Mejoran con láser la resistencia de materiales metálicos

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid han comprobado que la aplicación del Laser Shock Processing, un tratamiento mediante ondas de choque generadas con láser, sobre la superficie de materiales metálicos mejora sus propiedades de resistencia al desgaste, la corrosión y la propagación de grietas.

En el Centro Láser de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han aplicado la técnica Laser Shock Processing (LSP, tratamiento por ondas de choque generadas con láser) al tratamiento superficial de diversos materiales. En concreto, han demostrado los efectos beneficiosos de esta técnica sobre la vida útil de aceros inoxidables y aleaciones de aluminio y titanio.

Este cambio en las propiedades superficiales hace que esta técnica resulte especialmente adecuada y competitiva para el procesado futuro de materiales de la industria aeronáutica, nuclear, de automoción y biomédica.

El LSP consigue deformar y generar tensiones permanentes en materiales metálicos, lo que permite mejorar las propiedades de su superficie frente a la propagación de grietas por fatiga, desgaste, abrasión, corrosión química y otras condiciones de fallo.

En la investigación, liderada por el profesor José Luis Ocaña, este método se ha aplicado con éxito al tratamiento de diversos componentes con el fin de mejorar su resistencia a la fatiga y alargar su vida útil. Entre las piezas ensayadas está, por ejemplo, una turbina o, también, componentes empleados en las prótesis de cadera. Los detalles se publican en la revistas Bioinspired Computation in Artificial Systems y Materials and Design.

Los investigadores han comprobado que los tratamientos LSP sobre estas piezas producen un incremento de su vida útil. Esto es un ejemplo de cómo el desarrollo y uso de modelos computacionales pueden ayudar a optimizar el diseño de procesos para solucionan problemas reales.

A pesar de la disponibilidad de la técnica LSP en laboratorios como el Centro Láser de la UPM, los desarrollos prácticos a nivel industrial necesitan todavía un cierto recorrido para alcanzar un nivel suficiente de implantación industrial y requieren de un esfuerzo previo en el desarrollo de la capacidad de diseño del proceso.

En la actualidad, en este centro de la UPM trabajan en la mejora de procesos de LSP en diferentes condiciones de irradiación y en sistemas de monitorización y control del proceso que posibiliten su transferencia directa a la industria, así como en el diseño y desarrollo de modelos numéricos que permitan dar información de los valores óptimos de los diferentes parámetros del proceso.

Se trata de una unidad pionera de I+D+i en tecnologías avanzadas de fabricación y tratamiento de materiales con láser para diversos sectores industriales, así como un centro de referencia para la formación, difusión y transferencia de tecnología a la industria.

Referencias bibliográficas:

Ocana, JL; Correa, C; Garcia-Beltran, A; Porro, JA; Ruiz-de-Lara, L; Diaz, M. «Computer-Aided Development of Thermo-Mechanical Laser Surface Treatments for the Fatigue Life Extension of Bio-Mechanical Components». Bioinspired Computation in Artificial Systems PT II, 9108 429-438, 2015. 10.1007/978-3-319-18833-1_45.

Correa, C.; Gil-Santos, A.; Porro, J.A.; Díaz, M.; Ocaña, J.L. «Eigenstrain simulation of residual stresses induced by laser shock processing in a Ti6Al4V hip replacement». Materials and Design 79, 106–114, 2015.

 

SINC

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