Efeito da geometria de movimentação sobreposta à trajetória de deslocamento linear do feixe LASER sobre a superfície de uma amostra de aço inoxidável AISI 316L para aplicações em microssoldagem
| Autor: | Oliveira, Cledenir Costa de |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Universidade Federal de Santa Catarina, Pereira, Milton |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2019 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSC Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) instacron:UFSC |
| Popis: | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019. O presente trabalho trata da investigação da influência da movimentação ?wobble? do feixe LASER ao se movimentar sobre a superfície de uma amostra de aço inoxidável AISI 316L com uma espessura de 1,2 mm com movimentação oscilatória sobreposta ao movimento linear do feixe. Emprega-se um LASER de fibra de 400 W instalado em uma bancada experimental provida de um scanner de duas coordenadas e uma mesa de trabalho de 3 coordenadas sincronizada com o scanner. A partir de uma modelagem matemática, para uma determinada potência do LASER e uma velocidade de deslocamento do foco do feixe LASER durante o processamento, são estimados os valores da velocidade instantânea do feixe durante o ensaio para prever sua influência térmica nos aspectos dos cordões de soldagem. Foram realizados experimentos de microssoldagem na modelagem autógenas com oscilação lateral do feixe. Foram empregadas duas formas de oscilações transversais sobrepostas ?wobble?: uma com trajetória circular e outra descrevendo uma trajetória semelhante ao símbolo matemático ?infinito?. Os resultados obtidos foram comparados aos obtidos na modelagem, e caracterizando a influência da combinação dos parâmetros de oscilação do feixe LASER. A avaliação dos cordões de soldagem foi realizada através da caracterização metalográfica da zona fundida dos cordões e pelos aspectos da superfície dos cordões. Evidenciam-se correlações entre os parâmetros utilizados e os resultados obtidos nas microssoldas, mensurando grandezas como penetração e largura dos cordões. Concluiu-se que a frequência de movimentação em círculo e em ?infinito? para as frequências de 200 a 400 Hz não tem influência significativa sobre o resultado. O aumento da amplitude do movimento ?wobble? de 0,5 para 2 mm tem uma influência significativa sobre a largura e a profundidade dos cordões gerados. Para um cordão obtido com parâmetros de potência do feixe laser de 300 W, velocidade de translação de 50 mm/s, amplitude do movimento ?wobble? sobreposto de 0,5 mm e frequência de giro circular de 300 Hz, obteve-se a maior relação entre largura e profundidade. A técnica ?wobble? mostrou-se satisfatória na prevenção de descontinuidades observada no processo sem a utilização da técnica, como porosidades. Abstract: The present work deals with the investigation of the influence of the ?wobble? movement of the LASER beam when moving on the surface of a sample of AISI 316L stainless steel with a thickness of 1.2 mm with oscillatory movement superimposed on the linear movement of the beam. A 400 W fiber LASER installed on an experimental bench equipped with a two-coordinate scanner and a three-coordinate worktable synchronized with the scanner is used. From a mathematical modeling, for a given LASER power and a displacement speed of the LASER beam focus during processing, the values of the instantaneous beam speed during the test are estimated to predict its thermal influence on the aspects of the weld beads. Micro-welding experiments were carried out in autogenous modeling with lateral beam oscillation. Two forms of overlapping transverse ?wobble? were used: one with a circular path and the other describing a path similar to the mathematical symbol ?infinite?. The results obtained were compared to those obtained in the modeling, and characterizing the influence of the combination of oscillation parameters of the LASER beam. The evaluation of the weld beads was performed through the metallographic characterization of the melted area of the beads and by the aspects of the surface of the beads. Correlations are evidenced between the parameters used and the results obtained in the micro-welds, measuring quantities such as penetration and width of the cords. It was concluded that the frequency of movement in a circle and in ?infinite? for frequencies from 200 to 400 Hz has no significant influence on the result. The increase in the amplitude of the ?wobble? movement from 0.5 to 2 mm has a significant influence on the width and depth of the strands generated. For a cord obtained with 300 W laser beam power parameters, 50 mm / s translation speed, 0.5 mm overlapping ?wobble? movement and 300 Hz circular rotation frequency, the highest relationship between width and depth. The ?wobble? technique proved to be satisfactory in preventing discontinuities observed in the process without using the technique, such as porosities.present work deals with the investigation of the LASER beam oscillation mode in micro welding of stainless steels, more specifically, AISI 316L steel. A mathematical model was developed to estimate the welding speed values assumed by the beam during processing, and to predict their influence on the aspects of the beads. Autogenous micro welding experiments were carried out without oscillation to analyze the welding beads geometry without the oscillation influence, and using the beam oscillation technique with two different oscillation geometries, circular and infinite. The obtained results were then evaluated, associating with those obtained from the modeling, and characterizing the influence of the combination of beam oscillation parameters. This evaluation was performed through metallographic characterization, based on the surface and fused zone aspects of the strands. It was intended to show correlations between the parameters used and the results obtained in the welding beads, measuring quantities such as penetration and width. It was concluded that the proper use of the input parameters is fundamental for the quality assurance of the weld beads. Taking the quality of the bead as the ratio of width to depth, the best result was the welded bead with power parameters of 300 W, translation speed of 50 mm/s, oscillation amplitude of 0.5 mm and oscillation frequency of 300 Hz. The beam oscillation technique proved to be satisfactory in preventing discontinuities observed in the process without beam oscillation, for example, porosities. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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