Predicción de la geometría del cordón en procesos de aporte mediante láser

摘要

El proceso de aporte mediante láser se basa en la creación de un baño fundido en el material o sustrato donde se inyecta un material de aporte lo que genera un recubrimiento con mínimo daño térmico. Así, este proceso se utiliza industrialmente para generar recubrimientos en superficies sometidas a contacto, compitiendo con técnicas como la electrodeposición ó la nitruración. Estos recubrimientos pueden ser de un material metálico de mayor dureza que el sustrato e incluso se pueden combinar materiales de diferente naturaleza tales como recubrimientos cerámicos sobre sustratos metálicos. Además, se esta estudiando la aplicación de esta técnica en la reparación de piezas de alto valor añadido evitando el uso de métodos tradicionales de soldadura mediante TIG o plasma, que por lo general requieren una aplicación manual y presentan mayor zona afectada térmicamente. En este sentido la tecnología láser aporta una gran facilidad de automatización e integración en maquinas convencionales, lo que permite su aplicación industrial. Por último, mediante el uso del aporte láser también es posible la fabricación directa de piezas capa a capa, lo que lo convierte de especial interés en el sector aeronáutico donde el desperdicio de material en forma de viruta al usar el mecanizado tradicional es excesivo. De este modo, uno de los aspectos importantes en la aplicación de este proceso es el de conocer la geometría del cordón depositado. Así, en este trabajo se presenta un modelo semi-empírico donde, partiendo de la concentración del material inyectado en el plano de aporte y de la geometría del baño fundido, se estima la geometría del cordón. El modelo se ha validado experimentalmente mostrando un buen ajuste entre los valores estimados y los medidos.