Resumo
As peças de revestimento em liga de alumínio são propensas a defeitos como a porosidade e as fissuras durante o fabrico e o serviço, o que leva ao desmantelamento das peças e ao desperdício de recursos. Este estudo centra-se em peças aeroespaciais em liga de alumínio ZL105A, utilizando a tecnologia de revestimento a laser para reparar a porosidade formada durante o serviço com pó de AlSi10Mg. Através do ajuste dos parâmetros do processo e da realização de análises metalográficas, foi avaliada a porosidade da camada de revestimento em diferentes condições. Os parâmetros óptimos do processo foram identificados como: potência laser 1,6~1,8 kW, velocidade de alimentação do pó 0,6 r/min, fluxo de gás árgon 4 L/min, espaçamento de varrimento 1,2 mm e velocidade de varrimento 600 mm/min. Após a reparação, a densidade da peça atingiu 98,18%.

Introdução
Com o desenvolvimento das tecnologias de fabrico de aditivos metálicos, o revestimento a laser tornou-se um método importante para a reparação de defeitos em peças. No entanto, as ligas de alumínio caracterizam-se por uma baixa absorção do laser, elevada condutividade térmica e suscetibilidade à oxidação, o que, juntamente com a estrutura complexa e as caraterísticas de parede fina das peças da caixa, dificulta a reparação. Com base nas necessidades reais de produção, este estudo explora a tecnologia de reparação por revestimento a laser para invólucros em liga de alumínio, fornecendo apoio técnico para o refabrico de componentes aeroespaciais essenciais.

Investigação atual sobre a tecnologia de revestimento laser

Investigação interna
A investigação sobre a tecnologia de revestimento a laser na China começou na década de 1990, centrando-se principalmente na otimização dos parâmetros do processo, no desempenho do material de revestimento e no desenvolvimento de equipamento. Por exemplo, Liu Xiubo et al. estudaram o impacto da velocidade de varrimento na microestrutura e na dureza da camada de revestimento. Wu Hongliang et al. utilizaram ligas à base de Ni para revestir a laser a superfície da liga de titânio TA2, aumentando significativamente a sua dureza. Wang et al. efectuaram um estudo sistemático das propriedades da camada de revestimento Ti2Ni3Si/Ni3Ti. Empresas nacionais, como a Xi'an Bishi e a Bolite, estão a desenvolver ativamente equipamento de revestimento a laser. No entanto, o equipamento atual funciona normalmente a 3000~6000 W com uma profundidade de revestimento limitada.

Investigação internacional
A investigação sobre o revestimento a laser começou mais cedo no estrangeiro, abrangendo o desempenho dos materiais e o desenvolvimento de equipamentos. Por exemplo, Ignat et al. analisaram a relação entre a taxa de diluição e os parâmetros do processo. Bernabe et al. utilizaram pó de Al-Si para revestir ligas de magnésio, obtendo revestimentos de elevada dureza e resistentes à corrosão. Ocelik et al. melhoraram as propriedades de fricção através do revestimento a laser de TiB2/Ti-6Al-4V. Empresas estrangeiras, como a Lasermach, na Bélgica, e a Nittany Laser, nos EUA, desenvolveram equipamento para o revestimento a laser de superfícies internas, com potências que variam entre 2000 e 6000 W e profundidades máximas de processamento até 500 mm.

Métodos experimentais

Equipamentos e materiais
As experiências foram realizadas utilizando um sistema de deposição de energia dirigida por laser LDM8060, equipado com um sistema de alimentação de pó coaxial, uma bancada de trabalho de cinco eixos e um sistema de proteção de gás árgon. O material de revestimento utilizado foi o pó de AlSi10Mg, preparado por atomização, com uma gama de tamanhos de partículas de 53-105 μm, garantindo uma boa soldabilidade.

Conceção dos parâmetros do processo
Foram comparados vários conjuntos de parâmetros do processo (ver Quadro 1), tendo sido selecionados os parâmetros do Grupo B e do Grupo C para verificação posterior:

Conceção de aparelhos
Foi concebido um dispositivo de fixação especializado para reparar orifícios internos em peças de revestimento, utilizando os orifícios inferiores da peça e superfícies paralelas para fixação. A fixação tinha um desvio máximo do ponto laser de 1,5 mm durante a rotação, o que afectava ligeiramente a qualidade do revestimento.

Resultados e discussão

Análise da qualidade da camada de revestimento
Utilizando a análise metalográfica e o software ImageJ para determinar estatisticamente a porosidade, os resultados são os seguintes

Parâmetros do grupo B: Profundidade média da poça de fusão de 181,73 μm, número médio de poros 274,67, com 98,58% de poros com um diâmetro ≤ 50 μm.

Parâmetros do grupo C: Profundidade média da poça de fusão de 961,63 μm, número médio de poros 188,67, com 98,18% de poros com um diâmetro ≤ 50 μm.

Sob os parâmetros do Grupo C, a poça de fusão é mais profunda, com significativamente menos poros, tornando-a mais adequada para reparar defeitos de furos profundos.

Teste de reparação de peças reais
Os ensaios de revestimento foram realizados sob proteção de gás árgon (teor de oxigénio <200 ppm) e ao ar. A camada de revestimento sob proteção de árgon era mais uniforme e densa, enquanto que no revestimento ao ar apareciam partículas pré-agregadas. Após a reparação, o corte foi efectuado, mas o desalinhamento na centragem resultou num corte desigual da camada de revestimento, indicando que a precisão do alinhamento do dispositivo precisa de ser melhorada.

Conclusão
Através da otimização dos parâmetros do processo, os parâmetros ideais para a reparação de invólucros de liga de alumínio ZL105A foram identificados como: potência laser 1,6~1,8 kW, velocidade de alimentação do pó 0,6 r/min, fluxo de gás árgon 4 L/min, espaçamento de varrimento 1,2 mm e velocidade de varrimento 600 mm/min.

A camada de revestimento sob proteção de árgon apresentou uma qualidade superior, mas a um custo mais elevado.

O revestimento de ar, embora mais eficiente e económico, resultou numa camada menos uniforme.

Nas reparações reais, a precisão da centragem da fixação deve ser assegurada para garantir a integridade da camada de revestimento e a qualidade do processamento.