Processamento de Ligas de Níquel com Técnica de Manufatura Aditiva Utilizando Plasma por Arco Transferido Translated title: Processing of Ni Superalloys by Additive Manufacturing Using Plasma Transferred Arc

Abstract

ResumoA manufatura aditiva é um processo utilizado para a construção e reparos de peças que possuem geometria complexa ou que necessitem de gradiente de propriedades. Nessa técnica múltiplas camadas são depositadas para a construção da geometria do componente. O sucesso desse procedimento depende de fatores como a técnica de deposição, parâmetros, liga a ser depositada e condições da deposição, como temperatura e atmosfera protetora. Neste estudo, o potencial da técnica de Plasma por arco transferido para manufatura aditiva foi avaliado produzindo “paredes finas”, construídas a partir da sobreposição de cordões. Foram utilizadas duas ligas a base de níquel, uma endurecida por precipitação e outra endurecida por solução sólida. Durante os trabalhos, foram selecionados os parâmetros de processamentos, incluindo a avaliação do efeito do pré-aquecimento a 300°C. Resultados mostraram que a composição química da liga influencia a geometria da parede construída assim como a utilização de pré-aquecimento. Estruturas de solidificação exibindo dendritas refinadas com crescimento epitaxial entre camadas são identificadas. Entretanto, as características da liga determinam o perfil de dureza ao longo da seção transversal, sendo a liga endurecida por precipitação influenciada pelos ciclos térmicos de deposição e a liga endurecida por solução sólida pela diluição com o substrato. Em qualquer dos casos é recomendado a aplicação de tratamento térmico pós-soldagem para uniformização das propriedades.

Translated abstract

AbstractAdditive manufacturing (AM) is a process used to build and repair complex shape components or whenever a property gradient is required. In this manufacturing procedure, multiple layers are deposited to fabricate a component. The success of the procedure is strongly dependent on the deposition technique, processing parameters selection and chemical composition of the material being deposited. Also pre-heating and the use of inert atmosphere impact on cracking, wettability and oxidation of the deposited layers. In this study, the potential of plasma transferred arc for additive manufacturing was assessed by the fabrication of “thin walls”. Two Ni superalloys were used, a solid solution hardening and a gamma prime precipitation hardening alloy. The analysis of processing parameters that allowed to process “thin wall”, included pre-heating at 300°C. Results showed that the chemical composition and the using of pre-heating impact on the layers geometry. In both alloys, a fine dendritic solidification structure with epitaxial growth between layers was identified. However, each alloy determined the hardness profile along the cross section. The precipitation hardened alloy is strongly influenced by the deposition thermal cycle of each layer. The solid solution hardened alloy is mainly influenced by dilution of the first layers with the substrate.