Orientador: Prof. Dr. Régis Henrique Gonçalves e Silva
Coorientador: Prof. Dr. Jair Carlos Dutra
RESUMO
Dentre os diversos processos de soldagem a arco, o processo MIG/MAG é aquele que tem sido alvo do maior número de melhorias e evoluções tecnológicas nas últimas décadas. As empresas fabricantes têm produzido novidades em profusão tamanha que, por muitas vezes, se torna difícil acompanhar e quase impossível avaliar suas reais funcionalidades. O processo MIG/MAG Pulsado, que surgiu originalmente nos anos 1960-70, impulsionado principalmente por avanços na eletrônica, pode ser considerado a primeira destas evoluções tecnológicas a surgir no mercado. Baseando-se no controle do sinal de corrente, provido pela fonte de soldagem, este processo permite soldagem com transferência metálica do tipo goticular (spray) em valores de corrente típicos de curto-circuito, conferindo ao processo características como reduzida geração de respingos e produção de cordões de solda com aparência superficial e características geométricas superiores. O MIG/MAG Pulsado logo se tornou uma boa alternativa para a soldagem de aços inoxidáveis e ligas de alumínio, materiais de menor soldabilidade quando comparados ao aço ao carbono. Em seguida, o desenvolvimento do processo MIG/MAG Pulsado CA que, ao incorporar uma fase de corrente negativa ao sinal de corrente, incorporou ao processo algumas características favoráveis como maior taxa de fusão e menor imposição de calor a peça de trabalho sem as instabilidades típicas da corrente negativa. Estas características tornaram o processo mais versátil possibilitando seu emprego em um número maior de aplicações. Embora seja razoavelmente bem estabelecido, o processo MIG/MAG Pulsado (CC ou CA) também têm tido sua parcela de melhorias ou evoluções com as fabricantes apresentando novas formas de onda de corrente, sistemas de controle de forma de arco dentre outras novidades. As publicações científicas acompanham e relatam as novidades, porém, com uma postura muitas vezes acrítica em relação as novidades, algumas vezes apenas reproduzindo as afirmações das fabricantes que sabidamente, podem muito bem serem apenas frases de efeito mercadológico. Diante deste cenário, este trabalho tem como motivação examinar algumas novidades relacionadas ao processo MIG/MAG Pulsado CC/CA que foram lançadas no mercado recentemente. Questões típicas como as vantagens do processo, a condição de “uma gota por pulso” (UGPP), fase de destacamento de gota metálica, novas formas de onda de corrente, capacidade de preenchimento de junta (gap bridge abitlity), imposição de calor a junta, maior taxa de fusão, pulso negativo dentre outras, são vistas de um ponto de vista crítico e inovador. Para tanto, todos os ensaios foram apoiados por algum método de monitoramento visual (filmagem normal, de alta velocidade e termográfica) além dos métodos já comuns de coleta de dados elétricos (corrente, tensão) e mecânicos (velocidade de alimentação de arame). Essa abordagem gerou resultados que demonstram um certo distanciamento entre o que se tem na prática e o que é afirmado pelas empresas fabricantes e, em alguns casos, reproduzidos por publicações científicas. Por outro lado, alguns resultados corroboram o que é afirmado em publicações, porém nem sempre a causa da eficiência do processo diante de uma determinada aplicação é aquela atribuída pela fabricante ou publicação científica. Longe da presunção de ser uma espécie de “portador da verdade”, este trabalho traz uma gama razoável de resultados sobre o MIG/MAG Pulsado que, espera-se, alimente discussões entre os profissionais da soldagem e colabore para um melhor entendimento deste processo.
Palavras-chave: MIG/MAG Pulsado, MIG/MAG Pulsado CA, forma de onda de corrente, alumínio, aço inoxidável, gap bridge ability
ABSTRACT
Among the various arc welding processes, the GMAW is the one that has been the target of the greatest number of technological improvements and evolutions in recent decades. The manufacturing companies have produced new improvements in such profusion that, many times, it is difficult to follow and almost impossible to evaluate its real functionalities. The GMAW-P process, which originally appeared in the 1960s-70s, driven mainly by advances in electronics, can be considered the first of these technological developments to appear on the market. Based on the control of the current signal, provided by the welding source, this process allows welding with spray metallic transfer type at typical short-circuit current values, giving the process characteristics such as reduced spatter generation and production of weld beads with superficial appearance and superior geometric characteristics. GMAW-P process soon became a good alternative for the welding of stainless steels and aluminum alloys, materials of less weldability when compared to carbon steel. Then, the development of the AC-GMAW process, which, by incorporating a negative current phase into the current signal, incorporated into the process some favorable characteristics such as higher melting rate and lower heat input on the workpiece without the typical instabilities of the negative current. These characteristics made the process more versatile, allowing its use in a greater number of applications. Although it is reasonably well established, the GMAW process (Pulsed or AC) has also had its share of improvements or evolutions with manufacturers presenting new current waveforms, arc shape control systems, among other novelties. Scientific publications follow and report the news, however, with an often uncritical stance in relation to the improvements, sometimes only reproducing the statements of the manufacturers, which are known to be just phrases of market effect. In view of this scenario, this work is motivated to examine some news related to the GMAW (Pulse and AC) process that were recently launched on the market. Typical issues such as the advantages of the process, the “one drop per pulse” (ODPP) condition, drop detachment phase, new current waveforms, gap bridge abitlity, heat input on joint, higher fusion rate, negative pulse among others, are seen from a critical and innovative point of view. To this end, all tests were supported by some method of visual monitoring (normal, high-speed and thermographic footage) in addition to the already common methods of collecting electrical (current, voltage) and mechanical (wire feed speed) data. This approach generated results that demonstrate a certain distance between what is in practice and what is stated by the manufacturing companies and, in some cases, reproduced by scientific publications. On the other hand, some results corroborate what is stated in publications, but not always the cause of the process efficiency o for a given application is that attributed by the manufacturer or scientific publication. Far from the presumption of being a kind of “truth bearer”, this work brings a reasonable range of results on the Pulsed MIG / MAG that, hopefully, will feed discussions between welding professionals and collaborate for a better understanding of this process.
Keywords: GMAW-P, AC-GMAW, current waveform aluminum, stainless steel, gap bridge ability
REFERÊNCIA
CIRINO, Luciano Machado. Análise crítica de formas de onda de corrente e métodos de controle no processo MIG/MAG Pulsado CC/CA. 2020. 194p. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2020.