Estudo da resistência mecânica em peças impressas através de manufatura aditiva por deposição a arco via processo GMAW-CMT

Abstract

A manufatura aditiva vem se destacando nos processos industriais devido ao seu custo reduzido de fabricação, quando comparado com outros processos. Isso ocorre devido ao desperdício do material ser menor quando comparado aos processos de produção convencionais, além da possibilidade de criação de geometrias complexas. Além disso, a manufatura aditiva compõe um dos pilares da indústria 4.0 e surgiu a partir do avanço da tecnologia na área de soldagem com a utilização de robôs a fim de aumentar a produtividade e qualidade das peças. O processo consiste em realizar deposições de camadas sobrepostas de material para fabricação de diferentes peças, incluindo peças com geometrias complexas. Devido à ampla aplicabilidade da tecnologia, os setores automotivos, aeroespacial e biomédicos se apresentam como grandes investidores no processo. No presente estudo, peças fabricadas através de manufatura aditiva mais especificamente o processo Wire Arc Additive Manufacturing foram submetidas a processos como usinagem, lixamento, ensaio de dureza e rugosidade até chegar no ensaio de tração com objetivo de verificar as propriedades mecânicas do material. Sendo assim, esse estudo analisa o comportamento mecânico de corpos de prova fabricados com o arame ER70S 6, obtidos por meio da manufatura aditiva por deposição a arco. Para possibilitar essa análise, além da manufatura aditiva foram utilizados processos de fresamento e corte a jato d’água para que o corpo de prova pudesse ser extraído da parede depositada. Após, os corpos de prova passaram por lixamento para melhor acabamento de sua superfície e a rugosidade média em diferentes regiões foram medidas. Além de serem submetidos ao ensaio de microdureza Vickers, a fim de determinar a dureza em determinados pontos da cabeça do corpo de prova. Os resultados mostraram que os corpos de prova apresentaram variações de cerca de 8% na espessura e 3 % na largura após o corte a jato d’água. Além disso, os valores obtidos da microdureza em torno de 275 HV. Os resultados apontaram que o maior limite de resistência à tração alcançado foi de 473 MPa e os corpos de prova romperam-se com a tensão de ruptura aproximada de 345 MPa. Os corpos de prova passaram também pelo teste de excitação por impulso em o objetivo é de caracterizar de forma não-destrutiva os módulos elásticos e do amortecimento de materiais de acordo com a norma ASTM E1876, apresentando 160 GPa de módulo de Young flexional, cerca de 3 % maior quando comparado aos corpos de prova que passaram pelo tratamento térmico de recozimento e foram submetidos ao mesmo ensaio. Os resultados também mostraram que os corpos e prova apresentaram valores de resistência à tração 12% maior quando comparados aos corpos de prova que sofreram tratamento térmico, módulo de Young variando cerca de 3% e a ductilidade apresentou 34% de variação. Na região da fratura foi possível determinas as áreas de fratura frágil e fratura dúctil e observou-se que os corpos de prova analisados apresentaram regiões de fratura dúctil nas mesmas áreas.