UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CURSO DE P Ó S “GRADUAÇ*0 EW ENGENHARIA MECÂNICA
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F R A N C I S C u J O S E K I S S , Ph. D.
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- A o P r o f e s s o r P a u l D r e w s , d a U n i v e r s i d a d e d e A a c h e n , A l e m a n h a , p e l a c o m p e t ê n c i a n a o r i e n t a ç ã o q u a n t o à d e f i n i ç ã o d o t e m a de t r a b a l h o , q u a n t o à m e t o d o l o g i a a d e s e n v o l v e r e, t a m b é m , p e l o a p o i o e i n c e n t i v o , q u e t o r n a r a m e x t r e m a m e n t e a g r a d á v e l o p e r í o d o d e c o n v í v i o n a R W T H - A a c h e n . - A o P r o f e s s s o r A u g u s t o B u s c h i n e l l i q u e d e s e m p e n h o u c o m s e r i e d a d e s u a p a r t e c o m o o r i e n t a d o r d e s t e t r a b a l h o p e l o l a d o b r a s i l e i r o . - A C o o r d e n a ç ã o d o C u r s o d e P ó s - G r a d u a ç ã o e m E n g e n h a r i a M e c â n i c a e à C h e f i a d o D e p a r t a m e n t o de E n g e n h a r i a M e c â n i c a q u e d u r a n t e t o d o s e s t e s a n o s s e e s f o r ç a r a m p a r a g a r a n t i r t o d o s o s m e i o s i n d i s p e n s á v e i s à e l a b o r a ç ã o d e s t a t es e . - M C A P E S e ao D A A D , p e l a s b o l s a s c o n c e d i d a s p a r a v i a b i l i z a r , r e s p e c t i v a m e n t e , m e u t r a b a l h o n a c i d a d e d e A a c h e n e m e u a p r e n d i z a d o d o i d i o m a a l e m ã o n a c i d a d e d e M a n n h e i m . - A t o d o s o s c o l a b o r a d o r e s d a s e ç ã o d e P r o z e ß s t e u e r u n g in d e r S c h w e i ß t e c h n i k d e r R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n T e c h n i s c h e n H o c h s c h u l e A a c h e n , qu e m e d e r a m t o d o o a p o i o d u r a n t e a r e a l i z a ç ã o d e s t e t r a b a 1 h o . - A o s c o l e g a s d o L a b s o l d a d a U F S C , p e l o a p ó i o e p e l a a j u d a n a d i s c u s s ã o d e s t e t r a b a l h o . - A m i n h a f a m í l i a e a I o d o s o s a m i g o s p e l o a p o i o e i n c e n t i v o . D A N K S A G U N G E N - D i e v o r l i e g e n d e D i s s e r t a t i o n e n t s t a n d w ä h r e n d m e i n e r T ä t i g k e i t in d e r R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n T e c h n i s c h e n H o c h s c h u l e A a c h e n . H e r r n P r o f e s s o r D r . - I n g . P. D r e w s d a n k e ich f ü r d i e g r o ß z ü g i g e F ö r d e r u n g b e i d e r D u r c h f ü h r u n g m e i n e r A r b e i t . - B e s o n d e r e r D a n k g i l t d e n K o l l e g e n d e r T H A A C H E N , d i e m i c h b e i m e i n e n A r b e i t e n u n t e r s t ü t z t h a b e n .
S U M A R I O * R E S U M O ... ... x A B S T R A C T ... xi Z U S A M M E N F A S S U N G ... xi L I S T A DE F I G U R A S ... xix L I S T A DE T A B E L A S ...xvi S I M B O L O G I A L A T I N A ... x v n S I M 3 0 L 0 G I A G R E G A ... x v i i i C O N V E N C o E S ...x v i u C A P Í T U L O 1. I N T R O D U C S O ... 1 1.1 - A A t u a l S i t u a ç ã o T e c n o l ó g i c o - E c o n ô m i c a ... 1 1. 2 - P r o p o s t a e A b r a n g ê n c i a d o T r a b a l h o ...5 C A P Í T U L O 2. A E V O L U C S O DA S O L D A G E M M I G / M A G ... 8 2 . 1 - A E v o l u ç ã o do P r o c e s s o ... 8 2 . 2 - A E v o l u ç ã o d a s F o n t e s d e E n e r g i a ... 9 2 . 3 - D i s p o s i t i v o s P e r i f é r i c o s e R o b ô s ... 10 2 . 4 - F u t u r o s D e s e n v o l v i m e n t o s n a A u t o m a ç ã o da T é c n i c d e S o l d a g e m ... 13 C A P Í T U L O 3. A S F O N T E S M O D E R N A S D E S O L D A G E M ... 15 3 . 1 - D e s e n v o l v i m e n t o d a s F o n t e s E l e t r ô n i c a s ...15 3 . 2 - F o n t e s E l e t r ô n i c a s A s s o c i a d a s a C o m p u t a d o r ... 17 3 . 3 - E x i g ê n c i a s da A u t o m a ç ã o s o b r e a s F o n t e s de S o l d a g e m M I G / M A G ... 19 3 . 3 . 1 - I n f l u ê n c i a d a s C a r a c t e r í s t i c a s E s t á t i c a s s o b r e a E s t a b i l i d a d e d o A r c o V o l t a i c o ... 19 3 . 3 . 2 - I n f l u ê n c i a d a C a r a c t e r í s t i c a D i n â m i c a n a E s t a b i l i d a d e d o A r c o V o l t a i c o ...21 3 . 4 - F u t u r o s D e s e n v o l v i m e n t o s e m P r o l d o C o n t r o l e A d a p t a t i v o d a S o l d a g e m ... 2 3 C A P Í T U L O 4. S O B R E 0 E S F O R Ç O P A R A R E L A C I O N A R A S P R O P R I E D A D E S D A S O L D A A O S P A R A M E T R O S D E S O L D A G E M ...25
C A P Í T U L O 5. E S T A D O A T U A L D A T E C N O L O G I A D A A U T O M A C S O DA S O L D A G E M ... 32 5 . 1 - C o n t r o l e d o s P a r â m e t r o s d e S o l d a g e m ... 32 5 . 2 - R a s t r e a m e n t o d a J u n t a a S o l d a r ...33 5 . 2 . 1 - P r o g r a m a ç ã o da T r a j e t ó r i a da P i s t o l a de S o l d a g e m ... 33 5 . 2 . 2 - D e s e n v o l v i m e n t o da V i s ã o A r t i f i c i a l ... 34 5 . 2 . 3 - U s o d e S e n s o r e s E s p e c i a i s ... 36 5 . 3 .- C o n t r o l e A d a p t a t i v o ... 38 C A P Í T U L O 6. A N A L I S E D O S G R A U S DE A U T O M A C S O ... 43 6 . 1 - I n t r o d u c ã u ... 4 3 6 . 2 - D e f i n i ç õ e s e C o n c e i t u a ç õ e s B á s i c a s ... 43 6 . 2 . 1 - D e f i n i ç ã o d o S i s t e m a d e S o l d a g e m ... 43 6 . 2 . 2 - D e f i n i ç ã o d o S i s t e m a S o l d a d o r ... 44 6 . 2 . 3 - A u t o m a ç ã o e M e c a n i z a ç ã o ... 45 6 . 3 .- O s S u b s i s t e m a s d o S i s t e m a S o l d a d o r ... 46 6 . 3 . 1 - 0 S u b s i s t e m a F í s i c o ... 46 6 . 3 . 2 - 0 S u b s i s t e m a de P r o g r a m a ç ã o ... 47 6 . 3 . 3 - 0 S u b s i s t e m a d e C o n t r o l e ... 4? 6 . 4 - C a t e g o r i l a ç ã o d a s V a r i á v e i s M o n i t o r a d a s ... 51 6 . 5 - O p e r a ç õ e s d e P r o c e s s a m e n t o d e D a d o s ... 54 C A P Í T U L O 7. P L A N E J A M E N T O E O R G A N I Z A C S O D O T R A B A L H O ... 56 7 . 1 - A C o l o c a ç ã o d o P r o b l e m a ... ...56 7 . 2 - A Q u e s t ã o d a T o l e r â n c i a n a P r e p a r a ç ã o d a s J u n t a s , na G e o m e t r i a d a S o l d a e n o s P a r â m e t r o s de S o l d a g e m ... 59 7 . 3 - O b j e t i v o s e M e t a s d o T r a b a l h o ... 62 7 . 4 - E s t r a t é g i a d e A b o r d a g e m ... 65 7 . 5 - A d e q u a ç ã o ... 69 C A P Í T U L O 8. M E T O D O L O G I A DE T R A T A M E N T O D O S D A D O S ... 71 8 . 1 - R e g r e s s ã u L i n e a r S i m p l e s ... 71 8 . 2 - R e g r e s s ã o L i n e a r M ú l t i p l a ... 72 8 . 3 - E x t e n s a u d a s P o s s i b i l i d a d e s d e R e g r e s s ã o ... 73
