COMPARAÇÃO DA TAXA DE DEPOSIÇÃO E EFICIÊNCIA DE DEPOSIÇÃO ENTRE OS CONSUMÍVEIS

E71T-1C (tubular) x ER70S-6 (sólido)

Mauro Apolinário da Luz Jaime Casanova Soeiro Junior Prof. Dr. Sérgio Duarte Brandi

Arame Tubular Arame Sólido

Grande competitividade para se obter:

- Alta velocidade de soldagem

- Alta taxa de deposição

- Alta eficiência de deposição

- Boa penetração

- Boa qualidade (bom acabamento, poucos respingos)

ARAME TUBULAR e MIG MAG

• Tipos de transferência diferentes

• Maior extensão do eletrodo para o tubular

• Maior densidade de corrente no tubular

• Maior taxa de deposição no tubular

• Maior eficiência de deposição no sólido

ARAME TUBULAR e MIG MAG

Características:

MIG MAG e ARAME TUBULAR • Foram os que mais cresceram mundialmente;

• Processos muito semelhantes;

• Utilizados em aplicações semelhantes.

OBJETIVO

Este trabalho compara a taxa de deposição e a

eficiência de deposição entre o arame sólido

ER70S-6 e o arame tubular E71T-1C com

diferentes parâmetros para conhecer quais são

as melhores condições para cada consumível.

• Chapa ASTM A36

• Todos os cordões iniciados com a chapa na mesma temperatura

• Chapa resfriada, secada, escovada, identificada, pesada (antes e depois da soldagem) .

• Carretéis de arame pesados antes e depois da soldagem.

MATERIAIS E MÉTODOS

AWS A5.20

E71T-1C

AWS A5.18

ER70S-6

Matriz de experimento:

Vazão do gás: 15 l/min

Veloc. avanço: 5 mm/seg

Recomendações:

Tubular:

Corrente: 120 a 300 A

Gás: CO2 puro

DBCP: 19 a 38 mm

Sólido:

Corrente: 120 a 380 A

Gás: CO2 e Misturas

DBCP: 12 a 20 mm

Parâmetros fixados:

Equipamento Aplicação

Fonte, alimentador e

tocha convencionais

(tensão constante

CC 600 A)

Usada na soldagem com os

dois processos

Sistema de Mecanização

Linear

Utilizado na posição Plana,

a 5 mm/seg de velocidade de

avanço .

Balança de precisão

(0,01 g)

Pesagem das chapas, dos

arames e da escória, antes e

depois da soldagem

Sistema de Aquisição

de Dados de Soldagem

Aquisição dos sinais

instantâneos de corrente,

Tensão de arco e velocidade do

arame

Transferências Metálicas

Transferência guiada por escória:

Arame Tubular

Durante a formação da gota,

há primeiro a fusão da capa metálica

e depois do fluxo interno.

Transferência por curto circuito:

Arame Sólido

Quando o arame toca na poça de fusão

ocorre a extinção do arco elétrico,

transferindo a gota de metal fundido.

Oscilogramas de (a) tensão, (b) corrente e (c) Velocidade de arame. Soldagem com o arame ER70S-6, DBCP de 12 mm, 200 A, 30 V e CO2. Número de curtos circuitos: 09 cc em 200 ms (09 gotas em 200 ms).

OSCILOGRAMA – Arame Sólido

OSCILOGRAMA – Arame Tubular

Oscilogramas de (a) tensão, (b) corrente e (c) Velocidade de arame. Soldagem com o arame E71T-1C, DBCP de 12 mm, 257 A, 27 V e CO2. Número de curtos circuitos: 3 cc em 200 ms.

MACROGRAFIAS

ARAME SÓLIDO ARAME TUBULAR

Td = Taxa de deposição (Kg/h)

Pf = Peso da chapa final (Kg)

Pi = Peso da chapa inicial (Kg)

Ta = Tempo de arco aberto (h)

Taxa de Deposição

CÁLCULOS

Volume do Arame

Va = Volume do arame (mm³)

Da = Diâmetro do arame (mm)

Valim = Velocidade alim. arame (m/min)

Volume da Gota

V1gota = Volume da gota (mm³)

Va = Volume do arame (mm³)

Fdest = Frequência dest. gota

Supondo que a gota seja esférica:

Rgota = Raio da gota (mm)

Massa da Gota

Mgota = Massa da gota (g)

ρgota = Densidade do aço

da gota (g/cm³)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

1- As maiores gotas foram produzidas pelo CO2 puro e pelo arame tubular.

a) Principais efeitos para o ø da gota

2- O aumento da corrente e da DBCP reduzem o diâmetro da gota.

Diâmetro da gota

Diâmetro da gota

3- Os gases de proteção não interagiram com

as outras variáveis.

Interações para o ø da gota

Diâmetro da gota

4- Interação corrente/consumível: Em 200 A o ø da

gota é igual e em 250 A o tubular tem maior gota;

Interações para o ø da gota

5- Interação corrente/DBCP:

Em DBCP de 12 mm a corrente de 250 A provoca gotas maiores.

Em DBCP de 20 mm a corrente de 200 A passa a ter maior gota.

