Caracterização e modelagem da rugosidade e tensão residual do aço maraging manufaturado por fusão em leito de pó e pós-processado com fresamento
A versatilidade de fabricação proporcionada pela manufatura aditiva destaca-se no contexto da automação e integração sustentada pela Manufatura Avançada. Dentre as tecnologias aditivas, a fusão em leito de pó (PBF) apresenta compatibilidade com o processamento de materiais metálicos de alta performance, tendo vantagens para fabricação de geometrias complexas e redução do material residual em comparação a outros processos, como métodos subtrativos. No entanto, ainda é preciso investigar alternativas para superar certas limitações da qualidade superficial obtida com esta tecnologia aditiva para ampliar sua utilização industrial. Nesse sentido, o fresamento de acabamento com os adequados parâmetros de corte destaca-se como uma alternativa de pós-processamento. Assim, é importante desenvolver estratégias de previsão da qualidade superficial dos produtos, considerando a utilização combinada destas técnicas aditiva e subtrativa para um melhor planejamento do processo. O presente trabalho visa investigar a rugosidade e tensão residual superficial do aço maraging manufaturado por fusão em leito de pó a laser e pós-processado com tratamento térmico de envelhecimento e fresamento e estruturar modelos de regressão para estas propriedades. Para isso, foram fabricadas amostras em duas orientações. Em seguida, foi realizada a caracterização experimental da porosidade, análise de microestrutura e ensaios de tração, medições de microdureza, rugosidade e tensões residuais, antes e após o tratamento de envelhecimento a 480 ºC por 3 horas. Na etapa de acabamento com o fresamento, foram utilizadas combinações de diferentes avanços por dente (0,02 mm/dente e 0,08 mm/dente) e velocidades de corte (150 m/min e 250 m/min) para identificação da influência destes parâmetros sobre a rugosidade e tensão residual superficial do material. Ainda, o torque do eixo-árvore também foi monitorado durante estas operações para extração de métricas que puderam auxiliar na modelagem das propriedades em estudo. Assim, o material obtido apresentou rugosidades médias Sa de 4 µm e 10,4 µm, dependendo de efeitos das orientações de construção sobre as superfícies. As tensões residuais superficiais variaram entre -60 MPa e -347 MPa no topo da amostra XYZ. O perfil de tensões na superfície paralela à direção de construção da amostra YZX apresentou valores entre -21 MPa e 223 MPa, com as maiores magnitudes trativas próximas ao centro da amostra. Após o fresamento, foram obtidos valores de rugosidade entre 0,27 µm e 2,54 µm, influenciados prioritariamente por mudanças no avanço. Por fim, foi possível obter modelos de regressão para a rugosidade, com base nos parâmetros de processo e sinal de torque do eixo-árvore no fresamento, com destaque ao desempenho do regressor multilayer perceptron. Os resultados obtidos contribuem para compreensão dos mecanismos envolvidos na formação da rugosidade e tensões residuais superficiais no processo PBF-LB do aço maraging, além de fornecer uma estratégia de suporte ao gerenciamento da qualidade superficial dos produtos, quando a fusão em leito de pó é combinada a outras etapas de pós-processamento.