C A P Í T U L O 9. M E T O D O L O G I A E X P E R I M E N T A L ... 74 9 . 1 - D e t e r m i n a ç ã o d a s F r o n t e i r a s ... 74 9 . 2 - D e t e r m i n a ç ã o d o A l g o r i t m o d e C o n t r o l e ... 76 9 . 3 - S i m u l a ç ã o d a F u n ç ã o d o S i s t e m a - S e n s o r ... 7 6 9 . 4 - T r a n s f e r i b i l i d a d e d o s D a d o s ... 7 7 C A P Í T U L O 10. D E S C R I Ç S O D O S E Q U I P A M E N T O S E D I S P O S I T I V O S E X P E R I M E N T A I S ... 78 1 0 . 1 - A B a n c a d a no. 1 ... 78 1 0 . 1 . 1 -- D a d o s E s s e n c i a i s ... 78 1 0 . 1 . 2 - E s q u e m a d e C o n t r o l e d a B a n c a d a 1 ... 7 9 1 0 . 2 .- A B a n c a d a 2 . ... 81 1 0 . 2 . 1 - D a d o s e s s e n c i a i s ... 81 1 0 . 2 . 2 - E s q u e m a d e c o n t r o l e d a b a n c a d a 2 ... 8 2 1 0 . 3 - F u n d a m e n t o s e P r o c e d i m e n t o s p a r a a M e d i d a d e V a l o r e s E f e t i v o s ... 8 3 1 0 . 3 . 1 - F u n d a m e n t o t e ó r i c o ... 8 3 1 0 . 3 . 2 - D i s p o s i t i v o d e M e d i d a d e V a l r u e s E f e t i v o s ... 84 1 0 . 4 - 0 C o n t r o l e A u t o m á t i c o d a C o r r e n t e ... 8 3 1 0 . 5 - P r e s c r i ç ã o d e D a d o s e D o c u m e n t a ç ã o ... 8 6 1 0 . 6 - A q u i s i ç ã o d e D a d o s ... 8 8 C A P Í T U L O 11. E X P E R I Ê N C I A C O M A S O D L A G E M M A G - C ( b a n c a d a 1 ) . ... 8 9 . 1 1 . 1 - E s t r a t é g i a ... 8 9 1 1 . 2 .- R e a l i z a ç ã o ... 9 0 1 1 . 3 - D e t e r m i n a ç ã o E x p e r i m e n t a l d o s P a r â m e t r o s d e S o l d a g e m ... 91 1 1 . 4 - D o c u m e n t a ç ã o d a G e o m e t r i a d a S o l d a ... 9 2 1 1 . 5 - A v a l i a ç ã o d o E x p e r i m e n t o ... 92 1 1 . 5 . 1 - G e o m e t r i a d o c o r d ã o e p o r o s i d a d e s ...9 2 1 1 . 5 . 2 ~ E s t a b i l i d a d e d o A r c o ...94 1 1 . 5 . 3 - A p r e s e n t a ç ã o d o s r e s u l t a d o s ... 9 6 1 1 . 6 - D e t e r m i n a ç ã o d o s A l g o r i t m o s d e C o n t r o l e ... 9 9 1 1 . 7 - V e r i f i c a ç ã o E x p e r i m e n t a l d o s A l g o r i t m o s ...1 0 2 1 1 . 7 . 1 - A p a r ê n c i a e g e o m e t r i a d o c o r d ã o ... 1 0 3 vi i
1 1 . 7 . S - A n á l i s e d o s d e f e i t o s ... 1 0 3 C A P Í T U L O 12. E X P E R I Ê N C I A S C O M A S O L D A G E M M A G - C 1 8 ...1 1 0 1 2 . 1 - J u s t i f i c a t i v a s ... 1 1 0 1 2 . 2 - A v a l i a ç ã o d o E x p e r i m e n t o ... 1 1 0 1 2 . 3 - D e t e r m i n a ç ã o d o s A l g o r i t m o s d e c o n t r o l e ...1 1 3 1 2 . 3 . 1 - D o m í n i o A«- ... 1 1 5 1 2 . 3 . 2 - D o m í n i u A» ... 1 1 6 1 2 . 3 . 3 - D o m í n i u Av ... 1 1 6 1 2 . 4 - V e r i f i c a ç ã o E x p e r i m e n t a l d o s A l g o r i t m o s ... 11 7 1 2 . 4 . 1 - A p a r ê n c i a e g e o m e t r i a d o c o r d ã o ... 1 1 8 1 2 . 4 . 2 - A n á l i s e d o s D e f e i t o s ... 1 1 8 C A P Í T U L O 13. E X P E R I Ê N C I A S C O M A S O L D A G E M M A G <Ar + 18JíC02) B A N C A D A 2 ... 121 1 3 . 1 - A v a l i a ç ã o d o E x p e r i m e n t o ... 1 2 2 1 3 . 2 - D e t e r m i n a ç ã o d o s A l g o r i t m o s d e C o n t r o l e ... 1 2 4 1 3 . 2 . 1 - D o m í n i o Ai ... ... 1 2 5 1 3 . 2 . 2 - D o m í n i o A s ... 1 2 6 1 3 . 2 . 3 - D o m í n i o A v ... 1 2 6 1 3 . 3 .- V e r i f i c a ç ã o E x p e r i m e n t a l d o A l g o r i t m o ... 1 2 7 C A P Í T U L O 14. E X P E R I Ê N C I A S C O M A S O L D A G E M M A G <Ar+18JÍC02) S O B R E C H A P A D E 1 , 6 m m D E E S P E S S U R A ... 1 2 ? C A P Í T U L O 15. C O M P A R A Ç K O E N T R E O S R E S U L T A D O S ...1 3 2 1 3 . 1 - R e s u l t a d o s O b t i d o s c o m D i f e r e n t e s B a n c a d a s ... 1 3 2 1 3 . 2 - R e s u l t a d o s O b t i d o s c o m D i f e r e n t e s E s p e s s u r a s ... 134 1 3 . 3 - C o m p a r a ç ã o e n t r e a s E x p r e s s õ e s d e Imax e Imtn ...1 3 4 1 5 . 4 - A n á l i s e d a P o s s i b i l i d a d e d e P a s s a r d e C o m a n d o a C o n t r o l e ... 1 3 6 1 5 . 5 - A i n f l u ê n c i a d a A l t u r a d a T o m a d a d e C o r r e n t e e m D* ... 1 3 9
C A P Í T U L O 16. I N T E R R E L A C S O E N T R E O S P A R Â M E T R O S D E S O L D A G E M ... 1 4 0 1 6 . 1 - R e l a ç ã o T e ó r i c a e n t r e C o m p r i m e n t o d e A r c o , C o r r e n t e e V e l o c i d a d e d e F u s ã o ... 1 4 8 1 6 . 2 - R e l a ç ã o e n t r e a T e n s ã o d e A r c o e o C o m p r i m e n t o d o A r c o ... 1 5 0 1 6 . 3 - Q u e d a d e t e n s ã o n o A r a m e - E l et r o d o ... 151 1 6 . 4 - D e t e r m i n a ç ã o d a s C a r a c t e r í s t i c a s E s t á t i c a s d e A r c o ...1 5 2 1 6 . 5 - R e l a ç ã o E x p e r i m e n t a l e n t r e o C o m p r i m e n t o de A r c o , C o r r e n t e e V e l o c i d a d e d e A r a m e ... 1 5 5 C A P Í T U L O 17. R E L A Ç Õ E S E N T R E A G E O M E T R I A D A S O L D A R E S U L T A N T E E O S P A R Â M E T R O S D E S O L D A G E M ... 15 7 1 7 . 1 - A L a r g u r a d a S o l d a ...1 5 7 1 7 . 2 - D e t e r m i n a ç ã o d a E q u a ç ã o d a F o r m a d o R e f o r ç o d a s o l d a ... 1 5 9 .17.3 - S e ç ã o R e t g d o R e f o r ç o ... ... 16 2 1 7 . 4 - Á r e a E f e t i v a m e n t e A d i c i o n a d a ... 1 62 Í 7 . 5 - P e n e t r a ç ã o ...164 1 7 . 6 - R e f o r ç o ... 1 6 6 1 7 . 7 -• P e r f u r a ç ã o ... ... 16 7 1 7 . 0 - G e o m e t r i a n a s C o n d i ç õ e s d e P r é p e r f u r a ç ã o . R e l a ç õ e s E m p í r i c a s E n c o n t r a d a s ... 1 6 8 1 7 . 9 - P o s s i b i l i d a d e s de C o n t r o l e ...1 6 9 .17 .10 - 0 P r o b l e m a d a R e p r o d u t ibi 1 i d a d e e d a . T r a n s f e r i b i 1 i d a d e d o s A l g o r i t m o s ... 17 2 C A P Í T U L O 18. C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S ... 174 1 8 . 1 - C o n c l u s õ e s ... 17 5 1 8 . 2 - I n d i c a ç õ e s de c o n t i n u i d a d e ... 181 ix B I B L I O G R A F I A 18 2
R E S U M O A s o l d a g e m a u t o m á t i c a d e c h a p a s f i n a s , r e a l i z a d a c o m u m s e n s o r ó t i c o à f r e n t e d o a r c o v o l t a i c o p a r a d e t e r m i n a r p r e v i a m e n t e a g e o m e t r i a d a j u n t a , r e q u e r a d e t e r m i n a ç ã o d e a l g o r i t m o s q u e p e r m i t a m u m a c o n t í n u a a d a p t a ç ã o d o s p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m a o s v a l o r e s r e a i s d a j u n t a . N e s t e t r a b a l h o s ã o d e t e r m i n a d o s a l g o r i t m o s p a r a s o l d a g e n s s o b p r o t e ç ã o d e CQz p u r o e d e u m a m i s t u r a d e a r g ô n i o c o m 1 8 % d e COz, p a r a e s p e s s u r a s d e c h a p a d e 2 , 0 m m e d e 1 , 6 mm. V e r i f i c a - s e q u e a s c a r a c t e r í s t i c a s d a f o n t e d e e n e r g i a i n f l u e n c i a m n o s a l g o r i t m o s , q u e p r e c i s a m s e r r e a d a p t a d o s q u a n d o d a t r o c a d e e q u i p a m e n t o , é d i s c u t i d a a p o s s i b i l i d a d e d e p r e v e r a p e n e t r a ç ã o n a o p e r a ç ã o d e s o l d a g e m a p a r t i r d a f o r m a e x t e r n a d o c o r d ã o . P a r a i s t o s ã o d e s e n v o l v i d a s r e l a ç õ e s t e ó r i c a s , c o m p r o v a d a s e m c o m p a r a ç ã o c o m o s d a d o s e x p e r i m e n t a i s o b t i d o s n a s o l d a g e m s o b p r o t e ç ã o d a m i s t u r a d e a r g ô n i o c o m C O z . C o m b a s e n e s t e s r e s u l t a d o s , c o n c l u i - s e q u e a u t i l i z a ç ã o d e s e n s o r c o l o c a d o a t r á s d o a r c o é p r o m i s s o r a p a r a s e a l c a n ç a r u m c o n t r o l e a d a p t a t i v o d e n í v e l m a i s a l t o .
