Integração dos efeitos dos gases de proteção para investigação da integridade das peças e previsão da tensão residual superficial na manufatura aditiva LPBF

Resumo

Fusão em Leito de Pó a laser (FLPL) é uma técnica de manufatura performada camada a camada com a ação de um feixe de laser como fonte térmica para dar forma ao produto desejado. É importante monitorar o gás de proteção durante esse processo para evitar elementos indesejáveis e fumaças que podem afetar a integridade e performance do material. Nesse sentido, estratégias que permitem monitoramento da manufatura em tempo real pode estimular a aplicação industrial da técnica FLPL devido à maior previsibilidade sobre os resultados do processo Assim, o presente estudo objetiva vincular a produção de fumaças e simulação térmica durante a FLPL sob diferentes gases de proteção e posicionamentos da amostra na plataforma de construção com os atributos das amostras manufaturadas, especialmente em termos de qualidade superficial. Adicionalmente, o estudo irá investigar um modelo térmico para previsão da tensão residual superficial, considerando sua criticidade para aplicações típicas de peças metálicas. Dois materiais serão considerados para o estudo, o Inconel 718 e o aço maraging 300, considerando a relevância deles na área de manufatura aditiva. O monitoramento da FLPL será realizado com sensores que permitem a obtenção de imagens e medição de ações mecânicas durante o processo em camadas. Ainda, uma ferramenta de simulação térmica da temperatura local vai auxiliar este monitoramento. Sob uma perspectiva experimental, as técnicas de microscopia, medição de rugosidade e difração de raios X irão permitir a determinação de propriedades-chave da investigação: porosidade, rugosidade e tensão residual superficial, respectivamente. Os resultados experimentais serão correlacionados aos sinais resultantes da manufatura FLPL para explicar os efeitos principais do posicionamento e diferentes gases de proteção na estabilidade da poça de fusão, integridade das peças, controle de mudanças nas taxas de fluxo laminar e tensão residual dos produtos. Portanto, o estudo será uma estratégia promissora para entender melhor como os parâmetros monitorados, relacionados ao histórico térmico e à atmosfera do processo, podem afetar os produtos da FLPL, resultando em um modelo de previsão da tensão residual superficial. Estas descobertas podem auxiliar a impulsionar a eficácia da técnica de manufatura aditiva metálica FLPL, contribuindo para seu uso na indústria. (AU)