Quais defeitos internos ocorrem em peças de Inconel DMLS e como são controlados?

Do ponto de vista de engenharia de manufatura, os defeitos internos em peças de Inconel produzidas por DMLS são principalmente determinados pela interação entre a energia do laser, a qualidade do pó, a estratégia de varredura e o suporte de recursos salientes. Ao fabricar componentes críticos de superligas via Direct Metal Laser Sintering (DMLS) e posteriormente acabá-los com serviços de CNC para superligas, nosso objetivo é controlar porosidade, microfissuras e heterogeneidade microestrutural para atender aos rigorosos requisitos das indústrias de aeroespacial, geração de energia e óleo e gás.

Defeitos Internos Típicos em Peças de Inconel DMLS

O defeito interno mais comum é a porosidade. Poros de falta de fusão ocorrem quando a energia do laser é insuficiente ou quando as trajetórias de varredura estão desalinhadas, deixando regiões não fundidas entre as camadas. Porosidade gasosa e poros tipo keyhole se formam quando gases aprisionados ou excesso de energia criam cavidades de vapor que solidificam em vazios arredondados. Em ligas de alta resistência, como Inconel 718 ou ligas genéricas de Inconel, esses poros podem atuar como iniciadores de trincas por fadiga sob carregamento cíclico.

Outra classe de defeitos são microfissuras, especialmente fissuras térmicas ao longo de limites de grão. Superligas à base de níquel possuem faixa de solidificação estreita e altos esforços residuais; se os parâmetros de processo ou o design da peça não forem otimizados, gradientes térmicos podem gerar microfissuras dentro do volume. Finalmente, zonas de falta de consolidação (partículas não fundidas ou re-fusão incompleta de camadas anteriores) podem aparecer em regiões sombreadas, paredes muito finas ou áreas com má dissipação de calor.

Controle de Parâmetros de Processo e Pó

O controle de defeitos começa pelo pó. Especificamos pós de Inconel grau aeroespacial com distribuições de tamanho de partículas rigorosas, morfologias esféricas e baixo teor de oxigênio, monitorando ciclos de reutilização para prevenir degradação do fluxo e aumento de gases. Nos parâmetros do processo, conjuntos de DMLS (potência do laser, velocidade de varredura, espaçamento de hatch, espessura de camada) são cuidadosamente ajustados e travados para cada liga e faixa de espessura de peça.

Estratégias de construção, como varredura em listras ou tabuleiro de xadrez, passes de contorno e rotação de vetores de varredura, são usadas para reduzir tensões residuais e evitar acúmulo repetido de calor na mesma área. Para programas críticos, utilizamos janelas de processo desenvolvidas via ensaios em coupons e testes destrutivos, aplicando controle estatístico de processo para manter a estabilidade do banho de fusão. Para muitas peças de uso final, combinamos DMLS com design near-net-shape e finalizamos dimensões críticas por meio de CNC e, quando necessário, EDM para remover defeitos conectados à superfície.

Pós-Processamento e END para Mitigação de Defeitos Internos

O método mais eficaz para reduzir porosidade interna em peças DMLS de Inconel é o Hot Isostatic Pressing (HIP). Sob alta temperatura e pressão de gás isostática, poros subsuperficiais se fecham e se fundem, melhorando significativamente a vida útil à fadiga. O HIP é geralmente seguido por ciclo de tratamento térmico específico para ligas como Inconel 718, desenvolvendo as precipitações gamma-prime/gamma-double-prime e propriedades mecânicas desejadas.

Após HIP e tratamento térmico, realizamos usinado de precisão e serviços de CNC grinding em superfícies de vedação, mancais e interfaces para eliminar defeitos superficiais e garantir precisão dimensional. A qualidade interna é verificada por meio de ensaios não destrutivos (END), incluindo radiografia ou tomografia computadorizada (CT) para porosidade e falta de fusão, inspeção ultrassônica para indicações planas e, quando apropriado, inspeção com penetrante para microfissuras de superfície.

Para produção em série, qualificamos toda a rota aditiva-para-usinagem—pó, parâmetros DMLS, HIP, tratamento térmico, acabamento e inspeção—em componentes teste representativos. Essa abordagem integrada permite que peças DMLS de Inconel atendam aos requisitos de confiabilidade de hardware de seção quente de turbinas, trocadores de calor e coletores de alta pressão, preservando a liberdade de design e os benefícios de tempo de entrega do metal 3D printing e usinagem CNC de peças personalizadas.