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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Estudo da influência da adição de arame frio no processo de soldagem ao arco submerso com dois arames energizados: aspectos operacionais e metalúrgicos
Authors: Moara Marques de Castro
First Advisor: Paulo Jose Modenesi
Abstract: A soldagem ao arco submerso é um processo mecanizado de alta produtividade comumente empregada na fabricação de grandes estruturas metálicas. Para atender a crescente demanda da indústria, modificações na operação convencional desse processo estão sendo cada vez mais empregadas, a fim de aumentar ainda mais sua capacidade de produção. O presente trabalho aborda uma dessas variações, que permite aumentar a taxa de deposição sem aumentar o consumo de energia através da introdução de um arame frio (isolado eletricamente) entre dois arames energizados pela mesma fonte. Essa configuração foi empregada na soldagem de chapas de aço carbono, com correntes entre 700 e 900 A e razão entre as velocidades de alimentação dos arames frio e quentes variando de 0 a 1. Os testes foram realizados com o objetivo de avaliar a influência da adição do arame frio na morfologia do cordão, nas características metalúrgicas da solda e na operacionalidade do processo. Os sinais elétricos dos testes experimentais foram monitorados para analisar a estabilidade do processo à medida que a participação de arame frio aumenta. As juntas foram caracterizadas por ensaio de dureza e metalografia do metal base não transformado (cuja composição química foi verificada) até a zona fundida. Foram realizadas análises microestruturais para estimar o ciclo térmico proveniente da soldagem. Um modelo matemático do fluxo de calor baseado nas equações de Rosenthal foi adaptado para as condições experimentais desse trabalho, a fim de estimar o efeito térmico da adição de arame frio no processo. Os resultados experimentais sugerem que a adição de arame frio provoca um abaixamento da temperatura da poça de fusão, pois ele utiliza parte do calor do sistema para se aquecer e fundir. O modelo teórico, no entanto, não contabiliza a energia absorvida pelo arame frio que retorna ao sistema, superestimando o seu efeito. Os testes de soldagem realizados mostram que o aumento da participação de arame frio na solda resulta em cordões com maior reforço, e menor diluição, sem influenciar significativamente na penetração e largura do cordão. O aporte térmico é mantido inalterado. Para a configuração usada do equipamento, a introdução do arame frio entre os energizados reduz a velocidade de alimentação dos mesmos, sugerindo uma possível influência deste na capacidade de fusão dos arames pelo arco.
Abstract: Submerged arc welding is a mechanized and highly productive process usually applied in the fabrication of large metallic structures. In order to meet actual industry demand to enhance productivity, modifications on its conventional operation are being developed. This investigation aims to study one of these modifications, which allows an increase in the deposition rate without increasing energy consumption through the introduction of a cold wire (not energized) between two hot wires, connected to one power source. This configuration was used in the welding of carbon steel plates, with current from 700 to 900 A and the ratio of the feed speed of the cold and hot wires varying from 0 to 1. The tests were conducted aiming to evaluate the influence of the addition of the cold wire on the morphology of the bead, on the metallurgical characteristics of the weld and on the operability of the process. The electrical signals of the experimental tests were monitored to analyze the stability of the process as the cold wire amount increased. The weld beads were characterized by hardness testing and metallography of the unchanged base metal (which had its chemical composition verified) up to the fusion zone. Microstructures were analyzed in order to estimate the thermal cycle of the weld. A theoretical model of the heat flux based on the Rosenthal equations was adapted to the experimental conditions of this study, in order to estimate the thermal effect of cold wire addition in the process. The experimental results suggest that this addition leads to a decrease in the temperature of the fusion zone because the cold wire acts as a heat sink during the welding procedure. Nevertheless, the energy absorbed by the cold wire that returns to the system is not considered in the current study, and thereby, its affect is overestimated. The results review that the addition of a cold wire produces welds with greater reinforcements and lower dilution, without changing the penetration or bead width. Furthermore, the heat input is kept unchanged for the tested configuration and accordingly the introduction of cold wire between the energized ones reduces their feeding speed, indicating that it may possibly influence arcs melting efficiency.
Subject: Engenharia metalúrgica
Arame
Arco de soldagem submersa
Metalurgia de transformação
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B4RK38
Issue Date: 16-Feb-2017
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