Avaliação do resfriamento ativo por quaseimersão (RAQI) sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço inoxidável ABNT 316LSI obtido com manufatura aditiva por deposição ao arco elétrico com o processo GMAW

Abstract

A Manufatura Aditiva por deposição ao arco elétrico (Directed Energy Deposition Arc – DED – Arc ou Wire Arc Additive Manufacturing– WAAM) tem sido muito utilizada para desenvolver peças metálicas com diversas complexidades próxima ao seu local de uso. Apesar de todos os avanços, existem diversos desafios, sobretudo, em relação aos materiais envolvidos, no que se refere ao controle da microestrutura, tensões residuais e propriedades mecânicas dados os ciclos térmicos envolvidos no processo de fabricação. Para os aços inoxidáveis austeníticos na Manufatura Aditiva (MA), um grande desafio é o acúmulo de calor. Devido à sua condutividade térmica relativamente baixa, esses aços necessitam de grandes tempos de paradas entre as deposições, a fim de se obter propriedades mais homogêneas. Técnicas de Resfriamento Ativo por Quase Imersão (RAQI) têm sido desenvolvidas para garantir maior produtividade a partir da extração de calor e melhorando as propriedades mecânicas desses materiais. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar a microestrutura e as propriedades mecânicas de paredes delgadas de aço inoxidável ABNT 316LSi, fabricadas por MA sob diferentes condições de resfriamento. As amostras obtidas foram submetidas à análise macro e microestrutural, ensaios de tração e dureza com a finalidade de avaliar as diferentes condições de deposição. Além disso, avaliou-se o efeito do resfriamento ativo por quase-imersão em água sobre o refino microestrutural – a partir de medidas de espaçamento interdendrítico secundário e fração de fase ferrítica – e sobre a tendência de formação de descontinuidades relacionadas à eventual presença de vapor de água na atmosfera do arco elétrico. A utilização da técnica RAQI mostrouse promissora para aumentar a produtividade, obtendo-se amostras com espessura e condições de solidificação/resfriamento mais uniformes das camadas ao longo da altura sem a necessidade de tempos de parada. A microestrutura das amostras obtidas com resfriamento ativo mostrouse mais refinada que aquela oriunda de resfriamento natural, obtendo-se redução no espaçamento interdendrítico secundário e maior fração volumétrica de ferrita delta. As alterações microestruturais resultaram em aumento da dureza e da resistência mecânica do material obtido com a técnica RAQI. Por fim, dificuldades em um controle preciso do nível de água e da sua distância à região da poça resultaram em um aumento da porosidade com o uso da técnica RAQI.