Desenvolvimento, Análise e Caracterização de Componentes de Sistemas de Alimentação de Consumíveis em Pó para Soldagem PTA-P
Autor: Jônathas Alexandre Alves
Orientador: Prof. Régis H.Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
Coorientador: Prof. Mateus B. Schwedersky, Dr. Eng.
Data: 13/07/2020, 08h30min
Local: https://meet.google.com/jkn-bppo-qrg (videoconferência)
Resumo
Em termos de produção de revestimentos metálicos, o Plasma de Arco Transferido Alimentado com Pó (PTA-P) representa uma das alternativas mais apropriadas dentre os processos de soldagem a arco, além de figurar como importante ferramenta em pesquisas metalúrgicas. Entretanto, suas funções científicas, associadas a prospecções para aplicabilidade em operações de soldagem mais avançadas, como manufatura aditiva e fabricação de estruturas compósitas, acabam impondo sérios desafios tecnológicos. Nesta conjuntura, muitas adversidades estão relacionadas ao dispositivo alimentador de pó (ADP), já que tais aplicações costumam envolver materiais não padronizados, ou exigir alta performance na adição dos consumíveis. Adicionalmente, deve ser considerado que os sistemas de alimentação de pó, para PTA-P, carecem de recursos de medição apropriados. Neste sentido, além de favorecer monitoramento de procedimentos e controle de dispositivos de soldagem, um sensor pode viabilizar comunicação com sistemas ciber-físicos, informando dados de adição de material a redes de gerenciamento na indústria 4.0. Sob outro aspecto, a escassez de atuadores capazes de proporcionar controle dinâmico do fluxo de alimentação, também é notória. Semelhantes recursos, além de possibilitar melhorias na eficiência do consumo de pó por parte do PTA-P, podem propiciar ampliação de estratégias processuais, convenientes à confecção de estruturas compósitas. Em virtude das privações tecnológicas mencionadas e seus respectivos benefícios, a presente tese de doutorado contribuiu com desenvolvimento, análise e caracterização de novos dispositivos. Um deles consiste em um sensor inédito de fluxo de pó, baseado no princípio dos medidores centrífugos de sólidos particulados. Outro novo recurso corresponde a uma válvula de controle dinâmico de alimentação, baseada em mecanismo motorizado para desvio proporcional de fluxo de pó. Complementarmente, o presente trabalho realizou análises comparativas de performance operacional, entre o tradicional ADP de Tambor e o novo ADP de Esteira. No tocante ao Sensor de Fluxo de pó, mostrou compatibilidade com o sistema de soldagem PTA-P, além de capacidade para medir taxa de alimentação online ao processo, exibindo boa repetibilidade ao longo de faixa operacional conveniente. Embora lenta para controle de dispositivos, a dinâmica do sinal ainda favoreceu monitoramento do consumo de pó, exibindo caráter promissor à comunicação com sistemas industriais inteligentes. Ademais, demonstrou níveis desprezíveis de influências referentes a condições de instalação e outros parâmetros de processo. Já no que diz respeito aos ADP’s, ambos refletiram dependência de recursos especiais de acionamento, além de apresentarem flutuações na taxa de alimentação, causadas por imperfeições de seus mecanismos. Tais efeitos podem prejudicar o desempenho do PTA-P em operações mais avançadas, como manufatura aditiva. Ainda assim, o ADP de Tambor forneceu alimentação de melhor qualidade operando com pós padrão PTA-P. Por outro lado, o ADP de Esteira pode manipular número mais amplo de consumíveis, tolerando problemas relacionados à forma, tamanho e propriedades magnéticas das partículas. Por fim, no que concerne à Válvula de Controle Dinâmico, forneceu desvio proporcional de fluxo de partículas em caráter não linear, além de se mostrar apta a operar em faixa de frequência adequada ao PTA-P. Embora capaz de colaborar para aumento da eficiência de consumo de pó por parte do processo, suas vias apresentaram vazamentos, inibindo sua aplicabilidade em estratégias processuais favoráveis à fabricação de estruturas e revestimentos compósitos.