Efeito do duplo pulso na manufatura aditiva por deposição a arco com alimentação contínua de Arame-eletrodo de aço inoxidavel austenítico

Abstract

A manufatura aditiva por deposição a arco (MADA), utilizando o processo Gas Metal Arc Welding com modo de transferência Duplo Pulso (GMAW-DP), representa um avanço significativo para o desenvolvimento de componentes metálicos com propriedades mecânicas otimizadas, especialmente relevantes para a Indústria 4.0. Este estudo focou no aço inoxidável austenítico 347Si e buscou otimizar parâmetros do processo para garantir transferência metálica estável no modo spray, minimizar o aporte térmico e reduzir distorções geométricas. O Definitive Screening Design foi aplicado com sucesso na triagem simultânea de 16 variáveis, identificando três fatores críticos influentes sobre todas as respostas estudadas. Posteriormente, o planejamento Box-Behnken determinou as condições otimizadas de operação, gerando modelos preditivos robustos para predição e para estabelecer condições de contorno e tendências para o processo: redução da microdureza, minimização do aporte térmico e uniformidade dimensional das camadas depositadas. Uma parede com 160 cordões sobrepostos foi fabricada nas condições otimizadas, apresentando ausência de descontinuidades superficiais e alta precisão geométrica. A microestrutura obtida revelou grãos equiaxiais refinados e homogêneos, com teor controlado de ferrita-δ entre 4 FN e 8 FN, mitigando a suscetibilidade à trinca a quente. A previsão das fases e precipitados foi realizada por meio de diagramas de transformação, direcionando técnicas de caracterização por microscopia eletrônica, DRX e microscopia óptica. Análises dos planos de orientação K-S e micrografias permitiram identificar morfologias predominantes e compreender suas influências nas propriedades mecânicas. A microscopia eletrônica de varredura identificou fases como NbC e permitiu analisar a segregação de elementos durante a solidificação, possibilitando sua caracterização química e morfológica. Ensaios mecânicos, incluindo microdureza, tração e impacto Charpy, mostraram resultados superiores em comparação com a literatura, sendo a direção diagonal a mais resistente. O tamanho médio dos grãos foi estimado através da relação de Hall-Petch, confirmando o refinamento microestrutural proporcionado pelo processo WAAM GMAW-DP. Os resultados demonstram a eficácia do processo para produção de componentes metálicos com desempenho mecânico otimizado e estabilidade térmica, adequados para aplicações industriais como sistemas automotivos e trocadores de calor.