Investigacao do processo de endurecimento de materiais via laser

Abstract

No presente trabalho investigou-se o processo de endurecimento superficial do aço AISI 1045, induzido pela incidência de um feixe laser. O efeito das variáveis diâmetro (∅f), densidade de energia (We) e de potência (Wp) do feixe (parâmetros do laser) e da atmosfera presente durante a irradiação (ambiente e argônio) foi analisado para irradiações puntiformes e trilhas de pontos. As técnicas de microdureza Vickers, metalografía óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raio X foram empregadas na caracterização do endurecimento e microestrutura da zona afetada pelo feixe laser. Para o ponto isolado, foi possível constatar que: a zona afetada pelo laser tem a forma de uma calota esférica (concha) com dimensões fortemente sensíveis aos parâmetros de feixe e atmosfera; a dureza medida na superfície e ao longo de uma profundidade (numa seção transversal da zona afetada) é máxima nas imediações da superfície e decresce rapidamente na interface entre a zona afetada e o material de base; a ação do feixe laser provoca notável endurecimento do material, elevando a dureza, do valor inicial 250 HV para valores máximos na faixa de 800-1000 HV; a microestrutura da zona afetada pelo laser é composta de duas regiões: a primeira, próxima à superfície do material irradiado, caracterizada pela presença de uma martensita altamente refinada, seguida de uma região de transição, onde coexistem a ferrita proeutetóide e a martensita. A investigação das trilhas de pontos forneceu subsidios iniciais para se definir como deve ser o processo de endurecimento superficial de uma peça, para a relação entre os parâmetros do laser e a geometria da distribuição dos pulsos na superfície da peça. Além disso, desenvolveu-se uma equação fenomenológica, para a variação da profundidade da zona afetada pelo laser (z), com as variáveis de feixe que pode ser descrita por: z=A(1-B/√Wp√We), onde o parâmetro A depende da atmosfera empregada e B não depende da atmosfera mas varia ligeiramente com a variação de Wp. Com esta equação, foi possível a construção de um ábaco que pode ser usado no planejamento de operações rotineiras de endurecimento superficial do aço AISI 1045. Este ábaco, se ampliado, pode ser eventualmente utilizado pelo projetista de laser para a escolha da faixa de parâmetros adequados para o endurecimento de materiais, o que pode resultar em equipamentos dedicados a este fim, mais econômicos.