¿Qué aleaciones de aluminio se utilizan más comúnmente en WAAM para aplicaciones estructurales?

Aleaciones Primarias: Excelente Soldabilidad y Resistencia a la Corrosión

Las aleaciones de aluminio más comúnmente utilizadas en la Fabricación Aditiva por Arco de Alambre (WAAM) para aplicaciones estructurales se seleccionan principalmente por su superior soldabilidad, relación resistencia-peso y resistencia al agrietamiento por solidificación. Las aleaciones de la serie 5xxx (Al-Mg), particularmente ER5183 y ER5087, son opciones fundamentales. Su contenido de magnesio (Mg) proporciona un fortalecimiento por solución sólida sin formar fases frágiles propensas al agrietamiento durante los rápidos ciclos térmicos del WAAM. Estas aleaciones ofrecen una excelente resistencia en estado soldado, una resistencia sobresaliente a la corrosión—especialmente en ambientes marinos—y se utilizan ampliamente para componentes estructurales a gran escala en sectores como el marino y el transporte.

Aleaciones Versátiles y Templables para Mayor Resistencia

Para aplicaciones que requieren una mayor resistencia específica, las aleaciones de la serie 6xxx (Al-Mg-Si) son prevalentes. ER4043 (AlSi5) y ER4943 son alambres de relleno utilizados con frecuencia. El contenido de silicio (Si) mejora la fluidez, reduce el agrietamiento en caliente y proporciona un buen contorno del cordón de soldadura. Aunque su resistencia en estado depositado es menor que la de las aleaciones 5xxx, responden bien al tratamiento térmico posterior al WAAM (solubilización y envejecimiento artificial), permitiendo una recuperación y mejora significativa de la resistencia. Esto las hace adecuadas para marcos y componentes estructurales en aeroespacial y aviación, donde el tratamiento térmico posterior al proceso es estándar.

Aleaciones de Grado Aeroespacial de Alta Resistencia

Impulsado por la demanda del sector aeroespacial, hay un enfoque significativo en I+D para procesar aleaciones de alta resistencia de la serie 2xxx (Al-Cu) y serie 7xxx (Al-Zn) mediante WAAM. Aleaciones como 2024 (Al-Cu-Mg) y 7075 (Al-Zn-Mg-Cu) son muy deseables por su excepcional resistencia. Sin embargo, su procesamiento mediante WAAM es desafiante debido a la alta susceptibilidad al agrietamiento por solidificación y a una porosidad significativa. La deposición exitosa a menudo requiere un control preciso sobre la atmósfera de protección, química especializada del alambre con refinadores de grano (por ejemplo, Ti, Zr) y enfriamiento integrado entre pasadas. Las piezas construidas con éxito típicamente deben someterse a un estricto tratamiento térmico posterior a la deposición y a Prensado Isostático en Caliente (HIP) para lograr propiedades mecánicas y densidad óptimas para usos estructurales críticos.

Selección de Aleaciones y Consideraciones de Postproceso

La selección de una aleación de aluminio para WAAM estructural es un equilibrio entre la soldabilidad, las propiedades mecánicas requeridas y la viabilidad del postprocesado. Para las aleaciones no templables de la serie 5xxx, las propiedades se establecen en gran medida durante la deposición, haciendo que el control del proceso sea primordial. Para las aleaciones templables de las series 2xxx, 6xxx y 7xxx, el proceso WAAM debe producir una preforma sólida y libre de grietas que pueda responder de manera confiable a los ciclos térmicos posteriores. Independientemente de la aleación, la mayoría de las estructuras de aluminio producidas por WAAM requieren un mecanizado CNC final para lograr precisión dimensional y acabado superficial, ya que el proceso produce una pieza de forma casi neta. La convergencia del WAAM con técnicas tradicionales de impresión 3D de aluminio y sustractivas permite la fabricación de componentes estructurales optimizados y ligeros.