Interações para o ø da gota

Diâmetro da gota

6- Interação consumível/DBCP:

Em DBCP de 12 mm o tubular tem maior gota

Em DBCP de 20 mm o ø da gota é igual para ambos

Interações para o ø da gota

Diâmetro da gota

Frequência de Destacamento da Gota

Principais efeitos para Freq. Destacamento

1- Variáveis que provocam o aumento da Frequência de Destacamento

das Gotas:

Mistura rica em Ar, Arame Sólido, Corrente de 250 A e DBCP de 20 mm.

2- Os gases de proteção não interagiram com as outras variáveis.

Também não houve interação corrente/consumível.

Interações para a Freq. Destacamento

Frequência de Destacamento da Gota

Interações para a Freq. Destacamento

4- Interação Consumível/DBCP:

Em DBCP de 20 mm ambos apresentam Freq. Dest. Gota iguais.

Em DBCP de 12 mm o arame sólido apresentou maior Freq.

Frequência de Destacamento da Gota

Taxa de Deposição

Principais efeitos para Taxa de Deposição

1- Maiores corrente e DBCP aumentam da Taxa de Deposição.

A corrente é a variável de maior potencial para aumentar esta taxa.

Taxa de Deposição

Interações para a Taxa de Deposição

2- Não há interação do gás utilizado com outros parâmetros,

mas se observa que com CO2 a taxa de deposição é sempre

maior do que com mistura.

Taxa de Deposição

Interações para a Taxa de Deposição

3- A DBCP de 20 mm aumenta a Taxa de Deposição em qualquer

situação, porém com menor potencial comparada à corrente.

4- Com a mudança da corrente de 200 A para 250 A, o arame

sólido teve menor crescimento na Taxa de deposição, comparado

ao arame tubular.

Taxa de Deposição

Interações para a Taxa de Deposição

Eficiência de Deposição

Principais efeitos para Eficiência de Deposição

1- Variável que provoca o aumento mais significativo na Eficiência

de Deposição: Consumível.

Eficiência de Deposição

Interações para a Eficiência de Deposição

3- A eficiência do arame sólido permaneceu superior à do tubular, mais

significativamente nas combinações de consumível/gás,

consumível/corrente e consumível/DBCP.

CONCLUSÕES

Com base nos materiais e métodos utilizados

foi possível concluir que:

A corrente elétrica é a principal variável para o aumento

da Taxa de Deposição e é diretamente proporcional ao

aumento da mesma.

Com a mudança de 200 A para 250 A:

Arame sólido aumenta em 15 %

Arame tubular aumenta em 44 %

1 -

A DBCP é outra variável que influencia na Taxa de

Deposição e é diretamente proporcional ao seu

aumento.

Com a mudança da DBCP de 12 para 20 mm:

Arame sólido apresenta aumento de 11%

Arame tubular apresenta aumento de 8%

CONCLUSÕES

2 -

4,7

4,8

4,9

5

5,1

5,2

5,3

5,4

5,5

E71T-1 ER70S-6

Média da Taxa de Deposição (Kg / h)

TUBULAR E71T-1C SÓLIDO ER70S-6

Na melhor condição de cada arame: (DBCP de 20 mm, CO2, 250 A)

5,020 Kg/h

5,463 Kg/h

CONCLUSÕES

3 -

Taxa de Deposição

200 250

1

2

3

4

5

6

7

8

Kg/h

A

ER70S-6

Sólido

E71T-1C

Tubular

300 150

Média da Eficiência de Deposição (%)

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

E71T-1 ER70S-6SÓLIDO ER70S-6 TUBULAR E71T-1C SÓLIDO ER70S-6

94 %

86 %

Na melhor condição de cada arame: (DBCP de 20 mm, CO2, 250 A)

4 -

No arame sólido ER70S-6 e no arame

tubular E71T-1C, as variáveis gás de

proteção, DBCP e Intensidade de Corrente,

não interferem na Eficiência de

Deposição.

5-

CONCLUSÕES

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr Sérgio Duarte Brandi pelo apoio e orientação no trabalho;

Ao Prof. Dr Freddy Poetscher pela ajuda na análise dos resultados;

À Metalúrgica Atlas pela ajuda na execução do experimento;

À Belgo Bekaert Arames pelo fornecimento dos consumíveis.

Em média o arame sólido ER70S-6 tem penetração 91% maior do que o arame tubular E71T-1C.

A penetração do cordão, para os dois arames, é diretamente proporcional ao aumento da corrente e inversamente proporcional ao aumento da DBCP.

Com a mudança do gás de proteção, de mistura Ar+25%CO2 para CO2, a penetração do cordão aumenta em média 7% no arame sólido e em média 15% no arame tubular.

Outras conclusões:

Com a mudança do gás de proteção, de mistura Ar+25%CO2 para CO2, a taxa de deposição aumenta em média 9% no arame sólido e 4% no tubular.

Taxa de Deposição na melhor condição de cada arame

Eficiência de Deposição na melhor condição de cada arame

Bico de

contato

Bocal

Arame

Arco

Peça

DB

CP