Optimization of processing parameters on Laser Melting

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia MecânicaA realização deste trabalho assentou em dois grandes momentos: o primeiro consistiu na produção e caracterização de amostras de dois materiais distintos (Aço 316L e Ti6Al4V) produzidos via Selective Laser Melting (SLM) com o intuito de definir os parâmetros ótimos de processamento da tecnologia para esses dois materiais; o segundo consistiu na produção/obtenção e caracterização de amostras produzidas por Hot Pressing (HP) e fundição com o intuito de comparar os resultados com os obtidos para a tecnologia SLM. As etapas de maior importância que permitiram a concretização deste estudo apresentam-se descritas de seguida: - O primeiro momento do trabalho consistiu num trabalho de pesquisa e assimilação sobre a tecnologia SLM inserida no universo das tecnologias de manufatura aditiva. Compreenderam-se, as vantagens e desvantagens da tecnologia, o seu potencial e as áreas de intervenção, bem como as suas variáveis e o que já se encontra estudado e compreendido pela comunidade científica. - Em segundo lugar, procedeu-se à produção das amostras através das tecnologias SLM e HP e procedeu-se, também, à obtenção de amostras a partir de varões metálicos fundidos. - Em terceiro lugar, foram realizados os procedimentos experimentais que permitiram a caracterização das amostras de ambos os materiais e das três tecnologias de processamento em função das propriedades mecânicas, metalúrgicas e de desgaste. Para isso realizaram-se as seguintes análises e ensaios: análise da porosidade, ensaio de dureza, ensaio de corte, ensaio de tração, ensaio de desgaste, revelação da microestrutura através de ataque químico, análise de difração raios-X análise no microscópico ótico e eletrónico. - Em quarto lugar, desenvolveu-se uma análise e discussão crítica dos resultados onde se definiram os parâmetros ótimos da tecnologia SLM e se compreenderam as limitações e potencialidades em termos de propriedades mecânicas, metalúrgicas e de desgaste das três tecnologias. Os resultados mostram que as tecnologias não convencionais, SLM e HP, se destacam da tecnologia de produção convencional por fundição na globalidade das propriedades. Isso deve-se às diferenças microestruturais originadas pelos diferentes métodos de produção e respetivas taxas de arrefecimento a que estas estão sujeitas.The study conducted divided itself in two important moments: one of them consisted on the production and characterization of samples of Stainless Steel and Ti6Al4V alloy produced by Selective Laser Melting (SLM) in order to define the optimal processing parameters of the technology for these materials; the second one consisted on the production/obtainment and posterior characterization of samples which were produced by Hot Pressing (HP) and Cast (Stainless Steel and Ti6Al4V alloy materials). The principal stages that allowed the progression of this study are summarized on the follow list: - The first moment of this study was the search and assimilation of laser melting bases. In a general context were understood the advantages and disadvantages of this technology, its potential and areas of intervention; in a particular perspective were understood its variables and studied several investigations present on scientific community articles - In the second moment were produced the samples by SLM and HP technologies and also were achieved the Cast samples. - In the third moment were performed a various number of experimental procedures that allowed the mechanical, metallurgy and wear characterization of samples. In regard to that, were performed the follow tests and analysis: analysis of porosity, shear test, tensile test, wear test, exposure of microstructure by chemical attack, characterization with Optical Microscope, characterization wit Scanning Electron Microscopy and X–ray diffraction analysis - Lastly, were made a critical discussion of the results to define the optimal processing parameters of SLM technology for each material. At that point were understood the differences and singularities of each technology on mechanical, metallurgy and wear properties. The results show that the non-conventional technologies, SLM and HP, distinguished from the conventional technology Cast on the majority of the properties due to the microstructural differences (harder and higher mechanical and wear properties) originated by the distinct cooling rates that originated different microstructural constituents. The formation of martensite on SS 316L and Ti6A4V samples produced by SLM technology explain the maximum values of hardness, strength and wear resistance