Influência de parâmetros de processo nas características metalúrgicas de peças fabricadas por manufatura aditiva

• Processo: 17/27031-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Piter Gargarella
• Beneficiário: Piter Gargarella
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores associados: Claudemiro Bolfarini ; Claudio Shyinti Kiminami ; Guilherme Yuuki Koga ; Nelson Guedes de Alcântara
• Auxílio(s) vinculado(s): 19/03891-0 - Equipamento de manufatura aditiva de metais, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/14592-9 - Estudo do comportamento mecânico e da solidificação de aços 316L modificados fabricados por manufatura aditiva, BP.MS; 22/15435-1 - Tenacidade a fratura de liga de alumínio formadora de fase quasicristalina fabricada por manufatura aditiva, BP.MS; 22/15683-5 - Estudo da influência da distribuição de tamanho e umidade na fluidez de pó de liga de alumínio através de modelagem numérica, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 22/08457-9 - Aços inoxidáveis austeníticos comprometidos por sulfetos e carbonetos: Recuperação superficial por refusão a LASER, BP.MS; 22/05528-2 - Manufatura aditiva de compósitos metálicos em camadas com propriedades magnéticas moles, BP.DR; 22/15072-6 - Investigação das equações de densidade de energia utilizadas em Fusão em Leito de Pó a Laser, BP.IC; 22/12178-8 - Fabricação e caracterização de pós metálicos da liga magnética mole Fe-Si6,5 produzidos via atomização a gás, BP.IC; 21/10651-5 - Caracterização de revestimentos obtidos por aspersão a frio da liga Al-Fe-Cr-Ti formadora de fase quasicristalina, BP.IC; 21/11934-0 - Manufatura aditiva de liga Fe77Mo5P9C7.5B1.5 formadoras de fase vítrea, BP.IC; 21/12091-7 - Efeito da distribuição de tamanho de partículas e tratamento de secagem na fluidez de pó da liga 2017, BP.IC; 21/10440-4 - Comportamento ao desgaste de liga Al-Fe-Cr-Ti produzida por manufatura aditiva, BP.IC; 20/09544-7 - Funcionalização da superfície do pó da liga de alumínio AA2017 para uso em Manufatura Aditiva, BP.DR; 20/09343-1 - Influência dos parâmetros de processo na manufatura aditiva do aço ferramenta A2, BP.DD; 20/04418-3 - Suporte técnico no laboratório de atomização e revestimento do DEMa/UFSCar, BP.TT; 20/08145-1 - Atomização a gás da liga de alumínio 2017, BP.MS; 20/04366-3 - Suporte técnico no Laboratório de Processamento de Materiais por LASER do DEMa/UFSCar, BP.TT; 20/01426-5 - Influência dos parâmetros de processo na microestrutura e propriedades mecânicas de ligas de alumínio fabricadas por manufatura aditiva, BP.DD; 20/01452-6 - Efeito de parâmetros de processo nas propriedades de pós de aço ferramenta A2 produzidos por atomização a gás, BP.MS; 19/12705-5 - Caracterização de amostras da liga de alumínio 2017 produzidas por manufatura aditiva, BP.IC; 19/12712-1 - Caracterização de amostras do aço A2 produzidas por manufatura aditiva, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Metais Solidificação Manufatura Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Manufatura Aditiva | Metais | Solidificação | Manufatura aditiva e Solidificação

Resumo

Processos de fabricação onde uma peça é construída camada por camada são chamados de processos de Manufatura Aditiva (MA). A indústria que se utiliza desses processos tem sofrido um grande desenvolvimento nos últimos anos devido principalmente ao surgimento de novas tecnologias de MA com custos competitivos. A possibilidade de produção de peças near net shape, customizadas e com formatos complexos (muitas vezes impossíveis de serem feitas por outros métodos) permite uma grande flexibilidade e liberdade no projeto de produtos. Produtos fabricados por MA já são realidade nas indústrias aeronáuticas, automobilística, biomédica, entre outras. Para desenvolver todo o potencial da MA de produtos metálicos será necessário o desenvolvimento de ligas específicas para esse tipo de processo, como foi feito no passado para as indústrias de fundição e de conformação mecânica, de modo a ajustar o modo de solidificação das ligas às características térmicas do processo. Vários desafios ainda existem como questões relacionadas ao surgimento de defeitos macro- ou micrométricos durante a construção da peça, redução das tensões residuais geradas, controle de composição durante o processo de fusão, aparecimento de textura e trincas de solidificação, heterogeneidades microestruturais, entre outros. A maioria desses defeitos surge porque são utilizadas ligas desenvolvidas para os processos convencionais de fabricação. Atualmente somente algumas ligas como AlSi10Mg, TiAl6V4, CoCr e Inconel 718 podem ser utilizadas em aplicações estruturais críticas que exigem elevada resistência mecânica combinada com elevada resistência a fadiga e tenacidade a fratura. A grande maioria das mais de 5500 ligas disponíveis hoje não pode ser utilizada em aplicações desse tipo devido principalmente à dinâmica dos processos de fusão e solidificação que causa a formação de uma microestrutura com grãos colunares grandes e trincas (hot tears) periodicamente dispersas no material. Frente a isso, o presente projeto visa investigar como os principais parâmetros de processo influenciam as características metalúrgicas de peças fabricadas por MA, visando entender sobretudo como esses parâmetros afetam a solidificação da peça e o fluxo de calor durante o processo. Duas ligas com características bastante diferentes foram escolhidas para este estudo: aço ferramenta AISI A2 e liga de alumínio 2017. Serão obtidos pós dessas ligas por atomização a gás para serem utilizados na produção de peças pelos processos de manufatura aditiva Fusão de Camada de Pó (Powder Bed Fusion, PBF) e Deposição com Energia Direta (Directed Energy Deposition, DED). Será investigado a influência dos parâmetros velocidade de varredura, potência, sobreposição de pistas (hatching), estratégia de varredura e características do pó (com e sem adição de partículas nucleantes) nas características metalúrgicas das peças produzidas por PBF e DED. As amostras fabricadas serão caracterizadas por Difração de Raios X (DRX), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Transmissão (MET), Tomografia de raios X, análise química, ensaio de tração, dureza, fadiga e tenacidade a fratura. Os resultados obtidos serão comparados e correlacionados com simulações da formação de fases durante a solidificação através do software THERMOCALC e com modelamento numérico do fluxo de calor. Os parâmetros de processo serão correlacionados com a microestrutura, formação de fases e propriedades das peças fabricadas por PBF e DED. (AU)

Publicações científicas

(41)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa