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dc.creatorGhayour, Moheb Ali-
dc.date.accessioned2026-07-31T17:45:12Z-
dc.date.available2026-07-31T17:45:12Z-
dc.date.issued2026-03-31-
dc.identifier.citationGHAYOUR, Moheb Ali. Experimental study on interlayer temperatures in HSLA steel wire arc additive manufacturing aiming for self-tempering. 2026. 227 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI: https://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.191pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49241-
dc.description.abstractDirected Energy Additive Manufacturing (GMA-DED) of hardened, high-strength, low-alloy (HSLA) steel components can produce hard, potentially brittle deposits that require subsequent heat treatment to achieve the desired properties. In this thesis, a thermal management strategy for HSLA thin walls manufactured by GMA-DED was developed and validated, in which progressively increasing interlayer (IT) temperatures were actively controlled to keep the entire thin wall at the same temperature and intensify an in situ heat treatment (self-tempering), preserving the wall geometry and avoiding productivity losses due to excessive waiting times between layers. The basic criterion of analysis was to maintain always the same wall width, keeping the wire feed speed constant and adjusting the deposition speed, even at the expense of variations in the heat source's energy per unit length of the deposited layers. Using the hardened ER90S-B3 consumable, the shielding gas for thin-wall deposition under short-circuit transfer was initially selected by combining operational stability metrics with geometry-based criteria, resulting in the choice of the Ar + 8% CO₂ mixture. This gas provided the selected parameters with the highest operational stability and the most consistent wall quality, and was adopted as a reference condition for investigating the influence of IT on the microstructural and geometric evolution of the wall. The Near-Immersed Active Radiation Heating (NIARH) approach was developed, which allowed control of the IT up to 550 °C during thin-walled deposition while maintaining stable weld pool dynamics and short-circuit transfer. An original pyrometry-based system was designed and evaluated to monitor the IT and the cooling rates of the layers. A graphical methodology was developed to estimate the dilution between layers and to predict the architecture of heat treatments applied sequentially to the deposited layers during multiple thermal cycles. The results showed that the thermal history was mainly governed by the IT, counterbalancing the effects of preheating with those of lower deposition energy per unit of layer length (the cooling rates were independent of the IT, although the permanence time of each layer in the tempering temperature range increased). Porosity was measured using Archimedes' principle and showed no significant effect of the TI. However, the harshness showed clear dependence on IT: it remained relatively high and stable at low ITs and decreased as IT increased. The microstructural observations of the walls indicated the predominant presence of bainite, except in the condition with the highest TI, which showed a tendency toward increased carbide formation. Overall, the results demonstrated the feasibility of promoting in situ self-tempering through high, controlled interlayer temperatures in thin walls produced by GMA-DED, offering a practical way to adjust properties while maintaining the process's geometric integrity and stability.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectGMA-DEDpt_BR
dc.subjectGMA-DEDpt_BR
dc.subjectWAAMpt_BR
dc.subjectWAAMpt_BR
dc.subjectAço HSLApt_BR
dc.subjectHSLA steelpt_BR
dc.subjectTemperatura intercamadaspt_BR
dc.subjectInterlayer temperaturept_BR
dc.subjectNIARHpt_BR
dc.subjectNIARHpt_BR
dc.subjectSeleção de gás de proteçãopt_BR
dc.subjectShielding gas selectionpt_BR
dc.subjectMétodo de Archimedespt_BR
dc.subjectArchimedes' methodpt_BR
dc.subjectAnálise gráficapt_BR
dc.subjectGraphical analysispt_BR
dc.subjectCálculo de Dilutionpt_BR
dc.subjectDilution calculationpt_BR
dc.titleExperimental study on interlayer temperatures in HSLA steel wire arc additive manufacturing aiming for self-temperingpt_BR
dc.title.alternativeEstudo experimental sobre temperaturas intercamadas na manufatura aditiva por arco com arame de aço HSLA visando ao autorrevenimentopt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Scotti, Américo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5719116057125057pt_BR
