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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
CARACTERÍSTICAS MICROESTRUTURAIS DOS METAIS-DUROS A BASE DE WC COM FASE LIGANTE ALTERNATIVAS Co/Ni/Co-Ni FABRICADOS PELA TÉCNICA DE MANUFATURA ADITIVA PBF-LB/M
Submission Author:
Fabio Miranda , SP
Co-Authors:
Fabio Miranda, Marcelo Otavio dos Santos , Marcello Mergulhão, Daniel Rodrigues, Gilmar Batalha
Presenter: Fabio Miranda
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0004
Abstract
O objetivo deste trabalho é apresentar a caracterização microestrutural das ligas WC-30Co, WC-30Ni e WC-30(Co,Ni), com alto teor de fase ligante (30% em massa), produzidas pela técnica da manufatura aditiva fusão em leito de pó a Laser (PBF-L). Os corpos de prova de metais-duros foram fabricados a partir da mistura convencional de metalurgia do pó e produzidas sem aglomerantes poliméricos e sem moagem, para preservar os tamanhos dos particulados cerâmicos e metálicos. Um dos grandes desafios deste trabalho foi a escoabilidade a seco das misturas dos WC com as fases metálicas Co, Ni e sua combinação (Co, Ni), onde surgiu a necessidade de desenvolver um dispositivo vibratório para permitir o escoamento e ao mesmo tempo a compressibilidade dos pós metálicos, feitos por um rolo compactador, que pode ter melhorado a redução da porosidade residual, a densidade aparente e a minimização de microfissuras das amostras fabricadas pela técnica PBF-L. Na sinterização direta (PBF-L) para ligas WC-30Co e WC-30(Co, Ni) com densidade de energia superiores a 400 J/mm3, surgiram a fase eta-n nas amostras a base de Co, devido à presença de oxigênio (250 a 350 ppm) no sistema. As ligas WC-30(Co, Ni) com fase de ligante alternativa, apresentaram menos trincas nas amostras geradas por diferentes níveis de fatores de potência (W) em função da velocidade de escaneamento do laser (mm/s). O substrato ideal para a técnica PBF-L, deveria ser do mesmo material de adição, porém neste trabalho, por questões de custo e viabilidade, foi utilizado um substrato de aço AISI 1020, com coeficiente de dilatação térmica diferente, e isso pode ter contribuído para o aumento das tensões residuais e geração de trincas em algumas amostras. Foram utilizados diagramas de equilíbrios binários e ternários para previsibilidade, após a sinterização direta e o resfriamento rápido, do surgimento das fases combinados com o WC. As ligas de metais-duro com fase de ligante alternativa Ni e (Co, Ni) parecem ser mais promissoras, pois apresentaram poucas trincas na maioria dos corpos de prova e a porosidade aparente foi inferior a 15 µm, quando comparadas com as amostras de WC-30Co. As ligas WC contendo cobalto (alotrópicas) apresentaram muitas trincas, baixa porosidade e presença elevada de fase eta-n, principalmente para densidades de energia acima de 300 J/mm3, em regiões específicas e isoladas, contribuindo para tensões térmicas e resultando em microfissuras.
Keywords
manufatura aditiva, Fusão a laser em leito de pó (PBF-L), metais-duros a base de WC, fases ligantes alternativas, Caracterização Microestrutural
