Discussão global dos resultados Ti6Al4V SLM e definição da condição ótima de

Neste subcapítulo pretende-se fazer um resumo crítico de todos os resultados do referentes ao material Ti6Al4V tendo como intuito definir uma condição ótima de processamento de acordo com o enquadramento deste estudo. Para isso recorreu-se às esquações matemáticas obtidas na análise estatística e em junção com o que se havia percebido na análise dos resultados através dos gráficos de relações percebeu-se o que se refer de seguida.

 Densidade

A análise da densidade das amostras permitiu constatar que se obteve uma densificação praticamente total para um grande número de amostras.

 Verificou-se que as três amostras que apresentaram os valores de densidade mais elevados foram processadas com o nível de potência de laser mais elevado (100W). Sendo que, se verificou uma tendência na qual os valores mais elevados de densidade fosse obtidos para os níveis mais elevados deste parâmetro e vice-versa. Também é de realçar que para todos os níveis de potência de laser compreendidos entre 60 e 100W obtiveram- se amostras com densidade próxima de 100%

 Percebeu-se a existência, clara, de uma relação entre a velocidade de laser e a densidade sendo que, a maioria dos valores mais elevados de densidade foram obtidos para as amostras processadas com velocidades de laser de 300 e 400mm/s que correspondentes aos níveis mais baixos deste parâmetro.

 Relativamente à distância entre passagens consecutivas de laser, tal como nos dois parâmetros referidos anteriormente verificou-se uma tendência que vai de encontro ao maior volume de energia. Ou seja, as amostras processadas com menor distância entre passagens de laser apresentam tendencialmente maior densidade do que as amostras processadas com os níveis superiores deste parâmetro.

 As amostras com maior volume de energia no processamento coincidiram com as amostras que apresentaram maior densidade. Verificou-se, contudo, que existe um limite ideal para o valor de volume de energia calculado através da expressão anteriormente mencionada. Ou seja, o aumento do volume de energia usado no processamento não se traduz na melhoria da densidade a partir de aproximadamente 83J/mm3.

Capítulo 4 – Análise e Discussão dos resultados

123  Dureza

Os valores máximos de dureza obtidos neste estudo rondaram os 400HV. Este valor apresenta-se coerente com outros trabalhos encontrados na literatura para o mesmo material produzido por SLM.

 Para a potência de laser verificaram-se os valores ótimos de dureza para os níveis 60,70,80 e 90W. Pelo que, tendencialmente se verificou um benefício dos valores de dureza para o aumento deste parâmetro de laser.

 As amostras processadas com as velocidades de laser de 300 e 400mm/s apresentaram globalmente os melhores resultados. Contudo, verificou-se a particularidade do nível mais elevado de velocidade (600mm/s), contrariamente à tendência global, apresentar dois dos resultados mais elevados em termos de dureza. Esta particularidade pode ser explicada graças as restantes dois parâmetros de processamento, ou seja, elevada potência de laser (90W) e valores baixos no que diz respeito à distância entre passagens (0,07 e 0,08mm).

 As amostras processadas com distâncias entre passagens consecutivas de laser de 0,08 e 0,09mm apresentaram os valores otimizados de dureza. Globalmente os níveis mais vaixos deste parâmetro permitiram obter amostras com dureza comparativamente superior aos restantes níveis.

 Relativamente ao parâmetro volume de energia, embora se verifique que o valor mais elevado corresponda à amostra processada com o valor mais elevado deste parâmetro, os restantes resultados que o processamento com valores elevados deste parâmetro não assegura resultados ideias. Isto, leva a crer que os três parâmetros apresentam “limites” que afetam os resultados em termos de dureza.

 Ensaio de corte

A análise e discussão dos resultados provenientes dos ensaios de corte permitiu contatar com facilidade que o volume de energia com o qual as amostras foram processadas revela-se crucial para os resultados em termos de tensão de rutura ao corte. As três amostras processadas com maior volume de energia correspondem às três amostras com melhores resultados. Para essas três amostras verifica-se uma particularidade que deve ser interpretada. As três amostras foram processadas com níveis distintos de potência de laser (60,80 e 100W) e de distância entre passagens (0,08; 0,09; 0,12mm) mas com o mesmo nível de velocidade de laser (300mm/s). Constata-se, deste modo, uma predominante importância da velocidade de laser nestes

124

resultados, ou seja, os valores de tensão de rutura mais elevados são obtidos para as amostras processadas com maior volume de energia sendo que a velocidade baixa de processamento tem de ser garantida. Relativamente à extensão de rutura verifica-se que os valores mais elevados foram obtidos para as amostras processadas com os niveis mais baixos de potência e distância entre passagens consecutivas, ou seja, o menor volume de energia no processamento das amostras conduz a maior extensão de rutura ao corte.

