Influência do ambiente do bico-de-contato na soldagem FCAW subaquática molhada com tocha especial
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ariel Rodriguez Arias
Ezequiel Caires Pereira Pessoa
Louriel Oliveira Vilarinho
Régis Henrique Gonçalves e Silva
Ezequiel Caires Pereira Pessoa
Louriel Oliveira Vilarinho
Régis Henrique Gonçalves e Silva
Resumo
O processo de soldagem subaquática molhada com arames tubulares tem sido investigado em várias pesquisas devido às suas características operacionais. O processo é uma alternativa viável ao processo com eletrodos revestidos por apresentar maior produtividade e permitir variações na composição do fluxo do arame. Em comparação à soldagem ao ar livre, a soldagem FCAW subaquática convencional é caracterizada pelo contato da água com as partes elétricas da tocha, com o arame tubular, com a poça de fusão e a peça de trabalho. A estabilidade do arco é menor devido às perturbações causadas pela água, pela dinâmica de evolução das bolhas e pela pressão da coluna d’água, em soldas em grande profundidade. No presente trabalho, soldas subaquáticas com arame tubular foram realizadas com uma tocha que mantém o bico de contato seco, e também da forma convencional. Cordões sobre
chapa foram depositados em profundidades simuladas de 0,3 m, 10 m e 30 m usando uma câmara hiperbárica. Os sinais elétricos de corrente e tensão e os dados de temperatura do bico de contato foram registrados e processados para avaliação das características operacionais do processo. Os resultados mostraram que o valor médio da corrente de soldagem foi menor nas soldas realizadas com o bico de contato seco. A presença de água na região do bico de contato interfere no coeficiente de troca de calor e, consequentemente, na temperatura do bico de contato e do arame-eletrodo. Devido às maiores temperaturas atingidas pelo bico de contato e pelo arame-eletrodo, menor corrente de soldagem foi requisitada da fonte, resultando em maior eficiência de fusão nas soldas depositadas usando a tocha que mantém o bico de contato seco. Essa condição apresentou, também, menores variações nos parâmetros geométricos dos cordões nas diferentes profundidades investigadas. Maior estabilidade do arco foi alcançada, em consequência das menores variações registradas nos sinais elétricos e menor quantidade de eventos de extinção do arco, em comparação às soldas convencionais. A combinação da maior estabilidade do arco com a menor quantidade de eventos de curto-circuito contribuiu para a redução na porosidade do cordão e menor variação do reforço ao longo do cordão de solda.
Abstract
Underwater flux-cored arc welding has been investigated in many researches due to its operational characteristics. The process is a feasible alternative to shielded metal electrodes once it provides higher deposition rates and makes possible to change the flux composition. When compared to open air welding, the conventional method of underwater flux-cored arc welding (UWW-FCAW) is characterized by water around the welding torch’s electric parts, the tubular wire, the molten pool and the workpiece. Current and voltage electric signal show worse stability due to the water environment, to bubble evolution and detachment phenomenom and also to the water pressure in higher depths. In the present work, underwater FCAW was performed by keeping the contact tip dry, inside a specially developed torch, and as in conventional underwater welding. The welds were carried out in a flat position at simulated depths of 0.3 m, 10 m and 30 m using a hyperbaric chamber. Welding electrical signals of voltage, current and contact tip temperature were acquired and processed to determine process behavior. As a result, the welding current was reduced when the contact tip was kept
dry inside the torch because of the higher temperature achieved by resistance heating when it was insulated from the water. The ambient surrounding the contact tip interfered with the coefficient of heat transfer and, consequently, with its temperature. Welds performed with the dry contact tip also presented slight variations in bead shape parameters in different water depths. Higher arc stability was achieved by welding with the contact tip inside the air chamber, as minor variations of electric signals and fewer arc extinction events were observed compared to conventional underwater welds. The combination of improved arc stability with higher electrode temperature may also have contributed to minor porosity and smaller variation of the reinforcement along the weld bead.
Assunto
Engenharia mecânica, Soldagem, Soldagem subaquática, Solda e soldagem, Processos de fabricação
Palavras-chave
Tocha para soldagem subaquática, Temperatura do bico de contato, Estabilidade do arco, Eficiência de fusão