dc.contributor.referee1Silva, Leonardo Ribeiro da-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7676004124949982pt_BR
dc.contributor.referee2Mello, José Daniel Biasoli de-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1696467778255755pt_BR
dc.contributor.referee3Li, Huijun-
dc.contributor.referee5Moradi, Mahmoud-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1144311979949857pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA Manufatura Aditiva com Energia Direcionada, por meio do processo de arco de soldagem com proteção gasosa (GMA-DED), de componentes de aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) temperáveis, pode produzir depósitos duros e potencialmente frágeis, que requerem tratamento térmico posterior para atingir as propriedades desejadas. Nesta tese, foi desenvolvida e validada uma estratégia de gerenciamento térmico para paredes finas de HSLA fabricadas por GMA-DED, na qual temperaturas intercamada (IT) progressivamente crescentes foram ativamente controladas para manter toda a parede fina na mesma temperatura e intensificar um tratamento térmico in situ (autorrevenimento), preservando a geometria da parede e evitando perdas de produtividade decorrentes de tempos excessivos de espera entre camadas. O critério básico de análise foi manter sempre a mesma largura de parede, mantendo-se a velocidade de alimentação de arame constante e ajustando a velocidade de deslocamento, mesmo às custas de variações na energia da fonte de calor por unidade de comprimento das camadas depositadas. Sempre utilizando o consumível ER90S-B3 temperável, inicialmente estabeleceu-se a seleção do gás de proteção para a deposição de paredes finas sob transferência por curto-circuito, combinando métricas de estabilidade operacional com critérios baseados na geometria, o que resultou na seleção da mistura Ar + 8% CO₂. Esse gás proporcionou aos parâmetros selecionados a maior estabilidade operacional e a qualidade de parede mais consistente, sendo adotado como condição de referência para a investigação da influência de IT sobre a evolução microestrutural e geométrica da parede. Foi desenvolvida a abordagem Near-Immersed Active Radiation Heating (NIARH), que permitiu controlar a IT até 550 °C durante a deposição de paredes finas, mantendo a dinâmica estável da poça de fusão e da transferência por curto-circuito. Um sistema original baseado em pirometria foi projetado e avaliado para monitorar a IT, bem como a velocidade de resfriamento das camadas. Uma metodologia gráfica foi elaborada para estimar a diluição entre as camadas e prever a arquitetura dos tratamentos térmicos aplicados sequencialmente às camadas depositadas, sob a ação de múltiplos ciclos térmicos. Os resultados mostraram que o histórico térmico foi governado principalmente pela IT, contrabalançando os efeitos de pré-aquecimento com os de menor energia de deposição por unidade de comprimento das camadas (as velocidades de resfriamento ficaram independentes da IT, embora o tempo de permanência de cada camada na faixa de temperatura de revenido crescesse). Os níveis de porosidade foram medidos pelo princípio de Arquimedes e também não apresentaram efeito significativo da IT. Porém, a dureza mostrou clara dependência da IT: permaneceu relativamente alta e estável em baixas ITs e diminuiu à medida que a IT aumentava. As observações microestruturais das paredes indicaram a presença predominante de bainita, exceto na condição com a maior IT, que apresentou tendência de aumento da formação de carbonetos. De modo geral, os resultados demonstraram a viabilidade de promover o autorrevenimento in situ por meio de temperaturas intercamadas elevadas e controladas em paredes finas produzidas por GMA-DED, oferecendo um caminho prático para ajustar as propriedades, mantendo a integridade geométrica e a estabilidade do processo.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration184pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICApt_BR
dc.embargo.termsEste trabalho contém informações relacionadas a um pedido de patente já depositado, ainda sujeito a sigilo e análise. Solicito o embargo do texto completo da tese para evitar a divulgação pública das informações técnicas da invenção.pt_BR
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.191pt_BR
dc.orcid.putcode222455367-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoAçopt_BR
dc.subject.autorizadoManufatura aditivapt_BR
dc.subject.autorizadoAditivo de fabricaçãopt_BR
dc.description.embargo2038-03-31-
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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