A Titomic, empresa de fabricação avançada, está aplicando a Prensagem Isostática a Quente (HIPing) na Organização de Ciência e Tecnologia Nuclear da Austrália (ANSTO) para melhorar o desempenho do material dos componentes de titânio que produz. A ANSTO adquiriu a tecnologia HIP para apoiar o ANSTO Synroc, um processo inovador de tratamento de resíduos.
“ANSTO tem mais de 30 anos de experiência operacional em HIP e gerencia as maiores instalações de HIPing da Austrália. Nossa capacidade, que inclui qualificar e caracterizar o desempenho dos materiais antes e depois do processo de tratamento térmico, é uma capacidade muito útil para quem trabalha na indústria de manufatura”, disse Gerry Triani, Diretor Técnico da ANSTO Synroc Technologies.
A Titomic usa titânio comercialmente puro como matéria-prima em pó, em oposição ao pó de liga de titânio, na fabricação aditiva de produtos em formato líquido para ambientes extremos, como componentes aeroespaciais.
A Prensagem Isostática a Quente é um processo de fabricação utilizado para melhorar as propriedades de um material, reduzindo a porosidade e refinando a microestrutura. Envolve exercer pressão de gás inerte sobre o material em temperaturas elevadas para eliminar a porosidade fechada dos componentes fabricados.
O titânio tem uma alta relação resistência-peso, boas propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão, mas é difícil de processar em materiais de engenharia. A matéria-prima é consideravelmente mais barata do que os pós de liga de titânio-alumínio que são produzidos pela atomização de material a granel – normalmente esférico.
O processo Titomic
“O titânio é um material muito sensível, provavelmente um dos piores em termos de ser afetado por outros elementos, é particularmente sensível aos efeitos do oxigênio”, disse o ex-engenheiro aeroespacial Neil Matthews, que agora é pesquisador técnico sênior na Titomic. “Temos investigado o uso de pós-processamento e HIPing para reduzir a porosidade na peça de titânio para menos de um por cento, o que é comparável ao padrão para ligas de titânio e alumínio produzidas convencionalmente.”
O principal problema é a formação de poros/vazios gerados como parte do acúmulo de deposição em camadas. Quando sob cargas elevadas, esses vazios comprometem a ductilidade – a capacidade de esticar ou dobrar – o que, por sua vez, leva a modos de fratura catastróficos. A presença de vazios também pode impactar a durabilidade das peças sob carregamento cíclico. “Observamos a otimização de todos os parâmetros, tamanho e velocidade das partículas e comportamento mecânico subsequente durante a fabricação aditiva”, disse Matthews.
Ele também disse que o uso de partículas com formato irregular, em vez de esférico, na pulverização a frio, melhora a velocidade de construção e reduz os vazios. Portanto, a porosidade teve que ser considerada para as condições em que estes materiais operam. A presença de vazios aumenta a probabilidade de múltiplas fissuras, que podem se unir e tornar uma peça frágil – comprometendo a integridade estrutural.
“Uma peça ou reparo de titânio que fornecemos deve ter o mesmo desempenho de uma peça produzida pelo processo térmico convencional de produção de metal”, acrescentou. “Nosso objetivo é produzir um material com boas propriedades mecânicas, muito próximas do que as ligas de titânio de melhor classificação, como o Ti64, fornecem como padrão.”
“Após a otimização do processo de fabricação de aditivos por pulverização a frio para fornecer máxima eficiência de deposição e máxima resistência de ligação na Titomic, aplicamos tratamento térmico para realinhar os grãos e melhorar a microestrutura e, em seguida, HIPing para aumentar a densidade como etapas de pós-processamento”, disse Matthews. O HIPing na ANSTO envolveu a aplicação de uma pressão máxima de 200MPa em atmosfera de argônio ao material.
Matthews, que tem experiência na aceitação e certificações relacionadas aos processos AM, disse que a compreensão da ciência por trás dos métodos de pós-processamento era importante para os reguladores e clientes do setor. “Precisamos de especialistas, como cientistas de materiais da ANSTO, para escolher parâmetros, incluindo temperatura e pressão e tempo de espera isotérmico para o HIPing.”
O problema da geração de poros e das tensões induzidas na AM também se aplica a outras tecnologias neste setor. Para saber mais sobre a Titomic acesse site.
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