Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22582
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Exploring Solutions to Mitigate Unidirectional Grain Growth and to Set Operational Envelop for Wire + Arc Additive Manufacturing of Aluminium Alloys
Alternate title (s): Explorando Soluções para Mitigar o Crescimento Unidirecional de Grãos e para Estabelecer Envelopes Operacionais para Wire + Arc Additive Manufacturing de Ligas de Alumínio
Вивчення рішень для подолання однонаправленого зростання зерна та для визначення операційних меж для Wire Arc Additive Manufacturing алюмінієвих сплавів
Author: Yehorov, Yurii
First Advisor: Scotti, Américo
First member of the Committee: Vilarinho, Louriel Oliveira
Second member of the Committee: Chvertko, Yevgenia
Third member of the Committee: Henke, Sérgio Luiz
Summary: Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) é um novo processo com alta potencial de aplicação industrial. No entanto, ainda existem algumas limitações, como a anisotropia das propriedades mecânicas, que atrasa uma ampla implementação do WAAM. Além disso, enquanto WAAM é uma nova tecnologia, seu envelope operacional não é totalmente conhecido. O primeiro objetivo deste trabalho foi avaliar soluções para mitigar o crescimento unidirecional de grãos em alumínio por WAAM, o que leva à anisotropia das propriedades mecânicas da parte impressa. No âmbito deste objetivo, duas abordagens metodológicas foram empregadas. A primeira abordagem utilizou a técnica de soldagem de reversão em comparação com uma referência (a deposição unidirecional convencional) e um método tradicional para reduzir o crescimento unidirecional (deposição bidirecional). Uma segunda utilizou inoculação no metal depositado por nanopartículas. Ambas as abordagens mostraram capacidade de mitigar o crescimento epitaxial de grandes grãos colunares e refinar a microestrutura, no entanto, a técnica de reversão mostrou ser mais fácil de implementar. O segundo objetivo deste trabalho foi encontrar um envelope operacional do processo, ou seja, uma faixa de velocidades de deslocamento para uma determinada taxa de deposição e para uma determinada relação de taxa de deposição / velocidade de deslocamento. Este estudo mostrou que há uma faixa de volume do banho em fusão durante a deposição que deve ser respeitada para alcançar paredes impressas com boa qualidade.
Abstract: Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) is a novel process with high industrial application. However, there are still some limitations, such as anisotropy of mechanical properties, which delays a wide implementation of WAAM. Moreover, as long as WAAM is a new technology, its operational envelope is not utterly known. The first objective of this work was to assess solutions to mitigate unidirectional grain growth in WAAM of aluminium, that leads to anisotropy of the mechanical properties of the printed part. In the scope of this objective, two methodological approaches were employed. The first approach used the switchback welding technique in comparison with a reference (the conventional unidirectional deposition) and also a traditional method for reduce unidirectional growth (bidirectional deposition). The second one used nanoparticles inoculation in the deposited metal. Both approaches showed ability to mitigate epitaxial growth of big columnar grains and to refine microstructure, however switchback technique show to be easier to implement. The second objective of this work was to find an operational envelope of the process, i.e., a range of travel speeds for a given deposition rate and for a given ratio deposition rate/travel speed. This study showed there are a range of pool volume during the deposition that must be respected to reach sound printed walls.
Keywords: WAAM
Aluminium
Switchback
Inoculation
Alumínio
Inoculação
Aлюміній
Інокуляція
Engenharia mecânica
Processos de fabricação
Engenharia industrial
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: YEHOROV, Yurii. Exploring Solutions to Mitigate Unidirectional Grain Growth and to Set Operational Envelop for Wire + Arc Additive Manufacturing of Aluminium Alloys. 2018. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.574.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.574
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22582
Date of defense: 7-Aug-2018
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ExploringSolutionsMitigate.pdf11.23 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.