INFLUÊNCIA DO TIPO DE GÁS DE PROTEÇÃO DA SOLDAGEM MIG/MAG ...

1 INFLU NCIA DO TIPO DE G S DE PROTE O DA SOLDAGEM . MIG/MAG NA QUALIDADE DO CORD O DE A O INOXID VEL. Demostenes Ferreira Filho Universidade Federal de Uberl ndia UFU FEMEC, Campus Santa M nica, Bloco M, Caixa Postal 593. CEP , Uberl ndia-MG. E-mail: Paulo S rgio de Sairre B lsamo Pesquisador e Ger ncia do Centro de Pesquisa Acesita S/A e-mail: Valtair Antonio Ferraresi Universidade Federal de Uberl ndia UFU FEMEC, Campus Santa M nica, Bloco M, Caixa Postal 593. CEP , Uberl ndia-MG. E-mail: Resumo. O g s de prote o utilizado no processo MIG/MAG afeta n o somente as propriedades da solda, mas determina o formato do cord o de solda. Dependendo do tipo de transfer ncia met lica, o g s de prote o interage com maior ou menor intensidade com o arame eletrodo, podendo alterar as propriedades mec nicas e principalmente a qualidade do cord o solda.

2 O objetivo deste trabalho estudar a influ ncia de v rias composi es de g s de prote o (Ar puro e misturas com oxig nio e di xido de carbono) na qualidade do cord o de solda com transfer ncia met lica do modo curto- circuito do processo de SOLDAGEM MIG/MAG de a o inoxid vel ferr tico. Foram realizados testes com seis composi es de g s de prote o e tr s tipos de metal de adi o (ER430, ER430Ti e ER430Nb), mantendo a mesma corrente m dia e quantidade de metal depositado sobre uma chapa de a o AISI 430. Os resultados mostraram que n o h mudan as significativas com rela o ao aspecto geom trico do cord o. Entretanto, o aumento do teor de oxig nio no g s de prote o ou o teor de g s carb nico geram um aumento na quantidade de xidos na superf cie do cord o de solda. Palavras-chave: processo MIG/MAG ,a o inoxid vel, g s de prote o, qualidade do cord o.

3 1. INTRODU O. Na SOLDAGEM MIG/MAG a transfer ncia met lica por curto-circuito ocorre geralmente em tens es de SOLDAGEM baixas e em correntes n o muito elevadas, caracterizando-se pelo toque peri dico da gota na po a de fus o e a forma o de uma ponte entre o eletrodo e o metal base. Durante o curto-circuito, a tens o entre o eletrodo e metal base diminui para valores pr ximos a zero e a corrente aumenta para altos valores. Nesta etapa o arco se extingue, a gota destacada devido a o da tens o superficial e da for a pinch (for a de constric o de origem eletromagn tica causada pela passagem de corrente). Depois que a gota transferida, o arco . restabelecido e o ciclo recome a [1]. Em condi es normais de opera o com a transfer ncia por curto-circuito, ocorrem aproximadamente de 20 a 200 curtos por segundo, dependendo das condi es de SOLDAGEM .

4 O. per odo de curto-circuito (intervalo de tempo entre o in cio de dois eventos distintos de curto circuito) varia com o valor da tens o de SOLDAGEM . Modenesi e Avelar [2] consideram uma condi o de melhor estabilidade de transfer ncia met lica quando o per odo de curto-circuito for m nimo dentro de uma faixa de trabalho. A Dist ncia de Bico de Contato-Pe a (DBCP) considerada uma vari vel de SOLDAGEM do processo MIG/MAG , a sua varia o pode gerar altera es significativas tanto na corrente m dia quanto na freq ncia de transfer ncia met lica, principalmente no modo curto-circuito. Esta varia o afeta tanto o comprimento do eletrodo ( stickout ) quanto o comprimento de arco, fatores estes que t m influ ncia no consumo e na corrente, respectivamente [3]. Na transfer ncia por curto-circuito, apesar do metal praticamente n o ser transferido em arco aberto (somente pelo curto-circuito), a composi o do g s capaz de afetar a dura o do curto e o tamanho da gota, alterando sua estabilidade.

5 A estabilidade do arco geralmente melhorada pela utiliza o de g s de prote o com baixo potencial de ioniza o. Altas temperaturas mant m a ioniza o do arco dentro de um n cleo. Este n cleo afetado pela condutividade t rmica do g s, de modo que quanto maior esta condutividade, menor o di metro do n cleo, resultando em maior tens o e menor estabilidade [4]. Na SOLDAGEM MIG/MAG de a o inoxid vel recomendado como g s de prote o o Arg nio puro ou misturado com pequenas porcentagens de oxig nio ou di xido de carbono [5]. O Arg nio (Ar) um g s inerte com baixo potencial de ioniza o, baixo potencial de oxida o e baixa condutividade t rmica. De acordo com Dillenbeck and Castagno [6], a alta densidade do arg nio em compara o com os outros gases (1,38 em rela o ao ar) promove uma maior efici ncia de prote o, porque o arg nio facilmente substitui o ar em torno da solda.