A B S T R A C T A u t o m a t i c w e l d i n g of t h i n m e t a l s h e e t s , w i t h an o p t i c s e n s o r p l a c e d a h e a d o f t h e v o l t a i c a r c, in o r d e r t o p r e v i o u s l y d e t e r m i n e t h e g e o m e t r y o f t h e w e l d i n g j o i n t , r e q u i r e s t h e d e t e r m i n a t i o n o f a l g o r i t h m s a l l o w i n g f o r a c o n t i n u o u s a d a p t a t i o n o f w e l d i n g p a r a m e t e r s to v a l u e s c o m p a t i b l e w i t h t h e c u r r e n t j o i n t . In t h i s w o r k a l g o r i t h m s h a v e b e e n o b t a i n e d f o r w e l d i n g p r o t e c t e d by p u r e C O2 a n d by m i x t u r e , o f a r g o n w i t h 18 % C02, f o r s h e e t s h i c k n e s s e s o f 2 . 0 a n d 1 . 6 mm. It h a s b e e n v e r i f i e d t h a t t h e e n e r g y s o u r c e c h a r a c t e r i s t c s h a v e an i n f l u e n c e o v e r t h e p r o c e s s a n d t h e a l g o r i t h m s h a v e t o b e r e a d a p t e d w h e n c h a n g i n g e q u i p m e n t . T h e p o s s i b i l i t y of p r e d i c t i n g p e n e t r a t i o n f r o m t h e b e a d s e x t e r n a l s h a p e , d u r i n g t h e w e l d i n g o p e r a t i o n , is d i s c u s s e d . F o r th at p u r p o s e , t h e o r e t i c a l r e l a t i o n s h a v e b e e n d e v e l o p e d a n d c o n f i r m e d by c o m p a r i s o n w i t h e x p e r i m e n t a l d a t a o b t a i n e d in w e l d i n g w i t h a p r o t e c t i v e A r g o n 1 C O mir'.ture. T h e s e r e s u l t s s h o w t ha t t h e u s e of a s e n s o r p l a c e d b e h i n d t h e v o l t a i c a r c o f f e r s a p r o m i s i n g a l t e r n a t i v e of a d a p t i v e c o n t r o l . Z U S A M M E N F A S S U N G D a s a u t o m a t i s c h e S c h w e i ß e n v o n F e i n b l e c h e n mit V o r a u s b e s t i m m u n g d e r S c h w e i ß n a h t g e o m e t r i e d u r c h e i n e n o p t i s c h e n S e n s o r , d e r v o r d e m L i c h t b o g e n a u s g e b r a c h t ist, e r f o r d e t d i e F e s t l e g u n g e i n e s A l g o r i t h m u s , d(?r e i n e k o n t i n u i e r l i c h e A n p a s s u n g d e r S c h w e i ß p a r a m e t e r an d i e a k t u e l l e G e o m e t r i e e r l a u b t . In d e r v o r l i e g e n d e n A r b e i t w e r d e n d e r a r t i g e A l g o r i t h m e n f ü r d a s S c h u t z g a s s c h w e i ß e n mi t C O2 u n d e i n e r M i s c h u n g a u s A r g o n u n d 1 8% C O2 an B l e c h e n m it D i c k e n v o n 1 , 6 u n d 2,0' m m e r m i t t e l t . E s w i r d f e s t g e s t e 1 1 1 , d a ß d i e E n e r g i e q u e l l e d e n P r o z e ß b e e i n f l u ß t u n d b e i i h r e m W e c h s e l d i e A l g o r i t h m e n a n g e p a ß t w e r d e n mu ß. E s w i r d d i e M ö g l i c h k e i t d i s k u t i e r t , d i e E i n b r a n d t i e f e a n h a n d d e s ä u ß e r e n F o r m d e s S c h w e i ß n a h t v o r a u s z u b e s t i m m e n . D a z u w e r d e n in t h e o r i t i s c h e r F o r m G l e i c h u n g e n a u f g e s t e l l t , d i e f ü r d e n S c h w e i ß p r o z e ß A r g o n mit C O2 d u r c h e x p e r i m e n t e l l e D a t e n b e s t ä t i g t w e r d e n . A u f d e r G r u n d l a g e d i e s e r E r g e b n i s s e k a n n g e s c h l o s s e n w e r d e n , d a ß d u r c h d i e A n b r i n g u n g e i n e s S e n s o r , m i t d e m h i n t e r d e m L i c h t b o g e n d i e B r e i t e u n d H ö h e d e r S c h w e i ß n a h t g e m e s s e n w i r d , v i el v e r s p r e c h e n d e E r g e b n i s s e f ü r e i n e a d a p t i v e R e g e l u n g zu e r w a r t e n s i n d .
