Os parâmetros iniciais adotados para as primeiras soldagens na primeira etapa foram baseados em trabalhos práticos de literatura técnica, artigos e dissertações [50; 51]. Sendo a soldagem de cordões sobre chapa, a fase inicial, os parâmetros utilizados para os primeiros cordões não geraram cordões como esperado, por possuírem uma energia de soldagem muito elevada, apropriada para a soldagem de chapas de ½‖ de espessura, assim previsto nas referências técnicas. Como resultado, a chapa furou completamente e o metal de solda chegou a tocar a chapa de cobre, situada sob a peça de trabalho. A Figura 5.1 destaca os cordões 1 e 2 resultantes de elevadas energias de soldagem.
FIGURA 5.1 – Chapa furada devido ao elevado aporte térmico. Diferentes energias de soldagem E1 > E2 > E3
Esta ocorrência pode ser comprovada através da equação matemática 3.7, já descrita anteriormente: v I V E60 , [3.7]
Analogamente, aumentada a corrente e mantidos os mesmos valores para as outras variáveis na soldagem, notou-se que a penetração também aumenta. Pequenos aumentos na corrente já refletem na profundidade de penetração e são perceptíveis após a realização de macrografia, como pode ser observado nas Figuras 5.2 e 5.3. Todos os valores foram tabulados e estão disponíveis nos apêndices ―A‖ a ―H‖ deste trabalho.
FIGURA 5.2 – Perfis dos cordões de solda (a) e (b); todos os parâmetros têm os mesmos valores, exceto a corrente, onde I (a) < I (b)
Esta situação confirma que a penetração está diretamente ligada ao aporte térmico, aumentando proporcionalmente com o aumento da energia de soldagem [12].
Outra constatação que pôde ser confirmada com a teoria é com relação à velocidade de soldagem, conforme Figura 5.4. Quanto maior a velocidade de soldagem, menor a deposição de material e menor a penetração e maior as chances de ocorrer [12]. Na verificação prática, não foi detectada qualquer descontinuidade.
FIGURA 5.3 – Variação da altura do reforço da raiz em função da variação da corrente. Neste caso, todos os outros parâmetros são idênticos, sendo variada somente a corrente para a verificação da sua influência sobre a
penetração.
FIGURA 5.4 – Perfil das 3 amostras de cada solda em função da mudança da velocidade, sendo U(a) = U(b); I(a) = I(b); DBCP(a) = DBCP(b);Q(a) = Q(b); V(a) = 22 cm/min e V(b) = 18 cm/min
Ainda na discussão acerca da variação dos parâmetros básicos de soldagem, foi notado também que ao se variar somente a DBCP, que houve significativa mudança na penetração. De maneira geral, quanto menor a DBCP, maior a penetração e reforço da raiz, como
observado na Figura 5.5 e Figura 5.6 e evidenciado numericamente pelos dados coletados da Figura 5.7.
FIGURA 5.5 – Parâmetros idênticos entre as soldas (a) e (b), com variação somente da DBCP. Em (a), DBCP = 15 mm e em (b), DBCP = 11 mm
FIGURA 5.6 - Parâmetros idênticos entre as soldas (a) e (b), com variação somente da DBCP. Em (b), DBCP = 11 mm e em (a), DBCP = 13 mm
FIGURA 5.7 – Variação da distância bica de contato-peça, mantendo-se os demais parâmetros dos cordões 17 e 39 idênticos, verificando-se o aumento da penetração com a diminuição da DBCP
Relacionados os melhores resultados, obtidos entre as soldas 1 a 50, seus parâmetros correspondentes foram repetidos por duas vezes para se garantir a repetibilidade dos resultados. As Figuras 5.8, 5,9 e 5.10 evidenciam a repetição dos parâmetros, na mesma linha de garantia da repetibilidade.
FIGURA 5.9 - Parâmetros idênticos para a soldagem dos cordões (a) e (b) Fonte: Foto do autor.
FIGURA 5.10 - Parâmetros idênticos para a soldagem dos cordões (a) e (b) Fonte: Foto do autor.
Todas as soldas que foram executadas novamente, com os mesmos parâmetros selecionados na triagem anterior, tiveram seus perfis confirmados, o que ratifica a importância da mecanização e automatização da solda, responsável por conferir grande repetibilidade ao processo de soldagem GMAW [04; 11].
