Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Maria Aparecida Larosa

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Atualmente, o mercado automotivo tem buscado cada vez mais a redução de peso e aumento de resistência mecânica de seus componentes. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo verificar se uma biela automotiva feita da liga de titânio Ti-6Al-4V obtida pelo processo de manufatura...

Resumo: Atualmente, o mercado automotivo tem buscado cada vez mais a redução de peso e aumento de resistência mecânica de seus componentes. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo verificar se uma biela automotiva feita da liga de titânio Ti-6Al-4V obtida pelo processo de manufatura aditiva chamado Sinterização Direta de Metais por Laser (DMLS) apresenta os mesmos resultados estruturais que uma biela de Ti-6Al-4V laminada e recozida (comercial) ou que uma biela feita de aço C70, bastante utilizada no mercado. A liga Ti-6Al-4V é utilizada principalmente nas áreas aeronáutica e biomédica, mas também possui aplicações na indústria automotiva, principalmente no segmento de alta performance, graças a fatores como boa resistência mecânica, excelente resistência à corrosão e baixa densidade. As características mecânicas e microestruturais de amostras da liga Ti-6Al-4V prototipada por DMLS e de amostras da liga Ti-6Al-4V laminada e recozida foram avaliadas e comparadas através de ensaios de tração e microdureza, de análises em microscópio óptico e eletrônico de varredura (para a verificação da microestrutura e da porosidade), de ensaios de difração de raios-X (DRX) (para a análise das fases presentes no material), da análise da composição química por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e da análise de densidade pelo princípio de Arquimedes. Bielas de Ti-6Al-4V também foram produzidas por DMLS e ensaios de tração experimentais foram realizados, simulando uma condição de contorno típica utilizada em desenvolvimentos de bielas pela indústria automotiva. Com base nos resultados experimentais, foram realizadas análises de elementos finitos utilizando a mesma condição de contorno dos ensaios, com o intuito de se obter uma correlação entre os resultados experimentais e os virtuais. De uma maneira geral, todos os resultados indicam que a biela de Ti-6Al-4V produzida pelo processo DMLS possui um comportamento estrutural similar à biela de Ti-6Al-4V laminada e recozida

Abstract: Nowadays, the automotive market has been looking for more and more lightweight and better strength components. In this context, the objective of this work is to verify if a connecting rod made of the titanium alloy Ti-6Al-4V produced by an additive manufacturing process named Direct Metal...

Abstract: Nowadays, the automotive market has been looking for more and more lightweight and better strength components. In this context, the objective of this work is to verify if a connecting rod made of the titanium alloy Ti-6Al-4V produced by an additive manufacturing process named Direct Metal Laser Sintering (DMLS) would have equivalent structural results of a connecting rod made of rolled annealed Ti-6AL-4V or even the C70 steel (widely used on the market for this application). This Titanium alloy is primary used in aerospace and biomedical areas, but is also used in the automotive industry, especially on the high performance segment, due to factors like good mechanical strength, excellent corrosion resistance and low density. The mechanical and microstrutural properties of Ti-6Al-4V samples obtained by DMLS and rolling and annealing processes were compared through the realization of tensile and micro hardness tests and through the microstructural characterization, composed of scanning electron microscopy (microstructure verification), optical microscopy (porosity verification), X-ray diffraction analysis for phases quantification, energy dispersive spectroscopy (chemical composition verification) and density analysis using the Arquimedes principle. Ti-6Al-4V connecting rods were also produced by the DMLS process and tensile experimental tests were performed using the same boundary condition as commonly seen on connecting rod development at automotive industry. Based on the experimental results, finite element analyses were performed in order to correlate the experimental and the virtual results. Generally, all the results indicate that the Ti-6Al-4V connecting rod produced by DMLS process has a structural behavior similar to the Ti-6Al-4V connecting rod produced by rolling and annealing process