Granallado por láser:mejora de la resistencia y durabilidad del metal

El granallado por láser es un proceso de trabajo de metales en el que se dirigen pulsos de un láser a la superficie de un objeto metálico para mejorar sus propiedades mecánicas. Es similar al shot peening, que utiliza bolas muy pequeñas de metal o cerámica para bombardear la superficie de un objeto metálico. La resistencia a la corrosión, la resistencia a la fatiga, las tensiones residuales y la resistencia al desgaste de un artículo metálico generalmente se pueden mejorar mediante el granallado con láser.

Antes del tratamiento, se prepara un componente para el granallado con láser mediante la aplicación de dos superposiciones. Primero, se aplica una capa que es opaca al láser y luego una que es transparente al láser. El láser se dirige a través de la capa transparente pero no puede atravesar la capa opaca.

En este punto, la energía del láser vaporiza una capa de esta superposición. El vapor queda atrapado entre la capa transparente y la superficie del componente. A medida que este vapor absorbe más energía del láser, se calienta y se expande rápidamente en el pequeño espacio donde queda atrapado. La presión aumenta rápidamente en esta zona y provoca que una onda de choque se propague hacia el interior del componente. La onda de choque, en lugar del calor del vapor, provoca cambios en las propiedades del material, por lo que el proceso de granallado con láser es mecánico en lugar de térmico.

Este proceso es similar al granallado, que utiliza pequeñas bolas de cerámica o metal, conocidas como granalla, para crear numerosas hendiduras superpuestas en la superficie de un componente metálico. Dichas muescas forman una capa superficial que es altamente resistente a modos de falla mecánica como agrietamiento, corrosión y fatiga. El granallado con láser tiene resultados similares, pero reemplaza los impactos repetitivos sobre el metal del disparo con pulsos de luz de un láser de alta energía.

Muchos metales y aleaciones se pueden trabajar mediante granallado con láser. Estos incluyen materiales como aceros y hierro fundido, aleaciones de aluminio y titanio, y más. Las propiedades mecánicas mejoradas de dichos materiales hacen que el granallado con láser sea una técnica deseable para su aplicación en la fabricación de piezas de alto costo o donde la resistencia a la fatiga es crítica.

Las aplicaciones que pueden utilizar piezas granalladas con láser incluyen componentes críticos para la fatiga en la construcción de automóviles o aviones. Los componentes que son difíciles de transportar y mantener, como las grandes palas de turbinas eólicas, también se pueden mejorar con este proceso para maximizar la vida útil. Los implantes de cadera, que es mejor reemplazar con la menor frecuencia posible debido a los riesgos de la cirugía, pueden someterse a este proceso para prolongar su vida útil.

Los componentes granallados con láser también pueden hacerse más delgados y livianos debido a sus características mecánicas mejoradas. Esto ahorra costes de material en el proceso de fabricación. También puede ahorrar costos debido a los menores requisitos de energía al operar vehículos u otra maquinaria.

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