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Abstract:
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Avanços no desenvolvimento da tecnologia da soldagem têm ocorrido pela associação de dois processos, formando uma nova categoria de processos de soldagem, denominados de "Processos Híbridos de Soldagem". A associação é feita normalmente entre um processo de eletrodo consumível com um outro de eletrodo não consumível. Com isto, o novo processo híbrido resultante tem características muito mais versáteis. Além da possibilidade do aumento de produtividade, aumenta-se a flexibilidade de controle da geometria da solda. O presente trabalho atua nesta temática, enfocando a associação do processo PLASMA e do processo MIG/MAG, que formam o híbrido PLASMA-MIG - um processo relativamente novo, com pouca informação básica e tecnológica a seu respeito. O objetivo, de acordo com a filosofia de atuação do Laboratório de Soldagem da UFSC (LABSOLDA), é promover, além do estudo fenomenológico do processo e das inter-relações de suas variáveis, o desenvolvimento de um equipamento e colaborar para a consolidação do processo na indústria. Os estudos foram realizados em duas etapas. A primeira etapa do trabalho foi conduzida no Instituto de Pesquisa e Ensino da Soldagem de Munique (SLV-München). A segunda etapa da pesquisa foi realizada no Brasil, por intermédio da montagem de uma bancada PLASMA-MIG totalmente automatizada no LABSOLDA/UFSC. Assim, além dos desenvolvimentos intrínsecos para o bom funcionamento do processo, como o aprimoramento da pistola e metodologias para melhorar a abertura do arco plasma, o trabalho apresenta a aplicação em diferentes situações. Os resultados confirmam a boa performance do processo no controle da geometria da solda, utilizando-se diferentes combinações entre a potência do circuito MIG e a potência do circuito PLASMA: quanto maior a corrente MIG maior é a penetração e quanto maior a corrente Plasma maior é a largura do cordão. Em relação aos modos de transferência metálica, foi observado que a corrente plasma exerce pouca influência sobre o diâmetro de gota destacada e sobre a corrente de transição entre curto-circuito e transferência por vôo livre. Não foi encontrada instabilidade da transferência na zona de transição entre os citados modos, como ocorre no processo MIG/MAG simples. Instabilidades, como a extinção do arco Plasma, foram observadas na transferência por curto-circuito, principalmente quando são utilizados gases ativos em mistura com argônio. Foi desenvolvido, também, um comando sinérgico para a soldagem PLASMA-MIG com corrente pulsada, sendo constatado que a corrente plasma não influi na corrente de destacamento de gota no processo MIG. Soldagens de juntas sobrepostas e de topo, em alumínio e aço carbono foram realizadas com sucesso. Uniões de boa qualidade e com velocidade de soldagem de até 4 m/min foram realizadas em chapas de alumínio e aço carbono com 2 mm de espessura. Excelentes níveis de velocidade de soldagem também foram atingidos na brasagem de chapas galvanizadas de 1 mm de espessura, onde se observou também que o processo quase não afetou a camada de zinco nas periferias do cordão. Do todo é concluído que o processo possui um grande potencial de aplicação na indústria e que o equipamento desenvolvido se encontra já adequado para tal. The hybrid Plasma-MIG Welding Process combines the power and stability of the Plasma arc with the good melting rate level of the MIG/MAG process within one special welding gun. The present work presents the results of experiments carried out by means of the Plasma-MIG process regarding melting rate, metal transfer modes and bead geometric characteristics in the welding of steel, aluminum and cast iron, as well as in the brazing of galvanized plates. The studies were carried through in two stages. The first stage of the work was lead at the Institute of Welding Research and Education, in Munich (SLV-München). The second stage of the research was carried out in Brazil, the activity being the assembly of a totally mechanized Plasma-MIG workbench at the LABSOLDA/UFSC. The results indicate that the process presents a considerably wide relationship between Arc Power and Wire Melting Rate, through the possibility of different energy distributions between the MIG and Plasma arcs. It was observed that, for one same melting rate, it is possible to obtain different weld bead geometric characteristics: the higher the MIG current, the higher the penetration depth, while the higher the Plasma current, the higher the width of the bead, with higher weldability. Regarding metal transfer modes, it was observed that the plasma current exerts little influence on drop diameter and on transition current. In contrast to the MIG/MAG process, the globular transfer mode in Plasma-MIG yields good stability, with relatively constant detachment frequency, good drops trajectory straightness and spatter free beads. The Spray transfer mode also yields good regularity and stability, as expected. Instabilities, as Plasma arc extinctions, were observed in short-circuiting transfer, mainly when active gases are used, as Argon / CO2 mixtures. A synergic command was also developed for the Plasma-MIG welding with pulsed current. The welding of overlap and butt joints was carried out in aluminum and carbon steel. Unions with good quality and welding speeds up to 4 m/min were performed in plates of aluminum and carbon steel with 2 mm thickness. Excellent levels of welding speed were also reached in the brazing of galvanized plates, 1 mm thickness, whereas it was also observed that the process almost did not affect the zinc layer in the weld peripheries. For all these reasons, it was concluded that Plasma-MIG presents good potentiality in high speed welding and brazing process and good mechanical properties of cast irons welded joints. |
