Estudo e Desenvolvimento do Processo TIG com Alimentação Automática de Arame

1. INTRODUÇÃO 

   Num mercado cada vez mais globalizado, ter competitividade é uma característica indispensável à sobrevivência de uma empresa. Entretanto, para se ter competitividade é necessário a fabricação de produtos que satisfaçam os requisitos estabelecidos pelo trinômio qualidade, baixo custo e alta produtividade. Através do desenvolvimento de novas tecnologias é possível otimizar este trinômio e, desta forma, processos que permitem obter maior produtividade com baixo custo adicional e sem comprometimento da qualidade tornam-se bastante interessantes para serem adotados pelas empresas. Neste contexto surge a proposta de desenvolvimento e aplicação do processo de soldagem TIG com alimentação automática de arame. Para tanto, é necessário adicionar ao equipamento convencional, um sistema de alimentação de arame e adaptação da tocha, conforme Fig. 1 e 2. O arame pode ser alimentado à temperatura ambiente ou pré-aquecido (quando se necessitar de um considerável aumento de produtividade). 

Figura 1 -Tocha TIG alimentadaautomaticamente, desenvolvida para
este projeto e já disponível comercialmente.

   A produtividade de um determinado processo nem sempre é apresentada de maneira isenta de falsas interpretações e expectativas. Comumente esta produtividade é relacionada com a taxa de deposição e assim, aquele processo que fornece o maior valor para esta grandeza é considerado o mais produtivo. Entretanto, a medição da produtividade deve considerar outros fatores. O que se diria, por exemplo, do processo de soldagem  plasma pela técnica " key hole" em  quese produz a solda sem qualquer material de adição?

 
Figura 2 - Cabeçote STA-TIG IMC, desenvolvido para este projeto e
já disponível comercialmente.

   Deve-se considerar que as velocidades de soldagem neste processo são, por vezes, maiores que a do processo MIG/MAG. Mesmo em se considerando somente os processos que inerentemente depositam material, a apresentação das taxas de deposição não leva em conta, na maioria das vezes, o aspecto de relatividade. Isto é, não relaciona esta produtividade com o que está entrando de insumo no processo. Assim, o relacionamento da taxa de deposição com a corrente de soldagem é, por vezes, indispensável, pois em muitas situações não se pode elevar o valor desta. Por isso, a produção baseada em taxa absoluta de deposição não é, nestes casos, uma informação satisfatória. 
Além disso, quase a totalidade das informações existentes não é tratada com rigor científico. Existe, por exemplo, na soldagem, critérios adotados pelos metalurgistas que são diferentes daqueles utilizados pelo pessoal que trata dos processos. Assim, os metalurgistas consideram, nos seus trabalhos, a energia do processo, dando então importância para a tensão de soldagem, havendo aí, uma dicotomia de tratamento dentro de um mesmo processo. É devido a isso que surgem tantas possibilidades de se provar o que se quer, dependendo das premissas consideradas. Também o índice de retrabalho deve ser considerado como fator que afeta a produtividade, indo muito além da simples quantificação de um valor numérico. É neste contexto que se insere o presente projeto, o qual faz parte de uma nova linha de pesquisa aberta no LABSOLDA / UFSC. 

4. EQUIPAMENTOS  E INSTRUMENTAÇÃO

•  Fonte de Soldagem Multiprocesso, Microprocessada (MTE DIGITEC 450);
•  Tacogerador "Data Harvest", modelo 8020 (0 a 25) m/min;
•  Softwares : OSCILOS e CALIGEN;
•  Sistema microcontrolado de deslocamento da tocha (TARTÍLOPE);
•  Placa de Aquisição de Dados (INTERDATA 3);
•  Cabeçote Alimentador Automático de Arame (STA TIG);
•  Tocha TIG com suporte para alimentação de arame;
•  Medidor de Velocidade do Arame (MVA)

   Os equipamentos necessários ao desenvolvimento deste projeto já foram implementados, constituindo-se em partes integrantes da bancada de ensaios. Foram realizados ensaios preliminares com o objetivo de se testar o desempenho e a operacionalidade de cada elemento do sistema. Visando uma melhoria no desempenho de suas funções, a tocha  sofrerá modificações em seu suporte, tornando-a mais adequada ao uso e garantindo um melhor direcionamento do arame até a poça de fusão. O cabeçote alimentador permite garantir o equilíbrio necessário entre a potência consumida no arco e a velocidade de alimentação do arame, obtendo-se uma fusão contínua do mesmo. Quando se utiliza uma corrente pulsada, o cabeçote alimentador também permite que o arame seja alimentado de forma pulsada ( Fig.4 ). Através de dois potenciômetros e um "display" digital, pode-se selecionar diretamente as velocidades de pulso e de base. Foi necessário a introdução de circuitos eletrônicos capazes de controlar o início e o fim da soldagem. No início do cordão impõe-se um tempo de atraso entre a abertura do arco e o início da alimentação do arame, para se manter estável o arco voltaico. Este atraso é conseguido através do ajuste de uma rampa de subida da velocidade de alimentação do arame. No final da soldagem deve-se ajustar a velocidade do arame, de modo a evitar sua colagem na peça de trabalho, através do ajuste de uma rampa de descida. Ensaios realizados na posição plana apresentaram resultados bastante satisfatórios, indicando um aumento considerável da produtividade em relação ao processo TIG convencional, aproximando-se daqueles obtidos com o processo MIG / MAG. Atualmente estão sendo realizados ensaios em posição sobre-cabeça.

 
  6. APLICAÇÕES   

• Revestimento por solda em superfícies metálicas (recuperação de turbinas hidráulicas erodidas por cavitação);
• Soldagem de peças onde se deseja qualidade com alta produtividade;

7. FINANCIAMENTO

PROJETO ROBOTURB /  PADCT III, CNPq e MARINHA DO BRASIL.