Desenvolvimento e análise preliminar de tecnologia para soldagem SAW com pulsação ultrassônica da corrente

Abstract

A soldagem a arco submerso apresenta-se como um processo adequado para a aplicação em grande escala na indústria de construção naval devido à possibilidade de soldagem com elevada densidade de corrente, sendo aplicável para grandes espessuras com altas taxas de deposição. O presente trabalho propõe a aplicação da técnica de excitação ultrassônica do arco no processo SAW, com o intuito de analisar a influência dos principais parâmetros associados a pulsação da corrente sobre os cordões de solda, como a frequência e a amplitude da corrente de excitação ultrassônica. Para tanto, foi desenvolvida uma bancada experimental constituída por uma fonte convencional de soldagem, uma outra fonte capaz de pulsar a corrente com frequência de pulsação ultrassônica, um sistema completo de aquisição de dados, um dispositivo mecanizado de deslocamento de tocha, um sistema de alimentação de arame e um cabeçote de soldagem SAW. Este foi desenvolvido e construído de modo a permitir a realização de ensaios experimentais. Com a bancada assim composta, foram realizados cordões de solda que permitiram analisar os efeitos da aplicação da técnica de excitação ultrassônica do arco na soldagem a arco submerso. Foram empregadas duas amplitudes de corrente de excitação ultrassônica, 25 A e 50 A, cada qual em três frequências de pulsação diferentes, 20 kHz, 50 kHz e 80 kHz. A partir de macrografias foram realizadas análises dimensionais do cordão com foco na largura, penetração e área fundida, assim como a área da zona afetada pelo calor (ZAC). Como resultado, contrariando as informações disponíveis na literatura, não foi possível identificar alterações consideráveis na geometria do cordão de solda, assim como, na ZAC que pudessem ser atribuídas à pulsação da corrente.

The submerged arc welding is presented as a desirable process for large-scale application in the shipbuilding industry due to the possibility of welding with high current density being applicable for large thicknesses with high deposition rates. This paper proposes the application of arc ultrasonic excitation in the SAW process, in order to evaluate the influence of the main parameters associated with pulse current on weld beads, such as the frequency and amplitude of the ultrasonic excitation current. For this purpose, a test rig comprising a conventional welding source has been developed, another capable of pulsing source current with ultrasonic pulse rate, a complete system of data acquisition, a mechanized device torch displacement, a feeding system wire and SAW welding head. This was developed and constructed to allow the conducting experimental tests. With so composed bench, weld beads were performed that allowed to analyze the effects of the application of ultrasonic excitation technique of arc welding in submerged arc. Were used two current amplitudes of ultrasonic excitation 25 A and 50 A, each at three different pulse frequencies, 20 kHz, 50 kHz and 80 kHz. From macrographs dimensional analyzes were performed focusing on the bead width, penetration and molten area as the area of the heat affected zone (HAZ). As a result, contrary to the information available in the literature, not possible to identify significant changes in the geometry of the weld bead, as well as the HAZ that could be attributed to the pulse of current.