Análise do processamento de materiais com laser Yb-fibra e perspectivas na engenharia de mini-VANTs.
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Data
2017
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Resumo
O avanço tecnológico dos lasers nos últimos anos, aliado ao desenvolvimento da automação
e da robótica possibilitaram a aplicação desta tecnologia em processos industriais que
requerem alta confiabilidade, precisão e repetibilidade. Devido às vantagens proporcionadas
pelo processamento de materiais a laser, as industrias aeroespacial e automobilística tem
demonstrado grande interesse em sua utilização. O objetivo principal deste trabalho foi
desenvolver experimentalmente o processamento de materiais a laser aplicado a chapas de
diferentes materiais de interesse industrial e analisar a influência dos parâmetros operacionais.
Além disso, comparar os resultados experimentais com simulações computacionais e
avaliar a presença de defeitos nas regiões processadas. Ainda como objetivo deste trabalho,
projetar e desenvolver o protótipo multi-material de um mini-VANT. Foi utilizado um
laser Yb-fibra com 2kW de potência para o processamento da liga de alumínio aeronáutico
AA6013-T4 e de um aço baixo carbono, em duas diferentes condições experimentais de
aporte térmico (13J/mm e 30J/mm). A potência do laser foi variada entre 650W e 2kW
e a velocidade do processo entre 33mm/s e 150mm/s. Como resultado deste trabalho,
observou-se que é possível obter dois processos opostos (corte e soldagem) e diferentes
mecanismos de soldagem (condução e keyhole) para um mesmo valor de aporte térmico. O
aporte térmico de 13J/mm apresentou os melhores resultados para a soldagem do AA6013-
T4, com as condições experimentais D (2000W e 150mm/s) e E (1300W e 100mm/s). Já
para o aço, os melhores resultados foram para o aporte térmico de 30J/mm, nas condições
experimentais A (2000W e 66mm/s) e B (1500W e 50mm/s). Observou-se no AA6013-T4
uma a redução da dureza de 110HV no metal base para 75HV-95HV na região processada.
Os resultados observados na simulação apresentaram uma boa correlação com os resultados
experimentais, possibilitando a análise do gradiente térmico e a distribuição de temperatura
no material ao longo do processamento. Complementarmente, foram realizados diversos
testes de voo com o protótipo do mini-VANT VTOL desenvolvido, que apresentou bons
resultados para o sistema de estabilização e navegação semi-automática.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Lasers - Yb-fibra, Soldagem - aporte térmico, Lasers - processamento, Soldagem - propagação AA6013-T4, Sistemas aéreos não tripulados
Citação
COELHO, Bruno Nazário. Análise do processamento de materiais com laser Yb-fibra e perspectivas na engenharia de mini-VANTs. 2017. 149 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.