Materiais resistentes a altas temperaturas
Caracterização precisa de materiais para temperaturas extremas nos setores da energia, da aviação e do espaço, bem como na indústria
Técnicas de fabrico modernas, como forja, laminação, soldadura, tratamento térmico e fabrico aditivo impõem exigências muito elevadas ao comportamento térmico dos materiais metálicos. Mesmo as mais pequenas alterações na dilatação térmica, na estrutura microscópica ou na distribuição de fases podem influenciar de forma decisiva a qualidade das peças, a precisão dimensional e a vida útil.
A caracterização precisa da dilatação térmica, das transições de fase e estabilidade térmica e condutividade térmica constitui, por isso, a base para o desenvolvimento de processos de fabrico robustos e de componentes de alta qualidade. Os métodos termoanalíticos modernos permitem uma otimização específica dos materiais, dos tratamentos térmicos e dos parâmetros do processo.
Com os equipamentos de análise da LINSEIS, é possível caracterizar materiais metálicos ao longo de todo o processo de fabrico – desde o desenvolvimento dos materiais, passando pela otimização do processo, até à garantia de qualidade.
Questões relevantes
- Como é que a dilatação térmica muda durante o tratamento térmico?
- Que transições de fase ocorrem durante o aquecimento e o arrefecimento?
- De que forma é que os tratamentos térmicos influenciam as propriedades dos materiais?
- Que materiais são adequados para os processos de fabrico aditivo?
- Como é que surgem as tensões térmicas durante a união?
- Como é que a estrutura se altera após processos de soldadura ou de conformação?
- Que parâmetros do processo levam a propriedades ótimas do material?
- Como é que se pode melhorar a estabilidade dimensional de componentes sujeitos a cargas térmicas?
Parâmetros relevantes do material e do processo
| Parâmetros | Significado |
|---|---|
| Coeficiente de dilatação térmica (CTE) | Estabilidade dimensional durante os processos de conformação e tratamento térmico |
| Transformações de fase | Evolução da estrutura durante o aquecimento e o arrefecimento |
| Temperaturas de austenitização e martensitização | Otimização dos processos de endurecimento e tratamento térmico |
| Tensões térmicas | Avaliação da deformação e da qualidade dos componentes |
| Condutividade térmica | Distribuição da temperatura e dissipação de calor na peça |
| Estabilidade térmica | Comportamento em ciclos repetidos de temperatura |
| Condutividade térmica | Velocidade de propagação do calor no material |
| Estabilidade da microestrutura | Estabilidade a longo prazo da microestrutura sob carga térmica |
Métodos de medição para ligas e diagramas de fases
Calorimetria diferencial dinâmica (DSC)
Análise das transferências térmicas e dos efeitos térmicos durante os processos de fabrico e de tratamento térmico.
Análise de
- Transições de fase
- Reações de eliminação
- Capacidade térmica
- Processos de fusão
- Entalpias de reação
Aplicações típicas
- Aços para ferramentas
- Ligas de alumínio
- Ligas de titânio
- Desenvolvimento de materiais
- Otimização de processos
Análise de flash laser (LFA)
Determinação da condutividade térmica e da condutividade de temperatura de materiais metálicos.
Análise de
- Condutividade térmica
- Difusividade térmica
- Difusão de calor
- Gestão térmica
- Propriedades dependentes da temperatura
Aplicações típicas
- Aços para ferramentas
- Juntas soldadas
- Componentes fabricados por impressão 3D
- Ligas de alto desempenho
- Desenvolvimento de processos
Instrumentos de medição recomendados para materiais resistentes a altas temperaturas
DSC L63
Exemplo prático: Dilatação térmica de aços para ferramentas fabricados por impressão 3D
Caracterização do comportamento de dilatação térmica de aços para ferramentas fabricados por impressão 3D
Por que é que a caracterização de materiais é fundamental na tecnologia de conformação e de estrutura microscópica
A qualidade dos processos de fabrico modernos é determinada, em grande medida, pelo comportamento térmico dos materiais utilizados. Uma caracterização termoanalítica abrangente ajuda a desenvolver processos estáveis, reduz a deformação das peças e melhora o desempenho a longo prazo dos componentes metálicos.
A combinação de métodos de análise modernos permite:
- Determinação da dilatação térmica e do CTE
- Análise das transições de fase
- Otimização dos tratamentos térmicos
- Avaliação das tensões térmicas
- Caracterização de materiais fabricados por impressão 3D
- Melhoria dos processos de conformação e união
Aplicações – Metais e ligas
Perguntas frequentes – Tecnologia de conformação e de estrutura
Porque é que a dilatação térmica é tão importante nos processos de conformação e união?
Durante o tratamento térmico, na soldadura ou em processos de fabrico aditivo, surgem gradientes de temperatura que podem causar tensões térmicas e deformações. Conhecer o coeficiente de dilatação térmica permite otimizar os processos de forma específica e melhora a precisão dimensional das peças.
Que métodos de medição são adequados para processos de tratamento térmico?
A dilatometria é o método padrão para analisar a dilatação térmica e as transições de fase. Além disso, a DSC fornece informações sobre transições térmicas, a STA analisa reações a altas temperaturas e a LFA determina a condutividade térmica e a condutividade de temperatura.
Por que é que se estudam as transições de fase?
As transformações de fase influenciam a dureza, a resistência, a ductilidade e o comportamento ao desgaste de um material. Conhecer bem estas transformações é fundamental para desenvolver processos de tratamento térmico ideais, bem como para elaborar diagramas CCT e TTT.
Que papel desempenha a caracterização de materiais na fabricação aditiva?
As peças fabricadas por impressão 3D apresentam frequentemente estruturas microscópicas diferentes das dos materiais produzidos de forma convencional. As medições termoanalíticas ajudam a otimizar os tratamentos térmicos, a reduzir as tensões residuais e a ajustar as propriedades do material de forma específica.
Que materiais podem ser analisados com os sistemas LINSEIS?
Estes sistemas são adequados para aços para ferramentas, aço inoxidável, ligas de alumínio, titânio e níquel, bem como para materiais fabricados por impressão 3D, juntas soldadas e componentes produzidos por metalurgia de pós.
Que vantagens traz a combinação de diferentes métodos de medição?
A combinação de dilatometria, DSC, STA e LFA permite analisar de forma abrangente a dilatação térmica, as transições de fase, a condutividade térmica e a estabilidade térmica. Isto permite uma otimização específica dos materiais e dos processos de fabrico, bem como uma garantia de qualidade fiável.
