Freqüência de curto-circuitos

Vários critérios para identificação de estabilidade do arco a partir do comportamento dinâmico da tensão têm sido descritos na literatura (Shinoda, Kaneda e Takeuchi 1989; Baixo e Dutra, 1990; Adolfsson, 1999; Modenesi e De Avelar, 1999; Hermans e Den Ouden, 1999; Sales et al, 2006; Luksa, 2006; Gomes, De Paiva e Da Costa, 2006). De certa forma há concordância entre os autores de que condições ótimas de estabilidade correspondem à observância de diversos aspectos, como, freqüência máxima de curtos-circuitos (cc/s), um mínimo do desvio padrão na taxa de curtos-circuitos, um mínimo de massa transferida por curto-circuito e uma perda mínima de metal por respingos. Além disso, a regularidade na ocorrência de picos de corrente e do período de curto-circuitos também podem ser indícios de maior estabilidade no momento da transferência.

A freqüência de curto-circuitos (Fcc) foi investigada, considerando-a como um critério de estabilidade do arco e da transferência metálica, apesar de não ser o único, após a constatação do comportamento diferente dos três arames durante a soldagem, o que geravam oscilogramas de corrente e tensão com características distintas entre os mesmos.

Considera-se que a maior Fcc (cc/s) e o conseqüente menor tempo entre as transferências levam à formação de gotas com menor volume e provoca uma oscilação mais

147 uniforme dos sinais de corrente e tensão (portanto, menor oscilação do arco) e uma transferência de massa mais regular. Isso contribui para facilitar o controle do arco, principalmente nas soldas efetuadas manualmente (soldagem semi-automática), muito comuns na soldagem de revestimento duro em campo.

A Figura 6.10 apresenta a freqüência de curto-circuitos “versus” tensão e Valim para

os três arames, permitindo constatar que as duas variáveis apresentam efeito inverso na

Fcc. A freqüência de curto-circuitos comporta-se de forma inversamente proporcional à

tensão do arco, ou seja, diminui quando a tensão aumenta (Fig. 6.10a) e diretamente proporcional à velocidade de alimentação e, consequentemente, da corrente de soldagem (Fig. 6.10b).

a)

b)

Figura 6.10 – Freqüência de curto-circuitos por tipo de arame, em função da tensão (a) e em função de Valim (b).

A Figura 6.11, construída com dados da Tab. 6.2 e Tab. 6.3 ilustram a freqüência de curto-circuitos em função da energia de soldagem para os três arames, bem como a freqüência média de curto-circuitos para os testes realizados. Verifica-se pela Fig. 6.11a que

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a Fcc tende a reduzir com o aumento da energia gerada no arco, quando as linhas de tendência dos três arames se encontram para energia de soldagem em torno de 15 kJ/cm.

A energia de soldagem é representada aqui em função da energia gerada no arco por comprimento do cordão de solda, pela relação V.Im/Vsold (Tab. 6.3). Como os testes

foram realizados com uma relação constante Valim /Vsold, a análise pode ser igualmente feita

em função da energia gerada por extensão do arame alimentado (representado pela Valim).

Essa última análise talvez seja mais realística para o parâmetro em estudo.

a)

b)

Figura 6.11 – Freqüência de curto-circuitos x energia de soldagem (a) e freqüência média de curto-circuito para os três arames (b).

O tipo de arame teve significância quanto à freqüência de curto-circuitos, sendo que o +Nb apresentou maior Fcc, com significância estatística da diferença em teste de hipótese, p=0,0055 em relação ao FeCrC e p=0,0011 em relação ao +Ti; o arame FeCrC apresentou a segunda maior freqüência de curto-circuitos, com p=0,000002 em relação ao +Ti, este com a menor Fcc. Isso permitiu considerá-los como estatisticamente diferentes quanto à freqüência de curto-circuitos, como pode ser verificado pela análise da Fig. 6.11b. O

149 elevado desvio padrão se deve à realização de 9 ensaios com parâmetros de soldagem diferentes, apesar de os mesmos testes terem sido realizados com cada arame.

O arame +Ti, apesar da menor freqüência de curto-circuitos em comparação aos outros dois, o que seria indício de menor estabilidade do arco, apresentou menor desvio padrão, o que indicaria maior regularidade na taxa de transferência dentro da faixa de tensão e Valim utilizada. Além disso, o arame +Nb foi o que apresentou a maior dispersão dos resultados em torno da média, representada também pela maior inclinação da linha de tendência na Fig. 6.11a.

A Figura 6.12 apresenta oscilogramas de três testes realizados com mesmos parâmetros de soldagem (tensão, Valim e DBCP), mas com arames tubulares de composição

química diferente.

Observa-se que apesar de condições idênticas de soldagem, os oscilogramas têm características bem distintas, ou seja, a configuração dos sinais, os valores de corrente média e a freqüência de curto-circuitos são diferentes. Nota-se na Fig. 6.12b que o arame +Nb apresentou maior número de curto-circuitos no intervalo de tempo de aquisição, seguido do arame FeCrC (Fig. 6.12a) e, com o menor número de curto-circuitos, o arame +Ti, ilustrado pela Fig. 6.12c. Além disso, verifica-se que os sinais de soldagem do arame +Nb produziram oscilograma mais uniforme, levando a um arco mais estável e que seria de mais fácil controle por parte do soldador.

Por outro lado, quando se analisa o valor da corrente média (em destaque na Fig. 6.12), a relação não se repete, ou seja, o maior valor de Im foi fornecido pelo arame FeCrC,

seguido do +Ti e com um valor menor, o +Nb. Dada a soldagem com mesmos parâmetros, atribui-se à composição química dos arames, o seu comportamento distinto.

Como os testes foram realizados com mesma Valim conclui-se que a menor

freqüência de curto-circuitos equivale a um maior tamanho de gota e vice-versa. Esse maior crescimento da gota pode estar relacionado com um maior comprimento de arco aliado a uma maior repulsão da gota, o que contribuiria para um aumento do intervalo entre os curto- circuitos, fato não aprofundado neste trabalho.

Um estudo mais aprofundado dos fatores que afetam a estabilidade do arco na soldagem com esses três arames pode ser realizado em trabalhos posteriores, já que esta etapa se concentra na identificação da faixa de parâmetros a ser utilizada com os mesmos para o prosseguimento do trabalho.

Considerando que a maior freqüência de curto-circuitos seja importante para proporcionar maior estabilidade do arco, conclui-se que os melhores resultados tenham sido obtidos pela utilização de menor tensão (28 V) e Valim superior (10 m/min), principalmente na

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a)

b)

c)

Figura 6.12 – Comparação dos oscilogramas de soldagens efetuadas com três diferentes arames tubulares, com os mesmos parâmetros de soldagem.