técnica da oscilação longitudinal da tocha para o ...· soldagem & inspeção. 2017;22(2):

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  • Soldagem & Inspeo. 2017;22(2):207-216http://dx.doi.org/10.1590/0104-9224/SI2202.09

    Artigos Tcnicos

    Este um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licena Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuio e reproduo em qualquer meio, sem restries desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado.

    Recebido: 23 Abr., 2017 Aceito: 02 Ago., 2017

    E-mail: nelso@ifsc.edu.br (NGB)

    Resumo: Soldagem em ngulo de componentes estruturais com espessuras dissimilares por tradicionais procedimentos, manuais ou automticos, de soldagem podem apresentar falta de penetrao, mordeduras e perfuraes. A ocorrncia destes defeitos se deve ao uso de uma incorreta corrente de soldagem e falta de robustez do procedimento de soldagem diante das possveis irregularidades geomtricas nas juntas. Alm disso, a profundidade das mordeduras e a quantidade de perfuraes so ampliadas quando se deseja aumentar a produo. Isso se deve ao incremento da potncia eltrica do arco para manter constante a quantidade de material depositado na junta em funo do aumento da velocidade de soldagem. O presente artigo prope o uso da tcnica de oscilao longitudinal da tocha de soldagem, conhecida na literatura por switch back, para aumentar a produo com qualidade na soldagem. Foram usadas trajetrias de soldagem do tipo linear convencional e switch back de trs passes com velocidade da tocha constante e varivel (velocidade de avano quatro vezes maior que a de retorno). O critrio de aprovao dos cordes de solda foi baseado nas normas ISO de soldagem. Os resultados evidenciaram um aumento no significativo de produo com o uso da tcnica switch back do tipo velocidade constante da tocha.

    Palavras-chave: GMAW; Mecanizao da soldagem; Junta em ngulo; Procedimento robusto; Switch back.

    Switch Back Technique for the Increase of the Production in the Angle Welding between Plates of Dissimilar ThicknessesAbstract: Angle welding of structural components with dissimilar thickness by traditional, manual or automatics, welding procedures can show lack of penetration, undercut and perforations. The occurrence of these defects must be the incorrect use of the welding current and the lack of robustness of the welding procedure among the geometrical irregularity possibilities in the joints. In addition, the depth of the undercut and the quantity of the perforations are enlarged when the increase of the production is wanted. This occurs due the electrical power increment from the arc to keep constant the quantity of the material in the welding joint to get higher the welding speed. This work apply the longitudinal oscillation from the welding torch known on the literature as switch back, to increase the production with quality in welding. Were used trajectories of the type linear conventional and switch back of three steps with constant and variable torch velocity (forward velocity four times faster than the return). The weld seams approval standard was based in the welding ISO. The results showed a non-significant increase of the production with the technique switch back of the type constant speed from the torch.

    Key-words: GMAW; Mechanization welding; Joint in angle; Robust procedure; Switch back.

    1. Introduo

    Componentes estruturais unidos pelo processo GMAW, devem ter resistncia mecnica adequada para suportar os esforos de trabalho, sem que haja rompimento das soldas de unio. A qualidade das referidas unies est diretamente relacionada com a corrente eltrica de soldagem usada, que deve ser diretamente proporcional espessura dos componentes estruturais que formam a junta.

    Nos casos em que os componentes estruturais tm a mesma espessura a corrente, a velocidade de soldagem a serem aplicadas e os outros parmetros do procedimento esto, na maioria das situaes, disponveis em documentao tcnica. Porm, em muitas

    Tcnica da Oscilao Longitudinal da Tocha para o Incremento da Produo na Soldagem em ngulo entre Chapas de Espessuras DissimilaresNelso Gauze Bonacorso1, Adriano Albino Machado1, Rafael Pereira Pires1, Ivan Luiz Hubert1, Cassiano Bonin1, Erwin Werner Teichmann1

    1 InstitutoFederaldeEducao,CinciaeTecnologiadaSantaCatarinaIFSC,DepartamentoAcadmicodeSantaCatarinaDAMM,Florianpolis,SC,Brasil.

  • Bonacorso et al.

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    situaes prticas os componentes estruturais possuem espessuras diferenciadas. Nestes casos, os parmetros do procedimento de soldagem so mais difceis de serem encontrados, tanto na literatura, quanto determinados de forma experimental.

    A Figura1 mostra trs situaes de reprovao de unies soldadas por procedimentos inadequados. Na Figura 1a ocorre o defeito de falta de penetrao por uso de uma menor corrente eltrica e/ou uma maior velocidade de soldagem, enquanto que na Figura1b uma corrente eltrica de maior intensidade produziu uma acentuada mordedura no lado direito da chapa fina.

    Em alguns casos ocorrem incios de perfuraes, Figura1c, devido ao excesso de velocidade de soldagem que atrasa o deslocamento da poa de fuso em relao ao arco eltrico. Esse tipo de defeito na literatura conhecido por humping [1].

