Desenvolvimento de tecnologias no processo MIG/MAG para aumento de produtividade e melhoria da qualidade mediante o uso da polaridade negativa

Abstract

Este trabalho trata do estudo feito sobre a aplicabilidade da polaridade negativa no processo MIG/MAG. Os desenvolvimentos são divididos em duas partes. A primeira parte é focada no uso em conjunto das polaridades positiva e negativa como estratégia para aumentar a produtividade e alcançar características específicas almejadas em procedimentos de revestimento por soldagem como, por exemplo, a baixa diluição. Na literatura clássica o processo MIG/MAG com polaridade negativa é definido como instável e apresenta muitos respingos. Trabalhos mais recentes mostram que para determinada faixa de corrente e gás de proteção é possível conseguir cordões sem defeitos utilizando somente a polaridade negativa no processo MIG/MAG. Entretanto, os resultados apresentados nestas literaturas são de deposito sobre chapa e cordões de alta convexidade, o que dificilmente reflete uma situação de aplicação real. A alta convexidade do cordão de solda e a conseqüente baixa penetração fazem com que os resultados não apresentem perspectiva de aplicação em soldagens de união. Nem mesmo em soldagens de revestimento onde baixa penetração é uma condição favorável é possível utilizar a polaridade negativa. Devido à convexidade da solda, a realização de cordões lado a lado resulta em falhas de fusão. Para solucionar estes problemas de soldagem foi desenvolvida uma estratégia de troca de polaridade sincronizada com a posição da tocha no movimento de tecimento. A polaridade negativa é aplicada na região central do cordão de solda enquanto que a polaridade positiva é usada nas regiões laterais. Desta maneira é possível fazer uso da polaridade negativa para aumentar a taxa de deposição e diminuir a penetração garantindo que, com a polaridade positiva, não ocorram pontos de falha de fusão nas laterais dos cordões. Na segunda parte do trabalho a polaridade negativa é aplicada na soldagem de uma peça da indústria automotiva nas mesmas condições de um posto de trabalho industrial. A velocidade de soldagem alcançada é da ordem de processos de alta produtividade como o MIG/MAG duplo arame. As soldas foram aprovadas pela norma interna da empresa que cedeu as peças para os ensaios. Neste tipo de aplicação a polaridade negativa mostrou colaborar com o aumento da velocidade de soldagem sem o aparecimento de defeitos que desqualificassem a solda. De maneira geral para algumas aplicações de revestimento e soldagem de união de chapas finas, a soldagem MIG/MAG pode ser utilizada com polaridade de eletrodo negativo mediante aplicação de técnicas que minimizem as falhas

This dissertation is a research on the applicability of negative polarity using GMAW processes. This research is divided into two parts. The first part is based on the combined use of positive and negative polarity as a strategy to achieve specific characteristics that are desired in overlay welding process, as an example the low dilution process. In classic literature the GMAW process with negative polarity is defined as unstable and as a result presents a lot of spatter. Recent studies show that, for a certain range of current and gas protection, it is possible to obtain weld seams without defects using only the negative polarity on GMAW processes. However, the results presented in these literatures are on deposit sheet and strands of high convexity, which hardly reflects a real application. The high convexity of a weld and the resulting low penetration, results in a low applicability in join welding. Not even in overlay welding, which low penetration is a favorable condition, it is possible to use negative polarity. Due to welding convexity, the realization of stands side by side results in a fusion failure. To solve the problem of this welding process it was developed a strategy of changing polarity in synchronized parameters with the torch trajectory on weaving motion. The negative polarity is applied to the central part of the weld seam while the positive polarity is applied to the borders. This way it is possible to use the negative polarity to increase the deposition rate and therefore decrease the penetration, and with positive polarity ensure that points of fusion failure will not occur on the borders of the weld bead. In the second part of this work, the negative polarity is applied to the automotive welding industry under the same terms as an industrial work station. The welding speed achieved is compared to high speed productive processes such as GMAW double wired. The welds were approved by the company's internal regulations, which also gave the parts for testing purposes. To this type of application the negative polarity showed to be efficient with an increase on welding speed without been disqualified by welding defects occurrences. However for some applications of overlay and thin metal union, the GMAW can be used with negative polarity electrode by applying techniques that minimize these types of failures