Dissertação

{en_GB=Studying the Application of Additive Manufacturing to Large Parts} {} EVALUATED

{pt=A implementação de "Wire+Arc Additive Manufacturing” (WAAM) para componentes aeroespaciais encontra-se limitada pela ausência de algoritmos de deposição e pela variação das propriedades mecânicas do alumínio depositado. Neste estudo, são investigadas diferentes estratégias de interseções de cordões simples e paredes com elevada espessura, utilizando fios de AA4043 e AA2319 e processos “Cold Metal Transfer”. Para interseções de paredes espessas, os melhores resultados foram obtidos aplicando as estratégias: combinação de deposição paralela-oscilada e combinação de cruzamentos com deposição paralela. Foi selecionada a primeira opção para o fabrico da estrutura final, componente com 6 metros de comprimento. Dois mecanismos de endurecimento de trabalho a frio, rolamento lateral e martelagem, foram investigados. A profundidade de zona livre de porosidade variou de 0.6 a 1.85 mm e depende do material e da densidade de martelagem. Amostras de rolamento lateral apresentaram uma redução de porosidade muito localizada, mas com profundidade significativa, na superfície abaixo do bordo do cilindro. Após tratamento e envelhecimento natural a porosidade reduziu, tendo reaparecido depois de envelhecimento artificial. Em amostras marteladas, sujeitas a tratamento térmico, foi obtida uma microestrutura irregular e conseguiu-se um acréscimo superficial de dureza correspondente a 50-70%. Recorrendo a rolamento lateral utilizando uma carga de 150 kN, obteve-se um incremento de apenas 20%. A resistência melhorou para amostras marteladas e amostras depositadas com tratamento térmico. O alongamento aumentou consideravelmente para condições de martelagem e tratamento térmico. Foi demonstrado que o processo WAAM permite fabricar, com qualidade, componentes aeroespaciais de grandes dimensões, em ligas de alumínio., en=The full intake of Wire+Arc Additive Manufacturing (WAAM) for large aluminium aircraft components is hampered by the absence of deposition algorithms and variable mechanical properties of as-deposited aluminium. In this study, different intersection strategies were investigated. Single bead and multi-bead thick walls with various intersections were manufactured using AA4043 and AA2319 wires with Cold Metal Transfer processes. For thick wall intersections, two approaches were used, combination of parallel-oscillated deposition and combination of crossings with parallel deposition. The parallel-oscillated strategy was ultimately selected to manufacture the final part (6-metre long demonstrator). Two strengthening mechanism by cold work, side rolling and machine hammer peening (MHP), were investigated. A depth of porosity free zone, which varied from 0.6 to 1.85 mm depending on the material and peening density, was obtained in MHP samples. Side rolled samples exhibited a reduction of porosity only in narrow regions below the edges of the flat roller. After solution treatment and natural aging, a decrease in porosity was obtained, but after artificial aging gas pores reappeared. By applying heat treatment to AA2319 peened samples resulted in the abnormal grain growth. An increase of surface hardness by 50-70% was achieved by peening and 20% increase was achieved by side rolling with 150 kN load, as compared to as-deposited condition. The strength increased for peened and as-deposited and heat treated samples. The elongation considerably increased for peened and heat treated conditions. It has been shown that WAAM process is capable of manufacturing large aerospace components in aluminium alloys. }
{pt=Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), ligas de aluminio, intersecções e cruzamentos, trabalho frio, martelagem, rolamento lateral, en=Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), aluminium alloy, intersections and cross-overs, cold work, machine hammer peening, side rolling}

Maio 23, 2017, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Eurico Gonçalves Assunção

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Prof Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

Maria Luisa Coutinho Gomes de Almeida

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático