Efeito da forma da onda sobre as características de fusão na soldagem MIG/MAG com corrente pulsada

Abstract

Neste trabalho foram analisados alguns efeitos da forma e freqüência da onda de tensão de controle sobre as características de saída da fonte de soldagem MIG/MAG pulsada, ou seja, corrente de soldagem, tensão do processo e potência do sistema. Até o presente muito pouco foi realizado no sentido de se estudar, caracterizar e quantificar os possíveis efeitos da forma de onda de saída da fonte de soldagem sobre as características de fusão. Portanto, realizou-se um enfoque teórico/prático das variáveis elétricas do processo analisando-se diversas formas de onda de saída da fonte sobre as características de fusão. Utilizando uma fonte do tipo MIG/MAG pulsada com diversas formas de ondas periódicas, foram feitas soldas de simples deposição sobre a superfície e tipo filete em chapas de aço baixo carbono, posição plana eletrodo positivo. Como metal de adição foi usado o arame AWS ER70S-6, e como gás de proteção uma mistura com 96 % de Ar e 4 % de CO2. Foram propostas fórmulas teóricas e verificadas experimentalmente, a partir de conceitos de eletricidade, para a determinação da potência média do sistema, energia média de soldagem, taxa média de fusão do arame e outras, e discutidas amplamente em função dos resultados experimentais, para o processo MIG/MAG pulsado e qualquer forma de onda inclusive aquelas analisadas neste trabalho. Também foram deduzidas fórmulas para determinar as eficiências de fusão do consumível, metal base e processo em função da energia média de soldagem. Neste trabalho, foi definida a eficiência de fusão do arame como a relação entre a energia utilizada para fundir e destacar um volume de arame por período da onda e a fornecida por período da onda pela fonte de soldagem. A eficiência de fusão do arame foi amplamente discutida com relação às diferentes formas de onda de saída da fonte de soldagem, em um largo espectro de parâmetros da onda. Foi proposta uma nova relação entre a taxa média de fusão do arame e a potência média do sistema, levando-se em consideração os termos relativos ao aquecimento causado pela potência do arco elétrico e efeito Joule. A eficiência de fusão do consumível, utilizada nesse trabalho, depende do produto das eficiências de deposição e de fusão do arame e, portanto, é uma função da energia média de soldagem, propriedades fís icas do arame e seção transversal do metal de adição. As eficiências de fusão do consumível, metal base e processo foram discutidas levandose em consideração as diferentes formas de onda de saída da fonte de soldagem utilizadas neste trabalho. Foi estabelecida uma relação entre as eficiências fusão acima citadas e as variáveis principais de controle do processo MIG/MAG pulsado.

Some effects of reference control voltage waveform and frequency (input signal) on pulsed GMA W power output characteristics, i.e., welding current, process voltage, and power system have been analyzed in this work. Until now, not much has been realized on studying, characterizing and quantifying the waveform power output feasible effects on fusion characteristics. Therefore, a theoreticaVpractical aim of the process electrical variables has been reaüzed, analyzing several power output waveforrns on fusion characteristics. Using a GMA W power source with several periodic waveforms, flat position bead-onplate and fillet welds were deposited on low carbon steel with wire positive polarity current. Both AWS ER70S-6 filler wire and 96% Ar + 4% CO2 shielding gas were used on these welds. Theoretical formulas have been proposed and the their validity were experimentally tested from electricity concepts to determine average power system, heat input, wire melting rate, etc., and largely discussed using experimental results, for pulsed GMA W power, and any output wavefoms including those analyzed herein. Also, formulas have been deduced to determine the consumable, base metal, and process melting efficiencies as function of average heat input. Wire melting efficiency has been defmed herein as the ratio between the necessary energy to melt and detach a wire volume within a wave period and the released energy from the power source within the same wave period. Wire melting efficiency has been largely discussed related to the different power output waveforms, in a wide wave parameters spectrum. It has been purposed a new relationship between average wire melting rate and average power system, taking are power heating and Joule effects terms into account. Consumable melting efficiency, defmed herein, depends on the product of deposition and wire melting efficiencies, and therefore, is a function of average heat input, wire physical propenies, and weld reinforcement transversal cross-section area. Consumable, base metal, and process melting efficiencies have been extensively discussed, taking into account the different power output waveforms used herein. Also, it was established a relationship between the above quoted melting efficiencies and the controUed pulsed GMA W process principal variables.