Avaliação do resfriamento ativo por quaseimersão (RAQI) sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço inoxidável ABNT 316LSI obtido com manufatura aditiva por deposição ao arco elétrico com o processo GMAW

dc.contributor.advisorRodrigo Rangel Porcaropt_BR
dc.contributor.advisorIgor Cézar Pereirapt_BR
dc.contributor.authorCosta, Júlia Nascimento
dc.contributor.refereeRodrigo Rangel Porcaropt_BR
dc.contributor.refereeIgor Cézar Pereirapt_BR
dc.contributor.refereeLuiz Cláudio Cândidopt_BR
dc.contributor.refereeRodolfo Lisboa Batalhapt_BR
dc.date.accessioned2024-05-15T17:19:49Z
dc.date.available2024-05-15T17:19:49Z
dc.date.issued2024pt_BR
dc.description.abstractA Manufatura Aditiva por deposição ao arco elétrico (Directed Energy Deposition Arc – DED – Arc ou Wire Arc Additive Manufacturing– WAAM) tem sido muito utilizada para desenvolver peças metálicas com diversas complexidades próxima ao seu local de uso. Apesar de todos os avanços, existem diversos desafios, sobretudo, em relação aos materiais envolvidos, no que se refere ao controle da microestrutura, tensões residuais e propriedades mecânicas dados os ciclos térmicos envolvidos no processo de fabricação. Para os aços inoxidáveis austeníticos na Manufatura Aditiva (MA), um grande desafio é o acúmulo de calor. Devido à sua condutividade térmica relativamente baixa, esses aços necessitam de grandes tempos de paradas entre as deposições, a fim de se obter propriedades mais homogêneas. Técnicas de Resfriamento Ativo por Quase Imersão (RAQI) têm sido desenvolvidas para garantir maior produtividade a partir da extração de calor e melhorando as propriedades mecânicas desses materiais. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar a microestrutura e as propriedades mecânicas de paredes delgadas de aço inoxidável ABNT 316LSi, fabricadas por MA sob diferentes condições de resfriamento. As amostras obtidas foram submetidas à análise macro e microestrutural, ensaios de tração e dureza com a finalidade de avaliar as diferentes condições de deposição. Além disso, avaliou-se o efeito do resfriamento ativo por quase-imersão em água sobre o refino microestrutural – a partir de medidas de espaçamento interdendrítico secundário e fração de fase ferrítica – e sobre a tendência de formação de descontinuidades relacionadas à eventual presença de vapor de água na atmosfera do arco elétrico. A utilização da técnica RAQI mostrouse promissora para aumentar a produtividade, obtendo-se amostras com espessura e condições de solidificação/resfriamento mais uniformes das camadas ao longo da altura sem a necessidade de tempos de parada. A microestrutura das amostras obtidas com resfriamento ativo mostrouse mais refinada que aquela oriunda de resfriamento natural, obtendo-se redução no espaçamento interdendrítico secundário e maior fração volumétrica de ferrita delta. As alterações microestruturais resultaram em aumento da dureza e da resistência mecânica do material obtido com a técnica RAQI. Por fim, dificuldades em um controle preciso do nível de água e da sua distância à região da poça resultaram em um aumento da porosidade com o uso da técnica RAQI.pt_BR
dc.description.abstractenDirected Energy Deposition Arc (DED-Arc or Wire Arc Additive Manufacturing – WAAM) has been widely used to develop metal parts with various complexities close to their place of use. Despite all the advances, there are several challenges, especially concerning the materials involved, concerning the control of the microstructure, residual stresses and mechanical properties given the thermal cycles involved in the manufacturing process. For austenitic stainless steels in Additive Manufacturing (AM), a major challenge is the heat build-up. Due to their relatively low thermal conductivity, these steels require long downtimes between depositions in order to obtain more homogeneous properties. Near-Immersion Active Cooling (NIAC) techniques have been developed to ensure higher productivity from heat extraction and improve the mechanical properties of these materials. Thus, this work aimed to characterize the microstructure and mechanical properties of thin walls of AISI 316LSi stainless steel, manufactured by AM under different cooling conditions. The samples obtained were submitted to macro and microstructural analysis, tensile and hardness tests in order to evaluate the different deposition conditions. In addition, the effect of near immersion active cooling in water on microstructural refining was evaluated – based on measurements of secondary interdendritic spacing and ferritic phase fraction – and on the tendency of discontinuities to form related to the eventual presence of water vapour in the electric arc atmosphere. The use of the NIAC technique revealed promising to increase productivity, obtaining samples with more uniform thickness and solidification/cooling conditions of the layers along the height without the need for downtimes. The microstructure of the samples obtained with active cooling was more refined than that derived from natural cooling, obtaining a reduction in the secondary interdendritic spacing and a higher volumetric fraction of delta ferrite. The microstructural changes increased the hardness and mechanical strength of the material obtained with the NIAC technique. Finally, difficulties in accurately controlling the water level and its distance from the puddle region resulted in an increase in porosity with the use of the NIAC technique.pt_BR
dc.identifier.citationCOSTA, J. N. Avaliação do resfriamento ativo por quaseimersão (RAQI) sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço inoxidável ABNT 316LSI obtido com manufatura aditiva por deposição ao arco elétrico com o processo GMAW. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18168
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsabertopt_BR
dc.rights.licenseAutorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP por Julia Nascimento Costa, em 29/04/2024, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptaçãopt_BR
dc.subjectManufatura Aditivapt_BR
dc.subjectDeposição ao Arco Elétricopt_BR
dc.subjectResfriamento Ativo por Quase-Imersãopt_BR
dc.subjectRAQIpt_BR
dc.subjectAço ABNT316LSipt_BR
dc.titleAvaliação do resfriamento ativo por quaseimersão (RAQI) sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço inoxidável ABNT 316LSI obtido com manufatura aditiva por deposição ao arco elétrico com o processo GMAWpt_BR
dc.typeDissertacaopt_BR
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