L I S T A DE F I G U R A S F i g . 1 - E x e m p l o d e s o l d a g e m a p o n t o d e c h a p a s f i n a s ... C 4 D F i g . 2 - D i m i n u i ç ã o d a l a r g u r a d a a b a n a s u b s t i t u i ç ã o d a s o l d a g e m p o r p o n t o s p o r s o l d a g e m a l a s e r ... C 5 D F i g . 3 - E v o l u ç ã o n a s o l d a g e m a u t o m á t i c a d e c h a p a s f i n a s ...C 5 D F i g . 4 - E s q u e m a s i m p l i f i c a d o d e f o n t e d e e n e r g i a t r a n s i s t o r i z a d a a n a l ó g i c a ... C 9 D F i g . 5 - D o m í n i o d e l i b e r d a d e d a p i s t o l a d e s o l d a g e m ... C 1 2 D F i g . 6 - D i s p o s i t i v o s p e r i f é r i c o s p r o g r a m á v e i s d e s o l d a g e m . . . .Z 1 3 1 F i g . 7 - V o l u m e m é d i o d a s g o t a s t r a n s f e r i d a s à p o c a e m f u n ç ã o d a c o r r e n t e d e s o l d a g e m ... C 2 9 3 F i g . 8 - F r e q ü ê n c i a e D u r a ç ã o d o s c u r t o s - c i r c u i t o s p a r a a r c o d e C Ü2 e e l e t r o d o d e 0 , 8 m m ... C 2 9 ] F i g . 9 - A r q u i t e t u r a d e u m s i s t e m a a d a p t a t i v o de s o l d a g e m ... C 37 D F i g . 1 0 - 0 s i s t e m a d e s o l d a g e m ... C 4 4 D l-ig. 11 - O s s i s t e m a s d e s o l d a g e m e s o l d a d o r a c o p l a d o s ... C 4 5 D F i g . 12 - E s t r u t u r a d o s i s t e m a s o l d a d o r ... C 4 6 3 K i g . 13 - E s t r u t u r a d o s u b s i s t e m a d e c o n t r o l e ... C 5 0 D F i g . 14 - T i p o s d e c o n t r o l e ... C 5 1 3 F i g . 15 - P a r à m e l r c s d e l a l d a g e m a c o n s i d e r a r ... C 6 0 D Fi g. 16 - V a r i á v e i s g e o m é t r i c a s d a j u n t a e d a s o l d a ... C 6 1 3 F i g . 17 - F o n t e s d e e r r o n u m a s o l d a g e m de j u n t a e m I ... C 6 3 D F i g . 18 - E x e m p l o d e d e l i m i t a ç ã o d o d o m í n i u Dt ... C 6 8 ] F i g . 19 - E x e m p l o d e d e l i m i t a ç ã o d o D t ... C 6 8 3 F i g . 2 0 - R e p r e s e n t a ç ã o h i p o t é t i c a t r i d i m e n s i o n a l d o D t ... E 6 9 3 F i g . 21 - S i s t e m a d e f i x a ç ã o d a b a n c a d a 1 ... C 7 9 ] F i g . 2 2 - E s q u e m a d e c o n t r o l e d a b a n c a d a 1 ... ... C B 0 ] F i g . 2 3 - M ú t u a d e p e n d ê n c i a t e m p o r a l e n t r e o s c o m p u t a d o r e s d a b a n c a d a 1 ... C 81 D F i g . 2 4 - S i s t e m a d e f i x a ç ã o d a b a n c a d a 2 ... C 8 3 ] F i g . 2 5 - E s q u e m a d e c o n t r o l e d a b a n c a d a 2 ... C 8 4 D F i g . 2 6 - Q u e d a s d e t e n s ã o n o c i r c u i t o e x t e r n o à f o n t e de
xi i i e n e r g i a ... . . C 8 5 3 F i y . 2 7 - F l u x o y r a m a da d e t e r m i n a ç ã o de v a l o r e s e f e t i v o s n a s b a n c a d a s ... . C 8 6 3 F i a • 2 0 - L a ç o d e c o n t r o l e d a c o r r e n t e ... . . C 87 3 F i y . 2 9 — V a r i a ç ã o d a g e o m e t r i a d a s o l d a e m f u n ç ã o c o r r e n t e e f e t i v a ... dd . C 9 5 D F i g . 30 - R e p r e s e n t a ç ã o b i d i m e n s i o n a l d o s l i m i t e s r e l e v a n t e s d e c o r r e n t e ... . Z 1 0 0 3 F i g . 31 R e p r e s e n t a ç ã o t r i d i m e n s i o n a l d o s l i m i t e s r e l e v a n t e s d e c o r r e n t e s o b v e l o c i d a d e de s o l d a g e m c o n s t an t e ... .E 1 0 1 3 F i y . 32 P e r c e n t u a l d e t e m p o e m c u r t o c i r c u i t o p a r a a r c o C O z ... d e C 1 0 2 3 F iy . 33 - F l u x o y r a m a d o pro yra ina s i m u l a d o r . ... . C 1 0 4 3
F i g . 34 - C o r p o d e p r o v a c o m p i s t a d e e st a b i 1 i l a ç ã o ... C 1 0 3 3 K i y . 35 ” A r c o v o l t a i c o e t r a n s f e r ê n c i a d e m a t e r i a l a r g o n iu ^ Ctte... sob C 1 0 7 3 F i y . 36 — F i l m a y e n s d a t r a n s f e r ê n c i a d e m a t e r i a l a t r a v é s a r c o v o l t a i c o ... d o C 1 0 8 3 F iy . 37 “ J a n e l a d e s o l d a y e m i s e n t a d e d e f e i t o s ( b a n c a d a A r + C Q z , 5 0 c m / m i n , 2 0 V ) ... 1, C 111 3 F i g . 3 8 — R e p r e s e n t a ç ã o t r i d i m e n s i o n a l d e Dt p a r a C - 1 8 b a n c a d a 1 ... n a .1 1 1 3 3 F i y . 3 9 - L i m i t e s d o d o m í n i o A i ... 11 1 1 6 3 Fi g. 4 0 - L i m i t e s d o d o m í n i o As ... í 1 17 3 F ig 41 - L i m i t e s d o d o m í n i o Av ... .C 1 1 8 3 F i g 4 2 - V a r i a ç ã o d a e n e r g i a c o m a f o l g a , n o s t r ê s d o m í n i o s C 1 2 0 3 Fiy . 4 3 J a n e l a d e s o l d a y e m p a r a a b a n c a d a 2, a 2 2 v o l t s 5 0 c m / m i n , p a r a Ar + 1 8 % COz e? Z - 1 0 m m ... e C 1 2 3 3 F i g . 4 4 - R e p r e s e n t a ç ã o t r i d i m e n s i o n a l der Dl p a r a A r + 1 8 % C 0 z n a b a n c a d a 2 < Z - 1 0 m m ) ... .111233 F i g . 4 3 - L i m i t e s d e Ai n a b a n c a d a 2 ... C 1 2 6 3 F i g . 46 - L i m i t e s d e As n a b a n c a d a 2 ... C 1 2 7 3 F i g . 47 - L i m i t e s d e Av n a b a n c a d a 2 ... C 1 2 8 3 F i y. 48 - L i m i t e s m á x i m o s e m í n i m o s p a r a e s p e s s u r a d e 1 , 6 m m
s o b a r c o d e A r + 1 8 % d e COz (1 - In an i 2 - I m i n ) . . . C 1 2 9 D F i g . 4 9 - J a n e l a s c o r r e s p o n d e n t e s a 2 0 v o l t s e 4 0 cm/miri . n a s b a n c a d a s i e 2 ... C 1 3 3 D F i g . 5 0 - J a n e l a s c o r r e s p o n d e n t e s a 19 v o l t s e 5 0 c m / m i n n a s b a n c a d a s 1 e 2 ... L 1 3 3 D F i g . 51 - C o r t e e m Dl p a r a c h a p a d e 1 , 6 m m - B a n c a d a 2, 19 v u l t s , 4 0 c m / m i n ...C 1 3 4 D F i g . 5 2 - C o r t e e m Dl p a r a c h a p a d e 1 , 6 mm. B a n c a d a 2 , 1 7 v o l t s , 6 0 c m / m i n ...C 1 3 5 D F i g . 5 3 - C o m p a r a ç ã o e n t r e c o r r e n t e l i m i t e s p a t a c h a p a s de 1 , 6 e 2 , 0 mm. - B a n c a d a 2 , 2 0 v o l t s , 5 0 c m / m i n ...C 1 3 5 D F i g . 5 4 - C o m p a r a ç ã o e n t r e a s f r o n t e i r a s p a r a c h a p a s d e 1, 6 e 2 , 0 mm. B a n c a d a 2 , 1 8 v o l t s , 40 c m / m i n ... C 1 3 6 3 F i g . 5 5 - C a r a c t e r í s t i c a s e s t á t i c a s a p a r e n t e s p a r a a r c o de 6 , 3 m m ... C 141 U F i g . 5 6 - C u r v a s d e i s o c o n s u m o ... C 1 4 1 D F ia . 57 - D e s l o c a m e n t o d a c u r v a d e i s o c o n s u m o c o m a a l t u r a d a t o m a d a d a c o r r e n t e ... C 1 4 2 3 F i9 . 5 8 - V a r i a ç ã o da a l t u r a d a t o m a d a d a c o r r e n t e , d o c o m p r i m e n t o d o a r c o e d o e l e t r o d o p a r a c o n s u m o c o n s t a n t e ... C 1 4 3 3 F i g . 5 9 - E f e i t o d a a l t u r a d a t o m a d a d a c o r r e n t e s o b r e o c o m p r i m e n t o d o a r c o , a c o r r e n t e e a t e n s ã o ... C 1 4 3 3 F i g . 6 0 - L i m i t e s d e Dl: (1) Z - 8 mm; (2) Z - 1 0 mm; (3) Z = 1 m m n a b a n c a d a 1 ... C 1 4 6 D Fi g . 61 - L i m i t e s d e Dt p a r a Z - 10 m m e Z - 12 mm, na b a n c a d a 1 ... C 147 3 Fi g . 6 2 - C o m p r i m e n t o d o e l e t r o d o e d i s t â n c i a r e f e r e n c i a d a a p a r t i r d o p o n t o d e c o n t a t o ... C 1 5 2 3 Fi g . 6 3 - E s q u e m a d e a q u i s i ç ã o d e d a d o s p a r a d e t e r m i n a r Z C 1 5 3 3 Fi g . 64 - C a r a c t e r í s t i c a s e s t á t i c a s d e a r c o c o n f o r m e a e q u a ç ã o 1 2 1 ...C 1 5 5 3 Fi g . 6 5 - C a r a c t e r í s t i c a s e s t á t i c a s d e a r c o c o n f o r m e a e q u a ç ã o 1 2 4 ...C 1 5 6 3 Fi g . 6 6 - S e ç a o r e t a d o r e f o r ç o ...C 1 6 0 3
