Tesis
Tratamento superficial de implantação iônica por imersão a plasma (IIIP) em palheta do nono estágio do compressor do motor J85
Surface treatment plasma immersion ion implantation (PIII) in blade the ninth compressor stage the engine
Registro en:
Autor
Silva, Cristiane Dias da, 1980-
Institución
Resumen
Orientador: Cecília Amélia Carvalho Zavaglia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre o tratamento de superfície através da Implantação Iônica por Imersão em Plasma (IIIP) para aumentar a vida útil da palheta do nono estágio do compressor do motor J85, considerando o alto custo de importação e elevado índice de palhetas que são descartadas, devido ao fato de serem reprovadas na inspeção mecânica por apresentar desgaste não aceitável à sua aplicação. Estas palhetas trabalham sob alta rotação e sofrem constantes desgastes por perda de espessura e deformação por torção devido ao atrito das mesmas com o ar em alta pressão. A escolha da palheta do nono estágio deu-se pelo fato da mesma ser produzida na liga Ti-6Al-4V, a qual possui grande interesse comercial. A caracterização do material foi feita utilizando microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers e difração de raios-X. Considerando a solicitação e aplicação da palheta, foi analisado o comportamento em desgaste através do ensaio de desgaste microabrasivo do tipo esfera-sobre-placa para avaliar e comparar as amostras antes e após a aplicação do IIIP. Para que fosse possível estudar um processo de fabricação para a nacionalização da palheta do nono estágio do compressor do motor J85, foi feita a engenharia reversa da mesma através da digitalização da palheta comercial utilizando o equipamento Scanner Spatium FMM 3D. Em seguida, essa digitalização foi transferida para o software SolidWorks educacional para a modelagem, e fabricado um modelo pelo processo de manufatura aditiva através da técnica de Sinterização Direta de Metais por Laser (DMLS). Após a aplicação da IIIP constatou-se que essa técnica pode modificar a microestrutura do material e aumentar em 20% a resistência ao desgaste e vida útil da palheta. Verificou-se também que é possível fabricar a palheta do nono estágio do compressor do motor J85 na liga Ti-6Al-4V através do processo de manufatura aditiva utilizando a ferramenta DMLS, entretanto existe a necessidade de estudar outros procedimentos de acabamento final para possibilitar a redução dos custos de fabricação da peça no Brasil Abstract: This work presents an experimental study on the Surface Treatment by Plasma Immersion Ion Implantation (PIII), to increase useful life of blade the ninth engine compressor stage J85, considering the high cost of imports and high rate of blades that are discarded due to the fact of being reproved the mechanical inspection by presenting unacceptable wear to its application. These blades work on high rotation and suffer constant wear by loss of thickness and deformation by torsion due to friction of blades with air at high pressure. The selection of blade of the ninth stage given by the fact that it is produced in Ti-6Al-4V, which has great commercial interest. The characterization of the material was done using optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. Considering the request and application of the blade, the wear behavior was analyzed by ball cratering micro-scale abrasive wear test to evaluate and compare samples before and after the implementation of PIII. To make possible the study of a manufacturing process for the nationalization of blade ninth engine compressor stage J85, reverse engineer was used on it through the commercial blade scanning using the equipment Scanner Spatium FMM 3D. Then, this scan was transferred to the educational SolidWorks software for modeling, and a model by the additive manufacturing of technique Direct Metal Laser Sintering (DMLS). After application of the PIII was found that this technique is able to modify the microstructure of the material and increase in 20% the wear resistance and useful life of the blade. It was also found that it is possible to manufacture the blade with alloy Ti-6Al-4V ninth J85 engine compressor stage by additive manufacturing technique using DMLS tool, however there is a need to study other finishing procedures to enable reduction the costs for manufacturing in Brazil Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestra em Engenharia Mecânica