Análise do processamento de materiais com laser Yb-fibra e perspectivas na engenharia de mini-VANTs.

Abstract

O avanço tecnológico dos lasers nos últimos anos, aliado ao desenvolvimento da automação e da robótica possibilitaram a aplicação desta tecnologia em processos industriais que requerem alta confiabilidade, precisão e repetibilidade. Devido às vantagens proporcionadas pelo processamento de materiais a laser, as industrias aeroespacial e automobilística tem demonstrado grande interesse em sua utilização. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver experimentalmente o processamento de materiais a laser aplicado a chapas de diferentes materiais de interesse industrial e analisar a influência dos parâmetros operacionais. Além disso, comparar os resultados experimentais com simulações computacionais e avaliar a presença de defeitos nas regiões processadas. Ainda como objetivo deste trabalho, projetar e desenvolver o protótipo multi-material de um mini-VANT. Foi utilizado um laser Yb-fibra com 2kW de potência para o processamento da liga de alumínio aeronáutico AA6013-T4 e de um aço baixo carbono, em duas diferentes condições experimentais de aporte térmico (13J/mm e 30J/mm). A potência do laser foi variada entre 650W e 2kW e a velocidade do processo entre 33mm/s e 150mm/s. Como resultado deste trabalho, observou-se que é possível obter dois processos opostos (corte e soldagem) e diferentes mecanismos de soldagem (condução e keyhole) para um mesmo valor de aporte térmico. O aporte térmico de 13J/mm apresentou os melhores resultados para a soldagem do AA6013- T4, com as condições experimentais D (2000W e 150mm/s) e E (1300W e 100mm/s). Já para o aço, os melhores resultados foram para o aporte térmico de 30J/mm, nas condições experimentais A (2000W e 66mm/s) e B (1500W e 50mm/s). Observou-se no AA6013-T4 uma a redução da dureza de 110HV no metal base para 75HV-95HV na região processada. Os resultados observados na simulação apresentaram uma boa correlação com os resultados experimentais, possibilitando a análise do gradiente térmico e a distribuição de temperatura no material ao longo do processamento. Complementarmente, foram realizados diversos testes de voo com o protótipo do mini-VANT VTOL desenvolvido, que apresentou bons resultados para o sistema de estabilização e navegação semi-automática.