F i g . 6 7 - V a r i a ç ã o d a t a n g e n t e à s e ç ã o r e t a d u c o r d ã o ... C 1 6 1 D F i9 . 6 8 - F o r m a d o r e f o r t o d a s o l d a ... C 1 6 2 D
L I S T A DE T A B E L A S T a b e l a 1 - C a s t o s d a p r o d u ç ã o a u t o m o b i l í s t i c a ... C 2 3 T a b e l a 2 - Ca t e g o r i z a ç ã o d a s v a r i á v e i s m o n i t o r a d a s ...C 5 2 3 T a b e l a 3 - G r u p o s d e e x p e r i m e n t o s ...C 6 5 3 T a b e l a 4 - P r o t o c o l o d e e x p e r i m e n t a ç ã o ...C 9 3 3 T a b e l a 5 - G e o m e t r i a d a s o l d a em f u n ç ã o d a c o r r e n t e ... C 9 4 3 T a b e l a 6 ~ R e s u l t a d o s p a r a C02 - b a n c a d a 1 - Z = 1 2 m m ... C 9 7 3 T a b e l a 7 - A m p l i t u d e d o s d o m í n i o s A - b a n c a d a 1 - C O * ... C 1 0 9 3 T a b e l a 8 - R e s u l t a d o s p a r a Ar+18/íC02 - b a n c a d a 1 - Z = 10m m . . . C 1 1 4 3 T a b e l a 9 -- P r o t o c o l o d e e x p e r i ê n c i a d e s i m u l a ç ã o d o s e n s o r . . C 1 1 9 3 T a b e l a 10 - A m p l i t u d e d o s d o m í n i o s A - b a n c a d a 1 - A r + C02 . . . . [ 1 2 0 3 T a b e l a 11 - R e s u l t a d o s p a r a Ar + 1 8 % C 0 2 - b a n c a d a 2 - Z = 1 0 m m . . . C 1 2 1 3 T a b e l a 12 - A m p l i t u d e d o s d o m í n i o s A - b a n c a d a 2 - A r + C O2 . . . . C 1 2 81 T a b e l a 13 - R e s u l t a d o s p a r a e s p e s s u r a d e 1 , ó m m - b a n c a d a 2 . . . C 1 3 0 3 T a b e l a 14 - T i p u i dc P T O ç ã o d e Imin e I m a x ...C 1 3 7 3 T a b e l a 15 - F ó r m u l a s de I m a x ... C 1 3 7 3 T a b e l a ló - F ó r m u l a s de I m i n ... C 1 3 8 3 T a b e l a 17 - R e s u l t a d o s p a r a d i f e r e n t e s a l t u r a s d a t o m a d a d e c o r r e n t e - b a n c a d a 1 ... C 1 4 4 3 T a b e l a 18 - R e s u l t a d o s p a r a d i f e r e n t e s a l t u r a s d a t o m a d a d e c o r r e n t e - b a n c a d a 2. ...C 1 4 7 3 T a b e l a 19 - C o m p r i m e n t o d e a r c o e a l t u r a d a t o m a d a de c o r r e n t e p a r a A r + C 0 2 n a b a n c a d a 1 ...C 1 5 4 3 T a b e l a 2 0 - G e o m e t r i a d a s o l d a r e s u l t a n t e p a r a Ar+CCte , Z = 10 mm, b a n c a d a 1 ... C 1 5 7 3 T a b e l a 21 - P r o t o c o l o d e e x p e r i ê n c i a d e f u n ç ã o d o s e n s o r C 1 6 3 3 T a b e l a 2 2 -- G e o m e t r i a e m I m a x ...C 1 7 0 3
S I M D O L O G I A L A T I N A x vi i S i m b o l o S i g i n i f i c a d o Un i d a d e e E s p e s s u r a d a p l a c a a s o l d a r mm U T e n s ã o e f e t i v a d e s o l d a g e m v o l t I C o r r e n t e e f e t i v a d e s o l d a g e m A C C a p a c i d a d e c a l o r í f i c a cal /g/°k n P a r â m e t r o s d o p r o c e d i m e n t o ad i m e n s i o n a l d D i â m e t r o d o e l e t r o d o mm X V a r i á v e l n u m s i s t e m a c a r t e s i a n o m m a V a r i á v e l n u m s i s t e m a c a r t e s i a n o mm E V a r i á v e l n u m s i s t e m a c a r t e s i a n o m m V V e l o c i d a d e d e s o l d a g e m c m / m i n V e l o c i d a d e de m e r g u l h o d o a r m e e l e t r o d o m / m i n A l t u r a d a t o m a d a d e c o r r e n t e e m r e l a ç ã o à s u p e r f í c i e d a c h a p a a s o l d a r m m 5 F o l g a d a j u n t a m m X D e s l o c a m e n t o l a t e r a l d o e l e t r o d o m m Y D e s l o c a m e n t o n o e i x o d a j u n t a m m 2 D e s l o c a m e n t o e m a l t u r a , p e r p e n d i c u l a r à s u p e r f í c i e d a s c h a p a s m m h D e s a l i n h a m e n t o d e a l t u r a e n t r e as c h a p a s a s o l d a r m m r R e f o r ç o d a s o l d a mm b L a r g u r a d a s o l d a mm P P e n e t r a ç ã o d a s o l d a m m Du D o m í n i o d o s p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m p e r m i t i d o s p e l o e q u i p a m e n t o i Dt D o m í n i o d o s p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m i s e n t o d e d e f e i t o s -A D o m í n i o d o s p a r â m e t r o s p e r t e n c e n t e s a a 1g o r i t m o - — A t D o m í n i o d o a l g o r i t m o d e m á x i m a t o l e r â n c i a e m I — — A ‘3 D o m í n i o d o a l g o r i t m o d e m á x i m a t o l e r â n c i a e m s -t T e m p o s ] tm n M á x i m o v a l o r d a c o r r e n t e e f e t i v a o n d e a i n d a se o b t e m p e n e t r a ç ã o t o t a l A I mo.x M á x i m o v a l o r d a c o r r e n t e e f e t i v a o n d e aiiuJ« n ã o o c o r r e p e f u r a ç ã o d a c h a p a b a s e A I>* M á x i m o v a l o r d a c o r r e n t e e f e t i v a p a r a e v i t a r e x c e s s o d e r e f o r ç o A Ira M á x i m o v a l o r d e I e f e t i v a p a r a e v i t a r e x c e s s o d e r a i z A Iv M á x i m o v a l o r d e I p a r a e v i t a r e x c e s s o d e v o l u m e A I. i- ni m í n i m o v a l o r d e I p a r a e v i t a r e s c a s s e z d e m a t e r i a l A 1 c o m p r i m e n t o d o e l e t r o d o m m .... ..._...J
S I M B O L O G I A G R E G A .. — . S í in b o l o r- -... - ... ...S i g n i f i c a d o Un i d a d e V7„. R e n d i m e n t o d e d e p o s i ç ã o ad i m e n s i o n a l V\ R e n d i m e n t o t é r m i c o ad i m e n s i o n a l "o R e s i st i v i d a d e o h m .mm D e n s i d a d e g r a m a / m m 3 õ D e n s i d a d e d e c o r r e n t e A m p e r e / m m2 T T e m p e r a t u r a g r a u s K e l v i n n 3 , 1 4 1 6 . . . ad i m e n s i o n a l 8 â n g u l o g r a u s C O N V E N Ç Õ E S A - Q U A N T O A S U B - i N D I C E S 1 - v a r i á v e i s m e d i d a s p e l o l a d o d a p l a c a o p o s t o a o d e s o l d a g e m . 2 - v a r i á v e i s m e d i d a s p e l o l a d o d e s o l d a g e m mox - v a l o r m á x i m o p e r m i t i d o min - v a l o r m í n i m o p e r m i t i d o i - v a l o r i n s t a n t â n e o m - v a l o r m é d i o ©f - v a l o r e f e t i v o e - r e l a t i v o a e l e t r o d o f - r e l a t i v o a f u s ã o o- - r e l a t i v o a a r c o cal. - r e l a t i v o a c á t o d o on - r e l a t i v o a â n o d o B- Q U A N T O A M A I Ú S C U L A S E M I N Ú S C U L A S M a i ú s c u l a s - P a r â m e t r o s d e s o l d a g e m M i n ú s c u l a s - V a r i á v e i s d e s o l d a g e m