Repetidos e constatados os melhores resultados, iniciou-se então a aplicação da oscilação magnética ao arco elétrico. Convencionou-se, por aleatoriedade, a utilização das freqüências de oscilação, de 20 Hz, 10 Hz e 5 Hz.
FIGURA 5.11 – Soldas de mesmos parâmetros executada: (a) e (b) sem oscilação magnética; (c) e (d) com freqüência de oscilação = 20 Hz; (e) e (f) com freqüência de oscilação = 10 Hz; (g) e (h) com freqüência de
oscilação = 5 Hz
Através do paralelo realizado na Figura 5.11, é possível verificar o reforço excessivo de raiz nos cordões ―a‖ e ―b‖. Com os mesmos parâmetros, desta vez aliados à oscilação magnética
com freqüência de 20 Hz, foi constatada redução expressiva do reforço da raiz e aumento do reforço superior, conforme visto nos cordões ―c‖ e ―d‖. Os cordões ―e‖ e ―f‖ foram executados com freqüência de oscilação de 10 Hz, evidenciando um reforço superior ―H‖ maior que na condição anterior com freqüência de 20 Hz. Ainda nesta questão, fica evidenciado que a profundidade de penetração do cordão é inferior à espessura da chapa base. Já os cordões ―g‖ e ―h‖ foram executados sob freqüência de oscilação de 5 Hz. Não se pôde afirmar que com esta freqüência de oscilação resultou em mudanças, quando comparado com os cordões ―e‖ e ―f‖, mas quando comparados com os cordões ―a, b, c, d‖ a mudança é bastante significativa. Vale destacar que todos estes cordões não apresentaram salpicos e/ou descontinuidades. O arco elétrico dos cordões ―a, b, c, d, e, f‖ apresentou grande estabilidade, com som característico de soldagem por curto-circuito. Já a cão da oscilação com 5 Hz de freqüência sobre os cordões ―g, h‖ provocou uma transferência metálica característica de goticular, com tendência a geração de salpicos.
De maneira geral, a poça de fusão e conseqüentemente o cordão resultante de soldagens sob o efeito da oscilação magnética ficam mais altos e com menor penetração, quando comparados com os cordões resultantes de soldas realizadas sem a oscilação do arco elétrico.
Estes resultados encontrados sugerem a considerável influência da oscilação magnética sobre as forças a que a poça de fusão está submetida [03; 10], estando alinhados também com a observação destacada na patente do sistema de oscilação magnética [47], que relata a interação do campo magnético oscilante com o campo magnético decorrente do arco elétrico, defletindo as partículas metálicas, ora para a esquerda da linha de centro do cordão de solda, ora para a direita, conforme mudança da polarização.
Outra vertente que explica esta constatação na redução do reforço da raiz é o aumento do tempo de impacto entre uma gota e a gota seguinte na mesma região. Dentro deste contexto, havendo mais tempo para a cavidade causada pela gota na poça de fusão se desfazer, até a ocorrência da transferência da gota seguinte. Haveria, então, uma menor eficiência na transferência do calor contido na gota para o metal de base, diminuindo-se então a penetração [03].
Nesta fase de soldagem de cordões sobre chapas, verificou-se uma redução da garganta, à medida que a oscilação magnética era aplicada, tendo a sua freqüência de oscilação decrescida.
FIGURA 5.12 – Soldas de mesmos parâmetros executada: (a) e (b) sem oscilação magnética; (c) e (d) com freqüência de oscilação = 20 Hz; (e) e (f) com freqüência de oscilação = 10 Hz; (g) e (h) com freqüência de
A Figura 5.13 mostra a relação entre profundidade de penetração e freqüência de oscilação para um mesmo parâmetro adotado na execução de vários cordões. Para a freqüência de 5 Hz, os valores negativos mostram o valor médio faltante para a penetração total, em milímetros.
FIGURA 5.13 – Relação entre Profundidade de penetração e freqüência de oscilação. Para a freqüência de 5 Hz, nota-se que não houve sequer penetração total da poça de fusão no metal de base.
Ambas as análises apresentadas nas Figuras 5.11 e 5.12 mostram a ação direta conseqüente da aplicação de oscilação magnética ao arco elétrico de soldagem. Como resultado, ocorre notória alteração no perfil geométrico do cordão de solda depositado sobre a chapa. Isto leva a reforçar a teoria de ação da força magnética sobre um fio conduzindo uma corrente, analogamente, um eletrodo consumível sob passagem de corrente [46; 47].