Abstract: Nanotechnology is the domain of technological development and application of materials which go from 1 to 100 nm in at least one of their dimensions. The use of nanoparticles in engineering focuses on the development of new materials with special properties, which can be used as filler materials in the welding field. In this context, this study contributes to the stage preceding the deposition of the weld beads. This work aims to insert, using the colloidal processing technique, ceramic nanoparticles (ZrO2) into a Co-based superalloy (Stellite 6) and study the solidification of this “nanocomposite”. 4 filler materials in the shape of compacted cylinders were melted by PTA: Stellite 6 with added Fe carriers with ceramic nanoparticles (ZrO2) (1%, 2.5% and 7.5% volume) and Stellite 6 without any additions. The molten materials were characterized through optical and scanning electron microscopy with field emission (SEM-FEG), XRD and Vickers microhardness. The results show that the colloidal processing technique was effective in adhering the ZrO2 nanoparticles to the carrier Fe particles, which were mixed with Stellite 6, as well as the relationship between microstructure refinement, phases and microhardness after PTA melting.

Resumo A manufatura aditiva é um processo utilizado na construção de peças com complexidade geométrica e no reparo de componentes mecânicos com alto valor agregado sendo portanto atrativa quando se utilizam materiais de elevado custo haja vista a menor necessidade de subtração de material. Nesse processo de deposição de multicamadas seguindo um modelo digital são produzidas estruturas mecânicas 3D. O sucesso de cada procedimento depende dos parâmetros de processamento, que incluem técnica de deposição, parâmetros, liga a ser depositada e condições da deposição. Controlar o efeito destes parâmetros nas propriedades é determinante para beneficiar o curto tempo de desenvolvimento do projeto na produção de peças. Neste contexto, diversos estudos têm sido desenvolvidos avaliando o efeito das multicamadas nas características dos componentes. Este trabalho vem contribuir para este tema após o processamento de multicamadas de uma liga a base de Ni (IN625) pelo processo MIG/MAG - CMT (Cold Metal Transfer). Amostras (paredes) de 15 cm de altura foram obtidas pela sobreposição de cordões e caracterizadas na condição como-depositada e após tratamento térmico de homogeneização. A influência da sobreposição das camadas na microestrutura e propriedades mecânicas foi avaliada por meio de medidas de dureza e ensaios de tração. O efeito dos múltiplos ciclos térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas antes e após tratamento térmico foi também avaliado. Resultados mostraram que o tratamento térmico minimizou as heterogeneidades da microestrutura com multicamadas promovendo um aumento na resistência mecânica, porém, com queda da ductilidade quando comparado à amostra na condição como processada. A análise da região da fratura dos corpos-de-prova tracionados contribuiu para um melhor entendimento do efeito da deposição de multicamadas e posterior tratamento térmico.

Abstract Additive manufacturing is a process used to build parts with geometric complexity, and repair technical components with high value added. The additive manufacturing has the advantage the capacity of producing components with complex geometry and less waste of material, fact which becomes attractive when working with high costs materials. In this multilayer deposition, process produces 3D mechanical structures following digital models. The success of each procedure depends of the processing of parameters, which is included technique of deposition, parameters, alloy to be deposited and conditions of deposition. Control the impacts of these parameters is determinant to obtain another advantage of this process that is the short time between the project development and the parts production. Many studies have been developed to evaluate the effects of the multilayers on the component. This study contributes to this discussion processing the Ni superalloy IN625 by GMAW-CMT (Cold Metal Transfer) process. Processed multilayers walls with 15 cm high were characterized as-deposited condition and after heat treatment. The impact of the multilayers on the microstructure and mechanical properties were evaluated by hardness and tensile test. The effects of the heat treatment on the mechanical properties are discussed. Results show that the heat treatment minimizes heterogeneities of the multilayer structure. After the heat treatment, occurred a decrease of ductility when compared to the wall as processed condition, besides that, exhibited a higher yield strength and tensile strength. The uniformity of the structure after heat treatment is confirmed by the lower dispersion of the results. Analysis of the fracture region contributed to a better understanding of the effects of multilayer deposition and subsequent heat treatment.

Resumo Manufatura aditiva a laser é uma técnica de produção por camadas na qual uma peça pode ser produzida a partir de um modelo 3D sem remoção de material. Recentemente, esses processos ganharam atenção devido à disseminação de processos com polímeros em aplicações privadas e comerciais. Entretanto, devido ao desenvolvimento insuficiente da manufatura aditiva com metais há uma resistência na produção de componentes funcionais com esta tecnologia. Portanto, para superar essa limitação, o presente artigo propõe um estudo nos parâmetros de processo de deposição metálica de arame a laser (LMD-W) do aço ferramenta para trabalho a quente, H11. O estudo consiste na otimização de parâmetros para cordões individuais (potência do laser, velocidade de deslocamento e de alimentação do arame), bem como sobreposição lateral e vertical para a técnica de camada por camada envolvida no processo. Os resultados mostram que a seleção de um conjunto ideal de parâmetros afeta substancialmente a qualidade superficial, a uniformidade dos cordões e a aderência entre o substrato e o cordão. A discussão ainda inclui a função da sobreposição na estabilidade do processo em relação à homogeneidade da altura de cada camada, porosidade e presença de falhas. Foi comprovado que após a seleção dos parâmetros de deposição, a sobreposição lateral e vertical determina a integridade e qualidade das peças manufaturadas aditivamente.

Abstract Laser additive manufacturing (LAM) is a near-net-shape production technique by which a part can be built up from 3D CAD model data, without material removal. Recently, these production processes gained attention due to the spreading of polymer-based processes in private and commercial applications. However, due to the insufficient development of metal producing processes regarding design, process information and qualification, resistance on producing functional components with this technology is still present. To overcome this restriction further studies have to be undertaken. The present research proposes a parametric study of additive manufacturing of hot work tool steel, H11. The selected LAM process is wire-based laser metal deposition (LMD-W). The study consists of parameters optimization for single beads (laser power, travel speed and wire feed rate) as well as lateral and vertical overlap for layer-by-layer technique involved in LMD process. Results show that selection of an ideal set of parameters affects substantially the surface quality, bead uniformity and bond between substrate and clad. Discussion includes the role of overlapping on the soundness of parts based on the height homogeneity of each layer, porosity and the presence of gaps. For the conditions tested it was shown that once the deposition parameters are selected, lateral and vertical overlapping determines the integrity and quality of parts processed by LAM.