Quais ligas de alumínio são mais comumente usadas em WAAM para aplicações estruturais?

Ligas Primárias: Excelente Soldabilidade e Resistência à Corrosão

As ligas de alumínio mais comumente utilizadas na Fabricação Aditiva por Arco com Arame (WAAM) para aplicações estruturais são selecionadas principalmente por sua superior soldabilidade, relação resistência-peso e resistência à fissuração por solidificação. As ligas da série 5xxx (Al-Mg), particularmente ER5183 e ER5087, são escolhas fundamentais. Seu teor de magnésio (Mg) proporciona endurecimento por solução sólida sem formar fases frágeis propensas à fissuração durante os rápidos ciclos térmicos do WAAM. Essas ligas oferecem excelente resistência no estado soldado, notável resistência à corrosão—especialmente em ambientes marinhos—e são amplamente usadas para componentes estruturais de grande escala em setores como marinho e transporte.

Ligas Versáteis e Tratáveis Termicamente para Maior Resistência

Para aplicações que requerem maior resistência específica, as ligas da série 6xxx (Al-Mg-Si) são prevalentes. ER4043 (AlSi5) e ER4943 são frequentemente usados como arames de enchimento. O teor de silício (Si) melhora a fluidez, reduz a fissuração a quente e proporciona um bom contorno do cordão de solda. Embora sua resistência no estado depositado seja menor do que a das ligas 5xxx, elas respondem bem ao tratamento térmico pós-WAAM (solubilização e envelhecimento artificial), permitindo uma recuperação e melhoria significativa da resistência. Isso as torna adequadas para estruturas e componentes em aeroespacial e aviação, onde o tratamento térmico pós-processo é padrão.

Ligas de Alto Grau de Resistência para Aeroespacial

Impulsionado pela demanda do setor aeroespacial, há um foco significativo de P&D no processamento de ligas de alta resistência da série 2xxx (Al-Cu) e série 7xxx (Al-Zn) via WAAM. Ligas como 2024 (Al-Cu-Mg) e 7075 (Al-Zn-Mg-Cu) são altamente desejáveis por sua excepcional resistência. No entanto, seu processamento por WAAM é desafiador devido à alta suscetibilidade à fissuração por solidificação e porosidade significativa. A deposição bem-sucedida geralmente requer controle preciso da atmosfera de proteção, composições químicas especializadas do arame com refinadores de grão (por exemplo, Ti, Zr) e resfriamento integrado entre passes. Construções bem-sucedidas normalmente devem passar por um rigoroso tratamento térmico pós-deposição e Prensagem Isostática a Quente (HIP) para alcançar propriedades mecânicas e densidade ideais para usos estruturais críticos.

Seleção de Liga e Considerações de Pós-Processo

A seleção de uma liga de alumínio para WAAM estrutural é um equilíbrio entre soldabilidade, propriedades mecânicas requeridas e a viabilidade do pós-processamento. Para as ligas não tratáveis termicamente da série 5xxx, as propriedades são em grande parte definidas durante a deposição, tornando o controle do processo primordial. Para as séries 2xxx, 6xxx e 7xxx tratáveis termicamente, o processo WAAM deve produzir um pré-formado sólido e livre de fissuras que possa responder de forma confiável aos ciclos térmicos subsequentes. Independentemente da liga, a maioria das estruturas de alumínio produzidas por WAAM requer usinagem CNC final para alcançar precisão dimensional e acabamento superficial, pois o processo produz uma peça quase líquida. A convergência do WAAM com a tradicional impressão 3D de alumínio e técnicas subtrativas permite a fabricação de componentes estruturais otimizados e leves.