Testes de soldagem de chapas de aço em junta sobreposta utilizando o processo TIG-DE

Descrição dos ensaios

Como já foi citado anteriormente, o estudo do processo TIG-DE iniciou dentro de um contexto onde se buscava a realização de soldagens de união de chapas de aço com aproximadamente 3 mm de espessura dispostas em junta sobreposta com o processo TIG. O objetivo era realizar essa união de maneira autógena e com elevada velocidade de soldagem (maior do que 1 m/min). Já é conhecido que a adição de percentuais de H2 ao Ar tende a possibilitar aumento de velocidade de soldagem para esse tipo de aplicação. Apesar disso, para simplificar a comparação entre os diferentes processos, foi decidido utilizar somente argônio puro como gás de proteção.

Devido ao longo trabalho realizado com o TIG convencional, foi decidido utilizar o mesmo tipo de junta para o desenvolvimento de procedimentos de soldagem com o TIG-DE, possibilitando assim a comparação com os dois processos. Além disso, esse tipo de junta está presente em variadas aplicações industriais e os procedimentos desenvolvidos teriam um grande espaço para aplicação na indústria.

Para essa soldagem foram usadas chapas de aço carbono convencional RSt 37-2 e ABNT/SAE 1020 com dimensões 300 x 60 x 3,2 mm. Os corpos de prova foram limpos com jato de areia e escova de aço, e depois ponteados nas extremidades em junta sobreposta. A Figura

88 mostra os corpos de prova preparados para a soldagem em (a), e os corpos de prova fixados na mesa de soldagem em (b) para ensaios em posição plana. A Figura 89 mostra o corpo de prova fixado para ensaios da posição horizontal, realizados no LABSOLDA usando um robô de soldagem para movimentar a tocha.

Figura 88 - Imagens mostrando os corpos de prova para ensaio de soldagem em junta sobreposta. (a) corpos de prova ponteados. (b) corpos de prova fixados na mesa de

Figura 89 - Soldagem de chapas em junta sobreposta na posição horizontal Resultados e discussões

Ao longo do trabalho foi realizada a soldagem de aproximadamente 180 juntas sobrepostas usando o TIG-DE com diferentes: configurações de posicionamento relativo entre os eletrodos; posicionamento relativo entre a tocha e a peça; DEP; velocidade de soldagem e corrente. Nesse ponto, é importante destacar a infinita possibilidade de combinação que o processo proporciona, pois além das diversas configurações de posicionamento entre os eletrodos existe ainda a questão da geometria de afiação da ponta do eletrodo e também o posicionamento relativo dos eletrodos na junta. Não será apresentado no texto do presente trabalho todas as imagens do corpo de prova de cada teste realizado e sua respectiva combinação de parâmetros utilizados, por conta do grande volume de informação que isso representa. Serão apresentados somente os comentários, informações e conclusões considerados mais importantes sobre a experiência de soldagem de chapas em junta sobreposta com o TIG-DE.

Ao iniciar os testes procurando obter um procedimento de alta velocidade, primeiramente foram realizados testes com velocidades intermediárias (0,5-1 m/min). Para essa faixa de velocidade, foi notada maior dificuldade em se obter uma junta soldada de boa regularidade com o processo duplo eletrodo do que usando o convencional. Contando com a longa experiência de soldagem dessa junta obtida no trabalho [1] utilizando o TIG convencional, foi possível obter juntas soldadas com bom aspecto e velocidade de até 0,8 m/min sem a necessidade de realização de muitas tentativas (mesmo utilizando Ar puro no gás de proteção). Para o TIG-DE, também foi possível obter juntas com velocidades semelhantes, porém, os cordões não apresentaram boa regularidade e o processo não apresentou

boa robustez (em outras palavras, ao repetir a soldagem com a mesma configuração, o cordão resultante não apresentava o mesmo aspecto). É importante ressaltar também que devido às dimensões da tocha TIG-DE, o ângulo de inclinação ficou bastante limitado e os resultados citados foram obtidos com a tocha perpendicular à peça. Para a realização da soldagem com o TIG convencional (onde foi possível obter soldagens com 0,8 m/min), a tocha pôde ser inclinada com pequenos ângulos (como o ângulo utilizado de 40°), o que permitiu a obtenção da citada velocidade (se a soldagem tivesse que ser feita com a tocha perpendicular à chapa certamente não seria possível obter essa velocidade).

Quando os ensaios de soldagem em junta sobreposta foram realizados na faixa de velocidade de 1-1,5 m/min, é possível concluir que o processo TIG-DE apresenta vantagem, uma vez que não foram obtidas juntas soldadas sem defeitos de falta de continuidade com o TIG convencional com velocidades superiores à 0,8 m/min (considerando a utilização de Ar puro no gás de proteção). Para o processo duplo eletrodo foram obtidos corpos de prova com velocidade de até 1,4 m/min. Porém, da mesma forma que nas velocidades mais baixas, os cordões apesar de contínuos, não apresentaram boa regularidade e o processo não apresentou boa robustez na repetição do resultado.

A Figura 90 mostra o aspecto do cordão que representa o resultado obtido na maioria das vezes. Na mesma figura também estão mostrados os sinais de tensão durante a soldagem. É possível verificar que o cordão apresentou irregularidades na primeira metade. Da mesma forma, os sinais de tensão mostraram irregularidade nessa primeira metade, indicando certa instabilidade do arco.

É interessante notar que no caso da soldagem em junta sobreposta, diferentemente do que ocorreu na soldagem tipo cordão sobre chapa em chapas de aço e sobre o cobre, o valor da tensão do eletrodo que está atrás foi maior do que o eletrodo que estava na frente. Isso pode ser explicado devido à pequena distância do eletrodo em relação à borda da chapa de aço que fica em cima na junta sobreposta. Para a obtenção de bons resultados, essa distância é tipicamente 1 mm (ou menor). Dessa forma, o eletrodo que está na frente age sobre o material ainda sólido da borda, resultando em uma DEP muito menor do que o eletrodo que está atrás (o qual tem o arco estabelecido com DEP efetiva muito maior).

A Figura 91 mostra outro oscilograma de soldagem (feito na posição horizontal) mostrando o mesmo comportamento descrito anteriormente e evidenciando que a diferença da queda de tensão nos dois eletrodos tem passado dos 4 V.

Figura 90 - Aspecto do cordão e oscilograma de tensão dos dois eletrodos de soldagem de chapas em junta sobreposta com velocidade de 1,2 m/min. Corrente em cada eletrodo: 350