Redução de rebarbas no corte de titânio por laser pulsado
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Data de publicação:
2008
Autores IPEN
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ASSEMBLÉIA GERAL DO INSTITUTO DO MILÊNIO, 2.
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Resumo
A obtenção de corte a laser com acabamento de superfície que satisfaça os requisitos de baixa
rugosidade, ausência de rebarbas e que mantenha as propriedades mecânicas e funcionais
originais da peça muitas vezes não é uma tarefa trivial [1]. Além do próprio material e do estado
da sua superfície, diversos são os fatores de processo que influenciam nas características da
superfície processada, como potência do laser, velocidade de deslocamento, tipo e pressão do gás
de assistência, comprimento focal da lente de focalização e posição do foco em relação à
superfície. Para o caso de um laser pulsado, ainda podemos acrescentar a energia por pulso, a sua
largura temporal e taxa de repetição. Muitos destes parâmetros não são independentes, e a faixa
de atuação de uns depende do particular valor de outros. Além disso, a influência de alguns em
um determinado processo também depende do valor de outros parâmetros. Assim, uma análise
cuidadosa e criteriosa deve ser feita quando a intenção é a de otimizar um processo a laser. Neste
trabalho o objetivo foi o de caracterizar e controlar a qualidade da superfície de corte de chapas
de titânio comercialmente puro (grau 2) e da liga Ti6Al4V (grau 5). Para isso, um laser pulsado
de Nd:YAG, de construção própria, foi utilizado e uma série de ensaios foram realizados de
acordo com um Desenho de Experimentos – DOE [2] especialmente projetado para isso. Estes
experimentos foram realizados em dois estágios, onde primeiramente foram considerados seis
parâmetros de processo com dois níveis cada um, e em seguida outro DOE foi estruturado onde
dois parâmetros de menor influência foram suprimidos, e os valores dos demais foram
reajustados conforme os resultados do primeiro experimento. Assim os parâmetros escolhidos
foram: energia do pulso laser, largura temporal deste pulso, pressão do gás de processo,
velocidade de corte, comprimento focal da lente de focalização e posição do foco. No segundo
conjunto de parâmetros, o comprimento focal da lente e a posição do foco foram fixados. Nos
desenhos realizados, os arranjos fatoriais foram considerados para se determinar as influências
das diversas combinações destes fatores sobre duas características de corte consideradas: a
formação de rebarbas e a rugosidade (figura 1). As amostras foram analisadas por microscopia
óptica para a determinação da condição da borda de corte e da formação de rebarbas.
Microscopia eletrônica de varredura, testes de micro dureza e medidas de rugosidade também
foram utilizadas. Foi observado um pequeno aumento da dureza na região de corte devido a
mudanças de fase e a formação de precipitados de nitrogênio (fig. 2) sob uma fina camada de
material fundido foi praticamente eliminada após a otimização do processo. A formação de
rebarbas foi grandemente diminuída, praticamente eliminando a necessidade de retrabalho (fig.3).
Embora bastante trabalhoso este estudo demonstrou a possibilidade de otimização do corte de
chapas de titânio pela utilização de um desenho de experimentos. Os resultados finais
apresentaram uma diminuição de quatro vezes a quantidade de rebarbas e um aumento de dureza
de pequena importância para aplicações práticas.
Como referenciar
ROSSI, W. de; ALMEIDA, I.A.; BERRETTA, J.R. Redução de rebarbas no corte de titânio por laser pulsado. In: ASSEMBLÉIA GERAL DO INSTITUTO DO MILÊNIO, 2., junho, 2008, Campinas, SP. Resumos... Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/20433. Acesso em: 28 Mar 2025.
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