Alimentação dinâmica de arame com baixo ângulo de inserção no processo TIG

Abstract

Com o avanço das tecnologias de soldagem, variantes do processo TIG, como TIPTIG e TOPTIG, destacam-se pela promessa de maior produtividade e qualidade, incorporando inovações como alimentação dinâmica e inserção em baixo ângulo. No entanto, a escassez de estudos técnicos sobre seus efeitos reais ressalta a necessidade de pesquisas mais aprofundadas. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo caracterizar o processo TIG conciliando ambas as variantes, isto é, alimentação dinâmica e inserção de topo, baseando-se nos eventos de transferência metálica bem como as influências dos parâmetros do processo sobre aspectos macro e microestruturais dos cordões Para tanto, foram empregados métodos de monitoramento e controle fundamentados na aquisição de sinais elétricos, sobretudo a tensão entre o metal de adição e eletrodo, bem como filmagens em alta velocidade e termografia infravermelha. Dos resultados obtidos, ressalta-se a forte influência da alimentação dinâmica de arame sobre a estabilidade do processo bem como sobre a geometria dos cordões. As filmagens termográficas sugerem que a alimentação dinâmica influencia na termodinâmica da poça, aumentando as trocas convectivas com a peça e reduzindo os tempos de solidificação. Ademais, os resultados mostraram também que a inserção de topo, embora permita a execução procedimentos omnidirecionais (variação da trajetória da tocha), apresenta grande variação na geometria dos cordões para as diferentes posições de inserção. Além de corrente constante, o método proposto para sincronia entre corrente pulsada e alimentação dinâmica se mostrou eficaz e a técnica sincronizada no pulso apresentou melhores resultados voltados para revestimento do que a técnica de sincronismo na base. Por fim, aos experimentos de revestimentos duro mostraram que a alimentação dinâmica favorece a dispersão de carbonetos, aumentando a resistência à abrasão dos cordões. Em conclusão, este trabalho apresenta contribuições significativas para a compreensão e controle dos eventos relacionados a transferência metálica no processo TIG com alimentação dinâmica de arame com baixo ângulo de inserção, possibilitando novas frentes de aplicações.

Abstract: With the advancement of welding technologies, GTAW process variants such as TIPTIG and TOPTIG stand out for their promise of greater productivity and quality, incorporating innovations such as dynamic feeding and low-angle wire insertion. However, the scarcity of technical studies on their real effects highlights the need for further research. In this context, the present work aims to characterize the GTAW process combining both variants?dynamic feeding and top insertion?focusing on metal transfer events and the influence of process parameters on the macro and microstructural aspects of the weld beads. To achieve this, monitoring and control methods based on electrical signal acquisition, particularly the voltage between the filler metal and the electrode, were employed, along with high-speed filming and infrared thermography. The results emphasize the strong influence of dynamic wire feeding on process stability and bead geometry. Thermographic imaging suggests that dynamic feeding affects the thermodynamics of the weld pool, increasing convective exchanges with the workpiece and reducing solidification times. Additionally, the findings revealed that top insertion, while enabling omnidirectional procedures (torch trajectory variation), results in significant variations in bead geometry depending on the insertion position. Beyond constant current operation, the proposed method for synchronizing pulsed current with dynamic feeding proved effective, with pulse-synchronized techniques showing better results for coating applications compared to base-synchronized techniques. Finally, experiments on hardfacing demonstrated that dynamic feeding promotes the better dispersion of carbides, enhancing the abrasion resistance of the weld beads. In conclusion, this work provides significant contributions to understanding and controlling metal transfer events in the TIG process with dynamic wire feeding, paving the way for new application possibilities.