C A P Í T U L O 1 1 I N T R O D U C E D ',1.1. A A t u a l S i t u a ç ã o T e c n o 1 óq i c o - E c o n ò m i c a . A t e c n o l o g i a t e v e , n e s t a (década, um n o t á v e l d e s e n v o l v i m e n t o e m d i f e r e n t e s c a m p o s L 1, 2, 33. V á r i o s a v a n ç o s no â m b i t o da m e t a l u r g i a , r e s u l t a n t e s de e x i g ê n c i a s da á r e a da e n e r g i a n u c l e a r , rp f 1 r*t irain-oe i m e d i a t a m e n t e na t e c n o l o q i a d a s o l d a g e m , e s p e c i a l m e n t e n o c o n t r o l e de q u a l i d a d e e d o c u m e n t a ç ã o do p r o c e s s o . 0 a t u a l d e s e n v o l v i m e n t o d a s i n d ú s t r i a s n a v a l e a e r o n á u t i c a t a m b é m i m p o s n o v a s e x i g ê n c i a s à t e c n o l o g i a da s o l d a g e m £' 4 D , t o r n a n d o - s e a t é m a i s d e t e r m i n a n t e q u e a s p r e s s õ e s a d v i n d a s d a i n d ú s t r i a a u t o m o b i l í s t i c a . N e s t e s t r ê s ú l t i m o s c a m p o s a ê n f a s e e s t á na n e c e s s i d a d e d e e c o n o m i z a r e n e r g i a , o q u e i m p l i c a e m r e d u z i r o p e s o d a s e s t r u t u r a s e d o s m o t o r e s , t a n t o p e l o u s o de c h a p a s m a i s f i n a s c o m o p e l o e m p r e g o d e m a t e r i a i s m a i s l e v e s , c o m o o a l u m í n i o . A c o n s t r u ç ã o d e n a v i o s - t a n q u e p a r a o t r a n s p o r t e d e g a s e s l i q u e f e i t o s , p o r e x e m p l o , t e m e x e r c i d o i n f l u ê n c i a n a t e c n o l o g i a d a s o l d a g e m d o a l u m í n i o 115, 6 J e d o s a ç o s c r i o g ê n i c o s , n a m e d i d a e m q u e g i g a n t e s c o s r e s e r v a t ó r i o s e s f é r i c o s d e v e m se m a n t e r r e s i s t e n t e s e m b a i x a s t e m p e r a t u r a s . O u t r a á r e a i m p o r t a n t e da a p l i c a ç ã o d a s o l d a g e m é a t é c n i c a " o f f - s h o r e " q u e i m p õ e t a m b é m s u a s e x i g ê n c i a s C 6 D . P e l o e x p o s t o , p o d e - s e d i z e r q u e e s t á e m c u r s o u m a r e v o l u ç ã o t e c n o l ó g i c a t a m b é m n o c a m p o d a s o l d a g e m , c a r a c t e r i z a d a p e l o s u r g i m e n t o d e u m g r a n d e n ú m e r o de i n o v a ç õ e s n u m a r á p i d a e v o l u ç ã o . E s t e f a t o o c o r r e e m v i r t u d e d a a t u a l c o n j u n t u r a e c o n ô m i c a e se e v i d e n c i a n a s o l d a g e m , p o r q u e e s t a , p o r s u a p r ó p r i a n a t u r e z a , s e m p r e a c o m p a n h o u de p e r t o o s a v a n ç o s c i e n t í f i c o s e t e c n o l ó g i c o s . N a á r e a d a s o l d a g e m , e s t a e v o l u ç ã o se a r t i c u l a
a) T e n d ê n c i a a p r o l i f e r a ç ã o de m e t a i s e l i q a s s o l d á v e i s . À m e d i d a q u e a m e t a l u r q i a p o e à d i s p o s i ç ã o d o m e r c a d o n o v o s m a t e r i a i s , a i n d ú s t r i a r e c l a m a o s m e i o s de o s s o l d a r , e x i q i n d o d a s j u n t a s a s m e s m a s p r o p r i e d a d e s d o m e t a l d e b a s e . C o m o c o n s e q u ê n c i a , d i v e r s i f i c a m - s e as t é c n i c a s d e s o l d a g e m , c o m o m o s t r a m d i v e r s o s p e s q u i s a d o r e s C 7, 8, e 9 3. b) T e n d ê n c i a à p r o l i f e r a ç ã o d e n o r m a s , e s p e c i f i c a c õ e s e m é t o d o s d e c o n t r o l e . 0 c a m p o d e a p l i c a ç ã o d a s o l d a q e m se a m p l i a . D a í r e s u l t a m e s p e cj f i c a c ò e s m a i s e x i g e n t e s , c o m n í v e i s d e t o l e r â n c i a m a i s e s t r e i t o s e se a p e r f e i ç o a o c o n t r o l e d e q u a l i d a d e d a s s o l d a s . c> T e n d ê n c i a á a u t o m a ç ã o . Bust .-i-se a r e d u ç ã o d o s c u s t o s , o a u m e n t o d a p r o d u t i v i d a d e , a d i m i n u i ç ã o d o s t e m p o s d e e x c c u c a o . E s t e s o b j e t i v o s c o n d u z e m à a u t o m a ç ã o d o s p r o c e s s o s d e s o l d a q e m . P o d e - s e o b s e r v a r , p o r e x e m p l o , n a c o m p o s i ç ã o a t u a l d o s c u s t o s d a p r o d u ç ã o a u t o m o b i l í s t i c a , q u e u m t e r c o r e c a i s o b r e a ■fabricação ( t a b e l a 1). T A U E LA .1. C U S T O S D A P R 0 D U C 2 0 A U T O M O B I L i S T I C A i 1 C u a t o s % M a t e r i a i s 53 F ab r i c. ac. ã o 30 C o n s t r u ç ã o e d e s e n v o l v i m e n t o 5 C u s t o s d e p r e p a r a ç ã o p a r a f a b r i c a ç ã o £1 R e s í d u o 10 E m b o r a se p o s s a p r e v e r u m a r e d u ç ã o n o u s o d e a c o s e f e r r o s f u n d i d o s e m f a v o r d o s p l á s t i c o s , a a l m e j a d a r e d u ç ã o de c u s t o s d a í d e c o r r e n t e n ã o d e v e r á s e r s i g n i f i c a t i v a C 1 0 II. E n t ã o , a t e n d ê n c i a s e r á p e r s i s t i r n a r e d u ç ã o d o s c u s t o s p e l a v i a da
m e c a n i z a ç ã o e d a a u t o m a ç ã o . T a n t o d o p o n t o d e v i s t a d a c a p a c i d a d e d e c o m p e t i ç ã o n o m e r c a d o i n t e r n a c i o n a l c o m o t a m b é m d a c a p a c i d a d e d e a d a p t a ç ã o às m u d a n ç a s m e r c a d o l ó g i c a s , c o n c l u i - s e s e r n e c e s s á r i a a f l e x i b i l i z a ç ã o d o s e q u i p a m e n t o s d e p r o d u ç ã o . N a f a b r i c a ç ã o de v e í c u l o s a u t o m o t o r e s , o e s f o r ç o a t u a l se c o n c e n t r a n o s s i s t e m a s f l e x í v e i s p a r a a s o l d a g e m d a c a r r o c e r i a C i l D . A c r e s c e n t e u t i l i z a ç ã o d e r o b ô s d e s o l d a g e m e a a u t o m a ç ã o n a p r o d u ç ã o de c a r r o c e r i a s e s t ã o a e x i g i r , s i m u l t a n e a m e n t e , o d e s e n v o l v i m e n t o e a a d e q u a ç ã o d o s e q u i p a m e n t o s d e s o l d a g e m p a r a p e r m i t i r a u t i l i z a ç ã o d e n o v a s t é c n i c a s d e p r o d u ç ã o C 1 E 3 . A t u a l m e n t e , t o d a c a r r o c e r i a é s o l d a d a p o r p o n t o s ( f i g . i ) e se c o n s t i t u i n o e x e m p l o m a i s c a r a c t e r í s t i c o d e s o l d a g e m d e c h a p a s f i n a s . 0 l i m i t e i n f e r i o r d a s o l d a g e m a u t o m á t i c a a a r c o , e m r e l a ç ã o à e s p e s s u r a d a s p l a c a s a s o l d a r , é d e t e r m i n a d o p e l a s d i f i c u l d a d e s a d v i n d a s d a s v a r i a ç õ e s d a f o l g a d a j u n t a . P o r isto, n o c a s o d e c h a p a s f i n a s ( e < 2 , 0 m m ) é c o m u m t r a b a l h a r c o m j u n t a d e c o b e r t u r a ( s o b r e j u n t a ) s o l d a d a p o r p o n t o s , p e l o p r o c e s s o d e r e s i s t ê n c i a e l é t r i c a . E s t e p r o c e s s o é p r a t i c a m e n t e o ú n i c o u t i l i z a d o p a r a a s o l d a g e m a u t o m á t i c a d e c h a p a s f i n a s C13. M o d e r n a m e n t e s e r e c o n h e c e C 13 3 q u e a s o l d a g e m a " l a s e r " p o d e se t o r n a r u m a s é r i a c o n c o r r e n t e d a s o l d a g e m p o r r e s i s t ê n c i a , p e l a f l e x i b i l i d a d e q u e p o s s i b i l i t a , p e l a r e d u ç ã o d a s a b a s d a s j u n t a s ( f i g s . 2 e 3) e p o r p r o d u z i r u m a s o l d a c o n t í n u a . N o e n t a n t o , a s o l d a g e m a " l a s e r " a i n d a n ã o se a d a p t a às s o l d a g e n s d e t o p o c o m f o l g a d e j u n t a , n a s q u a i s é n e c e s s á r i o c o n f o r m a r o m a t e r i a l d e a d i ç ã o C 1 3 3 . A s o l u ç ã o d e f i n i t i v a d e s t e p r o b l e m a p o d e r á v i r d o d e s e n v o l v i m e n t o d a s o l d a g e m M I G / M A G a d a p t a t i v a que, p e l o u s o de s e n s o r e s ó t i c o s C l 4, 33, p e r m i t i r á s o l d a r c h a p a s f i n a s d e t o p o , e d e u m m o d o r á p i d o e e c o n ô m i c o . A f i g u r a 3 m o s t r a u m a s e q u ê n c i a , na q u a l se s u b s t i t u i a s o l d a g e m c l á s s i c a p o r p o n t o s ( f i g u r a 3 - a > p o r s o l d a g e m c o n t í n u a ( 3 - b e 3 - c ) e c o m a d i ç ã o d e m a t e r i a l ( 3 -d), c h e g a n d o - s e , f i n a l m e n t e , a u m a soldaiíem d e t o p o ( 3 - e ) , q u e s e r i a o c a s o i d e a l . E s t e t r a b a l h o e s t á a s s o c i a d o à t e n d ê n c i a à a u t o m a ç ã o , na q ual se f o c a l i z a m m a i s i n t e n s a m e n t e a s t r a n s f o r m a ç õ e s . A p r i n c i p a l
F i g . 1 - E x e m p l o t í p i c o d e s o l d a g e m a u t o m á t i c a de c h a p a s f i n a s , a p o n t o . d e l a s foi, s e m d ú v i d a , o a d v e n t o d a o fonte:; d c s o l d a g e m e l e t r ô n i c a s q u e p o d e m s e r c o n t r o l a d a s p o r u m c o m p u t a d o r . I s t o a b r i u o c a m i n h o p a r a o g r a n d e e s f o r ç o d e c o n t r o l a r o p r o c e s s o de s o l d a g e m de f o r m a a d a p t a t i v a e s e m a i n t e r f e r ê n c i a h u m a n a . C o m i s t o , a p r o d u ç ã o a u m e n t a , o s c u s t o s b a i x a m c s o l d a g e n s , a n t e s i r r e a 1 i z á v e i s , t o r n a m - s e f a c t í v e i s . N o â m b i t o ü e s t e t r a b a l h o d i s c u t e - s e a s u l d a y e m de c h a p a s F i n a s p e l o p r o c e s s o M I G / M A G c o m v i s t a s á f o r m a ç ã o de a l g o r i t m o s
p a r a o c o n t r o l e a r j a p t a l i v o d o p r u c e c s n ^ i 9 • 2 D i m i n u i ç ã o da 1 a r <j u r a d a a b a n a s u b s t i t u i ç ã o da s o l d a g e m a p o n l o p o r s o l d a g e m a laser . F i g . 3 - E v o l u ç ã o na s o l d a g e m a u t o m á t i c a de? c h a p a s f i n a s : ( a ) s o l d a g e m i n t e n s i v a m e n t e p r a t i c a d a h o j e ; (e) c a s o i d e a l . 1 , 2 - P r o p o s t a e A b r a n g ê n c i a d e s t e T r a b a l h o . P a r a t o r n a r p o s s í v e l u m c o n t r o l e a d a p t a t i v o da s o l d a g e m d e c h a p a s f i n a s é f r c l i w . a > u m p r o F u n d o c o n h e c i m e n t o d o s p r o c e s s o s f í s i c o s e q u í m i c o s q ue o c o r r e m d u r a n t e a s o l d a g e m ; b) u m a d e f i n i ç ã o c l a r a d a s v a r i á v e i s c o n t r o l a d o r a s
dêst- a s p r o c e s s o s , c > u m a d e f i n i ç ã o i n e q u í v o c a d o s d e f e i t o s que p o d e m o c o r r e r e d o s d o m í n i o s d o n t r o d o e s p a c o do v a r i á v e i s n o s q u a i s I: a i s d e f e i t o s n a o 1 o c o r r e m ; d ) u m a a v a l i a ç ã o d o s m e i o s de q u e a t e c n o l o g i a , e m s e u e s t a d o a t u a l , dispõe? p a r a a m o n i t o r a ç ã o d e s t a s v a r i á v e i s ; e) u m e s t u d o e m p í r i c o e t e ó r i c o d a s r e l a ç õ e s e n t r e e s t a s v a r i á v e i s e o s p a r a m e t. r o s d e s o l d a g e m , f) g e r a ç ã o d e a l g o r i t m o s p a r a o c o n t r o l e d o s p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m d e m o d o a m a n t e r o p r o c e s s o d e n t r o d o d o m í n i o l i v r e df.? d e f e i t o s . C o n s i d e r a - s e a e s p e s s u r a d e 2 , 0 m m c o m o o l i m i t e i n d u s t r i a l i n f e r i o r p a r a a s o l d a g e m M I U / M A G d e c h a p a s de a c o . E s t a e s p e s s u r a é s o l d a d a coin a r a m e - e l et r o d o de 0 , 0 m m d e d i â m e t r o e c o m a r c o v o l t d i c o de a r g õ n i o . à s v e z e s c o m p e q u e n a s a d i ç õ e s de o x i g e n io ( a t é 5%). 0 d i ó x i d o de c a r b o n o < C O2) , q u e é u m g á s m a i s e c o n ô m i c o , e as m i s t u r a s d e s t e c o m a r g õ n io s u o n o r m a l m e n t e d e s c a r t a d a s c o m o p o s s i b i l i d a d e s p a r a a s o l d a g e m d e e s p e s s u r a s de 2 , 0 m m ou m e n o r e s , só s e n d o u t i l i z a d o s e m c o n d i ç õ e s m u i t o e s p e c i a i s de l a b o r a t ó r i o II 15, 16, 17 3. A r a m e s a i n d a m a i s d e l g a d o s n a u s ã o cornercia I1n ú v e is p o r q u e as p e s q u i s a s m o s t r a r a m C 1 0 J que a f a l t a de e s t a b i l i d a d e i n v i a b i l i z a a s o l d a g e m . A l g u m a s p e s q u i s a s II 19 , rl0 , 211) i n d i c a m ser p o s s í v e l a m p l i a r u m p o u c o a ga r an t i a de ■soldagem l i v r e de d e f e i t o s , n e s t a s c h a p a s f i n a s ( e < 2 , 0 mm ) , c o m u m m a i o r c o n t r o l e da f o r m a de o n d a de c o r r e n t o , s o l d a n d o , p o r e x e m p l o , c o m c o r r e n t e p u l s a d a . P o r é m e s t e é u m c o n t r o l e de p a r â m e t r o s de s o l d a g e m , e n ã o u m c o n t r o l e a d a p t a t i v o II2 2 1). N e s t e t r a b a l h o , o a u t o r e x p l o r a as p o s s i b i l i d a d e s de c o n t r o l e a d a p t a t i v o p a r a a s o l d a g e m d e c h a p a s f i n a s , c o m a r c o de C O2 e c o m a r c o d e u m a m i s t u r a d e C O2 c o m a r g ô n i o . O b j e t i v a - s e (a) i d e n t i f i c a r o s p r i n c i p a i s d e f e i t o s q u e o c o r r e m n e s t e t i p o de s o l d a g e m ç i d e n t i f i c a r os d o m í n i o s n o s q u a i s e s t e s d e f e i t o s n ã o o c o r r e m ; (b) g e r a r a l g o r i t m o s q u e p e r m i t a m u m c o n t r o l e a d a p t a t i v o d e s t a s o l d a g e m ; (c) e s t a b e l e c e r r e l a ç õ e s t e ó r i c a s e n t r e v a r i á v e i s e p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m q u e c o n t r i b u a m p a r a u m c o n t r o l e a d a p t a t i v o m a i s a v a n ç a d o ; d) c o m p r o v a r a v a l i d a d e d e s t a s n o v a s
r e l a ç õ e s p o r v i a e x p e r i m e n t a l F a c e a o e x p o s t o , c o n s i d e r a - s e q u e e s t e t r a b a l h o s e r á ú t i l p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d a s o l d a g e m de c h a p a s f i n a s e que, e m b o r a n ã o a b o r d e e s p e c i f i c a m e n t e a s t é c n i c a s d e m o n i t o r a ç ã o e c o n t r o l e , d á s u b s í d i o s f u n d a m e n t a i s p a r a q u e m t r a b a l h a n e s t a ár e a . E s p e r a - s e , a s s i m , q u e s i g n i f i q u e u m a c o n t r i b u i ç ã o de v a l o r , n e s t a é p o c a de a c e l e r a d o d e s e n v o l v i m e n t o t e c n o l ó g i c o .
C A P Í T U L O 2 A E V 0 L U Ç 2 0 D A S O L D A G E M M I G / M A G 2 . 1 - A E v o l u ç ã o d o P r o c e s s o . D e s e n v o l v i d o h á c e r c a d e m e i o s é c u l o n o I n s t i t u t o B a t t e l l e C 2 3 J , o p r o c e s s o M I G ( " M e t a l I n e r t G a s " ) s e t o r n o u m a i s a t r a t i v o n a d é c a d a d e 50, q u a n d o foi p r o p o s t a a v a r i a n t e d e n o m i n a d a h o j e d e p r o c e s s o M A G ( " M e t a l A c t i v e G a s " ) , n a q u al é u t i l i z a d o COz c o m o g á s d e p r o t e ç ã o , o u m i s t u r a s d e s t e c o m o u t r o g á s i n e r t e . 0 u s o d e a r a m e s f i n o s (d < 1 , 6 m) t a m b é m p o s s i b i l i t o u a a m p l i a ç ã o d o u s o d o p r o c e s s o , q u e p a s s o u a e m p r e g a r m a i o r e s d e n s i d a d e s d e c o r r e n t e . N o s a n o s 60, c o m a m a i o r e s t a b i l i z a ç ã o d o a r c o v o l t a i c o , c o n s e g u i d a p e l a a d i ç ã o d e p e q u e n a s p o r ç õ e s d e o x i g ê n i o a o a r g ô n i o , a m p l i o u - s e a f a i n a d o “s p r a y - a r c “, n o s e n t i d o d a s m a i s a l t a s c o r r e n t e s e s u r g i u t a m b é m a v a r i a n t e q u e o p e r a c o m c o r r e n t e p u l s a d a . 0 p r o c e s s o M I G / M A G é o p r o c e s s o d o f u t u r o . A t u a l m e n t e é o m a i s e m p r e g a d o n a E u r o p a C S 4 J e d i v i d e a p r e f e r ê n c i a n o s E E U U c o m o p r o c e s s o m a n u a l a e l e t r o d o r e v e s t i d o C 2 3 3 . 0 p r o c e s s o M I G / M A G f oi d e s e n v o l v i d o e m m ú l t i p l a s f o r m a s e h á a i n d a m u i t o o q u e e s t u d a r p a r a s e c o n h e c e r o s e f e i t o s c o m b i n a d o s d o s d i v e r s o s p a r â m e t r o s C 2 5 , 2 6 D . D i s c u t e m - s e h o j e d e s d e a s d i f i c u l d a d e s d e c a l i b r a ç ã o d e i n s t r u m e n t o s e d e m e d i ç ã o d o s p a r â m e t r o s d e s o l d a g e m a t é n o v o s d e s e n v o l v i m e n t o s , ! t a i s c o m o n a s t é c n i c a s " n a r r o w - g a p " e “a r c o p u l s a d o s i n é r g i c o " . I T e n t a - s e m o d e l a r o s d i v e r s o s a s p e c t o s do. a r c o v o l t a i c o d e s o l d a g e m J e, p a r a i s t o , p e n e t r a - s e n o t e r r e n o i n t r i n c a d o d a F í s i c a A t ô m i c a . A d m i t e - s e q u a n t o a o s u s o s d a c o r r e n t e e t e n s ã o e f i c a z e s , q u e e s t a s m u i t a s v e z e s n ã o s e j a m a s g r a n d e z a s a d e q u a d a s p a r a m o d e l a r o c o m p o r t a m e n t o d o a r c o v o l t a i c o que, n ã o s e n d o u m a c a r g a r e s i s t i v a ,
d e v e r i a t a m b é m s e r e s t u d a d o p e l o v a l o r m é d i o d a q u e l a s g r a n d e z a s C S 7 , £ 8 3 . E n f i m , s e r á p r e c i s o a i n d a m u i t o t r a b a l h o p a r a p r e d i z e r as c a r a c t e r í s t i c a s d a s o l d a r e s u l t a n t e . 2 . 2 - A E v o l u ç ã o d a s F o n t e s d e E n e r g i a H o j e e m d i a e x i s t e m r e t i f i c a d o r e s c o m c o m p o n e n t e d e p o t ê n c i a t r a n s i s t o r i z a d o . A f i g u r a 4 m o s t r a u m e s q u e m a s i m p l i f i c a d o d e s t e t i p o d e f o n t e . E l e s p e r m i t e m u m c o n t r o l e p r e c i s o d a e n e r g i a d u r a n t e a f o r m a ç ã o e t r a n s f e r ê n c i a d a g o t a m e t á l i c a . E m c o n t r a p o s i ç ã o à s f o n t e s c o n v e n c i o n a i s , a s m o d e r n a s n ã o p o s s u e m b o h i n a de r e a t â n c i a , m a s s i m u m a p o n t e d e t r a n s i s t o r e s q u e p o d e s e r c o n t r o l a d a , à v o n t a d e , p o r u m d i s p o s i t i v o e l e t r ô n i c o . C o m e s t e s d i s p o s i t i v o s , p o d e - s e t a m b é m r e a l i z a r s o l d a g e n s c o m c o r r e n t e p u l s a n t e . T o d a s a s v a r i á v e i s a c o n t r o l a r , c o m o o t e m p o e a c o r r e n t e d e p u l s o , o t e m p o e a c o r r e n t e d e b a s e , p o d e m s e r e s c o l h i d a s l i v r e m e n t e . C o m ist o, a f r e q u ê n c i a d e p u l s o é e s t i p u l a d a à v o n t a d e e a p e n e t r a ç ã o , o r e f o r ç o e a l a r g u r a d o c o r d ã o p o d e m s e r m a i s a j u s t a d o s . A s s o c i a d a s a n o v a s e s p é c i e s de a c e s s ó r i o s , c o m o p o r e x e m p l o , d i s p o s i t i v o s p a r a a l i m e n t a ç ã o de a r a m e e, e m e s p e c i a l , s i s t e m a s d e c o n t r o l e c o m p u t a d o r i z a d o s , e s t a s f o n t e s p e r m i t e m c o n d i ç õ e s ó t i m a s p a r a o p r o c e s s o d e s o l d a g e m , p a r t i c u l a r m e n t e p a r a a p e s q u i s a t e c n o l ó g i c a C 2 9 J p e l a u n i v e r s a l i d a d e p o s s í v e l d e s u a c o n f i g u r a ç ã o .
Rede Transformador Retificador Transistores Arco
F i g . 4 - E s q u e m a s i m p l i f i c a d o d e f o n t e d e e n e r g i a a n a l ó g i c a t r a n s i s t o r i z a d a . E m s í n t e s e , c o m r e s p e i t o a o d e s e n v o l v i m e n t o d a s f o n t e s d e e n e r g i a , p o d e - s e r e c o n h e c e r as t e n d ê n c i a s e n u m e r a d a s a s e g u i r , a) C r e s c e n t e u t i l i z a ç ã o d e c o m p o n e n t e s e l e t r ô n i c o s n a u n i d a d e d e W -1 1 77777-Icomondol
p o t ê n c i a d a s f o n t e s d e c o r r e n t e , t r a n s i s t o r i z a d a s e / o u t i r i s t o r i z a d a s , c o m a f i n a l i d a d e de: 1. a m p l i a ç ã o d o c a m p o d e a p l i c a c ã o ; 2. a u m e n t o d o c o n f o r t o n o m a n u s e i o ; 3. r e d u c a o d e c u s t o s ; e <1 . m e l h o r i a d a e f i c i ê n c i a . b) A s s o c i a ç ã o d e f o n t e s c o m c o m p u t a d o r e s e d e s e n v o l v i m e n t o d e " s o f t w a r e " d e s o l d a g e m , p o s s i b i l i t a n d o u m m o d e r n o s i s t e m a d e c o n t r o l e . c) U t i l i z a ç ã o d e f o n t e s a s s o c i a d a s c o m r o b ô s d e s o l d a g e m e o u t r o s e q u i p a m e n t o s a u t o m á t i c o s . d) E m p r e g o d e s e n s o r e s p a r a d e t e c t a r a l t e r a ç õ e s n a g e o m e t r i a d a j u n t a . A s s i m , d e s c o r t i n a - s e u m a o u t r a m e t a , o u s e j a , o t i m i z a r a s i n s t a l a ç õ e s a u t o m á t i c a s c o m p l e t a s d e s o l d a g e m e a l c a n ç a r a p a d r o n i z a ç ã o a m p l a d o s e l e m e n t o s c o s t r u t i v o s , c o m u m p r o j e t o m o d u l a r d o s c o m p o n e n t e s d e p o t ê n c i a e d e c o n t r o l e , p o s s i b i l i t a n d o a a d e q u a d a a s s o c i a c ã o d a s u n i d a d e s p a r a c a d a c a s o d e f a b r i c a ç ã o . A o l a d o de u m a c r e s c e n t e m e c a n i z a ç ã o , o b s e r v a - s e , a i n d a , u m a t e n d ê n c i a d a s o l d a g e m s e r e n c a m i n h a d a p a r a a u t i l i z a ç ã o de m a i o r e s d e n s i d a d e s d e e n e r g i a . D e v e - s e , e n t r e t a n t o , m e n c i o n a r q ue os p r o c e s s o s e s p e c i a i s d e s o l d a g e m de a l t a e n e r y i a s ã o a p l i c a d o s e m p e q u e n a p e r c e n t a g e m n a f a b r i c a ç ã o i n d u s t r i a l , já q u e se e n c o n t r a m , a i n d a , e m e s t á g i o d e d e s e n v o l v i m e n t o . O s p r i m e i r o s p r o c e s s o s a s e r e m b e n e f i c i a d o s c o m a s a t u a i s t e n d ê n c i a s d e m o d e r n i z a ç ã o s e r ã o o s p r o c e s s o s MIG, M A G e TIG. 2 . 3 ~ D i s p o s i t i v o s P e r i f é r i c o s e R o b ò s d e S o l d a g e n s . U m q u a r t o d e s é c u l o j á p a s s o u L 30 3 d e s d e q ue o p r i m e i r o r o b õ i n d u s t r i a l foi i n t r o d u z i d o n a i n d ú s t r i a a u t o m o b i l í s t i c a . H o j e é d i f í c i l i m a g i n a r d i s p o s i t i v o s d e s o l d a g e m a u t o m á t i c a s e m r o b ô s . E s t e é o m e i o i d e a l p a r a a d a p t a r a p r o d u ç ã o á s r á p i d a s m u d a n ç a s n a s c o n d i c õ e s d e m e r c a d o . A a p l i c a ç ã o d o r o b ô i n d u s t r i a l , e s p e c i a l m e n t e n a s o l d a g e m p o r p o n t o s ( p o r r e s i s t ê n c i a ) c o n t i n u a c r e s c e n d o . A s o l d a g e m a a r c o t e m a i n d a g r a v e s p r o b l e m a s q u e
