Efeito de ambientes hostis na resistência ao impacto de aço ao carbono produzido por Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Abstract

A presente Dissertação de Mestrado tem como principal propósito analisar a influência de ambientes hostis na resistência ao impacto de aço carbono fabricado por Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM). Este estudo tem como base a bibliografia já existente na temática da degradação e do WAAM, destacando-se da mesma, na medida em que são analisadas novas condições de degradação do material cujos efeitos no comportamento mecânico, até aqui, não são, ainda, bem conhecidos.Desta forma, estudou-se o efeito de ambientes hostis na resistência ao impacto, segundo a influência da solução de degradação (NaCl e HCl), do tempo de imersão (0 dias, 15 dias e 30 dias), da aplicação ou não de tensão elétrica nas mesmas, das condições de deposição das placas (diferença de espessura) e da orientação do seccionamento dos provetes(vertical e horizontal). O parâmetro da energia absorvida, que se traduz na resistência ao impacto, foi medido através da fratura total dos provetes por intermédio de Ensaio Charpy, sendo que, posteriormente, foi analisada a superfície de fratura, por microscopia eletrónica de varrimento, de forma a avaliar a influência das condições descritas nos mecanismos de rotura dos provetes. Após os resultados foi possível concluir que o aumento do tempo de degradação tem uma influência acentuada na resistência ao impacto, uma vez que, analisando a mesma condição de degradação, foi possível visualizar um dano mais elevado nas amostras que foram degradadas durante mais tempo. No que diz respeito à aplicação de tensão elétrica, também foi possível concluir que provoca um dano mais acentuado nos provetes a ela sujeitos. Em termos da solução de degradação utilizada, verificou-se que o HCl ataca o provete de uma forma mais efetiva que o NaCl, provocando, inclusive, com maior facilidade a formação de óxidos. Por fim e em relação, às condições de fabrico e à orientação do seccionamento, não foi possível tirar uma conclusão objetiva devido à existência provável de variabilidades inerentes ao procedimento experimental. No caso da orientação do seccionamento pensa-se que a dificuldade da obtenção de conclusões gerais, se deve ao facto da porosidade do material não estar distribuída de forma homogénea.

The main purpose of this Master's Dissertation is to analyze the influence of hostile environments on impact resistance of carbon steel manufactured by Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM). This study is based on the existing bibliography on the subject of degradation and WAAM, standing out from the same, insofar as new solutions and degradation conditions are used in a material that, until now, the behavior, when subjectedto these environments, was not known.In this way, the effect of hostile environments on impact resistance was studied, according to the influence of the degradation solution (NaCl and HCl), the immersion time (0 days, 15 days, and 30 days), the application or not of an electrical voltage in the solutions, the manufacturing conditions of the plates (difference thickness) and the orientation of the sectioning of the specimens (vertical and horizontal). The parameter of absorbed energy, which translates into impact resistance, was measured through the fracture of the specimens through the Charpy Test, and, later, the fracture surface was analyzed by scanning electron microscopy, in order to evaluate the influence of the described conditions, in the failure mechanisms of the specimens.As a result, it was possible to conclude that the increase in the degradation time has a strong influence on the impact resistance, since, analyzing the same degradation condition, it was possible to visualize a higher damage in the samples that were degraded for a longer time. Regarding to the application of an electrical voltage, it was also possible to conclude that it causes more damage to the specimens subjected to it. In terms of the used degradation solution, it was concluded that HCl attacks the specimens in a more effective way than NaCl,causing more easily the formation of oxides. Finally, regarding the manufacturing conditions and the orientation of the sectioning, a general objective conclusion was not taken due to the existence of variability inherent to the experimental procedure. In the case of the orientation of the sectioning, it is believed that the difficulty in obtaining general conclusions is due to the fact that the porosity of the material was not homogeneously distributed.