    A tcnica de oscilao longitudinal da tocha, conhecida como switch back, Figura2, usada por soldadores com o objetivo de alongar a poa de fuso e, com isso, minimizar mordeduras e perfuraes na junta. Na soldagem automtica, trabalhos obtiveram incrementos de produo com o uso da tcnica switch back em comparao soldagem linear convencional. Em ambos, foi usado o processo GMAW com corrente pulsada na soldagem de raiz de juntas de topo sem a utilizao de cobre-junta [2,3].

    Figura 2. Ilustrao da tcnica switch back, com o avano da tocha de I a II e retorno de II a III.

    Tambm na soldagem automtica, pesquisas revelaram um aumento da velocidade de soldagem em at 60% com o uso da tcnica switch back [4,5]. Este aumento expressivo de produo foi obtido em juntas sobrepostas formadas por chapas de ao de 3 mm de espessura com o processo GMAW pulsado. Com o uso da trajetrialinearconvencional,avelocidadedesoldagemmximacomaparnciaepenetraoadequadosdos

    Figura 1.Defeitosdesoldagem:(a)faltadepenetrao,(b)mordedura,(c)humping.

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    Tcnica da Oscilao Longitudinal da Tocha para o Incremento da Produo na Soldagem em ngulo entre Chapas de Espessuras Dissimilares

    cordes de solda foi de 0,35 m/min, enquanto que com a tcnica switch back a velocidade de soldagem mxima alcanada foi de 0,57 m/min.

    Com base nos bons resultados produzidos pelas pesquisas citadas, esse artigo tem como objetivo principal usar a tcnica switch back em comparao com a linear convencional para determinar o percentual do aumento de produo com qualidade na soldagem automtica em ngulo entre chapas de espessuras dissimilares.

    2. Materiais e Mtodos

    Para atingir o objetivo supracitado, corpos de prova foram construdos como ilustra a Figura3, a partir de chapasplanasdeaocarbono1020cortadasemduasespessurasdiferentes:6,35mme2,00mm.Ajuntaasersoldada em ngulo do tipo T, formada pela interseo da chapa mais espessa vertical com a chapa menos espessa horizontal.

    Figura 3. Caractersticas geomtricas dos corpos de prova.

    OarameAWSER70S-6,de1,0mmdedimetrofoiomaterialdeadiousadoparasoldaroscorposdeprova. O gs de proteo usado foi uma mistura gasosa, 98% de argnio e 2% de oxignio, com vazo de 15 l/min. Esta mistura foi escolhida em razo de garantir uma transferncia metlica por spray no processo GMAW a partir da corrente de transio.

    A fonte de soldagem, Figura4a, foi configura para o processo GMAW em modo corrente contnua e na polaridade positiva. No primeiro eixo, trilho linear X, da cadeia cinemtica do manipulador de soldagem, Figura4b, foifixadoporparafusosodispositivocomajustemecnicodosoutrostrsgrausdeliberdade(umlinearZedoisangulares:aoredordoseixosXeY),Figura5a. Por sua vez, a tocha GMAW foi fixada na extremidade do referido dispositivo, Figura4b.

    Figura 4.Equipamentosdesoldagem:(a)FontemultiprocessoIMC,(b)ManipuladordesoldagemIFSC.

  • Bonacorso et al.

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    A insero desse dispositivo de trs graus de liberdade, Figura5a, e da morsa de fixao dos corpos de prova, Figura5b, foram medidas preventivas para evitar respectivamente a falta de rigidez do manipulador de soldagem e as deformaes nos corpos de prova durante a soldagem. Como a junta a ser soldada paralela ao trilho so necessrios apenas quatro graus de liberdade para definir a posio e a orientao da tocha em relao junta a ser soldada. No manipulador foram programados, em referencia ao seu eixo X, os pontos de inicio e defimdajunta,avelocidadedesoldagemeaparametrizaodecadatipodetrajetria:linearconvencionalouswitch back.NodispositivoforamajustadosmecanicamenteviaparafusosoafastamentoverticalemZdapontadoarameemrelaoaovrticedajunta,ongulodesentidodesoldagem(aoredordoeixoX)eongulodeataque(aoredordoeixoY).

    Ametodologiaaplicadafoiestruturadaemumasequnciadequatroetapas:clculodovalordaconstantedarelao entre a velocidade de alimentao do arame e a velocidade mdia de soldagem; determinao experimental da corrente de transio e da equao matemtica da corrente eltrica de soldagem em funo da velocidade dealimentaodoarame(i=f(Va));obtenoporexperimentosdoposicionamentoedaorientaodatochadesolda em relao junta do corpo de prova e a determinao via ensaios das velocidades de soldagem mximas paraastrajetrias,linearconvencionaleswitch back com velocidade da tocha constante e varivel.

    Por sua vez, a obteno do valor da velocidade de soldagem mxima est vinculada a aparncia visual adequada do cordo de solda e aos oito parmetros dimensionais referentes seco transversal, Figura6, com seus respectivos critrios de qualidade, Tabela 1,baseadosnasnormasISOdesoldagem.

    Figura 5.(a)Dispositivocomosajuste

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