Efeito do tratamento térmico de envelhecimento direto no comportamento em fadiga multiaxial da liga AISi10Mg obtida por fusão em leito de pó a laser

Abstract

A fadiga é uma das principais formas de falha em componentes estruturais submetidos a carregamentos cíclicos. Entender o comportamento em fadiga multiaxial, em vez de apenas o comportamento em fadiga uniaxial, em peças produzidas por fusão em leito de pó a laser é importante, uma vez que representa melhor as situações reais de aplicações. O tratamento térmico de envelhecimento direto vem sendo utilizado em ligas AlSi10Mg, uma vez que preserva a microestrutura celular, formando precipitados ricos em Si, que melhoram as propriedades mecânicas monotônicas. Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do tratamento térmico de envelhecimento direto no comportamento em fadiga uniaxial e multiaxial da liga AlSi10Mg produzida por fusão em leito de pó a laser, sob diferentes trajetórias de carregamento (uniaxial, torção pura, proporcional em fase 45° e não proporcional defasado 90°). A metodologia envolveu a otimização dos parâmetros de fabricação por PBF-LB, o estudo das condições de tratamento térmico de envelhecimento direto, obtendo-se a melhor condição em termos de propriedades de dureza e tração, e os ensaios de fadiga uniaxial e multiaxial, assim como a análise das superfícies de fratura. As amostras e corpos de prova foram caracterizados por tomografia, microscopia óptica e eletrônica de varredura, rugosidade 3D, e realizados ensaios de tração. A condição de fabricação otimizada foi laser de 300 W e velocidade de varredura de 800 mm.s-1 , além de espessura de camada de 30 µm, diâmetro do feixe de 90 µm, atmosfera de argônio e hatch space de 100 µm. Para o tratamento térmico de envelhecimento direto, a melhor condição, considerando aumento da dureza e maior limite de resistência à tração foi a 170 °C por 6 h. As curvas S-N, resultado dos ensaios de fadiga, mostraram que a trajetória de carregamento exerce grande influência na resistência à fadiga. A condição de envelhecimento direto e como fabricado apresentaram um comportamento semelhante, tendo pequena vantagem do tratado para a trajetória de carregamento proporcional em fase de 45°. As superfícies de fratura revelaram que as trincas se iniciam, principalmente, a partir de defeitos como poros de falta de fusão próximos à superfície.