Propagação de fendas de fadiga em provetes de Alumínio produzidos por fabricação aditiva: efeito do tratamento térmico

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é estudar a propagação de fenda por fadiga da liga de alumínio AlSi10Mg em componentes produzidos por Fusão Seletiva a Laser para três condições diferentes. Uma primeira em que a liga não é sujeita a qualquer tratamento térmico, uma segunda em que a liga é sujeita a um tratamento térmico de alívio de tensões residuais a 250ºC, e uma terceira em que lhe é adicionalmente aplicado um tratamento termo-mecânico HIP. Para estudar este comportamento foram ensaiados provetes a duas razoes de tensão, R=0,05 e R=0,4. Foi possível estudar a sua dureza, o comportamento monotónico e principalmente, ajustar uma curva da/dN-, que nos permitirá retirar qual será a melhor condição de tratamento para a nossa liga em termos de propagação de fenda por fadiga. O presente estudo permitiu concluir que a razão de tensões não afeta substancialmente a velocidade de propagação. Demonstrou-se também que os Tratamentos aplicados no material trazem vantagens neste mesmo aspeto em relação ao material sem tratamento porém, a aplicação do tratamento HIP, face ao investimento requerido, não trás qualquer tipo de beneficio comparado ao tratamento de Tensões Residuais a 250ºC. Pelo método usado para medição de fecho de fenda não foi possível detetar fecho em qualquer ensaio.

The main purpose of the present work is to study fatigue crack propagation of AlSi10Mg aluminum alloy in Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) components for three different conditions. The first one, in which the alloy is not subjected to any heat treatment, a second one, in which the alloy is subjected to a residual stress relieving heat treatment at 250°C, and finally, a third one in which a thermo-mechanical HIP treatment is additionally applied.In order to study this behaviour, specimens were tested at two stress ratios, R=0.05 and R=0.4. It was possible to study its hardness, monotonic behaviour and, mainly, to adjust a da/dN-∆K curve, which will allow to determine what will be the best treatment condition for our alloy in terms of fatigue crack propagation.The present work allowed me to conclude that stress ratio does not substantially affect the propagation velocity. It was also demonstrated that the treatments applied to the material bring advantages in this same aspect concerning the untreated material. However, the application of the HIP treatment, given the investment required, does not bring any type of benefit compared to the treatment of Residual Stresses at 250ºC. By the method used to measure crack closure it was not possible to detect closure in any test.