Proposição e avaliação da soldagem GMAW pulsada com intervalos de energia térmica ultrabaixas.

Abstract

O transporte ferroviário desempenha um papel essencial em países de grande extensão territorial, como o Brasil, embora sua utilização ainda seja limitada em comparação a nações como Estados Unidos, Rússia e Canadá. A busca por maior eficiência, produtividade e segurança tem impulsionado o desenvolvimento de técnicas de soldagem, fundamentais para a fabricação e manutenção de veículos ferroviários. Dentre essas técnicas, destaca-se o processo Gas Metal Arc Welding (GMAW), amplamente empregado devido à sua versatilidade em diferentes materiais e espessuras. No GMAW, o passe de raiz é uma etapa crítica para garantir a integridade estrutural, especialmente em materiais espessos, sendo frequentemente otimizado com o uso de cobre-junta, que auxilia no controle da penetração e na prevenção de defeitos. Entretanto, a soldagem convencional apresenta limitações que podem ser superadas por métodos de transferência metálica pulsada, caracterizados por maior controle do metal de adição e do aporte de calor, o que favorece a precisão e a qualidade do processo. Em resposta às demandas industriais, surgiram técnicas avançadas, como o processo duplamente pulsado e o Pulsed Multi Control (PMC), que proporcionam maior estabilidade e menor aporte térmico, otimizando a eficiência global do processo. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo propor e avaliar uma técnica de soldagem baseada na pulsação térmica, voltada à redução do aporte de calor e ao aprimoramento do controle do cordão, com potencial aplicação futura no passe de raiz em soldagens do setor ferroviário. A técnica consiste em um processo GMAW pulsado, utilizando correntes ultrabaixas no período de baixa energia, de modo a identificar o limite entre estabilidade e viabilidade do processo com o menor aporte térmico possível. Os ensaios foram conduzidos no Laboratório de Tecnologia da Soldagem (LTS) do CTJ/UFSC, onde foram definidas variáveis como corrente de pico, corrente de base, velocidade de alimentação do arame e tempo de pulso. A partir dos resultados obtidos, foi possível estabelecer uma parametrização viável, capaz de promover maior taxa de fusão, formação superficial escamada e cordões de solda regulares e estáveis, evidenciando o equilíbrio entre o aporte térmico e a estabilidade do arco elétrico.

Rail transport plays an essential role in countries with large territorial extensions, such as Brazil, although its use remains limited compared to nations like the United States, Russia, and Canada. The pursuit of greater efficiency, productivity, and safety has driven the development of welding techniques, which are fundamental for the manufacturing and maintenance of railway vehicles. Among these techniques, the Gas Metal Arc Welding (GMAW) process stands out for its versatility in different materials and thicknesses. In GMAW, the root pass is a critical stage to ensure structural integrity, especially in thick materials, and is often optimized through the use of backing copper, which helps control penetration and prevent defects. However, conventional welding presents limitations that can be overcome by pulsed metal transfer methods, characterized by greater control of filler metal and heat input, which favor process precision and weld quality. In response to industrial demands, advanced techniques such as the double-pulsed process and Pulsed Multi Control (PMC) have emerged, providing greater stability and lower heat input, thus optimizing overall process efficiency. In this context, the present work aimed to propose and evaluate a welding technique based on thermal pulsing, focused on reducing heat input and improving weld bead control, with potential future application to root pass welding in the railway sector. The technique consists of a pulsed GMAW process, using ultralow currents during the low-energy period, to identify the limit between process stability and viability with the lowest possible heat input. The experiments were conducted at the Welding Technology Laboratory (LTS) of the CTJ/UFSC, where variables such as peak current, base current, wire feed speed, and pulse time were defined. Based on the results obtained, it was possible to establish a feasible parameterization, capable of promoting a higher fusion rate, scaled surface formation, and regular and stable weld beads, evidencing a balance between heat input and arc stability.