Estudo para a otimização da soldagem MIG/MAG robotizada de peças em aço inoxidável ferrítico conformadas por estampagem

Abstract

O presente trabalho teve por finalidade elaborar os procedimentos para a soldagem robotizada pelo processo MIG/MAG de coletor de escapamento, fabricado a partir de chapas conformadas em aço inoxidável ferrítico. O material de base usado foi um aço inoxidável ferrítico AISI 441 com espessura de 1,8 mm, o material de adição utilizado foi arame eletrodo de aço inoxidável AWS ER 430Ti com diâmetro de 1,0 mm. Empregaram-se três tipos de gases de proteção, a saber: misturas de argônio com 4% de CO2, 15% de CO2 e 2% de O2. Os experimentos objetivaram determinar as condições de soldagem que produzem uma solda satisfatória, sob os aspectos de estabilidade do arco e de dimensões e geometria do cordão. Primeiro, foi realizada a deposição de cordões sobre chapa plana bead on plate de 60 x 150 mm de largura e comprimento, respectivamente, para estabelecer as melhores condições para obter um arco estável. Nesta etapa foram variados apenas os valores do arc trim (ajuste do comprimento do arco) e DBCP (distância bico de contato peça), mantendo-se as demais variáveis fixas. Em seguida, foram feitas soldagens na posição plana, em junta sobreposta, para determinar as condições que resultam em um cordão de geometria e tamanho satisfatórios. As seções transversais às soldas foram submetidas à análise microestrutural, metalografia quantitativa, medição de dureza e ensaios de corrosão intergranular. Nestes ensaios constatou-se, como esperado, que ao diminuir o valor de arc trim ocorre um aumento na velocidade do arame, o que diminui o comprimento e a tensão do arco. Ao utilizar uma maior DBCP, há um aumento significativo na tensão do arco. Os valores de microdureza não tiveram variação significativa nas três regiões que compõem a solda, ou seja, zona de fusão, ZAC (zona afetada pelo calor) e metal de base. Nas análises realizadas em relação ao tamanho de grão na região da ZAC, notou-se moderado crescimento de grão. As condições mais adequadas para a soldagem foram arc trim de -8, DBCP de 12 mm e gás de proteção Ar + 2% de O2. Com elas a soldagem transcorreu sem curtoscircuitos, e os cordões de solda obtidos tiveram aspecto uniforme e ficaram livres de descontinuidades.<br>

Abstract : The present work aims to develop MIG/MAG arc welding procedures for automated applications for lap joints in ferritic stainless steel used in automotive exhaust manifolds. The base material used was ferritic stainless steel type AISI 441 with a thickness of 1.8 mm and the filler material used was a wire AWS ER 430Ti stainless steel with a diameter of 1.0 mm. The tests were conducted using three different kinds of shielding gas: Argon with 4% CO2, Argon with 15% CO2 and Argon with 2% O2. The experiments were designed in order to determinate the welding conditions that produce the best arc stability, bead geometry and bead dimensions. To establish the best conditions for obtaining a stable arc, welding beads were deposited on flat steel sheet specimens (bead on plate) measuring 60 mm width and 150 mm length. In those tests, were varied only the values of the arc trim (arc length adjustment) and the CTWD (contact tip to work distance), keeping constant the other variables. Afterward, welds were made in the flat position in lap joint, in order to study the conditions which resulted in a satisfactory bead geometry and size. The welding cross sections were analyzed through metallographic tests, micro-hardness, intergranular corrosion tests and grain size measurements. It was verified, as expected, that by decreasing the value of arc trim there was an increase in the wire speed, which reduced the arc length. The microhardness values have not changed significantly in the three main regions of the weld, comprising the weld metal, or fusion zone, HAZ (Heat-affected zone) and the base metal. Analyses undertaken in the HAZ region revealed a moderate grain growth. The welding parameters that resulted in the best welding conditions were arc trim -8, DBCP 12 mm and shielding gas Argon with 2% O2. With this condition, the process was performed without short circuiting and the weld beads had uniform appearance and absence of discontinuities.