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Modelos de previsão de vida à fadiga da liga Ti6Al4V obtida por manufatura aditiva
| dc.contributor.advisor | Morgado, Teresa Leonor Ribeiro Cardoso Martins | |
| dc.contributor.advisor | Galvão, Ivan Rodolfo Pereira Garcia de | |
| dc.contributor.advisor | Pereira, António Mário Henriques | |
| dc.contributor.author | Alves, João Filipe Gonçalves | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-22T13:30:42Z | |
| dc.date.available | 2024-10-22T13:30:42Z | |
| dc.date.issued | 2023-11 | |
| dc.description | Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica – Ramo Manutenção e Produção | |
| dc.description.abstract | A liga de Ti-6Al-4V, tem sido alvo de um grande interesse, por parte das indústrias, aeronáutica, biomédica, marítima e automóvel, por se tratar de uma liga que apresenta: uma boa relação entre resistência e peso, boa resistência à corrosão e um excelente comportamento à fadiga e à fluência. Por outro lado, novos processos de fabrico começam a ganhar relevância, como a manufatura aditiva, que promete revolucionar completamente a produção de componentes mecânicos, uma vez que é um processo mais eficiente, simples e altamente preciso, contudo bastante complexo sendo necessário um aprofundamento do conhecimento em relação ao seu modo de funcionamento, e os efeitos que tem nos materiais assim produzidos. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo, estudar a influência que o processo de fabrico Selective Laser Melting (SLM) tem no comportamento mecânico de uma liga de Ti-6Al-4V, e propor um modelo de previsão à fadiga, baseado na microdureza e na área de defeitos intrínsecos ao processo. Com este propósito foram realizados ensaios de tração uniaxial que permitiram a determinação das propriedades mecânicas do material, através das curvas de tensão-extensão. Foram também realizados ensaios à fadiga por forma a determinar a curva S-N e consequentemente a sua tensão limite de fadiga. E foram por fim realizados ensaios de microdureza de Vickers. Após os ensaios de tração, de fadiga e de microdureza, estudaram-se as superfícies de fratura através da macro e micro fratografia. E recorreu-se à micro e nano tomografia de forma a fazer uma análise tridimensional dos defeitos intrínsecos ao SLM. Por fim foram desenvolvidos dois modelos de previsão à fadiga, baseados em dois métodos distintos de contagem de defeitos, e foram posteriormente comparados aos já existentes. Chegou-se à conclusão de que a liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva possui um comportamento mecânico superior, ao mesmo material, produzido por outro processo de fabrico, apresentando um comportamento bastante dúctil. Por outro lado, pela avaliação qualitativa, da rugosidade superficial associado a este processo, é bastante elevada, sendo este um dos principais motivos pela baixa resistência à fadiga, dos provetes. Uma vez que a análise de defeitos revelou uma quantidade baixa de porosidades. No que trata os modelos de previsão desenvolvidos, os mesmos revelaram uma boa proximidade, com o valor da tensão limite de fadiga, obtida experimentalmente, independentemente do modo de contagem. Os modelos revistos na literatura, demonstraram-se inadequados na previsão da tensão limite de fadiga de uma liga de Ti-6Al-4V produzida por manufatura aditiva, no estado de como fabricado. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The Ti-6Al-4V alloy has been the subject of a great deal of interest from the aeronautical, biomedical, maritime and automotive industries because it is an alloy that has: a good strength-to-weight ratio, good corrosion resistance and excellent fatigue and creep behaviour. On the other hand, new manufacturing processes are beginning to gain relevance, such as additive manufacturing, which promises to completely revolutionize the production of mechanical components, since it is a more efficient, simple and highly precise process, although it is quite complex and requires a deeper understanding of how it works and the effects it has on the materials produced. This dissertation therefore aims to study the influence of the Selective Laser Melting (SLM) manufacturing process on the mechanical behaviour of a Ti-6Al-4V alloy, and to propose a fatigue prediction model based on microhardness and the area of defects intrinsic to additive manufacturing. To this end, uniaxial tensile tests were carried out to determine the material's mechanical properties using stress-strain curves. Fatigue tests were also carried out in order to determine the S-N curve and consequently its fatigue limit stress. Finally, Vickers microhardness tests were carried out. After the tensile, fatigue and microhardness tests, the fracture surfaces were studied using macro and micro fractography. Micro and nano tomography were used to analyze the three-dimensional defects intrinsic to the SLM. Finally, two fatigue prediction models were developed, based on two different defect counting methods, and then compared to existing models. It was concluded that the Ti-6Al-4V alloy produced by additive manufacturing has superior mechanical behavior to the same material produced by another manufacturing process, showing very ductile behavior. On the other hand, the qualitative evaluation of the surface roughness associated with this process is quite high, which is one of the main reasons for the low fatigue resistance of the specimens. The analysis of defects revealed a low amount of porosity. As far as the prediction models developed are concerned, they showed good proximity to the value of the fatigue limit stress obtained experimentally, regardless of the counting mode. The models reviewed in the literature proved to be inadequate for predicting the fatigue limit stress of a Ti-6Al-4V alloy produced by additive manufacturing, in the as-built state. | pt_PT |
| dc.description.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | pt_PT |
| dc.identifier.citation | ALVES, João Filipe Gonçalves – Modelos de previsão de vida à fadiga da liga Ti6Al4V obtida por manufatura aditiva. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2023. Dissertação de Mestrado. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203463641 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.21/17778 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.publisher | Instituto Superior de Engenharia de Lisboa | pt_PT |
| dc.subject | Ti-6Al-4V | pt_PT |
| dc.subject | Manufatura aditiva | pt_PT |
| dc.subject | Tomografia | pt_PT |
| dc.subject | Modelos de previsão à fadiga | pt_PT |
| dc.subject | Additive Manufacturing | pt_PT |
| dc.subject | Tomography Fatigue life prediction models | pt_PT |
| dc.title | Modelos de previsão de vida à fadiga da liga Ti6Al4V obtida por manufatura aditiva | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.citation.endPage | 133 | pt_PT |
| oaire.citation.startPage | 1 | pt_PT |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |