Desenvolvimento de envelopes operacionais para processo MIG/MAG robotizado com diferentes gases de proteção

Abstract

O principal objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de “envelopes operacionais” para a soldagem pelo processo MAG robotizado, ou seja, foram detalhadamente investigados intervalos admissíveis, nos quais os parâmetros operacionais podem ser alterados sem que sejam produzidos defeitos no cordão de solda devidos ao procedimento, para as condições experimentais escolhidas. Desta forma, a soldagem MAG robotizada foi realizada sobre juntas de filete na posição plana, usando fonte de potência inversora com curva característica tensão constante, em corrente contínua eletrodo positivo (CCEP). O metal base foi um aço estrutural de alta resistência mecânica e o eletrodo classificado como AWS ER70S-6. Foram empregadas diversas combinações de parâmetros de soldagem (tensão, intensidade da corrente, velocidade de soldagem) e gases de proteção, i. e., dióxido de carbono (CO2) puro e argônio(Ar) com distintas proporções de oxigênio (O2) e/ou CO2. Os resultados indicaram que misturas dos gases argônio com relativamente pequenas proporções de O2 e CO2 possibilitam, para as mesmas condições, soldagens com menores energias. Entretanto, não foi detectado significativa variação da taxa de deposição. Com relação à geometria do cordão de solda (altura, largura e penetração), verificou-se que o tipo do gás de proteção altera a mesma e modifica a diluição. Além disto, misturas contendo CO2 e O2 produziram maior penetração. Para todas as condições avaliadas, as medições mostraram deformação nas direções longitudinal e transversal. Foi identificado que ocorre maior distorção angular no sentido perpendicular ao eixo da solda e que este fato é principalmente afetado pela restrição da junta, energia de soldagem e área da seção transversal do cordão de solda. Os resultados mostram que os modelos desenvolvidos são capazes de predizer parâmetros de soldagens para uma dada geometria do cordão, diluição e distorção com razoável precisão.

The main aim of this work, was to establish “operational envelops” to welding through robotized GMAW, i. e., there were thoroughly investigated allowable ranges in which the operating parameters can be changed without being produced defects in the weld bead due to procedure, for the chosen experimental conditions. Therefore, welds were made by robotized GMAW on fillet joints in the flat position, using an inverter power source with constant voltage characteristic curve, direct current electrode positive (DCEP). The base metal was a high strength structural steel plate, and the electrode classified as AWS ER70S-6. There were used many combinations of welding parameters (voltage, current intensity, welding speed) and shielding gases, i. e., pure carbon dioxide (CO2) and argon with different proportions of oxygen (O2) and / or CO2. The results have shown that gas mixtures of argon with relatively low percentages of O2 and CO2 allow, for the same effect, weldings with lower heat inputs. However, it was not noticed significant deposition rate variation. Related to weld bead geometry (height, width and penetration), it was found that the shielding gas type alters it and modifies dilution. Besides, mixtures containing CO2 and O2 produced greater penetration. For all conditions evaluated, the measurements have shown distortion in the longitudinal and transverse directions. It was noticed that more angular distortion occurs at the perpendicular direction to the weld axis, and that this fact is mainly affected by joint restriction, heat input and weld bead cross-sectional area. The results have shown that the developed models are able to predict welding parameters for a given weld bead geometry, dilution and distortion with a reasonable accuracy.