Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente a busca por melhorias de processos e técnicas de soldagem
mecanizados/automatizados tem sido intensa devido à escassez de mão de obra qualificada.
Nesta linha, a combinação de processos e mesmo de modos operacionais (polaridade e/ou
modo de transferência metálica) dentro de um só processo, em adição à possibilidade de
combinar níveis de corrente de soldagem, vem ganhando espaço. Por meio dos modos
operacionais e/ou dos níveis de corrente, é possível variar a energia do arco (tanto térmica
quanto cinética) entregue à peça de trabalho. Combinando este recurso com o movimento do
arco, pode-se distribuir a energia do mesmo de forma otimizada para controlar a formação do
cordão de solda. Uma forma relativamente simples de controlar o movimento do arco é por
meio de oscilação magnética – deflexão do arco elétrico através de um eletroímã. Assim, este
trabalho explora a sincronização da oscilação magnética com processos de soldagem a arco
de modo a controlar a distribuição da energia do arco sobre a peça. Para tal, foi desenvolvido
um sistema de oscilação sincronizada, incluindo hardware e software, para permitir controlar
a oscilação magnética e a fonte de soldagem (multiprocesso) de forma sincronizada. Em
seguida, foi feita uma caracterização da deflexão (em função da tensão do eletroímã, da
corrente e do comprimento do arco de soldagem) baseada em filmagens de alta velocidade.
Como forma de explorar a técnica de oscilação magnética sincronizada com diferentes
processos de soldagem, foram realizadas duas abordagens, ambas com oscilação do arco
transversal à direção de soldagem, e depois comparadas a condições de referência
(soldagem sem oscilação e com oscilação não sincronizada). O processo TIG foi sincronizado
à oscilação magnética variando o nível de corrente de soldagem de acordo com a posição do
arco, tendo como base de análise o efeito sobre o controle da largura dos cordões de solda
formados. Já o processo MIG/MAG foi sincronizado à oscilação magnética variando os modos
operacionais de soldagem de acordo com a posição do arco, avaliando o efeito sobre o
controle da geometria das áreas fundidas dos cordões resultantes. O sistema de oscilação
magnética sincronizada demonstrou ser capaz de controlar a formação do cordão tanto na
soldagem TIG quanto na MIG/MAG. No caso do TIG sincronizado, foi possível aumentar a
largura do cordão do lado com maiores corrente e tempo de parada lateral e vice-versa. Já no
caso do MIG/MAG sincronizado, foi possível controlar a geometria da zona fundida formada,
podendo-se diminuir a diluição dos cordões resultantes, com pouca variação no reforço
superior e ao mesmo tempo com aumento de largura dos cordões e com tendência de maior
concentração da penetração nas laterais dos mesmos. Acredita-se que a técnica de oscilação
magnética sincronizada com processos de soldagem possa ser explorada visando diversas
aplicações, nas quais é importante otimizar a distribuição de energia do arco sobre a peça de
trabalho. / Currently the search for improvements in processes and mechanized/automated
welding techniques has been intense due to the skilled labor shortage. In this line, the
combination of processes and even operational modes (polarity and/or metal transfer mode)
within a process, in addition to the possibility of combining welding current levels, has gained
attention. Through operational modes and/or current levels, the arc energy (both thermal and
kinetic) delivered to the workpiece can be changed. By combining this feature with the arc
motion, the arc energy can be optimally distributed to control the formation of the weld bead.
A relatively simple way to control the arc motion is by magnetic oscillation - deflection of the
electric arc by an electromagnet. Thus, this work exploits the synchronization between the arc
oscillation and the welding process to control the arc energy distribution on the workpiece. To
this end, a synchronized oscillation system, including hardware and software, was devised to
enable to control the magnetic oscillation and a multiprocess welding power source
synchronously. Then, a characterization of the magnetic arc deflection was carried out
(according to the electromagnet voltage, welding current and arc length) based on high-speed
filming. In order to exploit the synchronized magnetic oscillation technique with different
welding processes, two approaches were executed, both with arc oscillation transverse to the
welding direction, and then compared to reference conditions (welding without oscillation and
with unsynchronized oscillation). The TIG process was synchronized to the magnetic
oscillation varying the level of welding current according to the arc position, being the effect on
the control of the weld beads width the basis for analysis. The MIG/MAG process was
synchronized to the magnetic oscillation with different welding operational modes according to
the arc position, being the effect on the control of the molten zone geometry the basis for
evaluation. The synchronized oscillation system was able to control the formation of the weld
beads for the TIG as well as for the MIG/MAG welding. In the case of the synchronized TIG, it
was possible to increase the weld bead width on the side with higher current and lateral stop
time and vice versa. In the case of the synchronized MIG/MAG, it was possible to control the
molten zone geometry, besides reduce the dilution of the resulting beads, with little variation
in the top reinforcement and at the same time with increasing in the bead widths and with
tendency for more side penetration. It is believed that the magnetic oscillation technique
synchronized with the welding processes can be exploited in several applications, where it is
important to optimize the arc energy distribution on the workpiece. / Dissertação (Mestrado)
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/18046 |
| Date | 28 August 2015 |
| Creators | Larquer, Thiago Resende |
| Contributors | Reis, Ruham Pablo, Ferraresi, Valtair Antonio, Teixeira, Paulo Roberto de Freitas |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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