A soldagem a arco e a manufatura aditiva são extremamente importantes para a criação de grandes componentes de metal de forma relativamente econômica e rápida.

Uma nova pesquisa liderada pelo professor Hongbiao Dong do Departamento de Engenharia da Universidade de Leicester mostrou como otimizar esse processo para melhorar a eficiência e o custo.

A pesquisa, que foi uma colaboração entre a Universidade de Leicester, Delft University of Technology, Fonte de luz diamante, University College Dublin e TATA Steel Research UK foram publicados recentemente em Nature Communications .

Ele explora o comportamento do fluxo interno na manufatura aditiva de metais e soldagem a arco - o processo de soldagem mais amplamente utilizado na manufatura moderna.

O trabalho se concentrou em examinar as poças de fusão que são criadas durante o processo de soldagem.

Para fazer isso, a equipe inseriu pequenas partículas de tungstênio e tântalo na poça de fusão. Devido aos seus altos pontos de fusão, as partículas permaneceram sólidas na poça de fusão por tempo suficiente para serem rastreadas por meio de intensos feixes de raios-X.

Os raios-X foram gerados usando o acelerador de partículas síncrotron na Diamond Light Source, que é a instalação nacional do Reino Unido para luz síncrotron. O Beamline I12 foi selecionado para esta pesquisa devido à sua alta energia especializada, capacidade de imagem de alta velocidade em milhares de quadros por segundo.

Usando Beamline I12, os pesquisadores foram capazes de criar filmes de alta velocidade mostrando como a tensão superficial afeta a forma da poça de fusão de soldagem e sua velocidade e padrões de fluxo associados. Os resultados mostraram, pela primeira vez, que o comportamento do fluxo de derretimento é semelhante ao anteriormente visto apenas por meio de simulações de computador.

Os resultados revelaram que a soldagem a arco pode ser otimizada controlando o fluxo da poça de fusão e alterando os elementos ativos associados na superfície.

O professor Dong disse:"Entender o que acontece com o líquido em piscinas de fusão durante a soldagem e a fabricação de aditivos à base de metal continua sendo um desafio. As descobertas nos ajudarão a projetar e otimizar os processos de soldagem e fabricação de aditivos para fazer componentes com propriedades aprimoradas a um custo reduzido .

"A soldagem é a maneira mais econômica e eficaz de unir metais de forma permanente, e é um componente vital de nossa economia de manufatura. "

Dr. Thomas Connolley, O Cientista Principal da Beamline para I12 na Diamond Light Source comentou:"A equipe I12 estava intimamente envolvida no experimento. A linha de luz foi projetada com esses experimentos in-situ desafiadores em mente e estou muito feliz por termos ajudado a avançar na compreensão da manufatura aditiva e Soldagem, dada a sua importância tecnológica. "

Estima-se que mais de 50% dos produtos domésticos e de engenharia globais contêm juntas soldadas. Na Europa, a indústria de soldagem tem tradicionalmente apoiado um conjunto diversificado de empresas em toda a construção naval, pipeline, automotivo, aeroespacial, setores de defesa e construção. A receita de equipamentos de soldagem e mercados de consumíveis atingiu € 3,5 bilhões na Europa em 2017.

Os resultados ajudarão no futuro projeto e otimização do processo de soldagem e manufatura aditiva, e terá um impacto importante e de longo alcance.