Título

PARAMETRIZAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE DEPOSIÇÃO POR ENERGIA DIRECIONADA UTILIZANDO PÓ DE AÇO FERRAMENTA H13 ATOMIZADO EM ÁGUA

DIRECT ENERGY DEPOSITION EQUIPMENT PARAMETERS SETTING USING H13 TOOL STEEL WATER ATOMIZED POWDER

Autoria

Ramos, Rafael; Sénéchal, Naiara Vieira le; Vicente, Helder de Paula; Gonçalves, Danilo Abílio Corrêa; Jorge, Isabella Cristina da Silva; Vasconcelos, Getúlio de; Paula, Andersan Dos Santos

DOI

10.5151/2594-5327-39934

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Resumo

O aço ferramenta H13 é muito utilizado para fabricação de moldes e matrizes submetidos a altas temperaturas. Recentemente, observa-se interesse na utilização deste aço em técnicas de fabricação por manufatura aditiva (MA), como a deposição por energia direcionada (DED), em virtude de seu potencial de construção de formas complexas, canais de refrigeração otimizados e reparo de matrizes. Assim, o Instituto Militar de Engenharia (IME), em colaboração com o Instituto de Estudos Avançados (IEAv), o qual conta com aparato completo para realização de construções por MA/DED, recentemente instalado a partir de financiamento de projeto FINEP, iniciou a parametrização e calibração dos equipamentos que compõem o aparato MA/DED utilizando pó de aço ferramenta H13 na faixa granulométrica entre 53 e 150 µm. A propósito, tal pó foi atomizado em água pela primeira vez em empresa nacional (Pós Metálicos Especiais Ltda.), a partir de material cedido pela Villares Metals a pesquisa em andamento no IME. O presente trabalho objetiva apresentar as primeiras deposições de aço H13 realizadas com o equipamento instalado no IEAv, as quais envolveram trabalhos como varreduras somente com laser e construção preliminar de volume com uma única trilha e múltiplas camadas (até 3), mantendo-se fixa nesta primeira etapa a potência do laser (1165,5 W) e primeiro testando-se o uso de 3 velocidades de varredura (24, 12 e 6 mm/s), a fim de buscar a velocidade de varredura adequada para os depósitos (6 mm/s), em condições fixas de pressão de saída dos gases de condução e proteção, sem o controle do fluxo destes e da taxa de alimentação do pó. Ao final, observou-se a relevância dos parâmetros para a qualidade, rugosidade e integridade de futuras peças a serem fabricadas. Certamente, tais parâmetros serão ainda lapidados para construções de múltiplas camadas a partir de inúmeras trilhas com sobreposição ideal para redução da porosidade e vazios.

 

H13 tool steel is frequently used to produce molds and dies subjected to high temperatures. Recently, there is interest in this steel usage with additive manufacture (AM) techniques such as direct energy deposition (DED), due to its potential to build complex shapes, optimized cooling channels and to proceed die repairs. Thus, the “Instituto Militar de Engenharia” (IME) in collaboration with the “Instituto de Estudos Avançados” (IEAv), which possesses complete apparatus to perform AM/DED recently installed from a FINEP project funding, has begun the parameterization and calibration of the apparatus that make up the AM/DED apparatus using H13 tool steel powder in the granulometry range between 53 and 150 µm. By the way, this powder was water atomized for the first time in a Brazilian company (Pós Metálicos Especiais Ltda.), from material supplied by Villares Metals to support IME’s ongoing research. The present work aims to shown the first H13 steel depositions performed with the IEAv equipment, which involved works such as laser-only scanning and preliminary volume building with a single track and multiple layers (up to 3), keeping the laser power fixed in this first stage (1165.5 W) and first testing the usage of 3 scanning speeds (24, 12 and 6 mm/s) in order to find the appropriate scanning speed for the deposits (6 mm/s), under fixed conditions for the conduction and shielding gases outlet pressure, without controlling their flow and the powder feed rate. At the end, the parameters importance to quality, roughness and integrity of future built pieces was observed. Of course, those parameters will be refined to construct multiple layers from several tracks with ideal overlapping to reduce porosity and voids.

Palavras-chave

aço ferramenta H13; manufatura aditiva; deposição por energia direcionada.

H13 tool steel; additive manufacturing; direct energy deposition.