Avaliação de propriedades mecânicas e caracterização microestrutural de consolidados de pós de aço inoxidável AISI 316L fabricados por manufatura aditiva usando a fusão seletiva a laser

Abstract

Neste estudo foi utilizado como material particulado o aço inoxidável AISI 316L, proveniente de dois fabricantes diferentes, para confecção de amostras consolidadas, usando do processo de Fusão Seletiva a Laser (FSL) em leito de pó, que é uma técnica de fabricação por manufatura aditiva (MA). Foram variados alguns parâmetros de processo tais como, potência e velocidade do feixe, distância entre passes do feixe laser (hachura) e estratégia de varredura, visando estudar o efeito na porosidade, rugosidade e propriedades mecânicas. A partir das condições selecionadas foram fabricadas amostras para: medidas de rugosidade, ensaios mecânicos de tração, medidas de dureza Rockwell B e caracterização da microestrutura. Observou-se que pós de diferentes fornecedores, mesmo que na especificação técnica, apresentaram diferentes propriedades de empacotamento e de fluidez ocasionando propriedades distintas no consolidado por FSL. Ainda foi verificado que o uso da relação potência do laser e velocidade de movimentação do laser com intervalos diferentes de distância entre os passes (hachura) foi acertado na fabricação de amostras consolidadas com porosidade aparente, em torno de 1 % e rugosidade menor do que 15 μm. Verificou-se que a construção na posição horizontal propiciou a fabricação de amostras com menores porosidades (maior densidade geométrica) e maiores limites de ruptura e de escoamento e maior alongamento, no ensaio de tração, em relação à construção na direção na posição vertical. Observou-se que a presença de porosidade causa diminuição nas tensões de ruptura e escoamento. As amostras fabricadas com potência do feixe laser de 212 Watts, velocidade de 1600 mm/s, hachura de 0,07 mm e espessura de camada de 0,03 mm apresentaram porosidade em torno de 1,0 %, densidade geométrica de 7,65 g/cm3 (> 95 % da densidade teórica), limite de resistência à tração de (612±43) MPa e limite de escoamento de (544±37) MPa, portanto acima de valores referenciados em normas vigentes. A microestrutura obtida era austenítica, refinada e de morfologia predominantemente celular. A morfologia de fratura indicou características dúcteis e formação de pequenos vazios (dimples), além da presença de descontinuidades.