Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fogliatto, Aloysio Arthur Becker
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/189031
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.
id UFSC_6034bdba8e1ba31ea2ad073a536beaa8
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/189031
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcionalEngenharia mecânicaPetróleoGasPorosidadePermeabilidadeAço inoxidavelTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.Filtros metálicos possuem aplicações em diversos segmentos industriais, destacando-se as demandas de filtros com gradação funcional de porosidade e anisotropia de permeabilidade no segmento de petróleo e gás. O emprego de tecnologias de manufatura aditiva (AM) possibilita a superação de algumas limitações do processo de metalurgia do pó convencional o qual é empregado tradicionalmente para a fabricação destes filtros como inflexibilidade para a obtenção de geometrias complexas e para a fabricação de materiais com gradação funcional (FGM´s). Entre os processos de AM, aqueles baseados na fusão em leito de pó como o processo SLS/SLM despertam o interesse de quem deseja produzir estruturas metálicas porosas. Alguns pesquisadores têm empregado o processo SLS/SLM para a construção de filtros com gradação funcional de porosidade, porém, não existem estudos focados na investigação acerca do comportamento de permeabilidade e sua relação com a porosidade de filtros com gradação funcional. Neste trabalho, o processo SLS/SLM foi empregado para a fabricação de filtros metálicos sem e com gradação funcional de porosidade utilizando-se dois pós metálicos de aço inoxidável (AISI 316L e 304) e dois equipamentos de AM visando-se investigar a influência dos parâmetros distância entre linhas de varredura (hatch) e velocidade de varredura do feixe laser nas características de porosidade e permeabilidade destes filtros. Os filtros fabricados por AM foram comparados com um filtro obtido pelo processo convencional de compactação e sinterização. Os resultados indicaram que o controle do processo SLS/SLM realizado a partir da variação dos parâmetros distância entre linhas de varredura (hatch) e velocidade de varredura pôde ser utilizado com sucesso para a produção de estruturas metálicas com gradação de porosidade (FGM´s), sendo possível controlar a permeabilidade dos filtros FGM a partir do controle dos parâmetros de processo. Ao comparar-se os filtros fabricados com diferentes processos de fabricação e diferentes parâmetros do processo SLS/SLM, foi possível constatar-se que não somente os valores de porosidade total e interconectada influenciaram na permeabilidade das estruturas metálicas porosas, isto é: os mecanismos de consolidação da matéria atuantes em cada processo de fabricação, assim como a variação dos parâmetros do processo SLS/SLM, produziram estruturas com diferentes morfologia, distribuição espacial e distribuição de tamanho de poros. Estas variáveis, por sua vez, foram determinantes para a ocorrência de fenômenos que influenciaram no comportamento hidrodinâmico do fluido que permeia o meio poroso (permeabilidade).Abstract : Stainless steel filters are widely used in several industrial fields. There are demands of filters with gradient porosity and permeability anisotropy in oil and gas industry, however, the well-known Powder Metallurgy manufacturing process employed to obtain porous structures has some limitations in controlling the internal geometry of the parts, which leads to inflexibility in obtaining functionally graded materials (FGM´s). The Additive Manufacturing (AM) technologies have the ability to overcome the limitations mentioned above, especially Powder Bed Fusion (PBF) processes. As a PBF process, SLS/SLM is employed to produce parts layer by layer through the laser sintering/melting of metallic powders. It has been shown that SLS/SLM process has been employed to produce filters with gradient porosity, however, it could not be found research concerning investigation of the relationship between permeability and porosity of such FGM filters. The SLS/SLM process was employed in this research to produce FGM metallic filters and metallic filters without gradient porosity. Two grades of stainless steel powder (AISI 316L and 304) and two additive manufacturing machines were used. The methodology employed aimed to investigate the relationship between process parameters (hatch distance and scan speed), porosity and permeability of such filters. The SLS/SLMed filters were compared with others filters produced by conventional powder metallurgy process. The results have confirmed the ability of SLS/SLM in controlling porosity of the final product by varying hatch distance and scan speed and, consequently, the manufacturing of FGM filters was succeeded. Additionally, the permeability of FGM filters could be controlled by mean of controlling the SLS/SLM process parameters. It also has been shown that not only the total and open porosities had crucial influence in determining permeability of porous structures, i.e., the consolidation mechanisms that occurred in every manufacturing process as well as the variation of process and material parameters produced distinct porous structures with different morphologies, spatial and porous size distributions. On the other hand, those variables were decisive on influencing the hydrodynamics phenomena related to permeability results.Ahrens, Carlos HenriqueWendhausen, Paulo Antonio PereiraUniversidade Federal de Santa CatarinaFogliatto, Aloysio Arthur Becker2018-08-14T04:05:03Z2018-08-14T04:05:03Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis299 p.| il., gráfs.application/pdf355396https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/189031porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-08-14T04:05:03Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/189031Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-08-14T04:05:03Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
title Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
spellingShingle Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
Fogliatto, Aloysio Arthur Becker
Engenharia mecânica
Petróleo
Gas
Porosidade
Permeabilidade
Aço inoxidavel
title_short Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
title_full Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
title_fullStr Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
title_full_unstemmed Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
title_sort Influência de parâmetros do processo de fusão em leito de pó na porosidade e permeabilidade de filtros de aço inoxidável fabricados com gradação funcional
author Fogliatto, Aloysio Arthur Becker
author_facet Fogliatto, Aloysio Arthur Becker
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Ahrens, Carlos Henrique
Wendhausen, Paulo Antonio Pereira
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Fogliatto, Aloysio Arthur Becker
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Petróleo
Gas
Porosidade
Permeabilidade
Aço inoxidavel
topic Engenharia mecânica
Petróleo
Gas
Porosidade
Permeabilidade
Aço inoxidavel
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018-08-14T04:05:03Z
2018-08-14T04:05:03Z
2018
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 355396
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/189031
identifier_str_mv 355396
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/189031
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 299 p.| il., gráfs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652268339200000

Registros relacionados