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Development of parameters of GMAW-P for the wire and arc additive manufacturing (WAAM) of aluminum alloys

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Gharagozloo, Mehdi (2020). Development of parameters of GMAW-P for the wire and arc additive manufacturing (WAAM) of aluminum alloys. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Wire and arc additive manufacturing (WAAM) process is a group of additive manufacturing (AM) techniques that use an electric arc as a heat source and a metal wire as a feedstock for the fabrication of 3D metallic components in a layer-based manufacturing process. The production of aluminum alloys components through the WAAM process is more challenging than other alloys due to the higher gas pore number and coarse dendritic structure during the WAAM process. In this study, a system consisting of a synergic pulsed GMAW source and a robotic arm was employed to conduct the GMAW-based WAAM process. The studied alloy is an Al-Si alloy originating from the ER4143 filler metal deposition for the manufacture of layered walls as component samples made by WAAM. The welding parameters were studied by using Design of Experiments (DOE), and then to build the specimens, the DOE results were used to adjust the welding parameters. The samples were investigated by metallography, microhardness, and tensile strength tests. Finally, the influence of welding parameters and the heat input on the metallurgical and mechanical properties of the aluminum walls were discussed.

Titre traduit

Développement des paramètres du procédé GMAW-P pour la fabrication additive en soudage par fusion à fil d’alliages en aluminium

Résumé traduit

Le procédé de fabrication additive par fusion arc-fil (WAAM) regroupe un ensemble de techniques de fabrication additive utilisant un arc électrique comme source de chaleur et un fil métallique comme matière première pour la fabrication de composants métalliques 3D dans un processus de fabrication en multicouches. La production de composants d'alliages d'aluminium par le procédé WAAM est plus difficile qu’avec d'autres alliages en raison du nombre accru de pores de gaz et de la structure dendritique grossière produite. Dans cette étude, un système constitué d'une source GMAW pulsée synergique et un bras robotisé ont été utilisés pour réaliser le procédé WAAM. L'alliage étudié est un alliage Al-Si issu du dépôt de métal d'apport ER4143 qui est utilisé pour la fabrication de murs multicouches. Ces murs réalisés par WAAM ont servi d’échantillons. Les paramètres de soudage ont été étudiés à l'aide de plans d'expériences (DOE), puis pour construire les échantillons, les résultats du DOE ont été utilisés pour ajuster les paramètres de soudage. Les échantillons ont été étudiés par des essais de métallographie, de micro dureté et de résistance à la traction. Finalement, l'influence des paramètres de soudage et l'apport de chaleur sur les propriétés métallurgiques et mécaniques des parois en aluminium ont été discutés.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: Thesis presented to école de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in aerospace engineering. Comprends des références bibliographiques (pages 75-91).
Mots-clés libres: alliages d'aluminium, fabrication additive par fusion arc-fil (WAAM), plans d'expériences (DOE), soudage à l'arc métal sous protection gazeuse (GMAW)
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Pham, Tan
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 15 déc. 2020 15:19
Dernière modification: 15 déc. 2020 15:19
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2623

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