Utilisation de la fabrication additive robotique GMAW pour fabriquer des composants métalliques pour des applications industrielles

Utilisation de la fabrication additive robotique GMAW pour fabriquer des composants métalliques pour des applications industrielles

La fabrication additive de soudage à l'arc au gaz (GMAW) est une technologie métallique plus abordable, avec un taux de dépôt élevé pour la fabrication potentielle de composants de moyenne et grande taille. Van Thao Le, avec l'Université technique Le Quy Don au Vietnam, a publié un article intitulé

La technologie basée sur GMAW est meilleure pour la fabrication de pièces métalliques de grandes dimensions que les méthodes de soudage à l'arc au tungstène au gaz (GTAW) et de soudage à l'arc au plasma (PAW) en raison de son taux de dépôt plus élevé. Il

«Par conséquent, l’objectif de cette étude est d’étudier la qualité interne des pièces à paroi mince fabriquées par le procédé AM basé sur GMAW. Les résultats obtenus dans cette étude nous permettent de démontrer la faisabilité de l’utilisation du robot GMAW pour la fabrication ou la réparation / remise à neuf de composants métalliques selon le principe AM », écrit l’auteur.

Figure 1. (a) Schéma du système AM basé sur GMAW, (b) échantillon à parois minces construit, (c) positions pour couper les échantillons,

Un robot industriel GMAW a construit un composant à paroi mince en utilisant le procédé de fabrication additive à l'arc (WAAM), à partir de fil de soudage en acier doux recouvert de cuivre sur une plaque de substrat en acier à faible teneur en carbone. Le robot à 6 axes a utilisé une torche de soudage pour déposer des couches du substrat, et vous pouvez voir les paramètres du processus de soudage dans le tableau ci-dessous.

«La distance entre la torche GMAW et la pièce était de 12 mm. Le dépôt a été effectué à température ambiante et sans préchauffage du substrat », a expliqué Le. «Une fois le dépôt d’une couche de soudage terminé, la torche de soudage est rétractée jusqu’au point de départ pour le dépôt de la couche suivante avec un temps de séjour de 60 secondes. Le temps de séjour utilisé entre deux couches successives vise à refroidir la pièce et à transférer la chaleur accumulée dans l’environnement. »

Une machine d'électroérosion à fil (EDM) a été utilisée pour couper deux groupes d'échantillons de traction de l'échantillon à paroi mince, afin que l'auteur puisse mesurer le matériau construit

Figure 2 . Dimensions du spécimen de traction.

« Avant de couper ces échantillons, deux surfaces latérales de la paroi mince construite ont été usinées pour obtenir une largeur efficace des matériaux à paroi mince construits », a écrit Le.

Figure 3. Microstructures des matériaux de construction observées dans cinq zones: (a) zone supérieure, (b) zone médiane, (c) zone inférieure, (d) zone affectée par la chaleur (HAZ) et (e) zone de substrat.

Le spécimen

Dans la zone affectée par la chaleur (HAZ), les microstructures passent de l'austénite à la martensite, tandis que la zone de substrat présente des microstructures en bandes ferrite / perlite

Le tableau ci-dessus montre la mesure de dureté (HV) dans les cinq zones. La zone supérieure avait le HV le plus élevé, tandis que le milieu avait le plus bas, et le HAZ

Les spécimens ont été testés sur une machine de traction, et Le a également calculé les courbes de contrainte-contrainte.

Figure 4. Essais de traction avec deux éprouvettes TSv1 et TSh1: (a) Installation de l'éprouvette sur la machine d'essai de traction, (b) des éprouvettes cassées après les essais de traction, et (d) les courbes contrainte-déformation techniques.

«La dureté (comprise entre 164 ± 3,46 HV et 192 ± 3,81 HV), la limite d’élasticité (décalage YS de 0,2% variait de 340 ± 2 à 349,67 ± 1,53) et la résistance à la traction ultime (UTS variait de 429 ± 1 à 477 ± 2) des composants construits par AM basés sur GMAW étaient comparables à ceux de l’acier doux corroyé », a-t-il expliqué.

«Il existe également une différence significative en termes de YS et UTS entre les échantillons verticaux et horizontaux en raison de microstructures non uniformes des matériaux construits. De plus, les propriétés mécaniques du composant à paroi mince construit par le procédé AM basé sur GMAW sont comparables à celles des pièces fabriquées par des procédés traditionnels tels que le forgeage et l’usinage. »

Cette étude a révélé que les composants métalliques construits par AM robotique basé sur GMAW ont

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