Efeitos da umidade e temperatura nas características de pós de ligas de alumínio analisadas através de experimentos e simulação.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Peres, Lucas Salomão
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Additive manufacturing; Aluminio; Aluminum; Dinâmica molecular; Humidity; Manufatura aditiva; Metalurgia do pó; Molecular dynamics; Powder metallurgy; Umidade
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-15102024-141337/

A manufatura aditiva é um conjunto de tecnologias que permitem a construção de objetos tridimensionais a partir de materiais sólidos, líquidos ou gasosos, por meio da adição de camadas sucessivas de material. A fusão em leito de pó a laser é uma das mais utilizadas para a produção de peças metálicas, especialmente na indústria aeroespacial e automotiva. Este processo envolve a utilização de um laser de alta potência para fundir seletivamente partículas de pó metálico em um leito de pó, camada por camada, para criar uma peça sólida. O pó de alumínio é um dos insumos mais críticos e caros da fusão em leito de pó a laser, e sua reutilização é essencial para a viabilidade econômica e ambiental da tecnologia. No entanto, o pó de alumínio pode sofrer alterações em suas propriedades físicas e químicas devido ao armazenamento inadequado ou às condições ambientais, como a exposição à umidade, ao oxigênio e a outros gases. Essas alterações podem afetar a fluidez, a morfologia, a composição, a distribuição granulométrica e a reatividade do pó, comprometendo sua processabilidade e a qualidade das peças fabricadas. O objetivo geral da presente tese consiste em avaliar as características de escoamento de pó da liga AlSi10Mg por meio diferentes tipos de atomização, Como objetivos específicos foca em investigar o impacto da temperatura e umidade nas propriedades físicas de pós de ligas de alumínio comparando atomização a gás com a atomização por ultrassom e simular o processo de escoamento nos pós de AlSi10Mg comparando atomização a gás com a atomização por ultrassom com foco na aplicação na fusão em leito de pó a laser. Para isso, foram realizados experimentos e simulações computacionais, usando diferentes tipos de pós e condições ambientais. A caracterização dos pós incluiu análise de tamanho de partícula, avaliação de fluidez, determinação de densidade esquelética (contiguidade) e aparente, análise de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman, teste de reflectância, ensaios de reômetria e teste de umidade. Foram avaliadas as características termo físicas das ligas AlSi10Mg, simulando através do software JMatPro. A simulação do escoamento do pó de alumínio foi realizada usando o software LAMMPS, que utiliza a dinâmica molecular clássica para modelar sistemas moleculares e atômicos. A simulação foi baseada no funil de Carney, que é um instrumento padrão para medir a fluidez do pó. A simulação considerou as características do pó, como a distribuição 8 granulométrica, o coeficiente de resistência ao cisalhamento, o coeficiente de atrito e o módulo de cisalhamento, previamente validados em laboratório. Os pós foram expostos a diferentes condições de umidade e temperatura, simulando diferentes cenários ambientais. Os resultados mostraram que a temperatura e a umidade afetam a formação de óxido de alumínio, a fluidez, a densidade a granel e a aglomeração dos pós. O pó mantém suas propriedades de escoamento quando armazenado em alta temperatura e baixa umidade. A formação de óxidos e hidróxidos não afeta a reflexão da luz, mas outras variáveis podem causar danos permanentes ao pó de alumínio. Foi possível validar estatisticamente as diferenças entre pós atomizados a gás e pós atomizados a plasma.