Avaliação das condições de processamento sobre as características mecânico-metalúrgicas da liga Tribaloy T400 depositada a laser

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Cleyton Castro da
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/65623
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Adriano Scheid
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spelling Silva, Cleyton Castro daUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaScheid, Adriano, 1973-2021-05-25T20:22:13Z2021-05-25T20:22:13Z2019https://hdl.handle.net/1884/65623Orientador: Prof. Dr. Adriano ScheidDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 29/08/2019Inclui referências: p. 79-81Resumo: A produção de revestimentos a laser ou Laser Cladding difere dos processos de fabricação convencionais, pois ao invés de utilizar um arco elétrico ou plasma, utiliza uma fonte de laser para fundir o material de adição e o material base (substrato). Neste contexto, a deposição a laser tem sido um dos métodos mais estudados nas últimas décadas, pois pode levar à fusão do material de adição e substrato, conferindo baixa diluição decorrente do baixo aporte térmico. Assim, os componentes revestidos apresentam propriedades superficiais muito próximas às da liga selecionada para a proteção do componente, já que a composição química é pouco alterada. Adicionalmente, alguns trabalhos têm indicado que a microestrutura apresenta relevante refinamento, decorrente do baixo aporte térmico durante a deposição e que induz a elevadas taxas de resfriamento durante a solidificação. Este trabalho avaliou o efeito da potência de laser sobre as características mecânico-metalúrgicas da liga Tribaloy T400® depositada na forma de cordões únicos e múltiplos sobre substrato de aço AISI 304L. Os revestimentos na forma de cordões únicos foram caracterizados quanto à geometria dos cordões, diluição, microestrutura e fases formadas e dureza. Os múltiplos cordões foram analisados microestruturalmente e, de forma complementar, quanto a dureza e resistência ao desgaste. As avaliações foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e análise de imagens. As avaliações mecânicas envolveram a dureza Vickers e ensaio em tribômetro linear recíproco do tipo esfera sobre superfície plana. A análise da geometria dos cordões indicou que o aumento da potência do laser resulta em menor ângulo de molhamento, maior largura de cordões e maior altura de reforço. Observouse ainda que, à medida que a potência do laser aumenta, maior eficiência de fusão do pó (rendimento) é alcançada, mostrando valores desde 60 até 98%. Os resultados indicaram uma maior diluição à medida que a potência do laser aumenta. A análise das fases formadas nos revestimentos de cordões únicos e múltiplos, indicou que a diluição não altera a natureza das fases formadas, tendo sido verificada a formação das fases Laves, solução sólida em cobalto (Co) além de intermetálicos cobaltomolibdênio (Co-Mo). A avaliação microestrutural mostrou que uma maior diluição promove a redução da fração volumétrica de fase Laves, alterando o modo de solidificação da liga de hiper para hipoeutética, independentemente do processamento como cordões únicos ou múltiplos. O aumento da diluição afetou a dureza dos revestimentos a partir de dois mecanismos de endurecimento: soluções sólidas e fração de segunda fase (Laves). Desta forma, o aumento na potência de laser levou à redução da dureza final dos revestimentos e de pronunciada alteração na resistência ao desgaste. A diferença na taxa de desgaste foi de até 20 vezes, quando se compara a condição de menor e maior diluição. O coeficiente de atrito também foi influenciado de forma importante (?: 0,46 à 0,95), mostrando uma variação que alcançou 100%, o que reforça a importância do processamento para o projeto de superfícies. Palavras-chave: Deposição a Laser. Microestrutura. Propriedades Mecânicas. Dureza. Resistência ao DesgasteAbstract: Coatings processed by Laser Cladding differs from conventional processes because in spite of using arc or plasma as heat source, it uses a laser source to melt the feeding material and the substrate to be coated, ensuring metallurgical bonding. In this way, the laser Deposition has been a widely studied method in the past decade. The process melts completely the feeding material and a minimum part of the substrate, resulting in low dilution. Thus, coated components show surface properties close to the selected alloy to protect the component. In addition, some works indicated that the microstructure is more refined, as a consequence of the low heat input and, therefore, inducing to higher solidification cooling rates. This work evaluated the effect of laser intensity on the mechanical-metallurgical features of the Tribaloy T400™ alloy, processed as single and multi-beads on AISI 304L stainless steel. Single bead coatings were characterized by bead geometry, dilution, microstructure, phases formed and hardness. Multi-bead coatings were also microstructurally evaluated and, in a complementary way, in terms of hardness and wear behavior. Thus, coatings were evaluated by way of scanning electron microscopy (SEM), X-Ray diffraction and image analysis. Furthermost, mechanical properties were evaluated by hardness Vickers and ball-on-flat wear test. The analysis of the bead geometry indicated that the increase of the laser intensity results in a lower wettability angle, higher bead width and reinforcement thickness. It was also observed that, as the laser intensity increases, higher power melting efficiency is reached, ranging from 60 to 98%. Besides, the results indicated a higher dilution as the intensity of the laser increased. The analysis of the phases formed in the single and multiple bead coatings showed that dilution did not alter the nature of the formed phases, and Laves phases, cobalt (Co) solid solution, and cobalt-molybdenum (Co-Mo) intermetallics were noticed. The microstructural evaluation pointed out that higher dilution promotes the reduction of the Laves phase volumetric fraction, changing the solidification mode from the hyper to hypoeutectic alloy. Finally, the dilution increase altered the coatings hardness from two different mechanisms: solid solution and second phase fraction (Laves). Hence, the increase in laser intensity led to a pronounced hardness reduction and to notable modification in wear resistance. More than that, the wear rate difference reached up to 20 times when comparing to the lowest and highest dilution condition (worst scenario for highest dilution). Friction coefficient was also significantly influenced (?: 0,46 to 0,95), highlighting how important are processing conditions on the coatings surface engineering design. Keywords: Laser Cladding. Microstructure. Mechanical Properties. Hardness. Wear Behavior.86 p. : il.application/pdfMicroestruturaLaser - IndústriaLigas resistentes ao calorEngenharia MecânicaAvaliação das condições de processamento sobre as características mecânico-metalúrgicas da liga Tribaloy T400 depositada a laserinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccess1884/656232021-05-25 17:22:13.919metadata only accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/65623Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-05-25T20:22:13Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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