Title

INFLUÊNCIA DE PARÂMETROS DE FUSÃO SELETIVA A LASER NA DENSIFICAÇÃO DE COBRE

INFLUENCE OF SELECTIVE LASER MELTING PARAMETERS ON COPPER DENSIFICATION

Authorship

OLIVEIRA, LAÍS DA SILVA; PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS; BRANDÃO, LUIZ PAULO

OLIVEIRA, LAÍS DA SILVA

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PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS

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BRANDÃO, LUIZ PAULO

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DOI

10.5151/2594-5327-42874

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Abstract

Este trabalho avaliou a influência de parâmetros de processamento na densidade relativa e microestrutura de peças de cobre puro fabricadas por manufatura aditiva via fusão seletiva a laser (FSL). Foram produzidas doze amostras com pó de cobre atomizado por água, variando-se a potência do laser (200, 225, 250 e 275 W) e a velocidade de varredura (600, 700 e 800 mm/s), mantendo-se constantes o diâmetro do feixe (90 μm), o espaçamento entre trilhas (70 μm), a estratégia de escaneamento e, especialmente, a espessura de camada, que é fixa a cada batelada (60 μm). As amostras foram analisadas quanto à densidade relativa, utilizando o método geométrico, e quanto à microestrutura, por microscopia óptica e eletrônica. As densidades variaram entre 66% e 72% da densidade teórica do cobre (8,96 g/cm³), sendo os melhores resultados observados nas amostras processadas com 225–250 W e 800 mm/s. As micrografias revelaram que tais condições favoreceram a estabilidade da poça de fusão e a coalescência entre camadas. Já as amostras com menor densidade apresentaram contornos bem definidos e poros de fusão, evidenciando falhas térmicas entre as trilhas. Conclui-se que a densidade de energia aplicada, associada à velocidade de varredura, é fator crítico para garantir a integridade estrutural e o desempenho das peças de cobre produzidas por FSL.

THIS STUDY EVALUATED THE INFLUENCE OF PROCESSING PARAMETERS ON THE RELATIVE DENSITY AND MICROSTRUCTURE OF PURE COPPER PARTS FABRICATED BY ADDITIVE MANUFACTURING VIA SELECTIVE LASER MELTING (SLM). TWELVE SAMPLES WERE PRODUCED USING WATER-ATOMIZED COPPER POWDER, VARYING LASER POWER (200, 225, 250, AND 275 W) AND SCANNING SPEED (600, 700, AND 800 MM/S), WHILE KEEPING CONSTANT THE BEAM DIAMETER (90 μM), HATCH SPACING (70 μM), SCANNING STRATEGY, AND ESPECIALLY THE LAYER THICKNESS, WHICH IS FIXED FOR EACH BATCH (60 μM). THE SAMPLES WERE ANALYZED FOR RELATIVE DENSITY USING THE GEOMETRIC METHOD AND FOR MICROSTRUCTURE THROUGH OPTICAL AND ELECTRON MICROSCOPY. DENSITIES RANGED FROM 66% TO 72% OF COPPER’S THEORETICAL DENSITY (8.96 G/CM³), WITH THE BEST RESULTS OBSERVED IN SAMPLES PROCESSED AT 225–250 W AND 800 MM/S. MICROGRAPHS REVEALED THAT THESE CONDITIONS FAVORED MELT POOL STABILITY AND INTERLAYER COALESCENCE. IN CONTRAST, LOWER-DENSITY SAMPLES EXHIBITED WELL-DEFINED CONTOUR BOUNDARIES AND LACK-OF-FUSION POROSITY, INDICATING INSUFFICIENT THERMAL CONTINUITY BETWEEN TRACKS. IT IS CONCLUDED THAT THE APPLIED ENERGY DENSITY, COMBINED WITH THE SCANNING SPEED, IS A CRITICAL FACTOR IN ENSURING THE STRUCTURAL INTEGRITY AND PERFORMANCE OF COPPER PARTS PRODUCED BY SLM

Keywords

Manufatura Aditiva, Fusão Seletiva a Laser, Cobre, Densidade.

Additive Manufacturing, Selective Laser Melting, Infrared Laser, Top Hat Laser, Water-Atomized Copper Powder, Relative Density