Investigação da rugosidade e tensão residual superficial com o envelhecimento e fresamento do aço maraging manufaturado por fusão em leito de pó em diferentes orientações

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Amanda Rossi de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123668
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Erik Gustavo Del Conte
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spelling Investigação da rugosidade e tensão residual superficial com o envelhecimento e fresamento do aço maraging manufaturado por fusão em leito de pó em diferentes orientaçõesFUSÃO EM LEITO DE PÓORIENTAÇÃO DE CONSTRUÇÃOTRATAMENTO DE ENVELHECIMENTORUGOSIDADETENSÃO RESIDUAL SUPERFICIALPOWDER BED FUSIONBUILD ORIENTATIONAGING TREATMENTROUGHNESSSURFACE RESIDUAL STRESSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Erik Gustavo Del ConteDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2021.A manufatura aditiva de pecas metalicas e uma tecnologia que possibilita a fabricacao dos produtos camada a camada, com base no conceito de adicao de material. A principal vantagem desta tecnica consiste na ampliacao da viabilidade de desenvolvimento de geometrias com alta complexidade associada a baixa geracao de residuos. No entanto, a tecnologia de fusao em leito de po a laser (FLPL) ainda enfrenta um entrave tecnico para se tornar referencia no cenario industrial, relativo ao inadequado acabamento superficial dos produtos. Assim, adotam-se etapas de pos-processamento para o cumprimento de exigencias de melhores rugosidades e tensoes residuais como, por exemplo, o fresamento. A capacidade deste processo em aprimorar a qualidade superficial de materiais fabricados por metodos convencionais e conhecida, bem como a necessidade da adequada selecao dos parametros de corte para que o resultado almejado seja efetivamente obtido. No entanto, devido aos defeitos intrinsecos ao processo FLPL, como a presenca de poros ou particulas nao fundidas no produto, combinados a possivel anisotropia mecanica do material construido em diferentes orientacoes e as alteracoes de desempenho induzidas por tratamentos termicos, o efeito do fresamento sobre pecas produzidas por fusao em leito de po ainda requer investigacoes complementares. O aco maraging possui uma matriz martensitica rica em niquel e apresenta um alto desempenho mecanico, principalmente, apos o tratamento de envelhecimento. Em virtude destas propriedades, esse material esta presente em componentes estruturais da area aeroespacial, ferramental e automotiva e, portanto, requer o atendimento a exigencias rigidas de aplicacao. Neste contexto, o presente trabalho investigou os efeitos das orientacoes de construcao horizontal (HOR), rotacionada em 45o (R45) e vertical (VER) na manufatura por fusao em leito de po, em conjunto com o tratamento termico de envelhecimento (480 oC por 3h) e a alteracao da velocidade de corte e do avanco por dente no fresamento sobre a rugosidade media (Ra) e tensoes residuais superficiais do aco maraging. Com base na caracterizacao da densidade, microdureza, fases e microestrutura, alem de ensaios de tracao e operacoes de fresamento, os principais efeitos das orientacoes de construcao e do tratamento termico, capazes de influenciar o desempenho mecanico do material e o mecanismo de formacao de cavaco durante o fresamento, foram identificados. A rugosidade media pode ser reduzida entre 17% e 95%, dependendo dos parametros de processo, considerando a obtencao de resultados medios entre 0,37 ¿Êm e 2,82 ¿Êm. Mudancas no comportamento das tensoes residuais superficiais tambem foram observadas nas amostras R45 e VER, obtendo-se tensoes compressivas de ate -717 MPa para a amostra VER apos o envelhecimento e fresamento com fz = 0,02 mm/dente e vc = 150 m/min. Com isso, foi confirmada a efetividade do fresamento para o acabamento do aco maraging manufaturado por FLPL, alem da contribuicao dos parametros de corte neste pos-processamento para que a qualidade superficial dos produtos atenda as especificacoes.Additive manufacturing of metallic parts is a technology that enables the fabrication layer by layer, based on the concept of adding material. The main advantage of this technique refers to the expansion of the development of highly complex geometries associated with low waste generation. However, the laser powder bed fusion (LPBF) technology is still dealing with a technical drawback to become mainstream in the industrial scenario, regarding the inadequate surface finishing of the products. Thus, post-processing steps are adopted to fulfill better roughness and residual stresses like, for example, milling. This process capacity to improve the surface quality of materials fabricated with conventional methods is known, as well as the necessity to adequately select the cutting parameters to reach the desired results effectively. Nevertheless, due to the defects inherent to the LPBF process, like the presence of pore or unmolten particles in the product, combined with the possible mechanical anisotropy of the material build with different orientations and the performance changes induced by heat treatments, the milling effect on parts produced by powder bed fusion needs further investigations. The maraging steel has a martensite matrix rich in nickel and shows high mechanical performance, mainly upon aging treatment. Because of these properties, this material is present in structural components of the aerospace, tooling, and automotive areas and, therefore, requires the meeting of tight performance requirements. In this context, the present study investigated the effects of the build orientations horizontal (HOR), rotated in 45o (R45), and vertical (VER) on the powder bed fusion manufacturing together with the aging heat treatment (480 oC for 3h) and the changes in cutting speed and feed per tooth on the average roughness (Ra) and surface residual stresses of the maraging steel. Based on the density, microhardness, phases, and microstructural characterizations, in addition to tensile tests and milling operations, the main effects of the build orientation and aging treatment, able to influence the material mechanical performance and the chip formation mechanism during milling, were identified. The average roughness could be reduced between 17% and 95% depending on the process parameters, considering the obtention of average results between 0.37 ¿Êm and 2.82 ¿Êm. Changes in the surface residual stress behavior were also found within the R45 and VER samples, obtaining compressive stresses up to -717 MPa for the VER sample upon aging and milling with fz = 0.02 mm/teeth and vc = 150 m/min. Hence, it was confirmed the effectiveness of milling for finishing the maraging steel manufactured by FLPL and the relevance of the cutting parametersf contributions in this post-processing so that the surface quality of the products meets the specificationsDel Conte, Erik GustavoSchutzer, KlausGargarella, PiterOliveira, Amanda Rossi de2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf133 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123668http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123668&midiaext=80558http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123668&midiaext=80559Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=123668porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-01-09T15:58:41Zoai:BDTD:123668Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-01-09T15:58:41Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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