Técnicas de resfriamento do cordão na manufatura aditiva por soldagem a arco

Abstract

Devido aos avanços na área de fabricação de metais, a demanda e a busca pela redução do tempo de produção de peças, visando o aumento da produtividade, cresceram proporcionalmente. Dada a facilidade de automação dos processos de soldagem, estes começaram a ser utilizados de várias maneiras a ponto de possibilitar a produção de peças através da deposição de cordões de solda um sobre o outro, processo também conhecido como manufatura aditiva com arco elétrico e arame (WAAM - Manufatura Aditiva por Deposição a Arco). A manufatura aditiva pode ser implementada de várias maneiras, desde o uso de compósitos plásticos FDM (Fused Deposition Modeling), sinterização a laser, solda a plasma e MIG/MAG (Metal Inert e Metal Active Gas Welding). O processo de soldagem MIG/MAG aditiva, devido à alta potência do arco elétrico, libera uma grande quantidade de calor que, se não for tratada adequadamente, pode comprometer a peça. A solução proposta visa utilizar um bocal de gás dedicado, para a saída de CO2 (dióxido de carbono) responsável pelo resfriamento da peça a ser fabricada. Este método aproveita a queda natural de temperatura que ocorre no gás devido a sua descompressão. Finalmente, os resultados obtidos são comparados com o processo de fabricação equivalente, com resfriamento por ar comprimido e sem resfriamento forçado. Este trabalho pretende comparar entre os processos de resfriamento propostos e seu impacto na qualidade e geometria da peça produzida.

Due to the advances in the metal manufacturing area, the demand, and the search for the reduction of production time of parts, aiming at the increase of productivity, have grown proportionally. Given the ease of automation of the welding processes, these began to be used in various ways to the point of making possible the production of parts through the deposition of weld seams one on top of another, also known as Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Additive manufacturing can be implemented in many ways, from the use of plastic composites FDM (Fused Deposition Modeling), laser sintering, plasma welding and MIG/MAG (Metal Inert and Metal Active Gas Welding). The MIG/MAG additive welding process, due to the high power of the electric arc, releases a large amount of heat that, if not properly treated, can compromise the part. The proposed solution aims to use a dedicated gas nozzle, for the output of CO2 (carbon dioxide) responsible for cooling the part being manufactured. This method takes advantage of the natural temperature drop that occurs in the gas due to its decompression. Finally, the results obtained are compared with the equivalent manufacturing process, with compressed air cooling and without forced cooling. This work intends to compare between the proposed cooling processes and their impact on quality and geometry of the produced part.