perforación: Las herramientas de perforación de diversas industrias están sometidas a grandes esfuerzos y necesitan una protección adicional contra el desgaste para prolongar su vida útil. El revestimiento por láser proporciona la alta precisión, baja porosidad, baja deformación y alta dureza necesarias para estas aplicaciones.
  • Herramientas industriales y de fabricación: Las máquinas CNC requieren componentes robustos y precisos para, a su vez, reproducir geometrías complejas con gran exactitud y repetibilidad. El revestimiento por láser reconstruye estos componentes tan resistentes como el original, lo que reduce los costes y aumenta la rentabilidad.

Tendencias e innovaciones en revestimiento láser

Cada vez más organizaciones muestran interés por el revestimiento láser, investigando lo competitiva que es esta tecnología frente a las soluciones existentes. El revestimiento láser reduce los costes operativos gracias a la remanufacturación de alta calidad, además de revestirlos y protegerlos frente a los rigores de sus aplicaciones.

Debido a su éxito y popularidad, las tecnologías de revestimiento láser siguen evolucionando a medida que los fabricantes buscan formas más eficientes y eficaces de producir componentes para diversas industrias. La combinación de los procesos de fresado y revestimiento por láser es una de las tendencias más interesantes de la tecnología de revestimiento por láser, que permite a los usuarios fabricar múltiples componentes con geometrías cada vez más complejas.

Es probable que el mercado siga creciendo, a pesar de los retos que plantea el proceso de refabricación, como la falta de operarios cualificados. Las innovaciones recientes son un buen augurio para el mercado del revestimiento por láser, como el revestimiento por láser de punto grande, que aumenta el tamaño del punto láser en la pieza de trabajo, lo que permite aumentar la potencia del láser sin fundir excesivamente el material base.

El revestimiento láser de alta velocidad funde el polvo aditivo antes de llegar al material base, lo que agiliza el proceso de revestimiento láser. El aumento de la demanda de soluciones de tratamiento de superficies y refabricación de alto rendimiento, las nuevas aplicaciones y el desarrollo de materiales impulsarán probablemente el crecimiento y la innovación del mercado.

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Fuentes enlazadas:

https://www.fortunebusinessinsights.com/laser-cladding-equipment-market-103509

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8670367/

https://www.setco.com/blog/what-is-a-cnc-spindle/

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