Publicação: ANDRADE, Rafael Moreira. Manufatura aditiva por deposição a arco para a recuperação de matrizes para injeção de alumínio sob pressão
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
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Autores
Orientador
Coorientador
Magalhães, Víctor Augusto Nascimento
Resumo
A extensão da vida útil de ferramentais na indústria de injeção de alumínio sob pressão
representa um desafio técnico e econômico, dada a severidade dos ciclos a que estes
componentes são submetidos. Neste cenário, a Manufatura Aditiva por Deposição a Arco
(MADA) surge como uma alternativa estratégica para a recuperação de superfícies funcionais.
O presente trabalho investigou a viabilidade técnica e metalúrgica da aplicação da MADA no
reparo de matrizes, comparando o desempenho de três ligas distintas: Maraging 250 (arame
maciço), Aço Inoxidável Martensítico 420 (arame maciço) e Aço Ferramenta H13 (arame metal
cored). Inicialmente caracterizou-se um molde retirado de serviço, identificando os
mecanismos de falha predominante, estabelecendo, assim, os requisitos a serem alcançadas
pela manufatura aditiva. Investigou-se também a estabilidade da soldagem com a liga
Maraging em relação a três atmosferas de proteção, variando também, duas estratégias de
deposições diferentes. O aço Maraging 250 destacou-se pela sua resistência e integridade
estrutural. A liga beneficiou-se dos ciclos térmicos de reaquecimento intrínsecos ao processo,
os quais promoveram um envelhecimento in-situ, resultando em um gradiente de dureza. Em
contrapartida, as ligas martensíticas (Aço Inoxidável 420 e Aço Ferramenta H13)
apresentaram elevada sensibilidade às estratégias de deposição e taxas de resfriamento.
Verificou-se que estratégias de baixo aporte térmico resultaram na formação de martensita
não revenida, conduzindo à fratura frágil. A implementação de estratégias voltadas ao
acúmulo de calor viabilizou o processamento do Aço Inoxidável 420 através do mecanismo
de auto-revenimento, recuperando a ductilidade necessária; contudo, tal abordagem mostrou se insuficiente para mitigar a fissuração no Aço Ferramenta H13, devido à sua alta
temperabilidade e segregação de fases frágeis. Dessa forma tem-se que o gerenciamento
térmico ser fundamental para a aplicação da MADA em aços ferramenta, validando o aço
Maraging como a solução mais robusta para a remanufatura de moldes de alta performance.
Abstract
Extending the service life of tooling in the high-pressure aluminum die-casting industry
represents a technical and economic challenge, given the severity of the cycles to which these
components are subjected. In this scenario, Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
emerges as a strategic alternative for the restoration of functional surfaces. The present study
investigated the technical and metallurgical feasibility of applying WAAM for die repair,
comparing the performance of three distinct alloys: Maraging 250 (solid wire), Martensitic
Stainless Steel 420 (solid wire), and H13 Tool Steel (metal-cored wire). Initially, a
decommissioned mold was characterized to identify the predominant failure mechanisms,
thereby establishing the requirements to be met by additive manufacturing. The welding
stability of the Maraging alloy was also investigated regarding three shielding atmospheres,
while also varying two different deposition strategies. Maraging 250 steel stood out for its
strength and structural integrity. The alloy benefited from the reheating thermal cycles intrinsic
to the process, which promoted in-situ aging, resulting in a hardness gradient. In contrast, the
martensitic alloys (Stainless Steel 420 and H13) showed high sensitivity to deposition
strategies and cooling rates. It was observed that low heat input strategies resulted in the
formation of untempered martensite, leading to brittle fracture. Implementing strategies aimed
at heat accumulation enabled the processing of 420 Stainless Steel through the auto tempering mechanism, restoring the necessary ductility; however, this approach proved
insufficient to mitigate cracking in H13 Tool Steel due to its high hardenability and segregation
of brittle phases. Thus, thermal management is fundamental for the application of WAAM in
tool steels, validating Maraging steel as the most robust solution for the remanufacturing of
high-performance molds.
Palavras-chave
Manufatura aditiva por deposição a arco, Moldes, Aço inoxidável 420, H13, Maraging
Citação
Manufatura aditiva por deposição a arco para a recuperação de matrizes para injeção de alumínio sob pressão. 2026. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engengaria Mecanica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.241.