ANDRADE, Rafael Moreira. Manufatura aditiva por deposição a arco para a recuperação de matrizes para injeção de alumínio sob pressão

Andrade, Rafael Moreira

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48538

ORCID:	http://orcid.org/0009-0005-5171-7559
Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	ANDRADE, Rafael Moreira. Manufatura aditiva por deposição a arco para a recuperação de matrizes para injeção de alumínio sob pressão
Alternate title (s):	Wire Arc Additive Manufacturing for the Repair of High-Pressure Aluminum Die Casting Dies
Author:	Andrade, Rafael Moreira
First Advisor:	Vilarinho, Louriel Oliveira
First coorientator:	Magalhães, Víctor Augusto Nascimento
First member of the Committee:	Labiapari, Wilian da Silva
Second member of the Committee:	Silva Junior, Washington Martins
Summary:	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.
Keywords:	Manufatura aditiva por deposição a arco Moldes Aço inoxidável 420 H13 Maraging
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Subject:	Engenharia mecânica Máquinas - Indústria Aço inoxidável
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	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.
Document identifier:	https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.241
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48538
Date of defense:	26-Feb-2026
Sustainable Development Goals SDGs:	ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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