Estudo da influência da inclinação e curvatura na deposição de peças obtidas por manufatura aditiva por deposição a arco via CMT

Abstract

A manufatura aditiva (MA) é uma técnica que permite a construção de estruturas pela adição sucessiva de material em camadas. Esse material pode se apresentar em forma de pó, arame ou líquido, sendo processado por diversas tecnologias. No contexto da MA de metais, a Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) destaca-se como uma técnica promissora para a produção de peças complexas e volumosas. A MADA tem a capacidade de fabricar peças com inclinação, dispensando a necessidade de suportes adicionais. Contudo, a qualidade superficial e o ângulo de inclinação podem variar de acordo com a estratégia adotada. Este estudo visa analisar a inclinação e curvatura na deposição de peças planas e curvas, utilizando o arame ER70S-6 de 1,20 mm de diâmetro e o processo Cold Metal Transfer (CMT) convencional. Foram depositadas peças planas inclinadas com 10 camadas e 50 mm de comprimento. Diferentes parâmetros, como velocidade de deslocamento da tocha (Vd), velocidade de alimentação do arame (Va) e avanço da tocha, foram ajustados para investigar o efeito na inclinação. Observou-se que, com os parâmetros utilizados, a largura da camada não era adequada para avanços maiores, sendo recomendado um avanço de 0,50 mm. Ao aumentar Va de 1,40 m/min para 1,70 m/min com Vd de 6,0 mm/s, houve um incremento de 25,50% na entrada de calor e uma redução de 12,0% no ângulo de inclinação. Com Vd de 8,0 mm/s, o aumento foi de 23,70% na entrada de calor e a redução no ângulo de inclinação foi de 39,60%. A influência da Va na inclinação ocorre devido à diminuição da viscosidade da poça de fusão, resultando em peças com menor inclinação. Com base nos melhores resultados obtidos, foi realizada a deposição de uma peça plana (71 camadas) e duas curvas (45 e 57 camadas) com 150 mm de comprimento. Observou-se que, com o aumento da quantidade de camadas na geometria plana, a distância bico de contato peça (DBCP) cresceu ao longo do processo, atingindo 39,20 mm na septuagésima primeira camada, resultando na ocorrência de humping e interrupção da deposição. Analisando o efeito da geometria, a peça curva apresentou um acabamento superior em uma maior quantidade de camadas em comparação com a peça plana, devido à melhor estabilidade do arco e fluidez da poça de fusão. Ao alterar a geometria (cone) e a estratégia de deposição (deposição por blocos), observou-se que a altura do cone com melhor qualidade superficial é 39,40% maior do que a peça curva e 54,55% maior do que a peça plana. Entretanto, a estratégia de deposição por blocos resultou em uma área efetiva 14,10% menor e uma largura efetiva 52,01% menor em comparação com a peça plana depositada com arco contínuo. Isso ocorre devido à menor largura na intercamada dos blocos causada pelo resfriamento; no entanto, a estratégia de deposição por blocos é eficaz na fabricação de peças com maior quantidade de camadas para solucionar o problema da DBCP.