Fadiga multiaxial em peças fabricadas via manufatura aditiva por deposição a arco via CMT

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Novelino, André Luiz Brito
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48589
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023.
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spelling Fadiga multiaxial em peças fabricadas via manufatura aditiva por deposição a arco via CMTManufatura aditivaFadiga (Mecânica)Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023.Esse trabalho tem como objetivo avaliar a vida em fadiga de espécimes fabricados pelo processo de Manufatura Aditiva com Deposição a Arco por Transferência de Metal a Frio (Wire and Arc Additive Manufacturing - Cold Metal Transfer – WAAM-CMT). Utilizou-se a liga de aço ER70S-6 para a produção do bloco/ peça matriz, fabricados a partir da superposição de camadas nas orientações 0º e 90º. A partir dessa peça, foram fabricados os corpos de prova, posteriormente submetidos aos ensaios sob carregamentos uniaxiais e multiaxiais (tração-torção em fase) considerando a influência da orientação dos corpos de prova extraídos na direção normal ao plano de deposição (verticais) e as amostras extraídas ao longo do plano de deposição (horizontal). Quatro curvas S-N foram obtidas para os carregamentos de tração-compressão e torção para as direções horizontal e vertical de fabricação dos espécimes. Para os ensaios de tração-compressão, a curva S-N dos corpos retirados na direção vertical ficou bastante abaixo para a obtida com os corpos extraídos na direção horizontal. Nos ensaios de torção, houve um comportamento misto, estando a curva S-N para os corpos na vertical abaixo da curva para os corpos na horizontal até um determinado número de ciclos (em torno de 105 ciclos) e, após esta faixa de vida, os espécimes verticais apresentaram um comportamento superior as amostras horizontais para o carregamento de torção. Para estimar o impacto dos defeitos de fabricação sobre a resistência em fadiga para os carregamentos de tração-compressão e torção, utilizou-se o método da raiz quadrada de área de Murakami. Modelos de fadiga multiaxial baseados na abordagem de plano crítico (Matake, Findley e MWCM) foram então calibrados e implementados para avaliar sua aderência/acuracidade na previsão da vida de componentes fabricados por este processo. Os resultados mostraram que, para os ensaios uniaxiais, o método da raiz quadrada de área forneceu estimativas não conservadoras dos limites de fadiga à tração e à torção para ambas as direções de fabricação. As estimativas de vida para os ensaios multiaxiais em corpos extraídos na direção vertical revelaram que o critério de Matake obteve o melhor desempenho, entretanto com valores excessivamente conservadores, com índice de erro maior que 100%. Para os corpos retirados na direção horizontal, o modelo de MWCM forneceu as melhores estimativas, com índice de erro entre -4,4% e 41,71%. Também foram obtidas estimativas do plano de iniciação das trincas nos ensaios multiaxiais. As análises das superfícies de fratura, por meio de microscopia confocal laser e eletrônica de varredura, mostraram boa concordância com os planos de iniciação estimados pelos modelos multiaxiais.Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).This work aims to evaluate the fatigue life of specimens manufactured through Wire and Arc Additive Manufacturing process with Cold Metal Transfer (WAAM-CMT). The ER70S-6 steel alloy was used to produce the main part, manufactured from the layers in the 0º and 90º orientations. From this part, test specimens were produced and subjected to uniaxial and multiaxial loading tests (tension-torsion in phase), considering the influence of the orientation of the specimens extracted, considering the samples extracted in the normal direction from the deposition plane (vertical) and the samples extracted along the deposition plane (horizontal). Four S-N curves were obtained for tension-compression and torsion loadings in horizontal and vertical specimen manufacturing directions. In tension-compression tests, the S-N curve for specimens extracted vertically was significantly lower than that obtained for specimens extracted horizontally. In torsion tests, there was a mixed behavior, with the S-N curve for vertically extracted specimens below the curve for horizontally extracted specimens up to a certain number of cycles (around 105 cycles) and, after this lifespan, the vertical specimens exhibited superior performance compared to the horizontal samples for the torsion case. To estimate the impact of manufacturing defects on fatigue strength for tension-compression and torsion loadings, the square root area method (or Murakami method) was used. Multiaxial fatigue models based on the critical plane approach (Matake, Findley, and MWCM) were then calibrated and implemented to assess their accuracy in predicting the life of components manufactured by this process. The results showed that, for uniaxial tests, the square root area method provided non-conservative estimates of fatigue limits for both tension and torsion in the manufacturing directions. Life estimates for multiaxial tests on vertically extracted specimens revealed that the Matake criterion performed the best, although the model presented excessively conservative values, with error index above 100%. For horizontally extracted specimens, the MWCM model provided the best estimates from the methods analyzed, with error index between -4,4% and 41,71%. Crack initiation planes were also estimated for multiaxial tests. Fracture surface analyses, through confocal laser and scanning electron microscopy, showed good agreement with the crack initiation planes estimated by the multiaxial models.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasAraújo, José AlexanderZiberov, MaksymNovelino, André Luiz Brito2024-07-08T11:37:33Z2024-07-08T11:37:33Z2024-07-082023-12-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNOVELINO, André Luiz Brito. Fadiga multiaxial em peças fabricadas via manufatura aditiva por deposição a arco via CMT. 2023. 106 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48589porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-08T11:37:33Zoai:repositorio.unb.br:10482/48589Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-08T11:37:33Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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