{pt_PT=Mechanical and metallurgical characterization of 316L stainless steel components made by hybrid additive manufacturing methods} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A Manufatura Aditiva de Metais (MAM) tem crescido nos últimos 30 anos, devido à redução de matéria prima e do tempo de processamento e flexibilidade de produção. Dentro da MAM, as técnicas com deposição de fio, como Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), são atrativas, pois atingem taxas de deposição altas, os elétrodos em fio são mais baratos do que pós metálicos, e partilham as bases da soldadura tradicional. Contudo, as peças fabricadas por WAAM geralmente precisam de ser maquinadas devido à elevada rugosidade da superfície e distorções, que aumentam quando são feitas num contexto de Fabrico Aditivo Híbrido (FAH) onde o WAAM é acoplado a operações de conformação mecânica. Assim, foi considerada uma nova abordagem ao FAH que engloba processos pós-deposição de deformação plástica e tratamento térmico. Seis ciclos de tratamentos térmicos, variando em tempo de permanência e percentagem de deformação prévia, foram impostos em peças de aço 316L feitas por WAAM, para averiguar qual a sequência de FAH que favorece o comportamento mecânico e a qualidade superficial mais adequados, o que se correlaciona a uma microestrutura mais homogénea. Análises metalográficas e testes de tração uniaxial em três direções foram realizados para atestar a eficácia dos tratamentos. Os provetes laminados a 20% da redução da espessura e tratados termicamente por recozimento de solubilização a 1100°C por quatro horas representaram a melhor sequência de FAH, alcançando uma microestrutura equiaxial, melhor qualidade de superfície, ganho em ductilidade (~ 12%), tensão de cedência satisfatória (~265MPa) e comportamento isotrópico em todas as direções (ri~1). , en=Metal Additive Manufacturing (MAM) has been growing for the last 30 years, owing to its reduction in raw material usage (significant from both an economic and ecological viewpoint), decreased lead time and overall production flexibility. Amongst all MAM techniques, wire-based methods are of great interest, like wire arc additive manufacturing (WAAM), not only because they achieve high deposition rates but also because wire electrodes are cheaper and easier to obtain than metal powders and share a lot of the same principles with traditional arc welding, which can be adapted. Nonetheless, WAAM parts often need machining afterwards due to surface roughness and distortion, which significantly increase when done on a Hybrid AM (HAM) setting where WAAM is paired with forming operations. To solve these issues, a new approach to HAM comprising post-deposition plastic deformation and heat treatment was considered. Six different heat treatment cycles, varying dwell times and percentage of previous deformation, were done on WAAM 316L stainless steel to study which HAM sequence favours the most suitable mechanical behaviour and surface quality, directly correlating to a homogeneous microstructure. Metallographic analysis and uniaxial tension tests in three directions were made to assess the effectiveness of the treatments. It became evident that the specimens rolled at 20% thickness reduction followed by solution annealing at 1100°C for four hours represented the best HAM sequence, achieving an equiaxed microstructure, better surface quality, gain in ductility (~12%), satisfying yield strength (~265MPa) and isotropic behaviour in each direction (ri~1).}

Discussão: dezembro 5, 2023, 13:15

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Joana Beatriz Albuquerque Figueiredo da Costa Brito (ist188015)

ORIENTADOR

João Pedro da Fonseca Matos Pragana

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

Carlos Manuel Alves da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar