Dissertação de Mestrado - EFEITO DE DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS NO COMPORTAMENTO À FADIGA DE AMOSTRAS EM LIGA DE ALUMÍNIO ALSI10MG PRODUZIDAS POR FABRICAÇÃO ADITIVA

Abstract

Na presente dissertação é apresentado o estudo do comportamento elasto-plástico cíclico da liga de alumínio AlSi10Mg em componentes produzidos por Fusão Seletiva a Laser, para três condições distintas. A primeira condição trata-se da liga em condições de produção, ou seja, nesta condição, a liga não foi sujeita a qualquer tratamento térmico. Na segunda condição, a liga foi sujeita a um tratamento térmico de Alívio de Tensões Residuais a 250ºC. Já na terceira condição, realizou-se um tratamento termomecânico de Prensagem Isostática a Quente, a 250ºC, e a uma pressão de 100MPa.Para possibilitar o estudo correto do comportamento da liga, foram realizados ensaios de tração e à fadiga, com uma razão de deformações de R=-1, possibilitando assim uma análise do comportamento monotónico e do comportamento à fadiga, particularmente: relação tensão-deformação cíclica, deformação-vida e energia-vida. Posteriormente, foram estudadas a microestrutura e dureza do material. Os resultados retirados do estudo mostram que os tratamentos aplicados à liga de alumínio AlSi10Mg provocam um decréscimo da resistência à tração quando comparados com a série sem tratamento. Todavia, os tratamentos demonstraram ter um impacto positivo na ductilidade do material, aumentando-a. A liga de alumínio, tratada por dois processos distintos, apresenta um comportamento muito semelhante, apesar da série sujeita a Prensagem Isostática a Quente apresentar uma resistência à tração ligeiramente superior e menor ductilidade. Por sua vez, comparando os dois tratamentos escolhidos com o tratamento de Alívio de Tensões Residuais sugerido pela maioria dos fabricantes (a 300ºC), constata-se uma melhoria significativa a nível da capacidade de resistência à tração. Quando sujeitas a cargas cíclicas, verifica-se que as séries apresentam um decréscimo da resistência à fadiga em comparação com a liga não tratada, e um decréscimo ainda mais acentuado para com a série sujeita ao tratamento de alívio de tensões a 300ºC. Desta forma, conclui-se que estes tratamentos apresentam resultados mais vantajosos relativamente ao tratamento sugerido pelos fabricantes.

This dissertation presents an insight on the elastic-plastic behaviour of the AlSi10Mg aluminium alloy, produced by Laser Powder Bed Fusion, analysed for three different conditions. The first, reflects the aluminium alloy in a no-heat treatment condition. In the second condition, the alloy is submitted to a residual stress relief heat treatment (more specifically at 250ºC). The third and final condition uses a hot isostatic pressing treatment in the alloy (once again, at 250ºC and a 100MPa pressure level).As a way to enable a correct and comprehensive understanding of the alloy’s behaviour, there were conducted fatigue tests, with a strain ratio for R=-1, which allowed an analysis on both the monotonic and fatigue behaviours, particularly on the strain-stress, stress-life and energy-life relationships. Following this procedure, the microstructure and material stiffness were studied. The gathering of this data made possible the prediction of the alloy’s life when exposed to fatigue.The obtained results show that the treatments the AlSi10Mg alloy was submitted to decrease its resistance to strain test, when compared to the untreated alloy. Nevertheless, the study revealed that the treatments had a positive impact on the material’s ductility, increasing it. The two series submitted to heat treatments exhibited a very similar behaviour, with the alloy that was submitted to the HIP treatment showing a slightly higher strain test value and a lower ductility. When subjected to cyclic loads, the alloy shows a lower fatigue resistance in comparison to the non-treated alloy, and an even bigger decrease when compared to the residual stress relief 300ºC heat treated alloy. These results allow us to conclude that the treatments at hand obtain more beneficial results when compared to the treatment suggested by the manufacturer.