Abstracts
The ability to print complex 3D metal parts made the additive manufacture more present in the industry each year, reaching constantly new fields of applications. Between the processes capable of AM production, GMAW shows itself as the most common due to its characteristics of relatively easy operation, high productivity and low cost. However, the high heat input applied by this process becomes a challenge compared with others, impacting the part geometry,
generating distortions, residual stress and affecting the mechanical properties of metals. Nevertheless, the production of short circuit variants with the goal of heat input reduction is studied by the welding companies, generating diferente methods of heat control. Therefore, three short circuit variants were used to develop an additive manufacture of a thin wall with ER70S-6 wire. The goals are to analyse their heat control and the impacts of each in the wall built. The weld bead geometry is chosen and reached with each process separatedly. The parameters used to make the weld beads are used again to built the walls and compare their performance doing the same task. The penetrations are analysed with macrographs and the temperature distribution during the AM process is measured by a thermal camera and compared. A hardness test is made to avaliate the mechanical characteristics imposed in the material and micrograph images to observate the grain formation. The results showed that the processes using retractable wire feed method can reduce the penetration in 50% compared with the process with power control and contiuous wire feeding. The comparison in the AM process showed difference between the geometries production, with the retractable wire processes generating a wall with more linear growth and thinner thickness. The electrically controlled process showed to have highest temperatures throughout the procedure and produced a deformed wall. The hardness tests and micrographs did not show significative differences between all processes.
Key-words: Additive manufacture, short circuit variants, temperature distribution, heat input.
Resumo
A capacidade de imprimir peças metálicas complexas em 3D torna a manufatura aditiva mais presente na indústria a cada ano, atingindo constantemente novos campos de aplicações. Dentre os processos capazes de produzir MA, o GMAW mostra-se como o mais comum devido às suas caraterísticas de relativa facilidade de operação, alta produtividade e baixo custo. No entanto, o elevado aporte de calor aplicado por este processo torna-se um desafio em comparação com os demais, tendo impacto na geometria da peça, gerando distorções, tensões residuais e afectando as propriedades mecânicas do metal. No entanto, a produção de variantes de curto-circuito com o objetivo de reduzir o aporte de calor é estudada pelas empresas de soldagem, gerando diferentes métodos de controle do mesmo. Assim, foram utilizadas três variantes de curto-circuito para desenvolver manufatura aditiva de uma parede fina, utilizando arame ER70S-6. Os objectivos são analisar o controle térmico e os impactos de cada um na parede construída. A geometria do cordão de soldagem é escolhida e então obtida com cada processo separadamente. Os parâmetros usados para fazer os cordões são usados novamente para construir as paredes e comparar o seu desempenho desenvolvendo a mesma tarefa. As penetrações são analisadas com macrografias e a distribuição da temperatura durante o processo MA é medida por uma câmara térmica e comparada. É feito um teste de dureza para avaliar as caraterísticas mecânicas impostas ao material e imagens micrográficas para observar a formação de grãos. Os resultados mostraram que os processos que utilizam o método de alimentação de arame retrátil podem reduzir a penetração em 50% em comparação com o processo com controlo de potência e alimentação de arame contínuo. A comparação no processo MA mostrou diferenças entre a produção de geometrias, com os processos de arame retrátil gerando uma parede com crescimento mais linear e espessura mais fina. O processo controlado eletricamente mostrou ter temperaturas mais elevadas ao longo do processo e produziu uma parede deformada. Os testes de dureza e as micrografias não mostraram diferenças significativas entre todos os processos.
Palavras chave: Manufatura aditiva, variants de curto-circuito, distribuição de temperatura, aporte térmico.
Referência:
Wiggers, J. F.; Silva, R. H. G.. Comparison of GMAW short circuit variations applied to heat-input and geometry control in the additive manufacture of thin walls. COBEF 2025 - 13º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, 7 a 9 de maio de 2025, Salvador, BA, Brasil