Resumo
A tecnologia de revestimento a laser utiliza um feixe de laser de alta densidade energética para fundir e solidificar rapidamente pós de ligas com diferentes composições e propriedades na superfície de um substrato, formando uma camada de revestimento resistente ao desgaste, à corrosão e à oxidação. Este processo melhora significativamente o desempenho da superfície do material de base, poupando custos. Além disso, o revestimento a laser pode ser utilizado para reparar peças danificadas produzidas durante o fabrico e o serviço, acumulando material em dimensões não conformes e restaurando a geometria da peça através de maquinação subsequente. Este artigo centra-se na reparação de pás de ventilador em liga TC4 utilizadas num motor de avião, que sofreram danos significativos durante a produção e utilização, o que levou a um aumento dos custos de fabrico e operacionais. Ao aplicar o revestimento a laser para a reparação e remanufacturação das pás de liga de titânio danificadas, as propriedades superficiais do material são melhoradas e as peças defeituosas são restauradas, reduzindo significativamente o custo de substituição de novos componentes. Neste estudo, a liga TC4 foi selecionada como material de substrato e o pó de liga TC4 adequado foi escolhido para o revestimento. A investigação investiga sistematicamente os efeitos dos principais parâmetros do processo, tais como a potência do laser, a velocidade de varrimento e a taxa de alimentação do pó, nas dimensões, microestrutura, controlo de defeitos e propriedades mecânicas da camada de revestimento, resultando em parâmetros optimizados do processo de revestimento a laser para a reparação de lâminas de liga TC4.

Detalhes da tecnologia de reparação

Tratamento pré-reparação: São realizados ensaios não destrutivos nas lâminas danificadas para identificar as áreas afectadas e a extensão dos danos. É utilizada uma combinação de trituração mecânica e limpeza química para remover as camadas de óxido e contaminação da superfície, assegurando que a superfície do substrato está limpa e activada.

Seleção do material de revestimento: O pó de liga de titânio TC4 (gama de tamanhos de partículas 45-150 μm), cuja composição é próxima da do substrato, é selecionado para garantir uma boa ligação metalúrgica e compatibilidade entre a camada de revestimento e o substrato.

Otimização dos parâmetros do processo: Através de experiências ortogonais e de fator único, foram estudados os efeitos da potência do laser (800-2000 W), da velocidade de varrimento (5-15 mm/s) e da taxa de alimentação do pó (1,5-4,5 g/min) na largura, altura, taxa de diluição e microestrutura da camada de revestimento. Verificou-se que a correspondência entre a potência do laser e a velocidade de varrimento é crucial para a supressão de defeitos como a porosidade e a fissuração.

Controlo do processo de revestimento: O revestimento é efectuado utilizando um sistema de alimentação de pó coaxial num ambiente protegido por árgon para evitar a oxidação a alta temperatura da liga de titânio. É utilizada uma estratégia de sobreposição de várias passagens para conseguir uma reparação uniforme da grande área danificada, ao mesmo tempo que se controla a temperatura entre camadas abaixo dos 200°C para reduzir a acumulação de tensões térmicas.

Tratamento pós-reparação e restauro do desempenho: Após o revestimento, é efectuado um tratamento de recozimento para aliviar as tensões (700-800°C durante 2 horas). São utilizados métodos de maquinagem de precisão, como a retificação CNC, para restaurar o perfil da lâmina e a precisão dimensional. Finalmente, o polimento da superfície e o shot peening são aplicados para melhorar o desempenho à fadiga.

Inspeção e validação da qualidade: A área reparada é submetida a uma inspeção por raios X, análise metalográfica, ensaio de microdureza e ensaio de tração para garantir que a camada de revestimento não tem defeitos, tem uma microestrutura uniforme e que as propriedades mecânicas cumprem as especificações exigidas.