Manufatura aditiva de metais na indústria aeroespacial : caracterização mecânica e microestrutural da liga Ti-6Al-4V obtida por Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Abstract

A Manufatura Aditiva (MA) vem se apresentando como uma alternativa eficiente à usinagem convencional para materiais metálicos, contornando limitações de peso e complexidade geométrica. Apesar das vantagens, a MA pode gerar alterações na microestrutura e tensões residuais, afetando a integridade estrutural dos componentes. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento mecânico e a microestrutura da liga de titânio 'Ti-6AI-4V fabricada por Manufatura Aditiva (MA) por meio do processo de Sinterização Seletiva a Laser (SLS) e também por meio da usinagem. Corpos de prova de seção retangular e cilíndrica foram fabricados e caracterizados experimentalmente po rdiferentes técnicas como ensaio de tração, torção, dureza (Brinell e microdureza Vickers),análise microestrutural e Difração de Raios X (DRX). Os resultados experimentais obtidos permitiram avaliar propriedades como módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento, limite de resistência à tração e dureza, além de fatores como composição química das fases e superfície da fratura. Comparados aos dados encontrados na literatura referentes aos métodos convencionais de fabricação e ao método de MA Laser Powder Bed Fusion (LBPF),observou-se que os corpos de prova produzidos por SLS apresentaram propriedades mecânicas satisfatórias na análise tensão-deformação, mostrando em média um módulo de elasticidade de 128,30 GPa, tensão de escoamento de 813,33 MPa e limite de resistência à tração de 878,23 MPa. Pela análise de torção, verificou-se que a amostra impressa apresentou boa ductilidade e módulo de cilhamento de 47,3 GPa, próximos ao encontrado para as amostras usinadas, de 46,94 GPa, e condizente com outros processos encontrados na literatura. Quanto à microdureza Vickers, às amostras produzidas por SLS apresentam valores tangíveis aos dos demais processos. As análises microestruturais revelaram a presença de porosidade associada ao processo SLS, não havendo grande concentração de defeitos do gênero. Pelo EDS, verificou-se maior homogeneidade nas amostras impressas quando comparada à usinada. A partir da análise da fratura, foi possível constatar um comportamento clássico, evidenciando a ductilidade do material. Pelo DRX foi possível constatar diferenças estruturais nas amostras, justificando as inconsistências encontradas nos ensaios mecânicos e apresentando bons resultados para as amostras impressas. Conclui-se que o método SLS se apresenta como uma boa opção frente a outros métodos de MA, sendo uma alternativa viável e promissora para aplicações em componentes estruturais na indústria aeroespacial.