 Definição da condição ótima de processamento

Através da compreensão e análise profunda dos diversos resultados e importâncias relativas dos parâmetros para as diferentes análises efetuadas, definiu-se a condição de processamento ótima para o material Ti6Al4V (sendo que o espaçamento entre camadas foi um parâmetro que sempre se manteve constante ao longo dos estudos) que se apresenta destacada na tabela seguinte.

Tabela 44 - Condição de processamento definida como ótima

Potência de laser (W)

Velocidade de laser (mm/s)

Distância entre passagens (mm)

Espaçamento de camada (mm)

80 300 0,09 0,03

4.1.9.Caracterização dos provetes produzidos com a condição ótima de processamento

Não foi possível realizar os ensaios de tração aos provetes que seriam produzidos com as condições ótimas definidas como consequência da avaria prolongada e da não ação corretiva por parte dos responsáveis do CDRSP do equipamento de produção através da tecnologia SLM. Contudo, realizaram-se ainda ensaios de desgaste, tendo em vista a sua comparação com outras tecnologias, usando as amostras cilíndricas que já haviam sido processadas e caracterizadas, estudo esse que se apresenta de seguida.

4.1.9.1 Caracterização das propriedades de desgaste

Com o intuito de perceber o comportamento de desgaste deste material produzido via SLM efetuaram-se três ensaios de desgaste às 3 amostras (V1,V2 e V3) processadas com a condição 18: P=90W; v=600mm/s; d=0,08mm; e=0,03mm. Usaram-se estas amostras dadas as dificuldades já referidas em 4.1.9 e pelo facto de serem, dentro das amostras disponíveis para proceder aos ensaios de dureza por questões dimensionais, as que apresentavam mais dureza média.

Capítulo 4 – Análise e Discussão dos resultados

125 do Departamento de Engenharia Mecânica e os parâmetros usados nos testes foram os seguintes: frequência de oscilação de 1Hz, amplitude de 3 mm, duração de 3600s e uma carga aplicada de 3N contra uma esfera de alumina de 10mm de diâmetro

Em primeiro lugar apresentam-se na figura 66 as imagens obtidas através do microscópico ótico das pistas de desgaste, respetivamente das amostras V1,V2 e V3

Figura 63 - Imagens das pistas de desgaste obtidas no microscópico ótico (Amostra V1, V2 e V3 )

Apresenta-se, em primeiro lugar, a evolução típica do COF ao longo do ensaio de desgaste que se manifestou muito semelhante para os três ensaios realizados. Apresenta uma tendência constante de aumentando ligeiro ao longo do ensaio.

Gráfico 51 – Evolução típica do coeficiente de atrito ao longo do ensaio 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 COF Time (s)

126

De seguida, apresentam-se os gráficos que resumem os resultados do COF e do coeficiente específico de desgaste dos três ensaios.

Gráfico 52 - Coeficiente de atrito das amostras V1,V2 e V3

Gráfico 53 - Coeficiente específico de desgaste amostras V1,V2 e V3

A pesquisa realizada na literatura permitiu encontrar um estudo no qual foi realizado um ensaio de desgaste ao material Ti6Al4V contra uma esfera de alumina no qual obtiveram um valor do coeficiente específico de desgaste de 6.82×10-4 mm3/Nm que se constata ser muito próximo

do que se obteve como valor médio das três amostras V1,V2 e V3 [64]. No capítulo seguinte aquando da comparação entre as tecnologias e da análise das imagens obtidas por SEM explorar- se-ão de forma mais detalhada estes resultados bem como os mecanismos de desgaste que ocorreram durante o ensaio de desgaste.

0,43 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Co ef ic ie nt e de a tri to

Coeficiente de atrito Ti6Al4V SLM

6,502E-04 6,10E-04 6,35E-04 6,60E-04 k (m m 3/Nm )

Coeficiente específico de desgaste Ti6Al4V

SLM

Capítulo 4 – Análise e Discussão dos resultados

127