Otimização de gradientes composicionais para utilização em processos aditivos

Abstract

Este estudo incide sobre ferramentas de corte para aplicações industriais. Estas ferramentas são compostas por pastilhas fabricadas em carboneto de tungsténio e cobalto (6% pd) acopladas por brasagem a um suporte de um aço de ferramenta (H13 AISI).Com o aparecimento de novos processos de fabricação aditivos, tais como Selective Laser Sintering (SLS) surge a possibilidade de fabricar num só passo, a ferramenta e o seu suporte, ou seja, uma peça multimaterial, não sendo necessário recorrer a processos de ligação.Este estudo visa ultrapassar o problema das diferentes propriedades dos dois materiais selecionados, tais como, a condutibilidade térmica e as propriedades mecânicas. Para ultrapassar este problema há necessidade de criar um gradiente composicional, para tal pós dos dois materiais selecionados foram sujeitos a vibração através de um leito pulsante. Tal foi inspirado na jigagem de minérios. Este processo é aplicado a misturas de duas ou mais espécies de minérios metálicos de densidades diferentes (cassiteríticos ou volframíticos), e é realizado em equipamentos denominados por jigas. A separação dos minerais de densidades diferentes é realizada em leito pulsátil, alternadamente expandido e contraído, capaz de criar um gradiente de concentração. Deste modo, o volume de material que constitui a zona de fronteira poderá ser aumentado, assim como a capacidade da peça de resistir às incompatibilidades físicas dos dois materiais.Os resultados ajudam a entender melhor como o processo decorre e quais são os factores preponderantes que o determinam a mistura de pós, quando sujeitos a um leito pulsante.

This study is about cutting tools and their industrial applications. These tools are composed of a cutting head made from Tungsten Carbide and Cobalt (6% wt) coupled to a tool steel (H13 AISI) support by brazing.As new additive manufacturing processes arise such as Selective Laser Sintering (SLS) so does the possibility to manufacture in one single step this cutting tool with its support part, meaning, in one single multimaterial part, not requiring any bonding processes.This study aims to overcome the problem related to the different properties of the selected materials, such as, thermal conductibility and its mechanical properties. To achieve this there is the need to create a compositional gradient by submitting two selected powders to vibration by a pulsing bed. This process was inspired in vibrating processes for the handling, process and transport of powders. These processes are applied to a two or more different species mixtures of powder with different density values (cassiteríticos ou volframíticos). The separation of the different density powders is performed by the pulsing bed, expanding and compacting the material creating the compositional gradient. In this way, the volume of material that composes the border zone between the different materials is increased and consequently, so does the capacity of the part to resist the physical incompatibilities of the two different materials.The result of this study helps us better understand how this process progresses and which are the predominant factors that determine the quality of the powder mixture and of its compositional gradient when subjected to a pulsing bed.