A transferência metálica no processo de soldagem desempenha um papel muito importante na qualidade e resultado final da solda. Pesquisadores na área de soldagem têm abordado este tema de estudo para identificar e controlar os fatores que afetam a estabilidade da transferência de metal. Ponomarev é citado no estudo de Carneiro et al. (Carneiro, et al., 2011), pela sua contribuição na identificação de três fatores que influenciam a estabilidade da transferência metálica do processo GMAW, e correspondem respectivamente à estabilidade do arco, à regularidade na transferência e o comportamento operacional do processo de soldagem. Tal conceito é reforçado pelos resultados de Gonçalves et al.(2008), onde a estabilidade é atribuída ao processo pela existência da regularidade na transferência metálica, visando apresentar um comportamento homogêneo ao longo do cordão de solda, e que produza uma quantidade mínima de respingos, além de uma poça e metal de solda geometricamente homogêneos em toda a extensão do cordão.
A transferência por curto-circuito é relativamente mais susceptível a instabilidades, com a geração de uma elevada quantidade de respingos, particularmente ao final de cada curto- circuito. Existe, contudo, uma condição de menor instabilidade que ocorre quando a frequência de transferência (ou de curtos-circuitos) é máxima, segundo Modenesi e Bracarense (2007), onde a indutância desempenha um papel importante no comportamento da taxa de crescimento da corrente, uma vez que o aumento rápido da corrente promove uma elevada formação de respingos, e o caso oposto leva à interrupção do processo de soldagem.
Souza (2010) propõe um método para identificar a estabilidade da transferência em curto- circuito, com base na constância dos tempos em curto-circuito e em arco aberto, o que significa que pouca variação nos tempos, tanto em curto-circuito como em arco aberto, geram estabilidade ao processo. O critério utilizado para definir a estabilidade foi o Índice de Vilarinho de Regularidade da Transferência em Curto-Circuito (IVcc), conforme a equação 2.1, apresentada a seguir: quanto menor o valor do índice, melhor é a regularidade do processo de transferência.
(2.1) Onde:
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σtcc = desvio padrão da média do tempo de curto-circuito. σtab = desvio padrão da média do tempo de arco aberto. tcc = média do tempo de curto-circuito;
tab = média do tempo de arco aberto.
O processo de soldagem no modo de transferência curto-circuito apresenta um comportamento cíclico no contato entre o eletrodo e a poça de fusão. Cada evento gera crescimento da gota e transferência de metal, respectivamente. O tempo transcorrido em cada caso é chamado tempo de arco aberto e tempo curto-circuito, e a continuidade cíclica do processo é descrita através da frequência de ocorrência de curtos circuitos (Fcc), cujo valor é obtido a partir da equação 2.2, (Aguiar Lima e Scotti, 2003).
(2.2)
A figura 2.8, a seguir, apresenta um oscilograma do comportamento dos sinais de corrente e tensão para o modo de transferência curto-circuito no processo GMAW, e ilustra como obter o tempo de arco e de curto-circuito a partir das informações geradas pelos sinais. Tal procedimento permite uma análise quantitativa do processo para determinar a estabilidade da transferência e, assim, determinar a relação entre os tempos de arco e tempos curtos, com os resultados finais do cordão de solda.
Figura 2.8: Oscilograma de corrente e tensão para o modo de transferência por curto-circuito (modificado (ESAB, 2005b))
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Lima e Scotti (2003) destacam em seus estudos três principais causas para a instabilidade na transferência metálica, a saber: curtos-circuitos instantâneos ou aleatórios sem transferência de metal, falha na reignição do arco elétrico e variações na velocidade de alimentação do arame. Bingul & Cook (1999) atribuem a estabilidade ao processo GMAW, equilibrando a taxa de alimentação do eletrodo com a taxa de fusão do eletrodo, a fim de manter um comprimento de arco constante e criar a estabilidade no arco e, portanto, a estabilidade do processo. Adolfsson, et al, (1999) determinaram que o processo de soldagem GMAW é estável se a transferência de metal, a partir do eletrodo para o poça de fusão, ocorre regularmente. De modo ideal, a estabilidade da transferência em curto- circuito ocorre quando a frequência de curto-circuito é igual à frequência de oscilação da poça, com uma taxa máxima de curtos-circuitos, em condições de desvio padrão mínimo dos tempos de curtos-circuitos, mínima massa transferida por curto-circuito e perda mínima de material por respingos. Hermans e Ouden (1999) afirmaram que a estabilidade máxima do processo GMAW em curto-circuito ocorre para condições de soldagem específicas, ao manter baixos níveis de tensão e baixas taxas de alimentação do arame, além de obter um desvio-padrão mínimo na frequência de curtos-circuitos. Finalmente, aqueles autores concluem que a estabilidade do processo está diretamente relacionada com as oscilações da poça, em particular, quando a frequência de curto-circuito é igual à frequência de oscilação da poça.
Dutra, et al. (1995) argumentaram que condições estáveis na geometria da solda são obtidas sob certos parâmetros e variáveis de soldagem, que possam garantir a estabilidade no processo de transferência de metal. A estabilidade é gerada pela regularidade na formação e na separação das gotas metálicas e pode ser avaliada com base na repetibilidade temporal dos valores instantâneos de tensão e corrente. Norrish (1992) apresenta vários índices de estabilidade propostos por outros autores, com base na análise estatística dos dados. O desvio-padrão do tempo de arco, o desvio-padrão da corrente de pico, a distribuição de probabilidade do curto-circuito e o tempo de arco, a análise estatística de tempo e arco de curto-circuito, são considerados indicadores da estabilidade do processo de soldagem.
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