Pós-processamento de pré-formas de Ti-6Al-4V fabricadas por wire arc additive manufacturing (WAAM)
Author
Givan Martins Macedo Junior
Advisor
- Advisor Anderson Vicente Borille
Concentration Area
Materiais, Manufatura e Automação
Defense Date
10/08/2020
Thesis Number
77124
Abstract
Existem vários processos que podem ser usados para produção de peças metálicas através da manufatura aditiva, sendo o processo Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) uma técnica DED (Direct Energy Deposition) que adota arco elétrico como fonte de energia térmica e arame metálico como matéria-prima. Inerentemente ao processo, a peça depositada apresenta anisotropia e altas tensões residuais que prejudicam as propriedades mecânicas desse material. Por essa razão, são necessárias outras etapas para atender requisitos de projeto. O conjunto de etapas, após a deposição até obter-se um componente funcional, denomina-se pós-processamento. Dentro das etapas de pós-processamento, recorre-se a usinagem posterior, com a finalidade de alcançar as dimensões requeridas em projeto e as especificações do componente em níveis de acabamento de superfície. A tecnologia de deposição em conjunto com os processos de usinagem, denominada como manufatura híbrida, permite novas possibilidades para a cadeia de manufatura. Pensando no impacto da fusão dessas tecnologias no setor aeroespacial, a liga de Titânio Ti-6Al-4V foi utilizada para construção de um componente representativo pelo processo WAAM. Esse trabalho propôs um método para avaliar os desvios associados à deposição, quantificar o sobremetal resultante e contorná-lo na próxima etapa da cadeia de manufatura (usinagem). Avaliou-se a usinabilidade do material, através do critério de forças de corte, comparando se existem diferenças em termos de usinabilidade entre o componente depositado e o substrato, também de Ti-6Al-4V, ambos tratados termicamente. A avaliação foi realizada através de experimentos fatoriais tendo-se como fatores: geometria da ferramenta, matéria-prima e parâmetros de corte. Como resultados, de acordo com a geometria do componente, mostrou-se a viabilidade da medição da peça através do escaneamento (medição sem contato). As análises permitiram a criação de um índice de eficácia de deposição e avaliação da capacidade do processo. Avaliou-se o processo com uma relação buy-to-fly média de 2,05. Através do experimento proposto, os resultados mostraram que as forças de corte são estatisticamente iguais para o componente depositado e o substrato laminado, indicando que o conhecimento atrelado ao fresamento de Ti-6Al-4V também se aplica no fresamento do componente depositado. Devido às suas características metalúrgicas, o titânio trata-se de um material de baixa usinabilidade, o que impulsiona ainda mais a realização desse estudo.
