Title

EFEITO DOS PARÂMETROS DE PROCESSO NA DENSIFICAÇÃO DE PEÇAS FABRICADAS POR MANUFATURA ADITIVA (L-DED) COM PÓ DE AÇO H13 ATOMIZADO EM ÁGUA NACIONALMENTE

THE EFFECT OF PROCESS PARAMETERS ON THE DENSIFICATION OF PARTS MANUFACTURED BY ADDITIVE MANUFACTURING (L-DED) WITH NATIONAL WATER ATOMIZED H13 STEEL POWDER

Authorship

RAMOS, RAFAEL; SÉNÉCHAL, NAIARA VIEIRA LE; DYER, PAULO PAIVA OLIVEIRA LEITE; GONÇALVES, KAÊ DUARTE; GONÇALVES, DANILO ABÍLIO CORRÊA; MOZER, EUTER MARTINS; ARAÚJO, OLGA MARIA OLIVEIRA DE; LOPES, RICARDO TADEU; VASCONCELO, GETÚLIO DE; SANTOS, PAULA ANDERSAN DOS

RAMOS, RAFAEL

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SÉNÉCHAL, NAIARA VIEIRA LE

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DYER, PAULO PAIVA OLIVEIRA LEITE

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GONÇALVES, KAÊ DUARTE

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GONÇALVES, DANILO ABÍLIO CORRÊA

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MOZER, EUTER MARTINS

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ARAÚJO, OLGA MARIA OLIVEIRA DE

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LOPES, RICARDO TADEU

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VASCONCELO, GETÚLIO DE

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SANTOS, PAULA ANDERSAN DOS

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DOI

10.5151/2594-5327-42931

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Abstract

O aço ferramenta H13 é utilizado pela indústria em moldes e matrizes, por suas boas propriedades em altas temperaturas. Seu processamento com a Manufatura Aditiva (MA) descortina a possibilidade de construção de ferramentas com formas complexas e sofisticados sistemas de refrigeração. Dentre as técnicas de MA, a deposição por energia direcionada com laser (L-DED) oferece ainda recursos interessantes para o reparo de matrizes. Entretanto, a MA envolve complexos efeitos térmicos, oferecendo desafios como mitigar a heterogeneidade microestrutural resultante da fabricação e gerar peças densas e isentas de vazios e poros. Verifica-se que a qualidade do produto final está intimamente ligada aos parâmetros de fabricação utilizados no processo de deposição, a destacar potência do laser, velocidade de varredura e taxa de escoamento de pó. Este trabalho objetivou avaliar os impactos do aumento da potência e da redução da taxa de alimentação de pó, comparando a fabricação de duas amostras (A1 e A2) com conjuntos de parâmetros distintos. As amostras foram fabricadas por L-DED com pó de aço H13 atomizado em água pela primeira vez produzido em indústria nacional, fomentando o desenvolvimento tecnológico local. Foram realizados equacionamentos com os parâmetros utilizados para as duas condições distintas e as amostras foram avaliadas macrograficamente, bem como por radiografia, sendo a peça de melhor qualidade também avaliada por microtomografia computadorizada (micro-CT). Concluiu-se que o aumento da potência do laser associado à diminuição da taxa de alimentação de pó aumentou a densidade de energia (volumétrica e efetiva) na deposição, melhorando a densificação da peça produzida e eliminando a presença de vazios inicialmente identificados.

H13 TOOL STEEL IS USED BY THE INDUSTRY IN MOLDS AND DIES DUE TO ITS GOOD PROPERTIES UNDER HIGH TEMPERATURES. ITS PROCESSING WITH ADDITIVE MANUFACTURING (AM) UNVEILS THE POSSIBILITY OF CONSTRUCTING TOOLS WITH COMPLEX SHAPES AND SOPHISTICATED COOLING SYSTEMS. AMONG THE AM TECHNIQUES, LASER DIRECTED ENERGY DEPOSITION (L-DED) ALSO OFFERS INTERESTING RESOURCES FOR THE REPAIR OF MOLDS. HOWEVER, AM INVOLVES COMPLEX THERMAL EFFECTS THAT PRESENT CHALLENGES SUCH AS MITIGATING THE MICROSTRUCTURAL HETEROGENEITY RESULTING FROM MANUFACTURING AND PRODUCING DENSE PARTS FREE OF VOIDS AND PORES. IT HAS BEEN OBSERVED THAT THE QUALITY OF THE FINAL PRODUCT IS CLOSELY RELATED TO THE MANUFACTURING PARAMETERS USED IN THE DEPOSITION PROCESS, PARTICULARLY LASER POWER, SCANNING SPEED, AND POWDER FLOW RATE. THIS WORK AIMED TO EVALUATE THE IMPACTS OF INCREASING THE LASER POWER AND REDUCING THE POWDER FEED RATE BY COMPARING THE MANUFACTURING OF TWO SAMPLES (A1 AND A2) WITH DISTINCT PARAMETER SETS. THE SAMPLES WERE MANUFACTURED BY L-DED USING WATER-ATOMIZED H13 STEEL POWDER FOR THE FIRST TIME PRODUCED IN A NATIONAL INDUSTRY, PROMOTING LOCAL TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT. EQUATIONS WERE DEVELOPED USING THE PARAMETERS EMPLOYED FOR THE TWO DISTINCT CONDITIONS, AND THE SAMPLES WERE EVALUATED MACROGRAPHICALLY, AS WELL AS THROUGH RADIOGRAPHY, WITH THE HIGHER QUALITY PIECE ALSO BEING ASSESSED BY MICRO-COMPUTED TOMOGRAPHY (MICRO-CT). IT WAS CONCLUDED THAT THE INCREASE IN LASER POWER COMBINED WITH THE DECREASE IN POWDER FEED RATE ENHANCED THE ENERGY DENSITY (VOLUMETRIC AND EFFECTIVE) DURING DEPOSITION, IMPROVING THE DENSIFICATION OF THE PRODUCED PART AND ELIMINATING THE PRESENCE OF VOIDS INITIALLY IDENTIFIED.

Keywords

Aço ferramenta H13, Manufatura aditiva, Deposição por energia direcionada a laser (L-DED), Micro-CT