Investigação do Aquecimento a Laser como um Método para Redução da Taxa de Crescimento de Trincas por Fadiga na Liga de Alumínio 2198-T851

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Carvalho, Caue Pettermann
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aluminum-lithium alloys; Aquecimento a laser; Fatigue crack growth; Laser heating; Ligas de alumínio-lítio; Propagação de trinca por fadiga; Razão de carga variável; Residual stress; Tensões residuais; Variable R-ratio
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-28042022-163737/

Redução de custos é um dos principais objetivos da indústria aeronáutica, seja com materiais mais leves, seja com técnicas que prolonguem a vida de seus componentes. Nessa esfera, como material, a terceira geração do sistema Al-Li vem recebendo bastante destaque, em especial a liga 2198, uma das mais modernas associadas a este sistema. Ademais, o aquecimento a laser, uma técnica que visa introduzir tensões residuais compressivas por meio de um aquecimento localizado sem a presença de fusão, seguido de resfriamento rápido, tem apresentado resultados promissores para o retardo da propagação de trinca por fadiga. No entanto, tal técnica ainda apresenta escassez na literatura, principalmente quando aplicada neste sistema de ligas. Deste modo, o estudo em questão visa avaliar a influência de diversos parâmetros de aquecimento a laser nas propriedades em fadiga da liga de alumínio 2198-T851, examinando o efeito de diferentes razões de carga R. Para tal, o aquecimento a laser foi realizado em uma chapa de 2 mm no material revestido com uma camada de grafite, com feixe de laser desfocado com 2 mm de diâmetro e variando a potência e velocidade. Foram definidas duas condições com maior potencial de aplicação, por meio de análises microestruturais e de microdureza, sendo ambas de 200 W de potência e velocidades de 10 mm/s (L10) e 1 mm/s (L01). Posteriormente, foram realizados ensaios de propagação de trinca por fadiga com três razões de carregamento, 0,1, 0,5 e 0,05, com corpos de prova do tipo C(T), aplicando-se duas linhas de laser para cada uma das condições, de modo a comparar os tratamentos L10 e L01 com o metal base (MB). A condição L10 apresentou retardo da propagação de trinca, sendo o ganho de vida associado a este diferente para cada valor de R, 25%, 9% e 14%, respectivamente. No entanto, o tratamento L01 foi o mais eficiente, promovendo um aumento de vida de 36% para R = 0,5 e 130% para R = 0,05, ainda, com R = 0,1, houve a parada da trinca. Análises de fractografia dos ensaios com R = 0,1 apontaram um caminho tortuoso de propagação, com similar espaçamento entre as estrias de fadiga para as diferentes condições após a segunda linha de aquecimento.