Orientadores: Amauri Garcia, Noé Cheung

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

Resumo: Neste trabalho, o software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos, é adaptado para a simulação tridimensional do fluxo de calor no processo de refusão superficial a laser. A análise numérica é validada com resultados simulados por outros modelos existentes na literatura para casos de...

Resumo: Neste trabalho, o software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos, é adaptado para a simulação tridimensional do fluxo de calor no processo de refusão superficial a laser. A análise numérica é validada com resultados simulados por outros modelos existentes na literatura para casos de refusão superficial a laser de alumínio puro e com resultados simulados e experimentais de uma liga Al-5%Ni. Ensaios experimentais próprios foram realizados em amostras de uma liga Al-1,5%Fe, utilizando um laser à fibra dopado com Itérbio, com potência máxima disponível de 2 kW. Para efeito comparativo, as trilhas foram feitas variando-se valores de velocidade de deslocamento do feixe laser para um mesmo valor de potência. Observou-se que a microestrutura tanto do substrato quanto da zona tratada apresentou morfologia tipicamente celular. As microestruturas resultantes dos tratamentos a laser foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura, sendo observados espaçamentos celulares extremamente refinados na área tratada a laser refletindo no aumento significativo da dureza confirmado por ensaios de microdureza Vickers. Uma técnica de dissolução parcial das amostras tratadas a laser foi aplicada para evidenciar os intermetálicos no substrato e na região tratada a laser, mostrando a modificação da redistribuição dos intermetálicos no interior da poça fundida e dando indicações de aumento da resistência à corrosão na região tratada

Abstract: In this work, the software ANSYS, based on the Finite Element Method, is adapted to simulate the three-dimensional heat flux during the laser remelting surface treatment. The numerical analysis is validated against theoretical results furnished by other models from the literature for laser...

Abstract: In this work, the software ANSYS, based on the Finite Element Method, is adapted to simulate the three-dimensional heat flux during the laser remelting surface treatment. The numerical analysis is validated against theoretical results furnished by other models from the literature for laser surface remelting of aluminum and against theoretical and experimental results of Al-5wt%Ni alloy samples. Laser remelting experiments with Al-1,5%wtFe samples have been carried out by using a 2kW Yb fiber laser. For comparative effects, the laser tracks were performed with different laser beam velocities for a fixed value of power. It was observed that both the substrate and the treated region had a typical cellular morphology. The microstructures resulting from the laser treatment were analyzed by using electron scanning microscopy and very refined cell spacing has been observed, which can induce a significant hardness increase confirmed by Vickers microhardness tests. A partial dissolution technique has been performed to foreground the intermetallics at the substrate and at the laser treated zone, showing the intermetallics redistribution inside the molten pool and giving indications of increased corrosion resistance on the treated region