Avaliação da Influência dos Parâmetros de Processamento na Manufatura Aditiva do Aço VP50IM por PCGTAW

Toaldo, Paulo Henrique; Ferreira, Arthur Soares Fernandes; Verastégui, Roger Navarro; Pukasiewicz, Anderson Geraldo Marenda

Acessibilidade / Reportar erro

Brasil

Español English

sumário « anterior atual seguinte »

Sumário

ORIGINAL PAPER • Soldag. insp. 29 • 2024 • https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI29.01 copiar

Avaliação da Influência dos Parâmetros de Processamento na Manufatura Aditiva do Aço VP50IM por PCGTAW

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O processo de manufatura aditiva a arco arame ou WAAM (Wire Additive Arc Welding) é reconhecido como um processo capaz de confeccionar peças de elevada complexidade geométrica, com propriedades mecânicas comparáveis às do material fundido. Entretanto, existem desafios significativos associados ao WAAM, como microestruturas e propriedades mecânicas indesejáveis, elevadas tensões residuais e distorção geométrica. Este estudo visa contribuir com a seleção de parâmetros de deposição do aço VP50IM utilizando WAAM via TIG (Tungsten Inert Gas) pulsado e caracterização do empilhamento gerado, utilizando a metodologia Central Composto Completo, CCC. Neste estudo variou-se a corrente de pico (Cp) e de base (Cb), velocidade de alimentação de arame durante pico (Vap), base (Vab) e velocidade de soldagem (Vs). O parâmetro ideal apresentado foi Cp=200A, Cb=100A, Vap=2,9cm/min, Vab=1,2cm/min e Vs=20cm/min. Ensaios de tração mostraram uma resistência até 15% maior nas amostras na seção longitudinal ao sentido de soldagem em comparação ao sentido transversal. Ensaios de dureza demonstraram uma dureza até 9% menor no centro do empilhamento em comparação ao topo e base. A análise de fratura dos corpos de prova evidenciou fratura dúctil.

Palavras-chave:
Soldagem; Manufatura aditiva; VP50IM; GTAW pulsado; Formação de perfil

Chemical Element	Ni	Mn	Si	Cr	Mo
wt [%]	2.7	1.8	0.9	0.3	0.3

Level	C_p [A]	C_b [A]	Va_p [m/min]	Va_b [m/min]	Vs [cm/min]
Low	175	75	2.2	1.1	15
Medium	200	100	2.4	1.2	20
High	225	125	2.6	1.3	25

Level	C_p [A]	C_b [A]	Va_p [m/min]	Va_b [m/min]	Vs [cm/min]	Level	C_p [A]	C_b [A]	Va_p [m/min]	Va_b [m/min]	Vs [cm/min]
1	175	125	2.2	1.3	25	27	225	125	2.6	1.1	15
2	175	75	2.6	1.3	15	28	200	100	2.4	1	20
3	200	100	2.4	1.2	20	29	200	40	2.4	1.2	20
4	175	75	2.2	1.1	15	30	200	100	2.4	1.2	20
5	175	75	2.2	1.3	15	31	175	75	2.6	1.1	25
6	225	125	2.2	1.1	25	32	225	125	2.6	1.3	25
7	200	100	2.4	1.2	8	33	225	75	2.2	1.1	25
8	175	75	2.2	1.3	25	34	200	100	2.4	1.2	20
9	200	100	1.9	1.2	20	35	225	75	2.6	1.1	15
10	175	125	2.6	1.3	25	36	175	75	2.6	1.1	15
11	175	125	2.6	1.3	15	37	140	100	2.4	1.2	20
12	200	100	2.4	1.2	20	38	175	125	2.6	1.1	25
13	225	125	2.2	1.3	25	39	200	100	2.9	1.2	20
14	225	75	2.2	1.3	25	40	175	75	2.2	1.1	25
15	225	125	2.6	1.1	25	41	175	75	2.6	1.3	25
16	260	100	2.4	1.2	20	42	225	75	2.2	1.1	15
17	200	100	2.4	1.2	20	43	225	125	2.6	1.3	15
18	200	100	2.4	1.2	20	44	225	75	2.2	1.3	15
19	200	100	2.4	1.2	20	45	200	100	2.4	1.2	32
20	175	125	2.6	1.1	15	46	200	100	2.4	1.2	20
21	200	100	2.4	1.43	20	47	225	75	2.6	1.3	25
22	175	125	2.2	1.3	15	48	225	75	2.6	1.1	25
23	175	125	2.2	1.1	15	49	225	125	2.2	1.1	15
24	175	125	2.2	1.1	25	50	200	100	2.4	1.2	20
25	200	160	2.4	1.2	20	51	225	75	2.6	1.3	15
26	200	100	2.4	1.2	20	52	225	125	2.2	1.3	15

