Monitoramento termográfico por visão computacional aplicada à manufatura aditiva por deposição a arco de um aço duplex ER2209
Autor: Luis Luigiouv Kirvdoff Vargas Del Aguila (Currículo Lattes)
Resumo
A Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) se destaca entre os diversos métodos de Manufatura Aditiva (MA) por possibilitar a fabricação de peças metálicas personalizadas e de geometria complexa, proporcionando alta taxa de deposição e custos relativamente baixos. Porém há desafios a serem superados, boa parte dos quais diretamente relacionados à temperatura imposta na deposição das sucessivas camadas. Tensões residuais, controle microestrutural e desvios geométricos são alguns exemplos. Nesse contexto, o desenvolvimento de técnicas de medição de ciclos térmicos envolvendo dispositivos automáticos e digitais se trata de uma necessidade premente. Tais técnicas, associadas a dados que correlacionem temperatura e microestrutura, podem fornecer valiosas estimativas de parâmetros como tamanho de grão e proporção de fases, dentre outros. Neste trabalho foi empregada uma câmera térmica para monitoramento do processo MADA durante a confecção de uma parede reta, de aproximadamente 200 mm de comprimento, por 55 mm de altura e ~6 mm de espessura, a qual foi erigida pela deposição de um aço inoxidável duplex (ER2209), originalmente na forma de arame de diâmetro nominal 1 mm. A câmara consistiu em equipamento de baixo custo, à qual foi agregado um dispositivo de proteção às altas temperaturas. Foram obtidos os ciclos térmicos na região central da parede, tomando-se pontos em diferentes alturas (camadas iniciais, intermediárias e finais). Uma correlação entre os ciclos térmicos obtidos e as microestruturas resultantes foi estimada com base em duas fontes: i) diagrama pseudo-binário Fe-Cr-Ni com 70% de ferro, e ii) diagrama de formação de precipitados em função da temperatura, tempo e proporção de elementos de liga. As regiões de medição dos ciclos térmicos também foram submetidas a ensaio de dureza Vickers. Os resultados evidenciaram a correlação entre os dados gráficos de temperatura gerados pela câmera e a microestrutura obtida, na qual foram detectados elevados teores de austenita (~70%). Por outro lado, os valores de dureza na ordem de 386 HV indicaram uma possível precipitação de fases, causada pela exposição do material a temperaturas críticas por períodos significativos.