6 Por ser um g s inerte a prote o base de arg nio promove reten o de elementos de liga no cord o de solda, deixando o cord o de solda livre de inclus es, melhorando as propriedades mec nicas. Al m disso, facilita a abertura do arco, melhora a estabilidade em baixas correntes, al m de permitir transfer ncia "spray". O g s oxig nio (O2) oxidante que na mistura com arg nio suaviza o perfil do cord o de solda, melhorando a qualidade do cord o, principalmente a molhabilidade da po a de fus o, pela diminui o da tens o superficial no contato po a fundida/metal de base e pela estabiliza o da posi o da raiz do arco [7]. A adi o de pequenas quantidades O2 ao arg nio (at 5% de O2) tem influ ncia sobre a coluna do arco reduzindo a corrente de transi o globular/ spray . Quando o n vel de oxig nio aumenta na mistura, aumentam tamb m as perdas de elementos de liga, podendo deteriorar as propriedades mec nicas [8].

7 O di xido de carbono (C02) o mais barato entre os tipos de gases de prote o de solda e mais utilizado na SOLDAGEM MIG/MAG em a o com transfer ncia por curto-circuito. O CO2 se dissocia no arco para formar CO e O e o efeito global o de gerar uma prote o oxidante. Exibe caracter sticas de g s inerte em temperatura ambiente, n o reagindo com outros elementos, mas . um g s ativo nas temperaturas de SOLDAGEM [8]. Sua alta condutividade t rmica respons vel por uma alta transfer ncia de calor para o metal de base Um padr o de penetra o mais largo e arredondado obtido quando se compara com o arg nio. Para comparar a influ ncia do g s de prote o na qualidade do cord o de solda (tanto em termo de aspecto, metalurgia e resist ncia mec nica) necess rio encontrar uma condi o de SOLDAGEM que seja a melhor poss vel para todos os tipos de g s de prote o.

8 A busca destes par metros torna um pouco complexo em fun o da quantidade de vari veis envolvida no processo de SOLDAGEM , sendo necess rio contar com algumas considera es. importante ter sempre a mesma corrente de SOLDAGEM , mesma taxa de deposi o (ter um valor constante entre a velocidade de alimenta o do arame eletrodo e a velocidade de SOLDAGEM ) e se poss vel ter sempre a mesma energia depositada no cord o de solda para todos os gases de prote o utilizada. importante tamb m obter sempre uma transfer ncia met lica est vel para a condi o encontrada. Com base no exposto acima o objetivo deste trabalho encontrar uma condi o de SOLDAGEM , com transfer ncia por curto-circuito, para seis tipos de g s de prote o (Ar puro e misturas com oxig nio e di xido de carbono) com um tipo de arame eletrodo de a o inoxid vel ferr tico (ER430), variando a DBCP e mantendo o mesmo n vel de energia gerada no arco de SOLDAGEM .

9 Com esta condi o definida objetivo tamb m analisar a qualidade do cord o de solda com os arames eletrodos ER 430, ER 430Ti e ER430 LNb, todos depositada em um chapa de a o inoxid vel ferr tico AISI 439. 2. MATERIAS E M TODOS. Para a realiza o do procedimento experimental foram utilizados os seguintes equipamentos: fonte de SOLDAGEM multiprocesso; mesa de coordenada com movimenta o autom tica da tocha; um sistema de aquisi o de corrente e tens o de SOLDAGEM . Para alcan ar o objetivo determinado neste trabalho, os testes foram divididos em duas etapas. Na primeira fase foram realizados testes variando apenas a DBCP (de 12 mm a 18 mm). O objetivo determinar um valor da corrente m dia que possa ser soldado com todos os tipos de g s de prote o com o modo de transfer ncia por curto-circuito. Para esta fase foi utilizado somente o arame-eletrodo ER 430 (di metro de 1,2 mm), SOLDAGEM sobre deposi o em uma chapa de a o inoxid vel AISI 439 e os seis tipos de g s de prote o (Ar; Ar + 2%O2; Ar + 5%O2; Ar + 2%CO2.)

10 Ar + 4%CO2 e Ar + 8%CO2). Os par metros de SOLDAGEM foram: tens o de 20 V; indut ncia de subida e descida da m quina em um valor m dio da faixa de varia o da fonte de SOLDAGEM ;. velocidade de alimenta o do arame-eletrodo de 5,3 m/min e velocidade de SOLDAGEM de 20. cm/min. Os par metros de SOLDAGEM utilizados foram baseados em testes preliminares onde foram observados as caracter sticas do cord o de solda e os oscilogramas de tens o e corrente de SOLDAGEM . Foram realizados quatro experimentos para cada condi o para que se pudesse obter uma maior confiabilidade nos resultados obtidos. Foi utilizado um programa computacional para a determina o da freq ncia de curto-circuito, onde a tens o de refer ncia de curto-circuito foi de 15. Volts, um tempo m nimo de curto-circuito com transfer ncia da gota de 0,6 ms e tempo m ximo de reabertura de 0,3 ms.