Efeito da estabilidade de transferência metálica sobre geração de respingos em soldagem MIG/MAG por curto-circuito

Dentre os parâmetros que influenciam a transferência por curto-circuito, cita-se a tensão de soldagem, a indutância e o gás de proteção. A influência da tensão de soldagem na _{estabilidade da transferência reside na proporcionalidade desta com o comprimento de} arco. Como exemplo da influência do comprimento do arco sobre a estabilidade da transferência metálica, pode-se citar um trabalho de Baixo e Dutra (1991) citados por Souza et al. (2011), no qual se explica o mecanismo de geração de respingos em arcos muito curtos operando no modo de transferência por curto-circuito. Segundo estes autores, em comprimentos de arco muito pequenos, o tempo de arco (tempo em que ocorre a fusão do eletrodo) torna-se muito pequeno. Ao ocorrer o contato com a poça de fusão, a extremidade fundida do eletrodo ainda pode se encontrar em um estágio de fusão impróprio à transferência. Quanto mais prematuro o contato, maior o tempo para que o calor gerado por efeito Joule na ponte de ligação gere sua fusão, promovendo um maior valor de pico da corrente de curto. Ainda segundo estes autores, outro efeito seria uma pressão da extremidade fundida do eletrodo na poça de fusão devido ao constante avanço do arame durante o curto-circuito. Como resultado, há um deslocamento continuado da posição relativa da linha de fusão e geração de uma perturbação excessiva do metal fundido na poça metálica.

A indutância é uma propriedade que o circuito elétrico possui de resistir à variação da corrente. Souza et al. (2011) explicam que esta propriedade é de extrema importância para o processo MIG/MAG quando operando em curto-circuito, pois o efeito da indutância, que é o de variar a taxa de crescimento/decrescimento da corrente, afeta diretamente o comportamento de destacamento das gotas. No processo por curto-circuito, a estabilidade da transferência e, em boa parte, a formação de respingos estão fortemente relacionados ao efeito indutivo. Ainda segundo Souza et al. (2011), em soldagem não é possível se basear somente numa regulagem de um valor de indutância na fonte, pois a indutância do sistema não depende só do circuito da fonte, mas também do próprio arco, cabos, etc.

Ainda de acordo com Souza et al. (2011), em seus estudos explicam que misturas com de dióxido de carbono, comumente argônio entre 18 a 25% de CO2, são usadas para transferência por curto-circuito. Porém, Stenbacka e Persson (1989) citados por Souza et al. (2011) demonstram que mais do que 15% de CO2 no gás de proteção desestabilizam a

transferência metálica e aumentam a quantidade de respingos, ou seja, torna o processo menos regular como é mostrado na Fig. 2.19.

Figura 2.19 - Efeito do teor de CO2 no gás de proteção sobre a taxa de geração de

respingos, para soldagem MIG/MAG convencional utilizando arame-eletrodo maciço (STENBACKA; PERSSON, 1989 apud SOUZA et al., 2011)

Ainda segundo Souza et al. (2011), em seus estudos concluíram que:

a) A estabilidade da transferência metálica é dependente do gás de proteção e da tensão de soldagem, mas esses parâmetros não afetam as taxas de subida e descida da corrente quando a posição de regulagem do efeito indutivo é mantida fixa (possível em fontes eletrônicas);

b) Por outro lado, as correntes de pico e os tempos de curto-circuito se afastam muito da média em situações onde a transferência está instável (transferências irregulares que acontecem em comprimentos de arco curtos ou longos demais), provocando grandes oscilações na poça e respingos;

c) Regulagens que promovem taxas de subida e descida maiores resultaram em transferências mais regulares independente do gás de proteção utilizado. Porém, nestas condições a transferência é mais abrupta, provocando mais oscilações da poça de fusão.

Segundo Ponomarev et al. (1997), a estabilidade do processo de soldagem MIG/MAG é avaliada por três fatores: estabilidade do arco, estabilidade da transferência metálica e comportamento operacional do processo de soldagem. E estes fatores se relacionam de forma muito próxima e complicada. Desta maneira, surgiu-se a necessidade de desenvolvimento de índices para indicar estabilidade/instabilidade de ocorrência dos fenômenos indicados anteriormente. Um critério denominado “Laprosolda para quantificar a estabilidade de transferência por curto-circuito no processo de soldagem MIG/MAG¨ foi descrito por Resende et al. (2011). Este critério se baseia na premissa de que a estabilidade

da transferência por curto-circuito está ligada com a constância dos tempos em curto-circuito e com arco aberto, assim como com o fato de que cada gota ao se destacar tenha um volume apropriado para haver a ação da tensão superficial para se obter a transferência.

Assim, esse critério tem de satisfazer dois parâmetros, a saber:

a) Índice Vilarinho de Regularidade da Transferência por Curto-circuito, cujo símbolo é IVcc: o meio para determinar o IVcc é através dos coeficientes de

variação dos tempos de curto-circuito (tcc) e de arco aberto (tab);

b) Faixa admissível de tamanho de gota em transferência por curto-circuito (que garantiria uma transferência dominada pela tensão superficial), cujo símbolo é g. O meio para determinar g é pela faixa de frequências máxima e mínima calculadas, a partir da velocidade de alimentação, diâmetro e densidade do arame, para atingir o tamanho de gota para uma transferência adequada (para arames de 1,2 mm de diâmetro, tem se assumido que as gotas calculadas devam ter diâmetros de 1,1 a 1,25 do diâmetro do arame, mas estes valores demandam maiores investigações).

Ainda segundo Resende et al. (2011), o postulado de que a estabilidade de transferência em soldagem MIG/MAG com curto-circuito pode ser medida por meio do índice Vilarinho de regularidade (IVcc), desde que aplicado uma restrição baseada em um corte

pelo afastamento do tamanho adequado das gotas. Assim, a faixa de regulagem de tensão que garanta uma maior estabilidade de transferência metálica em soldagem MIG/MAG por curto-circuito pode ser quantitativamente determinada e monitorada em uma linha de produção.