Análise Multimodal e Multifísica do Processo Wire and Arc Additive Manufacturing

• Autor(a) principal: Brito, Basílio Geada de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/160625
• topic: Monitorização online; WAAM; emissão acústica; tensão elétrica; deteção de defeitos; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

O processo Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) é um processo de fabrico aditivo de peças metálicas que recai sobre a automatização de processos de soldadura por arco elétrico. Distin-gue-se por apresentar taxas de deposição elevadas, permitindo a produção de componentes de gran-des dimensões e geometrias complexas. A falta de repetibilidade e qualidade superficial, e a instabili-dade inerente ao processo são apontadas como os principais obstáculos ao crescimento e implemen-tação industrial desta tecnologia. Assim sendo, a monitorização em tempo real com recurso a um sis-tema de controlo em anel fechado é da maior importância. Esta dissertação pretende desenvolver um sistema de monitorização do processo WAAM atra-vés do estudo do espetro sonoro e do sinal da tensão elétrica. O sinal acústico é estudado após a aplicação de um algoritmo de remoção de ruído através do uso da wavelet transform. O principal obje-tivo deste estudo é a identificação de defeitos a partir da comparação entre o sinal associado ao de-feito e o sinal característico de referência, associado à obtenção de uma camada sem defeitos. Neste estudo foram realizados vários ensaios para o material de adição Aço ER70S-6 com 1 mm de diâmetro. A máquina de soldadura permite selecionar a definição do diâmetro do material de adição. Foram utilizadas diferentes definições de valores de diâmetro do fio de material consumível, sendo produzidas paredes com 10 camadas para uma definição de diâmetro de 1 mm (diâmetro real do fio) e 20 camadas para uma definição de diâmetro de 1.2 mm. Foi realizado um ensaio com 20 camadas e de seguida uma maquinação em forma de "escada" de modo a realizar uma deposição de 6 camadas onde a altura entre a tocha de soldadura e a peça aumenta progressivamente. O propósito da variação da definição do diâmetro na máquina de soldadura e da deposição do tipo "escada" é o de criar distúrbios no arco elétrico, culminando na criação de defeitos. Os resultados obtidos permitem caracterizar as diferentes gamas de frequência associadas à definição do diâmetro do fio na máquina de soldadura. Foi possível identificar defeitos do tipo porosi-dade através da análise da tensão elétrica, caracterizando a assinatura característica para este tipo de defeito. O valor de threshold utilizado no algoritmo de remoção de ruído remove informação útil do sinal, para além de ruído, dificultando a identificação de defeitos através da análise do espetro sonoro.