Process Parameters	Value
Peak current	200 A
Base Current	100 A
Welding Tension (average)	14 V
Welding speed	20 cm/min
Peak of frequency	10 Hz
Base of frequency	10 Hz
Polarity	CC -
Shielding gas	Argon; 12 L/min
Nozzle diameter	10 mm
Electrode (W+2%ThO2)	Ø 2.4 mm
Electrode tip angle	60º
Arc length	3 mm
Wire feed rate (VP50IM)	Ø 1.2 mm
Wire feed rate (peak)	2.9 m/min
Wire feed rate (base)	1.2 m/min
Wire incidence angle (α1)	15º
Torch incidence angle (β1)	75º
Angle between torch and wire (θ1)	90º

Level	b [mm]	h [mm]	r [mm/mm]	Level	b [mm]	h [mm]	r [mm/mm]	Level	b [mm]	h [mm]	r [mm/mm]
1	4.14	1.94	0.469	19	3.56	2.95	0.829	37	-	-	-
2	4.65	3.23	0.695	20	4.72	3.6	0.763	38	3.03	2.86	0.944
3	4.81	2.43	0.505	21	4.73	2.83	0.598	39	4.03	2.68	0.665
4	4.66	2.67	0.573	22	4.92	2.92	0.593	40	-	-	-
5	4.6	2.84	0.617	23	4.56	2.81	0.616	41	-	-	-
6	7.32	1.37	0.187	24	4.01	2.15	0.536	42	4.9	2.64	0.539
7	-	-	-	25	6.02	2.21	0.367	43	5.34	2.73	0.511
8	3.89	2.66	0.684	26	4.23	2.52	0.596	44	6.12	2.5	0.408
9	5.3	1.98	0.374	27	6.72	2.31	0.344	45	3.4	2.06	0.606
10	4.17	2.24	0.537	28	4.85	2.22	0.458	46	4.71	2.31	0.490
11	4.82	2.86	0.593	29	-	-	-	47	4.62	2.12	0.459
12	4.67	2.41	0.516	30	4.88	2.51	0.514	48	4.4	2.111	0.480
13	3.99	2.4	0.602	31	-	-	-	49	5.93	2.48	0.418
14	3.99	2.4	0.602	32	4.31	2.33	0.541	50	3.83	2.63	0.687
15	4.61	2.28	0.495	33	5.47	1.66	0.303	51	5.16	3.19	0.618
16	6.3	1.98	0.314	34	4.36	2.72	0.624	52	8.96	2.03	0.227
17	4.16	2.54	0.611	35	5.37	2.92	0.544
18	4.03	2.66	0.660	36	3.65	2.79	0.764

