Análise da microestrutura de peças impressas de arame ER70S-6 obtidas através de manufatura aditiva por deposição a arco via processo GMAW-CMT

Abstract

A manufatura aditiva de metais tem apresentado grande potencial para diferentes setores industrias como o aeronáutico e o automotivo, devido a possibilidade de produzir componentes com geometrias complexas, de maior aproveitamento de material e melhor custo-benefício. Para isso, a fim de assegurar que as peças finais atendam as propriedades mecânicas esperadas para um determinado material, o estudo microestrutural das camadas depositadas se faz imprescindível para analisar e prever: a influência da microestrutura nessas propriedades, a eficácia de tratamentos térmicos, possíveis falhas no material impresso e viabilidade de otimização do próprio processo de fabricação. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo analisar a microestrutura de amostras de 10, 20 e 100 camadas impressas pelo processo GMAW, especificamente, via transferência metálica a frio (Cold Metal Transfer, CMT), do arame ER70S-6 e correlacionar qualitativa e quantitativamente com os valores de microdureza Vickers aferidos. Na etapa experimental, as paredes de 10, 20 e 100 camadas, cujas estratégias de deposição são semelhantes, passaram por uma análise dimensional quanto a tendência ao espessamento das camadas ao longo das seções transversais. Como resultados, notou-se que a peça de 10 camadas possui a seção transversal mais uniforme, com diferença de valores nas casas decimais, na peça de 20 camadas observou-se que da menor para a maior espessura aferida, há um aumento de 30,75% e para a peça de 100 camadas, também foi observado a tendência ao espessamento, neste caso, com aumento de 40,74% entre a menor e maior medida de espessura. Na análise metalográfica, as três amostras apresentaram microestrutura composta por ferrita e perlita, contudo, a amostra de 10 camadas apresentou maior refinamento dos grãos o que justifica a microdureza média de 182,95 HV. Grãos agulhados e grosseiros predominaram nas zonas intermediárias das amostras de 20 e 100 camadas, o que contribuiu para que os menores valores de microdureza fossem aferidos nestas áreas, e reduziram as microdurezas médias para 165,33 HV e 144,77 HV, respectivamente. No entanto, nas zonas inferiores de ambas as amostras, notou-se ser a área com maior refinamento dos grãos, explicado pela temperatura significativamente inferior do substrato no momento da deposição, e portanto, maior taxa de resfriamento. Nas zonas superiores também houve refinamento de grãos, contudo, em proporções visualmente menores, ao passo que, nestas áreas, foram obtidos os maiores valores de microdureza nas três peças.