Process parameters of AISI 316L processsed by additive manufacturing

Autor: Gabriel, André Henrique Guimarães, 1993
Přispěvatelé: Lopes, Éder Sócrates Najar, 1982, Soyama, Juliano, Lima, Milton Sergio Fernandes de, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Éder Sócrates Najar Lopes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A manufatura aditiva (AM) tem ganho interesse internacional tanto na área acadêmica quanto na área industrial, devido sua capacidade de produção de peças com elevada complexidade. Dentro das técnicas empregadas na AM, destaca-se a fusão por leito de pó a laser (L-PBF), que consiste na consolidação de camadas de pó, a partir de um desenho 3D da peça. Entretanto, em conjunto com essa liberdade de geometria, há o desafio da seleção de parâmetros de processamento, visto que existem mais de 100 parâmetros individuais de escolha. Desta forma, a correta determinação dos parâmetros ainda é objeto de muito estudo, para a produção de peças com as características desejadas. Os principais parâmetros de influência são: potência do laser, velocidade do laser, distância entre varreduras e espessura da camada. Porém, um parâmetro que tem sido negligenciado é a atmosfera de processamento, da qual espera-se comportamento inerte. Nesse campo os estudos que demonstram sua influência na processabilidade e consequentemente propriedades em peças produzidas por L-PBF são escassos. Uma das principais ligas aplicadas em L-PBF é o aço inoxidável AISI 316L, devido a sua boa soldabilidade, o que confere uma boa processabilidade por técnicas de AM. Dessa forma o atual trabalho visou a produção e caracterização de peças produzidas em L-PBF com o aço AISI 316L avaliando-se a influência da atmosfera de processamento, sendo estas Ar e N2. Amostras com elevada densidade (>99%) foram obtidas em ambas as atmosferas, embora os parâmetros ótimos para a consolidação sejam diferentes. As amostras apresentaram dureza similar. As amostras apresentaram microestrutura típica encontrada em peças produzidas por L-LPF, composta por poças de fusão, estrutura celular/dendrítica, havendo segregação dos elementos mais pesados para as paredes da estrutura celular. O teor de nitrogênio residual nas amostras sofreu interferência da atmosfera de processamento. Houve tendência de maior segregação para maiores densidades de energia aplicadas. A dimensão dos grãos sofreu alteração conforme atmosfera de processamento e densidade de energia aplicada. A rugosidade superficial apresentou comportamentos distintos conforme a atmosfera de processamento Abstract: Additive manufacturing has gained a lot of interest of industries and academy in recent years due the capacity of producing parts with free form design and the possibility of tailoring the properties. One of the technologies comprising AM is laser powder bed fusion (L-PBF), which consists in melting powder layer-by-layer producing 3D parts. The properties in parts produced by L-PBF depend on the combination of processing parameters, which consists of more than a hundred individual parameters. The most influential parameters are beam power, scanning speed, hatch spacing, and layer thickness. In this way, the correct determination of the parameters is still a subject of study, to produce parts with the desired characteristics. However, a parameter that has been neglected is the processing atmosphere, which should be inert, however, few studies demonstrate its influence on processability and consequently properties in parts produced by L-PBF. One of the most applied metals in L-PBF is stainless steel AISI-316L, due to its good welding properties. Thus, the current work aimed at the production and characterization of parts produced in L-PBF of AISI-316L steel, evaluating the influence of the processing atmosphere, these being Ar and N2. High density samples (>99%) were obtained in both atmospheres, however there was a displacement of the optimal consolidation point. Samples showed similar hardness in both atmospheres. The samples showed typical microstructure found in parts produced by L-PBF, composed of melt pools, cellular/dendritic structure, with segregation of the heavier elements to the walls of the cell structure, with a tendency towards segregation for higher applied energy densities. The nitrogen content present in the samples was influenced by process atmosphere. The grain size distribution varied according to process atmosphere and energy density used. The surface roughness presented different behaviors depending on the processing atmosphere Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica CNPQ 130635/2019-7
Databáze: OpenAIRE
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