NÍVEL	AREA1 [mm]	AREA2 [mm]	r= AREA2/ AREA1	NÍVEL	AREA1 [mm]	AREA2 [mm]	r= AREA2/ AREA1	NÍVEL	AREA1 [mm]	AREA2 [mm]	r= AREA2/ AREA1
1	-	-	-	19	8.89	10.46	0.85	37	-	-	-
2	-	-	-	20	-	-	-	38	7.26	8.54	0.85
3	8.83	11.75	0.75	21	-	-	-	39	9.09	10.77	0.84
4	10.32	12.59	0.82	22	-	-	-	40	-	-	-
5	10.55	13.03	0.81	23	10.18	12.81	0.79	41	-	-	-
6	-	-	-	24	6.58	8.61	0.76	42	10.01	12.82	0.78
7	-	-	-	25	-	-	-	43	10.91	14.52	0.75
8	-	-	-	26	8.55	10.63	0.80	44	-	-	-
9	-	-	-	27	-	-	-	45	-	-	-
10	7.24	9.25	0.78	28	-	-	-	46	-	-	-
11	11.18	13.68	0.82	29	-	-	-	47	-	-	-
12	8.74	11.36	0.77	30	-	-	-	48	-	-	-
13	7.14	9.41	0.76	31	-	-	-	49	-	-	-
14	7.14	9.41	0.76	32	-	-	-	50	8.12	10.06	0.81
15	-	-	-	33	-	-	-	51	12.79	16.15	0.79
16	-	-	-	34	9.45	11.84	0.80	52	-	-	-
17	8.31	10.51	0.79	35	-	-	-
18	8.55	10.73	0.80	36	-	-	-

	TRANSVERSAL SAMPLE			LONGITUDINAL SAMPLE
Bead N°	Area [mm²]	Area [%]	Total Area [%]	Area [mm²]	Area [%]	Total Area [%]
33	20.7	6%	100%	-	-	-
32	16.21	4%	94%	-	-	-
31	15.82	4%	90%	-	-	-
30	10.27	3%	86%	-	-	-
29	8.08	2%	83%	-	-	-
28	10.33	3%	81%	-	-	-
27	8.89	2%	78%	-	-	-
26	12.29	3%	75%	-	-	-
25	7.73	2%	72%	-	-	-
24	10.33	3%	70%	-	-	-
23	12.49	3%	67%	-	-	-
22	11.55	3%	64%	-	-	-
21	12.61	3%	60%	-	-	-
20	9.29	3%	57%	-	-	-
19	14.38	4%	54%	-	-	-
18	11.55	3%	50%	-	-	-
17	13.76	4%	47%	-	-	-
16	11.54	3%	44%	-	-	-
15	12.74	3%	40%	-	-	-
14	10.6	3%	37%	-	-	-
13	10.36	3%	34%	-	-	-
12	9.72	3%	31%	18.11	15%	100%
11	10.25	3%	28%	12.9	11%	85%
10	8.65	2%	26%	9.78	8%	74%
9	9.29	3%	23%	7.13	6%	66%
8	12.75	3%	21%	9.81	8%	60%
7	14.88	4%	17%	8.64	7%	52%
6	11.85	3%	13%	14.18	12%	44%
5	13.92	4%	10%	13.29	11%	32%
4	7.52	2%	6%	6.76	6%	21%
3	8.31	2%	4%	10.82	9%	16%
2	4.49	1%	2%	4.29	4%	6%
1	2.03	1%	1%	3.36	3%	3%

	Fe [Wt%]	Ni [Wt%]	Mn [Wt%]	Si [Wt%]	Cr [Wt%]	Mo [Wt%]
Substrate	98.3	-	1.7	-	-	-
A Area	95.4	2.1	1.8	0.1	0.3	-
B Area	95.1	2.4	1.4	0.3	0.3	0.4
C area	95.1	2.5	1.5	0.3	0.3	0.4

	Yelding Stress [MPa]	Tensile Stress [MPa]	Area reduction [%]
A 1	633.25±32	642.5±32	39.1±2
A 2	562.75±28	655.9±34	37.2±2
B 1	529.80±29	638.8±31	34.8±2
B 2	514.14±26	634.1±31	38.0±2

Associação Brasileira de Soldagem Rua Dr Guilherme Bannitz, 126 conj 42, 04532-060 - São Paulo/SP Brasil, Tel.: (55 11) 3045 5040, Fax: (55 11) 3045 8578 - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: abs@abs-soldagem.org.br

Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[1] E-mails: toaldopaulo@gmail.com (PHT), artfer@alunos.utfpr.edu.br (ASFF), rogerverastegui@utfpr.edu.br (RNV), anderson@utfpr.edu.br (AGMP)