Metal-Cored Wire + Arc Additive Manufacturing of Thick Layered Structures with GMAW Process
Autor: Pedro Correa Jaeger Rocha
Orientador: Prof. Régis H.Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
Data: 26/10/2020, 10h00min
Resumo
Neste trabalho estuda-se a aplicação de materiais e equipamentos convencionais da indústria de revestimentos metálico por soldagem a arco na fabricação de componentes metálicos por manufatura aditiva. Ao utilizar-se estes processos convencionais e material de adição na forma de arame, denomina-se a técnica de manufatura como Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), sobre a qual este trabalho disserta. Em contraste ao utilizado convencionalmente em WAAM, arames tubulares do tipo metal-cored são estudados neste trabalho. Foi escolhido um arame metal-cored de aço ao Manganês (0,4 % C, 15 % Mn) com 1,2 mm de diâmetro. Utilizou-se duas variantes do processo MIG/MAG com alimentação dinâmica e controle de corrente (CMT e CMT Pulse), ambas com velocidade de alimentação (3,5 m/min) e deslocamento (10 cm/min) constantes. Como metodologia de estudo, se propôs a deposição de corpos de prova em forma de paredes espessas (15 mm x 40 mm x 100 mm). Para atingir a geometria proposta, foram depositadas 20 camadas, com altura média de 2 mm, para cada corpo de prova. A estratégia de deposição consistiu em sobreposição de camadas com origem e incrementos de altura constantes. Ao final de cada camada se impôs a extinção do arco e um tempo de espera entre camadas constante. Analisou-se a dinâmica térmica da construção dos corpos de prova com uso da técnica de filmagem termográfica por infravermelho. Foram realizadas aquisições dos sinais elétricos do processo, filmagem em alta velocidade da deposição de material, análise do perfil de composição química e microdureza. Não foram observadas dificuldades na utilização de arames metal-cored em comparação a arames maciços convencionais. O arame metal-cored apresentou boa soldabilidade nas condições de soldagem e estratégia de deposição escolhidos, mesmo utilizando-se programa sinérgico não dedicado. Corpos de prova com dimensões similares ao objetivo foram alcançados para ambas variantes de processo. Como fase de validação, construiu-se corpos de prova em ambiente industrial, na empresa alemã DURUM Verschleiss Schutz. Os resultados demonstraram que, embora ajustes em movimentadores e bancadas de trabalho sejam necessários, há possibilidade de utilização dos equipamentos convencionais de uma empresa do ramo de revestimentos por soldagem para fabricação de peças por WAAM.