Estudo da geometria de peças de aço inoxidável 410NiMo obtidas por manufatura aditiva por deposição a arco via cmt

Abstract

A manufatura aditiva se tornou um ponto de pesquisa mundial por conta da maior possibilidade em relação a produção de geometrias complexas e com a possibilidade de manufatura de maneira remota para se desenvolver e produzir peças. Uma das formas de manufatura aditiva de metais é a por deposição a arco que utiliza de equipamentos de soldagem (fontes, gases de proteção, alimentadores de arame) a fim de se obter o produto final. Dentro desse método encontra-se o Cold Metal Transfer (CMT), desenvolvido para se utilizar uma menor energia no processo de deposição do material, melhorando a qualidade da peça através de maior controle dos parâmetros, quando comparados com processos convencionais. A liga 410 NiMo apresenta propriedades que a torna requerida por industrias como a naval, a automotiva e a aeroespacial, em especial por sua qualidade de resistência a cavitação, corrosão e abrasão. Com isso o objetivo deste trabalho é analisar e obter parâmetros de deposição, sobretudo a velocidade de deslocamento da tocha e de alimentação do arame, que tornem possível a obtenção de peças com maior altura e área efetiva, juntamente com menor largura, gerando maior aproveitamento do material depositado quando comparado com processos convencionais de deposição a arco. Ressalta se que foi efetuada a comparação de eficiência de processos convencionais e o CMT. Para tal foram depositados 7 cordões simples, analisando sua geometria e ângulo de molhamento, assim como a presença de descontinuidades; e com as melhores características foram utilizados os mesmos parâmetros nas paredes de 5 camadas, analisando novamente de maneira visual a presença de descontinuidades, e geometria, porém priorizando o cordão com maior altura e menor largura, ou seja, com maior área efetiva e consequente maior aproveitamento de material. Em seguida foram depositados 2 paredes de 15 camadas, para também se obter a maior área efetiva, depositando então as paredes de 30 camadas, sendo essas dividas em blocos (deposição de 15 camadas, aguardando o resfriamento da peça, e depositando mais 15 camadas) a fim de se analisar o efeito da temperatura reduzida naquela camada, em relação a geometria final, a outra parede de 30 camadas foi depositada de forma contínua, sem interrupção do arco e, por fim, foi depositada uma parede de 30 camadas com temperatura de interpasse controlada, entre 45ºC e 55ºC, para se estudar o efeito na geometria, decorrente do menor aporte térmico entre camadas depositadas. Observou-se com isso que nenhuma das deposições apresentaram descontinuidades/defeitos superficiais que pudessem ser analisados de forma visual; nos cordões houve o efeito de humping no intervalo de velocidades de alimentação do arame entre 1,7 m/min e 3 m/min, aliados a 5 mm/s de velocidade de deslocamento da tocha. O cordão escolhido com os melhores parâmetros, sendo 3 mm/s de velocidade de deslocamento e 1,8 m/min de velocidade de alimentação do arame, obteve ângulo de molhamento próximo de 90º, com altura média 25% maior que os outros cordões. Com as deposições de paredes com 5 camadas, a velocidade de deslocamento da tocha em 6 mm/s, resultou em redução de até 22% na largura das deposições, assim como a subida entre passes de 2 mm ao invés de 1 mm, reduziu em até 27% o efeito de borda, aumentando a área efetiva em todo o comprimento da parede. Nas paredes de 15 camadas, a distância de subida entre passes foi crucial para a obtenção de paredes lineares sem angulação das bordas, tendo um melhor aproveitamento de material. Nas deposições de 30 camadas, a parede depositadas em blocos apresentou um aumento de 1,5% na altura e 2,5% na área efetiva quando comparada a parede depositada de forma contínua, já a deposição com controle de temperatura interpasse teve um aumento de 24% na altura média e redução de 31% na largura média, quando comparada com a parede depositada em blocos, significando uma melhora de 6% na área efetiva da deposição. Além disso, a deposição por CMT convencional utilizou 37% menos energia que o GMAW convencional.