Resumo
Inserido no cenário de inovações e tendências tecnológicas da Industria 4.0, esse trabalho visa obter conhecimento detalhado da influência do intervalo de tempo entre a deposição de camadas como técnica de controle térmico do processo Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) com duas variantes do processo GMAW de alta controlabilidade (CMT e CMT Pulse). A problemática foca na deposição de paredes espessas, buscando emular os desafios da fabricação de peças grande e com média complexidade geométrica, como hélices e fusos, as quais usualmente apresentam secções com esta característica. Embora trabalhos na área de manufatura aditiva apontem o uso do tempo entre camadas como uma ferramenta de estabilização do gradiente térmico, informações detalhadas sobre o comportamento térmico acabam sendo omitidas. Além disso, por questões de produtividade, maior entendimento sobre os fenômenos térmicos envolvidos são necessários, como subsídio para racionalização do ciclo de trabalho (redução de tempos de espera). As duas versões do processo utilizadas possuem alta estabilidade na transferência metálica e alta controlabilidade do aporte térmico se comparado ao GMAW convencional, sendo diferenciais positivos para o WAAM. Os experimentos envolveram a construção de paredes com oito camadas de aço ER309LSi, nas quais variou-se o tempo entre camadas de 0 a 300 s. Pode-se concluir que o ambos os processos são aptos ao WAAM, e, que embora o CMT Pulse tenha aporte energético superior, o controle de temperatura por tempo de espera entre camadas foi capaz de controlar o acúmulo térmico na peça para ambos os processos.
Palavras-chave: Impressão 3D; WAAM; Manufatura aditiva via Soldagem à Arco e Arame; MIG/MAG; Manufatura avançada; Termografia.
Abstract
Inserted in the scenario of innovations and technological trends of Industry 4.0, this work aims to obtain detailed knowledge on the influence of idle time between layers as thermal control technique for the Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) with two GMAW process variants of high controllability (CMT and CMT Pulse). The problem focuses on the deposition of thick walls, seeking to emulate the challenges of manufacturing big parts with medium geometric complexity, such as propellers and screws, which usually have sections of this thickness. Although works in the area of additive manufacturing point out the use of idle time as a feature to stabilize the thermal gradient, detailed information about the thermal behavior ends up being omitted. Both processes variants used presented high metallic transference stability and low thermal input when compared to the conventional GMAW, being positive differentials for WAAM. In the tests, walls with eight layers were built with ER309LSi steel in which the interlayer idle time varied from 0 to 300 s. It can be concluded that both processes are WAAM compliant, and that although the CMT Pulse has a higher energy input, the temperature control by idle time was able to control the thermal accumulation in the part for both processes.
Keywords: 3D print; WAAM; GMA welding based additive manufacturing; MIG/MAG based additive manufacturing; Advanced manufacturing; Thermography.
Reference
Silva RHG, Rocha PCJ, Rodrigues MB, Pereira M, Galeazzi D. Analysis of interlayer idle time as a temperature control technique in additive manufacturing of thick walls by means of CMT and CMT pulse welding processes. Soldagem & Inspeção. 2020;25:e2501. https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI25.01