Modelagem e simulação numérica aplicada a manufatura aditiva por deposição a arco elétrico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Giarollo, Daniela Fátima
• Orientador(a): Mazzaferro, Jose Antonio Esmerio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Processos de fabricação; Manufatura aditiva; Arco elétrico; Análise térmica; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Additive manufacturing; Electric arc deposition; Numerical simulation; Heat source
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/293482

A Manufatura Aditiva por deposição a arco elétrico consiste em um processo de deposição de metal utilizando consumível na forma de arame e o arco elétrico como fonte de energia. Devido às elevadas temperaturas geradas neste processo, necessárias para promover a fusão e deposição do material, fenômenos físicos complexos podem ser observados nas peças nais/resultantes, tais como, por exemplo, tensões residuais e distorções, que são capazes de provocar variações dimensionais nos componentes fabricados. Para prever os efeitos destes processos na qualidade nal dos produtos, análises numéricas por elementos nitos vêm sendo desenvolvidas e amplamente aplicadas. Sendo assim, este trabalho propôs o desenvolvimento de um modelo utilizando o método de elementos nitos para simular as temperaturas de pico e ciclos térmicos de peças fabricadas por manufatura aditiva por deposição a arco elétrico. Para comprovar a e cácia do modelo proposto, foi realizada uma validação experimental comparando as temperaturas e ciclos térmicos medidos e simulados. Por m, o modelo desenvolvido também foi aplicado para simular deposições realizadas utilizando arames com diferentes composições químicas, parâmetros de deposição e número de camadas. Por meio dos resultados alcançados, foi possível concluir que o modelo proposto permite simular quantitativamente as temperaturas e ciclos témicos em deposições por manufatura aditiva por deposição a arco elétrico em meio as diferentes condições impostas. Em complemento, uma vez que o modelo numérico da fonte de calor é de grande relevância neste tipo de análise, realizou-se uma comparação entre os modelos de fonte de calor duplo elipsoide de Goldak e um segundo modelo, o qual utiliza uma combinação de elipsoides a m de modelar diferentes formas para a poça de fusão (modelo Duplo Bi-Elipsoide). Como não foram observadas diferenças computacionais signi cativas com a introdução do modelo Duplo Bi-Elipsoide, foi possível concluir que o mesmo é mais adequado para aplicação nestes casos de manufatura aditiva por deposição a arco elétrico.