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Estudo dos Efeitos da Polaridade na Soldagem com Corrente Contínua e Alternada pelos Processos TIG e MIG/MAG

Escrito por Luciano Machado Cirino

Orientador: Prof. Jair Carlos Dutra, Dr. Eng.


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RESUMO

Este trabalho abrange o estudo do efeito da polaridade sobre alguns aspectos da soldagem com os processos TIG e MIG/MAG. Os experimentos foram agrupados conforme o processo de soldagem e o aspecto a ser estudado, bem como do procedimento experimental empregado. O primeiro grupo de experimentos visou analisar o efeito do tempo de duração da polaridade positiva sobre as dimensões dos cordões de solda, limpeza catódica e comportamento da tensão no processo TIG CA com formato de onda retangular aplicado ao alumínio.  No aspecto dimensões do cordão de solda, os resultados mostraram situações onde um aumento na penetração de solda e nas áreas fundidas foi verificado à medida que maiores tempos de polaridade positiva eram aplicados. Este comportamento difere do que é comumente encontrado na literatura corrente sobre processos de soldagem com eletrodos não-consumíveis, que infere uma diminuição na penetração de solda com o aumento do tempo de atuação da polaridade positiva.  O segundo grupo verificou o efeito da intensidade da corrente positiva no mesmo processo. Os resultados também se mostraram distintos ao que é comumente apresentado na literatura corrente, que sugere que a intensidade da corrente durante a polaridade positiva tem um papel menor na capacidade de fusão do processo TIG CA aplicado ao alumínio, sendo apenas efetiva para a realização da remoção de óxidos. O aumento da intensidade de corrente positiva causou um aumento de penetração de solda e área fundida. No terceiro grupo de experimentos, foram investigados aspectos concernentes à influência da polaridade no processo MIG/MAG. A maior parte das informações divulgadas na literatura se confirmou. No entanto, características associadas à condição CC- (polaridade negativa) como repulsão de gota e geração de respingos não foram constatadas pela observação do arco voltaico e análise dos cordões de solda. Isto pode ter sido motivado pela corrente utilizada (260 A), típica de transferência goticular, associada à utilização de um mistura de Ar + 2% O2, o que permitiu uma soldagem satisfatoriamente estável em ambas as polaridades. No último grupo, experimentos foram realizados para avaliar o desempenho do sistema MIG Pulsado na condição CC+ e CA na soldagem de juntas de alumínio em filete. Uma mistura especial de Ar + 0,2% O2 foi testada durante estes ensaios para a condição CC+. A expectativa estava em minimizar a oscilação de comprimento de arco que ocorre durante a soldagem MIG do alumínio. Porém, o resultado não foi atingido conforme o esperado. Uma melhoria foi notada, mas de forma bastante limitada e longe da condição ideal. Na condição CA, o processo mostrou-se mais estável para este tipo de aplicação, porém, problemas de falta de robustez (baixa repetividade) foram constatados para as duas variantes deste processo.

Palavras-Chave: TIG, MIG/MAG, Polaridade do Arco, Efeito de Campo, Estabilidade, Alumínio

ABSTRACT

This is a study regarding the effect of the polarity on some aspects of the GTAW and GMAW processes. The experiments were grouped according to the welding process and the aspect to be studied as well as the experimental procedure used. The first group of experiments aimed to analyze the effect of positive polarity time on the weld bead dimensions, cathodic cleaning and voltage behavior in the square current wave form AC-GTAW process applied to aluminum. In the weld bead dimensions aspect, the results showed situations where there was an increase in the weld depth and fusion areas with the increase of positive polarity time. This behavior is different from which is commonly found in the traditional literature about welding processes with non-consumable electrodes, which suggests a decrease in the weld depth with the increase in the positive polarity time. The second group verified the effect of positive polarity current intensity in the same welding process. The results also showed differences from which is commonly presented in the traditional literature, which suggests that the positive polarity current intensity has a minor role in the AC-GTAW process melting capacity when applied to aluminum, being only effective on the cathodic cleaning. The increase in the positive polarity current intensity caused an increase in the weld depth and fusion areas. In the third group of experiments, aspects concerning the effect in the GMAW process were investigated. The majority of the information provided by the literature was confirmed. However, characteristics related to the use of DCEN condition such as drop repulsion were not noticed. This can be attributed to the use of a welding current typical of spray transfer mode (260 A) and the use of Ar + 2% O2 as shielding gas, which allowed a satisfactorily stable welding in both polarities. In the last group, experiments were carried out to evaluate the performance of the P-GMAW in the DCEP and AC conditions when applied to aluminum fillet joints. A special mixture of Ar + 0.2% O2 was tested as shielding gas, in the DCEN condition. The result expected was to minimize the arc length oscillation that occurs during the GMAW of aluminum. However, this result was not achieved in the way expected. The AC-GMAW showed itself more stable in this type of application; however, some problems related to the process capacity of duplicate results were noticed in this condition and in the DCEP condition.

Key-words: GTAW, GMAW, Arc Polarity, Field Emission, Stability, Aluminum

REFERÊNCIA:

CIRINO, L. M.  Estudo dos Efeitos da Polaridade na Soldagem com Corrente Contínua e Alternada pelos Processos TIG e MIG/MAG. 2009. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2009.   

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