Desenvolvimento e avaliação da soldagem a arco submerso com tecimento transversal

Abstract

O emprego do processo de soldagem a arco submerso (SAW) na construção pesada é algo recorrente. Pois tal processo proporciona elevadas taxas de deposição, muitas vezes não encontradas em outros processos de soldagem. Não obstante, é periódico o desenvolvimento de técnicas de soldagem com o intuito de aprimorar este processo a fim de atingir o máximo de desempenho. Neste contexto, é possível encontrar na literatura trabalhos que abordam o emprego de diversas técnicas de soldagem aplicadas ao processo SAW, a saber: múltiplos arames, longa extensão do eletrodo, adição de arame, entre outros. Entretanto, técnicas de soldagem difundidas em alguns processos de soldagem, como a soldagem com proteção gasosa (GMAW - MIG/MAG) e eletrodos não consumíveis de tungstênio (GTAW - TIG), pouco são encontradas sendo aplicadas no SAW. É o caso da oscilação transversal do eletrodo. Desta forma, a presente pesquisa busca propor e avaliar a aplicação do tecimento no processo SAW. Dado que não existem disponíveis no mercado equipamentos de soldagem SAW que permitam a aplicação da citada técnica, neste trabalho, inicialmente foi desenvolvido um cabeçote de arco submerso capaz de realizar o movimento oscilatório da tocha. De posse deste, realizou-se um estudo acerca da aplicação da técnica do tecimento transversal no processo SAW. Deste modo, realizaram-se ensaios de soldagem com os objetivos de avaliar os efeitos da oscilação da tocha em relação a diluição e perfil de penetração dos cordões de solda, inclusão de escória, uma vez que o processo ocorre sob uma camada de fluxo de soldagem e, sobretudo, a taxa de deposição de material. Para tal avaliação ocorreram três conjuntos de ensaios, os quais variaram independentemente: amplitude de tecimento e frequência de tecimento. Sendo assim, com este trabalho foram alcançadas amplitude de tecimento de até 40mm, permitindo identificar o valor de 0,9g/mm² como quantidade mínima de material a ser depositado por unidade de área de cordão de solda para que seja obtido um cordão de solda livre de defeitos. Para as condições de soldagem ensaiadas, tem-se um ganho na área fundida de aproximadamente 340% quando comparado um cordão de solda resultante da técnica de tecimento, para a amplitude de 40mm, com um cordão de solda linear. Além disso, se fez possível variar a frequência de tecimento em uma faixa de 0,6 a 1,6Hz, possibilitando, assim, concluir que o aumento da frequência de tecimento atua na melhor distribuição superficial de material depositado. Contudo, ao elevar a frequência de tecimento de 0,6Hz para 1,6Hz observa-se a redução da penetração em 22%, resultados semelhantes são obtidos para o reforço, área fundida e área de reforço.

Abstract: The application of submerged arc welding process in heavy construction such as in shipyards, mining companies, steel mills, factories of profiles and metallic structures has been something recurrent. On this account, this process provides high deposition rates which sometimes it is not found in other welding processes. Despite this fact it is recurrent the development of welding techniques in order to improve this process to achieve maximum performance. In this context, it is possible to find in the literature studies approaching the use of various welding techniques in SAW process, such as: multiple wires, long stickout, filler wire, among others. However, welding techniques diffused in some welding processes, such as Gas Metal Arc Welding (GMAW) and Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), little are found being applied to SAW. Electrode weave is an example. That is why, this research aims to propose and evaluate the application of weave in SAW process. Considering there is no SAW welding equipment available on the market which allows the application of this technique, in this study, initially a submerged arc head will be developed which is capable of performing the oscillatory movement of the torch. With that, the study was in a second phase, where a study will be carried out on the application of the weaving technique in SAW process. For this reason, welding tests were performed with the objective of evaluating the effects of the torch oscillation related to the dilution and penetration profile of the weld beads, including slag, once the process occurs under a layer of welding flux and, above all, the rate of material deposition. For this evaluation there were three sets of tests, which varied independently: amplitude of weave and frequency of weave. Thus, with this work, a fabric width of up to 40mm was achieved, allowing the value of 0.9g / mm² to be identified as the minimum amount of material to be deposited per unit of weld bead area. For the welding conditions tested, there is a gain in the molten area of approximately 340% when comparing a weld bead resulting from the weaving technique, for the amplitude of 40mm, with a linear weld bead. In addition, it was possible to vary the frequency of weaving in a range from 0.6 to 1.6 Hz, thus making it possible to conclude that the increase in the frequency of weaving acts on the best surface distribution of deposited material. However, by raising the weave frequency from 0.6Hz to 1.6Hz, a 22% reduction in penetration is observed, similar results are obtained for reinforcement, cast area and reinforcement area.