Ímãs compósitos à base de Nd-Fe-B e PA12 obtidos por manufatura aditiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baldissera, André Borsatto
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205700
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.
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spelling Ímãs compósitos à base de Nd-Fe-B e PA12 obtidos por manufatura aditivaEngenharia de materiaisÍmãsMateriais ferromagneticosDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.Os ímãs compósitos à base de Nd-Fe-B, formados pela união entre ligante polimérico e pó ferromagnético, são comumente produzidos via moldagem por injeção e compressão. Ambos os processos assimilam o conceito near net shape (próximo da forma final), em que a peça é produzida na geometria muito próxima à requerida pelo desenho técnico, para ser magnetizada em etapa posterior a sua moldagem. Para obter a geometria da peça é necessário o emprego de moldes que apresentam elevados custos e requerem um prazo extenso para sua fabricação, especialmente quando se tratam de peças de elevada complexidade geométrica. Visando essa redução de custos e de prazos, mas integrando o conceito near net shape, sem requerer a utilização de moldes, o processo de manufatura aditiva vem sendo considerado como uma alternativa de fabricação a ser investigada. Entre as diferentes técnicas de manufatura aditiva atualmente existentes, as que empregam o princípio da fusão de leito de pó, mediante a ação de um feixe de laser, são uma opção pouco explorada e compreendida. Esse trabalho tem por objetivo contribuir para o entendimento da fabricação de imãs compósitos formados pelos pós de Nd-Fe-B e de poliamida 12, a partir de geometria fabricada pelo processo de fusão de leito de pó. Os parâmetros de processos escolhidos para análise foram a potência de laser, espessura de camada e espaçamento entre varreduras. A atuação de três diferentes combinações dos parâmetros de processo sobre a mistura de pós foi avaliada. Os resultados evidenciaram que é possível ocorrer a consolidação da mistura de pós e consequente formação de um ímã compósito. De acordo com o esperado, menores valores de espessura de camada e de espaçamento entre varreduras resultaram em valores superiores de densidade e de propriedades magnéticas. O maior valor de densidade obtido entre os ímãs foi de 3,78 g/cm³ e o menor foi de 2,95 g/cm³, partindo de uma mistura com densidade aparente de 2,8 g/cm³. A porosidade residual dos ímãs variou entre 15 % e 40 %. O emprego da potência de laser de 60 W no processamento ocasionou a redução da coercividade dos ímãs para valores abaixo do mínimo especificado da matéria-prima utilizada. Nessa mesma potência, algumas amostras mostraram alterações dimensionais. A investigação do sistema particulado revelou não ter ocorrido mistura efetiva entre os pós metálico e polimérico e que a adição de poliamida 12, reduziu a escoabilidade e a densidade aparente do pó ferromagnético. Por fim, a comparação dos resultados obtidos da fusão de leito de pó com os de outras técnicas convencionais de manufatura aditiva, relatadas na literatura especializada, mostrou que os ímãs produzidos por fusão de leito de pó resultaram em maiores valores de densidade, remanência e produto-energia máximo, demonstrando ser uma alternativa promissora para a fabricação de ímãs compósitos à base de Nd-Fe-B.Abstract : The based Nd-Fe-B bonded magnets formed through union of polymeric binder and ferromagnetic powder are commonly produced by injection and compression moulding. Both processes assimilate near net shape concept, in which part is produced closely to the geometry required by technical drawing, to be magnetized in a step after its moulding. To obtain the part geometry, is needed to engage moulds that present elevated costs and require a wide due time for its manufacturing, specially for parts with high geometric complexity. Aiming costs and due time reduction, but comprising near net shape concept, without requiring the use of moulds, additive manufacturing process has been considered as a manufacturing alternative to be investigated. Among different additive manufacturing techniques currently available, the ones that apply the powder bed fusion principle, as a result of laser beam effect, are an option little explored and understood. The objective of this work is to contribute for the acquaintance of bonded magnets manufacturing formed by Nd-Fe-B and PA12 powders, from a geometry fabricated by powder bed fusion process. The chosen process parameteres for analysis were laser power, layer thickness and hatch spacing. The performance of three different combinations of the process parameters over the powder mixture was evaluated. The results evidenced that the powder mixture consolidation and consequent bonded magnet formation is achievable. As expected, inferior values of layer thickness and hatch spacing resulted in superior values of density and magnetic properties. The higher value of density, obtained among magnets was 3,78 g/cm³ and the lower was 2,95 g/cm³, starting from a mixture with apparent density of 2,8 g/cm³. The residual porosity of magnets varied between 15 % and 40 %. The use of laser power of 60 W for processing caused reduction in magnet coercivity to values lower to the minimum specified of the used raw material. In this same laser power, some samples demonstrated dimensional alteration. The investigation of the powder system revealed that effective mixture between metallic and polymeric powders did not occur and that addition of polyamide 12 reduced flowability and apparent density of the ferromagnetic powder. At last, the comparison of obtained results of powder bed fusion to other usual additive manufacturing techniques, related in the specialized literature, showed that magnets produced by powder bed fusion resulted in the highest values of density, remanence and maximum energy product, demonstrating to be a promising alternative for based Nd-Fe-B bonded magnets manufacturing.Wendhausen, Paulo Antonio PereiraAhrens, Carlos HenriqueUniversidade Federal de Santa CatarinaBaldissera, André Borsatto2020-03-31T13:59:07Z2020-03-31T13:59:07Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis156 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf358866https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205700porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T13:59:08Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/205700Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T13:59:08Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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