O campo de temperatura transiente e a evolução microestrutural do aço AISI H13 fabricado aditivamente suportado pela análise de elementos finitos

• Processo: 22/08276-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Éder Sócrates Najar Lopes
• Beneficiário: Éder Sócrates Najar Lopes
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado à bolsa: 19/06276-4 - Estudo de processamento e pós-processamento do aço AISI H13 por fusão em leito de pó: caracterização micro/nanoestrutural e mecânica, BP.DR
• Assunto(s): Laser Simulação Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: laser | Powder Bed Fusion | processing parameters | Simulation | thermal history | Manufatura Aditiva

Resumo

A fusão em leito de pó a laser (L-PBF) é um processo que fabrica objetos diretamente camada por camada e é cada vez mais utilizado em atividades industriais e acadêmicas, pois pode ser usado para desenvolver peças complexas rapidamente. Neste estudo, modelagem numérica e abordagens experimentais foram desenvolvidas para estudar parâmetros cruciais para a consolidação do aço ferramenta AISI H13 processado por L-PBF. Um modelo de elementos finitos é proposto para simular o intrincado campo de temperatura transiente gerado pelo calor da varredura a laser ao longo de trilhas e de camadas sucessivas. O modelo proposto considera propriedades dependentes da temperatura e emprega o perfil de absortividade e condutividade térmica aumentada anisotropicamente para melhor estimar as dimensões da poça de fusão, e o método de nascimento e morte é usado para modelar a adição de novas camadas de pó. Diferentes potências de laser e velocidades de varredura foram empregadas para analisar a poça de fusão na última camada, e um erro máximo de 7% foi calculado em relação aos resultados experimentais usando uma densidade de energia volumétrica de 183 J/mm3. Por causa do calor acumulado pelas trilhas de consolidação anteriores, a temperatura nas trilhas subsequentes na mesma camada aumentou, e uma sobreposição da poça de fusão de aproximadamente 40% foi observada para combinações de parâmetros com baixa porosidade. A história térmica fornecida pelo modelo numérico foi utilizada para explicar a presença de martensita não temperada na camada final processada e a estrutura periódica da martensita temperada e parcialmente temperada nas camadas internas. (AU)