Efeitos da microestrutura, direção de construção e formação de defeitos nas propriedades de flexão e desgaste do aço ferramenta H13 processado por fusão em leito de pó a laser

dc.contributor.advisor-co1Bolfarini, Claudemiro
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9231627080617037por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3099-3694por
dc.contributor.advisor1Gargarella, Piter
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4641435644243916por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4445-5819por
dc.contributor.authorOliveira, Adriel Pugliesi de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1868948571042742por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-6046-9287por
dc.date.accessioned2024-09-25T18:32:19Z
dc.date.available2024-09-25T18:32:19Z
dc.date.issued2024-08-13
dc.description.abstractAdditive manufacturing (AM) has shown promise to produce complex parts. Molds and dies fit these characteristics and are therefore difficult to machine, resulting in significant material waste. To apply AM in the manufacture of these parts, it is essential to explore how the primary materials used in these tools behave after processing. This study investigated how H13 tool steel processed by laser powder bed fusion behaved during bending and wear tests, correlating this behavior with microstructure, build direction, and formed defects. The microstructure revealed a cellular morphology of martensite surrounded by retained austenite. The bending tests demonstrated a high sensitivity to intrinsic process defects and little sensitivity to the part's build direction (BD). The sample fabricated with 400J/mm³ showed the highest values of density and bending stress. In contrast, the sample produced with 600J/mm³ exhibited fewer defects and more extensive deformation before fracture. During wear tests, the printed samples displayed a Coefficient of Friction (COF) between 0.72 and 0.85, while the printed and heat-treated samples showed a reduced range of 0.72 < COF < 0.76. The specific wear rate (K) did not vary significantly with BD but was lower for the printed samples (1.2 x 10^-4 mm³/N·m) compared to the conventionally processed sample (2.2 x 10^-4 mm³/N·m). These behaviors were explained by considering the microstructural refinement, the fraction of retained austenite, the intrinsic tempering of the process, wear mechanisms (abrasion, adhesion, and delamination), and the presence of defects. The findings indicate the possibility of manufacturing H13 parts with complex geometries, maintaining excellent wear properties even before heat treatment.eng
dc.description.resumoA manufatura aditiva (MA) tem se mostrado promissora para a confecção de peças complexas. Moldes e matrizes se encaixam nessas características, por isso são difíceis de serem usinados, resultam em muito desperdício de material. Para aplicar a MA na fabricação dessas peças é preciso explorar como os principais materiais utilizados nessas ferramentas se comportam após o processamento. Esse trabalho explorou como o aço ferramenta H13 processado por fusão em leito de pó a laser se comportou durante ensaios de flexão e de desgaste, correlacionando esse comportamento com a microestrutura, direção de construção e defeitos formados. A microestrutura revelou uma morfologia celular de martensita envolta em austenita retida. Os ensaios de flexão demonstraram uma alta sensibilidade aos defeitos intrínsecos do processo e pouca sensibilidade à direção de construção da peça (DC). A amostra fabricada com 400J/mm³ apresentou os maiores valores de densidade e tensão de flexão. Em contraste, a amostra produzida com 600J/mm³ mostrou um menor número de defeitos e uma deformação mais extensa antes da fratura. Durante os ensaios de desgaste as amostras impressas exibiram um Coeficiente de Atrito (COF) entre 0,72 e 0,85, enquanto as amostras impressas e tratadas termicamente mostraram uma faixa reduzida de 0,72 < COF < 0,76. A taxa de desgaste específica (K) não variou significativamente com a DC, porém foram menores para as amostras impressas (1,2 x 10^-4 mm³/N·m) em relação a amostra processada convencionalmente (2,2 x 10^-4 mm³/N·m). Esses comportamentos foram explicados considerando o refinamento microestrutural, a fração de austenita retida, o revenimento intrínseco do processo, os mecanismos de desgaste (abrasão, adesão e delaminação) e a presença de defeitos. Os achados sinalizam a possibilidade de se fabricar peças de H13 com geometrias complexas, preservando excelentes propriedades de desgaste, mesmo antes do tratamento térmico.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 2018/15659-1, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88887.891993/2023-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Adriel Pugliesi de. Efeitos da microestrutura, direção de construção e formação de defeitos nas propriedades de flexão e desgaste do aço ferramenta H13 processado por fusão em leito de pó a laser. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20666.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20666
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectManufatura aditivapor
dc.subjectFusão em leito de pó a laserpor
dc.subjectAço ferramentapor
dc.subjectAISI H13por
dc.subjectAdditive manufacturingeng
dc.subjectLaser powder bed fusioneng
dc.subjectTool steeleng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICApor
dc.titleEfeitos da microestrutura, direção de construção e formação de defeitos nas propriedades de flexão e desgaste do aço ferramenta H13 processado por fusão em leito de pó a laserpor
dc.title.alternativeEffects of microstructure, build direction and defect formation on the bending and wear properties of H13 tool steel processed by laser powder bed fusioneng
dc.typeTesepor

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