Publicação

Modelos de previsão de vida à fadiga da liga Ti6Al4V obtida por manufatura aditiva

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A liga de Ti-6Al-4V, tem sido alvo de um grande interesse, por parte das indústrias, aeronáutica, biomédica, marítima e automóvel, por se tratar de uma liga que apresenta: uma boa relação entre resistência e peso, boa resistência à corrosão e um excelente comportamento à fadiga e à fluência. Por outro lado, novos processos de fabrico começam a ganhar relevância, como a manufatura aditiva, que promete revolucionar completamente a produção de componentes mecânicos, uma vez que é um processo mais eficiente, simples e altamente preciso, contudo bastante complexo sendo necessário um aprofundamento do conhecimento em relação ao seu modo de funcionamento, e os efeitos que tem nos materiais assim produzidos. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo, estudar a influência que o processo de fabrico Selective Laser Melting (SLM) tem no comportamento mecânico de uma liga de Ti-6Al-4V, e propor um modelo de previsão à fadiga, baseado na microdureza e na área de defeitos intrínsecos ao processo. Com este propósito foram realizados ensaios de tração uniaxial que permitiram a determinação das propriedades mecânicas do material, através das curvas de tensão-extensão. Foram também realizados ensaios à fadiga por forma a determinar a curva S-N e consequentemente a sua tensão limite de fadiga. E foram por fim realizados ensaios de microdureza de Vickers. Após os ensaios de tração, de fadiga e de microdureza, estudaram-se as superfícies de fratura através da macro e micro fratografia. E recorreu-se à micro e nano tomografia de forma a fazer uma análise tridimensional dos defeitos intrínsecos ao SLM. Por fim foram desenvolvidos dois modelos de previsão à fadiga, baseados em dois métodos distintos de contagem de defeitos, e foram posteriormente comparados aos já existentes. Chegou-se à conclusão de que a liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva possui um comportamento mecânico superior, ao mesmo material, produzido por outro processo de fabrico, apresentando um comportamento bastante dúctil. Por outro lado, pela avaliação qualitativa, da rugosidade superficial associado a este processo, é bastante elevada, sendo este um dos principais motivos pela baixa resistência à fadiga, dos provetes. Uma vez que a análise de defeitos revelou uma quantidade baixa de porosidades. No que trata os modelos de previsão desenvolvidos, os mesmos revelaram uma boa proximidade, com o valor da tensão limite de fadiga, obtida experimentalmente, independentemente do modo de contagem. Os modelos revistos na literatura, demonstraram-se inadequados na previsão da tensão limite de fadiga de uma liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva, no estado de como fabricado.
Autores principais:	Alves, João Filipe Gonçalves
Assunto:	Ti-6Al-4V Manufatura aditiva Tomografia Modelos de previsão à fadiga Additive Manufacturing Tomography Fatigue life prediction models
Ano:	2023
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Instituto Politécnico de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa

Descrição
Resumo:	A liga de Ti-6Al-4V, tem sido alvo de um grande interesse, por parte das indústrias, aeronáutica, biomédica, marítima e automóvel, por se tratar de uma liga que apresenta: uma boa relação entre resistência e peso, boa resistência à corrosão e um excelente comportamento à fadiga e à fluência. Por outro lado, novos processos de fabrico começam a ganhar relevância, como a manufatura aditiva, que promete revolucionar completamente a produção de componentes mecânicos, uma vez que é um processo mais eficiente, simples e altamente preciso, contudo bastante complexo sendo necessário um aprofundamento do conhecimento em relação ao seu modo de funcionamento, e os efeitos que tem nos materiais assim produzidos. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo, estudar a influência que o processo de fabrico Selective Laser Melting (SLM) tem no comportamento mecânico de uma liga de Ti-6Al-4V, e propor um modelo de previsão à fadiga, baseado na microdureza e na área de defeitos intrínsecos ao processo. Com este propósito foram realizados ensaios de tração uniaxial que permitiram a determinação das propriedades mecânicas do material, através das curvas de tensão-extensão. Foram também realizados ensaios à fadiga por forma a determinar a curva S-N e consequentemente a sua tensão limite de fadiga. E foram por fim realizados ensaios de microdureza de Vickers. Após os ensaios de tração, de fadiga e de microdureza, estudaram-se as superfícies de fratura através da macro e micro fratografia. E recorreu-se à micro e nano tomografia de forma a fazer uma análise tridimensional dos defeitos intrínsecos ao SLM. Por fim foram desenvolvidos dois modelos de previsão à fadiga, baseados em dois métodos distintos de contagem de defeitos, e foram posteriormente comparados aos já existentes. Chegou-se à conclusão de que a liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva possui um comportamento mecânico superior, ao mesmo material, produzido por outro processo de fabrico, apresentando um comportamento bastante dúctil. Por outro lado, pela avaliação qualitativa, da rugosidade superficial associado a este processo, é bastante elevada, sendo este um dos principais motivos pela baixa resistência à fadiga, dos provetes. Uma vez que a análise de defeitos revelou uma quantidade baixa de porosidades. No que trata os modelos de previsão desenvolvidos, os mesmos revelaram uma boa proximidade, com o valor da tensão limite de fadiga, obtida experimentalmente, independentemente do modo de contagem. Os modelos revistos na literatura, demonstraram-se inadequados na previsão da tensão limite de fadiga de uma liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva, no estado de como fabricado.