Efeito de diferentes descontinuidades geométricas e tratamentos térmicos na resistência à fadiga da liga de alumínio AlSi10Mg em amostras produzidas por FSL

Abstract

A presente dissertação incide no estudo do efeito de diferentes descontinuidades geométricas e tratamentos térmicos na resistência à fadiga da liga de alumínio AlSi10Mg em amostras produzidas por Fusão Seletiva a Laser, tendo em conta provetes com quatro condições geométricas: sem entalhe, entalhe com secção em “V”, entalhe com secção semielíptica e com furo passante; e três condições de tratamento térmico distintas: sem tratamento, com tratamento de Alívio de Tensões Residuais a 250 ºC e com tratamento HIP a 250 ºC e 100 MPa.Para análise do comportamento à fadiga da liga foram realizados ensaios de fadiga com razão de tensões R=0 em controlo de carga, assim como ensaios metalográficos e de dureza, como complemento ao estudo, visando a melhor compreensão do efeito que as descontinuidades geométricas e os tratamentos térmicos têm na vida à fadiga da liga AlSi10Mg.Os resultados mostram que os tratamentos aplicados à liga de alumínio AlSi10Mg provocam alterações microestruturais semelhantes, mantendo maioritariamente a microestrutura característica do material sem tratamento e levam a uma redução de dureza similar. Ambos os tratamentos promoveram um aumento da resistência à fadiga em provetes não entalhados, sendo que, o tratamento HIP não revelou ser mais vantajoso do que o tratamento de Alívio de Tensões Residuais. No caso dos provetes com entalhe semielíptico, a resistência de vida à fadiga também aumentou, contudo, o tratamento HIP revelou um aumento superior em relação ao tratamento Alívio de Tensões Residuais. Os tratamentos aplicados demonstraram ser prejudiciais na resistência de vida à dos provetes com entalhe em “V”, tendo provavelmente provocado um aumento da sensibilidade ao entalhe. Nos provetes com furo passante, não se verificou nenhuma vantagem na aplicação dos tratamentos térmicos. Obtiveram-se boas previsões de vida à fadiga com o modelo SWT, à exceção dos provetes com entalhe em “V”, onde não houve uma boa correlação entre os resultados experimentais e os resultados previstos.

This dissertation focuses on the study of the effect of different geometric discontinuities and heat treatments on the fatigue strength of AlSi10Mg aluminum alloy in samples produced by Selective Laser Melting, taking into account specimens with four geometric conditions: without notch, notch with “ V” section, notch with semi-elliptical section and through hole; and three different heat treatment conditions: without treatment, with Residual Stress Relief treatment at 250 ºC and with HIP treatment at 250 ºC and 100 MPa.To analyze the fatigue behavior of the alloy, fatigue tests were carried out with a R=0 stress ratio in load control, as well as metallographic and hardness tests, as a complement to the study, aiming at a better understanding of the effect that geometric discontinuities and heat treatments have on the fatigue life of the AlSi10Mg alloy.The results show that the treatments applied to the aluminum alloy AlSi10Mg cause similar microstructural changes, mostly maintaining the characteristic microstructure of the material without treatment and leading to a similar hardness reduction. Both treatments promoted an increase in fatigue strength in non-notched specimens and the HIP treatment did not prove to be more advantageous than the Residual Stress Relief treatment. In the case of specimens with semi-elliptic notch, the fatigue life also increased, however, the HIP treatment showed a higher increase in relation to the Residual Stress Relief treatment. The treatments applied proved to be harmful in the life resistance of the specimens with “V” notch, having probably caused an increase in the notch sensitivity. In specimens with a through hole, there was no advantage in the application of heat treatments. Good fatigue life predictions were obtained with the SWT model, with the exception being the specimens with “V” notch, where there was not a good correlation between the experimental results and the predicted results.