Laser surface alloying on Ti with Cr, Mo, and Cr-Mo, aiming to obtain a dissimilar Ti-Cr joint by additive manufacturing : Titânio modificado superficialmente por laser com adições de Cr, Mo e Cr-Mo, visando a obtenção de uma junta Ti-Cr por manufatura aditiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramirez Rodriguez, Andres Felipe, 1987-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11901
Resumo: Orientador: João Batista Fogagnolo
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A obtenção de juntas metálicas dissimilares por técnicas de manufatura aditiva é um campo que está começando a ser explorado para a fabricação de peças multimateriais, com gradientes de propriedades e funcionalidade para vários tipos de aplicações. Um dos obstáculos é a incompatibilidade entre elementos metálicos usados na fabricação dessas peças devida à formação de fases frágeis na interface, enfraquecendo a região da junta ou mesmo impedindo sua fabricação. Este trabalho estuda o processo de formação de ligas na superfície por laser para modificar a superfície de titânio comercialmente puro (Ti) com cromo (Cr), molibdênio (Mo) e Cr-Mo, usando Mo como material intermediário e obtendo uma junta Ti-Cr dissimilar por manufatura aditiva. Obtiveram-se cordões individuais de fusão superficial com adição de Mo e Cr sobre o Ti para a determinação dos parâmetros ideias para a produção de revestimentos contínuos de ambos os elementos. Variou-se a potência do laser de 150 a 450 W, mantendo-se a velocidade de varredura constante de 10 mm/s, uma distância da superfície da peça ao ponto focal do laser de 2 mm, correspondendo a um feixe com diâmetro de 254 ?m, e uma altura de camada de 0,25 mm. A partir dos resultados dos cordões individuais de fusão superficial, determinaram-se as condições para a obtenção de uma e duas camadas contínuas pela sobreposição de 50 % da largura dos cordões individuais, tanto para um revestimento de Cr quanto para um revestimento de Mo. Ao final, obtiveram-se a modificação superficial do titânio com a aplicação de uma camada de Mo e uma camada de Cr. Observaram-se, nos cordões individuais, o modo de condução para menores potências do laser e a transição para o modo keyhole com maior quantidade de poros para as maiores potências. A diluição aumentou com o aumento da potência do laser. Os cordões individuais modificados com Cr obtidos com baixa potência e os revestimentos com Cr apresentaram trincas, evidenciando a incompatibilidade entre o Ti e o Cr, enquanto a modificação superficial com Mo não apresentou trincas. A modificação superficial com camada contínua de Mo e Cr não apresentou as trincas, indicando que o uso do Mo pode viabilizar a obtenção de uma junta soldada entre Ti e Cr por manufatura aditivaAbstract: Additive manufacturing is a set of innovative techniques that allow, for example, manufacturing metal parts with high precision and complex geometries. However, most metal products these techniques manufacture use only one metal or metal alloy. Obtaining dissimilar metallic joints by additive manufacturing techniques is a field that is beginning to be explored for the manufacture of multi-compounds parts, with gradients of properties and functionality for various types of applications. One of the obstacles is the incompatibility between metallic elements used in manufacturing these parts due to the formation of brittle phases at the interface, weakening the joint region or even preventing its manufacture. This work uses laser surface alloying to modify the surface of commercially pure titanium (Ti) with chromium (Cr), molybdenum (Mo), and Cr-Mo, using Mo as intermediate material and obtaining a dissimilar Ti-Cr joint by additive manufacturing. Individual surface fusion strands were obtained with the addition of Mo and Cr on Ti to determine the optimal parameters for producing continuous coatings of both elements. The laser power was varied from 150 W to 450 W, with a constant scanning speed of 10 mm/s, a distance from the workpiece surface to the laser focal point of 2 mm, corresponding to a beam diameter of 254 ?m, and a layer height of 0.25 mm. From the results of the individual strands of surface fusion, the conditions for obtaining one and two continuous layers were determined by overlapping 50 % of the width of the individual strands for both a Cr coating and a Mo coating. Ultimately, titanium's surface modification was achieved by applying one Mo and one Cr layer. Conduction mode was observed in the individual strands for lower laser powers and transitioned to keyhole mode with more pores for the higher powers. The dilution increased with increasing laser power. The individual strands modified with Cr were obtained at low power, and the coatings with Cr showed cracks, evidencing the incompatibility between Ti and Cr. In contrast, the surface modification with Mo did not show cracks. The surface modification with a continuous layer of Mo and Cr did not present cracks, indicating that using Mo can make it feasible to obtain a welded joint between Ti and Cr by additive manufacturingMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia MecânicaCAPES88887.817333/2023-00[s.n.]Fogagnolo, João Batista, 1964-Soyama, JulianoAfonso, Conrado Ramos MoreiraUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRamirez Rodriguez, Andres Felipe, 1987-20232023-06-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (80 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/11901RAMIREZ RODRIGUEZ, Andres Felipe. Laser surface alloying on Ti with Cr, Mo, and Cr-Mo, aiming to obtain a dissimilar Ti-Cr joint by additive manufacturing: Titânio modificado superficialmente por laser com adições de Cr, Mo e Cr-Mo, visando a obtenção de uma junta Ti-Cr por manufatura aditiva. 2023. 1 recurso online (80 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/11901. 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