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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29129
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-1602-3317 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Embargo Date: | 2022-03-24 |
Title: | Avaliação geométrica, térmica e de porosidade de pré-formas em manufatura aditiva por deposição a arco com resfriamento ativo por quase-imersão |
Alternate title (s): | Geometric, thermal and porosity evaluation of preforms in additive manufacturing by arc deposition with active quasi-immersion cooling |
Author: | Felice, Igor Oliveira |
First Advisor: | Reis, Ruham Pablo |
First member of the Committee: | Arencibia, Rosenda Valdes |
Second member of the Committee: | Alfaro, Sadek Crisostomo Absi |
Summary: | Na manufatura aditiva por fusão-deposição a arco (WAAM), a construção de préformas mais próximas da geometria final, ou seja, com uma menor razão “buy-to-sell”, reflete em menor pós-processamento e maior produtividade. Esse fator se torna ainda mais importante para materiais de alto custo, de difícil usinabilidade e em situações onde o acúmulo de calor se torna um limitante (típico de processos com energia direcionada). Dessa forma, a avaliação da influência de determinados parâmetros na qualidade final da estrutura é essencial. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo verificar como a velocidade de deposição, velocidade de alimentação e LEWD (distância entre a aresta da camada em deposição e a lâmina d’água) influenciam na geometria, nível de porosidade e ciclos térmicos do processo WAAM utilizando técnica CMT e aplicando gerenciamento térmico por RAQI (Resfriamento Ativo por Quase-Imersão). Softwares desenvolvidos para verificação da geometria com base em análise de imagens foram utilizados, sendo um via análise de seção transversal e outro não invasivo com reconstrução virtual da superfície, junto com medições com paquímetro. A técnica de gravimetria foi aplicada para estimar o volume de vazios. A temperatura foi monitorada em uma distância de 30 mm à frente do arco elétrico. Foi observado que menores velocidades de alimentação, maiores velocidades de deposição e menores LEWDs (com um limite de aproximadamente 8 mm) reduzem o calor imposto. Estas condições promoveram uma redução da ondulação superficial, maior altura e menor largura das pré-formas. No nível de porosidade, maior volume de vazios foram observados quando a lâmina de água de resfriamento estava mais próxima da poça fundida. Dessa forma, foi possível concluir a importância de uma escolha cuidadosa dos parâmetros de deposição na busca de mitigar o calor imposto no processo e consequentemente seus efeitos negativos sobre a geometria e porosidade. |
Abstract: | In wire + arc additive manufacturing (WAAM), the construction of preforms closer to the final geometry, that is, with a lower “buy-to-sell” ratio, reflects in less post-processing and greater productivity. This factor becomes even more important for materials of high cost, tough machinability and in situations where the heat accumulation becomes a limiting factor (typical of processes with directed energy deposition). Thus, the evaluation of the influence of certain parameters on the final quality of the structure is essential. Therefore, the present work aims at verifying how the deposition speed, wire feed speed and LEWD (layer edge to water distance) influence the geometric quality, porosity level and thermal cycles of the WAAM process by using the CMT technique and applying the NIAC (Near-Immersion Active Cooling) thermal management. Software developed to check geometry based on image analysis were used, one via cross-section analysis and another made use of a non-invasive method with a virtual reconstruction of the surface, along with measurements with a caliper. The Archimedes technique was applied to estimate the volume of voids. The temperature was monitored at a distance of 30 mm ahead of the electric arc. It was observed that lower wire feed speeds, higher deposition speeds and lower LEWDs (with a limit of approximately 8 mm) reduce the heat imposed by the process. These conditions promoted a reduction on the surface waviness, greater height and lower width of the preforms. On the porosity level, a greater volume of voids was observed when the cooling water lamina was closer to the molten pool. Thus, it was possible to conclude the importance of a careful choice of deposition parameters seeking to mitigate the heat imposed by the process and consequently its negative effects on the geometry and porosity. |
Keywords: | WAAM CMT Gerenciamento térmico Resfriamento ativo Análise por imagem Geometria Nível de porosidade Avaliação térmica Thermal management Active cooling Image analysis Geometric quality Porosity level Thermal evaluation Engenharia mecânica |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | FELICE, Igor Oliveira. Avaliação Geométrica, térmica e de porosidade de pré-formas em manufatura aditiva por deposição a arco com resfriamento ativo por quase-imersão. 2020. 150 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3612 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3612 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29129 |
Date of defense: | 24-Mar-2020 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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