A cada novo projeto de fabricação de produtos em geral é perceptível a preocupação com a redução do peso e a durabilidade dos componentes envolvidos em sua estrutura, o que, em relação aos componentes metálicos, tem gerado uma necessidade crescente de utilização de chapas cada vez mais finas e resistentes à corrosão, em especial, chapas de aço galvanizadas e alumínio. A união destas chapas finas se constitui em um desafio, não somente do ponto de vista da qualidade da união, como também da produtividade decorrente do processo escolhido e dos parâmetros empregados.
Considerando o processo de soldagem empregado, a união de chapas finas tem sido geralmente realizada por processo TIG, que, embora aceito como pouco produtivo, oferece a melhor versatilidade com relação a conformabilidade da geometria da solda, pois, como no processo TIG, a adição de material não está atrelada à energia de soldagem, pode-se obter um bom controle da geometria da solda.
O processo MIG, tido como o mais produtivo, tem sido utilizado para soldagem de chapas relativamente finas, porém com espessuras geralmente acima de 1 mm. Nestes casos, a técnica do MIG pulsado, que promove a transferência sem curto circuito com correntes médias relativamente baixas tem apresentado bons resultados.
Mesmo a técnica MIG pulsado, nos padrões normais, não é aplicável a chapas muito finas, abaixo de 1 mm, isto devido ao nível de corrente mínima praticável ser geralmente acima de 40 A, que ainda é muito alta para tais espessuras. Visando tornar o processo MIG adequado às novas exigências de soldagem de chapas finas estão sendo desenvolvidos estudos para utilização de uma nova técnica de soldagem, denominada MIG pulsado com corrente alternada MIG-AC (VP-GMAW), que permite um melhor controle do aporte térmico na soldagem.
A utilização da técnica MIG-AC para a soldagem de chapas finas de alumínio é fundamentada na possibilidade de serem aproveitadas algumas características vantajosas do uso da polaridade positiva e outras da polaridade negativa, o que é possível pelo uso de uma corrente alternada, através da qual são estabelecidos intervalos com amplitudes específicas em cada polaridade.
O estudo das características inerentes ao uso de cada polaridade é fundamental para um adequado aproveitamento de suas respectivas vantagens. Dentre estas características deve-se destacar as diferenças de estabilidade do arco, transferência metálica, aquecimento, penetração e taxa de fusão do arame.
O principal fator de influência nas características citadas é a emissividade termoiônica, pelo fato do cátodo apresentar diferentes condições em cada uma das polaridades. Considerando que a emissividade termoiônica dos óxidos é maior que a do metal puro e que há uma maior formação de óxidos na periferia do fundido, a maior dimensão da poça de fusão em comparação com o eletrodo, implica em maior emissividade termoiônica da poça de fusão que do eletrodo.
Devido a esta diferença, a utilização da polaridade CC- resulta em um arco voltaico de menor aquecimento e penetração, o que é vantajoso para a soldagem de chapas finas, porém o arco apresenta-se instável, com uma elevada taxa de fusão do arame e resulta em uma transferência metálica na qual a gota está sujeita a forças que tendem a projetar a gota para cima ou para os lados.
A utilização da polaridade CC+ embora resulte em um elevado aquecimento e penetração, indesejáveis para a soldagem de chapas finas, apresenta uma boa estabilidade do arco, e permite uma transferência metálica por projeção axial, adequada ao processo MIG do alumínio.
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Fazendo uso das características das duas polaridades, é possível estabelecer um melhor controle do aporte térmico com estabilidade do arco através da combinação de intervalos em cada polaridade, ou seja, utilizando corrente alternada com intervalos controlados, como apresentado nos oscilogramas ao lado. Entretanto, a utilização de corrente alternada gera uma dificuldade quanto à estabilidade do arco voltaico, pelo fato de apresentar instantes em que a corrente e a tensão tendem ao zero, induzindo a uma extinção do arco, o que exige, do equipamento de soldagem e sistema de controle, características especiais. Além da dificuldade de estabilização do arco voltaico, deve-se considerar a complexidade de fenômenos que ocorrem durante a operação de soldagem, para as quais dispõe-se de poucas informações técnicas, tanto com relação ao processo de transferência metálica, como da influência dos parâmetros, tornando difícil a seleção dos parâmetros para os intervalos em cada polaridade. Visando o desenvolvimento dos estudos da técnica MIG-AC, estão sendo desenvolvidas pesquisas no Labsolda da UFSC, constituindo-se o processo de soldagem MIG-AC do alumínio como tema de tese de doutoramento de Túlio Fernandes dos Santos, junto ao Departamento de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFSC sob orientação do Prof. Jair Carlos Dutra. |
Autores:
- Túlio F. dos Santos, doutorando em Engenharia Mecânica / UFSC
- Orientador: Jair Carlos Dutra