Estudo da aplicabilidade de gas tungsten arc welding como fonte de energia para os processos directed energy deposition e powder bed fusion de manufatura aditiva

• Autor(a) principal: Moreira, Alcindo Fernando
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-03072024-154541/
• topic: DED; DED; GTAW; GTAW; hybrid manufacturing; MA; MA; manufatura híbrida; PBF; PBF; WAAM; WAAM

Processos de Manufatura Aditiva (MA) estão ganhando visibilidade por produzir peças complexas mais rapidamente e com menor descarte de material. Contudo, o elevado custo dos equipamentos, a limitação dimensional e a baixa eficiência energética de alguns processos são aspectos a serem melhorados. O presente trabalho avaliou a combinação do arco elétrico Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) com processos Powder Bed Fusion (PBF) e Directed Energy Deposition (DED). A escolha de pó metálico como metal de adição foi decorrente da possibilidade de se gerar depósitos de diferentes ligas metálicas com proporções variadas. Neste estudo, pó metálico de aço AISI H-13 foi depositado sobre um substrato a base de aço AISI 1020. Foram gerados depósitos em passes simples, empilhados, lado a lado e multicamadas. Dimensões, geometria, acabamento, repetibilidade, microestrutura e dureza foram analisados. Os resultados obtidos indicaram que, para produção de peças metálicas por MA, o uso de GTAW combinado ao processo DED se mostrou mais adequado que o combinado ao processo PBF devido a menor incidência de ballings, menores desvios de arco, melhor uniformidade dimensional e geométrica e, dessa forma, maior previsibilidade para o planejamento de produção. Características relacionadas à microestrutura do depósito tem estreita relação com a diluição e ciclos térmicos que ocorreram durante a produção. Regiões com baixa diluição e sujeitas a uma menor quantidade de ciclos térmicos, como aquelas nas proximidades do topo dos depósitos para passes empilhados obtidos com os aparatos 1 e 2, apresentaram durezas de 679HV e 550HV, respectivamente. Depósitos com elevada diluição e grande quantidade de ciclos térmicos, como é o caso do depósito multicamadas obtido com o aparato 4, o qual apresentou dureza próxima ao topo de 255HV, indicam que a dureza foi afetada pela combinação entre diluição e ciclos térmicos. Por fim, foi identificada a potencialidade para o desenvolvimento de um equipamento híbrido de produção de peças metálicas por MA, onde o uso de GTAW combinado com o processo DED estaria associado a processos subtrativos na mesma célula de fabricação (manufatura híbrida).