Chapter 2: Theoretical Background
2.8 Digital Competence
2.8.3 Professional digital competence
Neste capítulo foi demonstrada a possibilidade de se soldar chapas de aço ao carbono de 1,5 mm de espessura e montadas de forma sobrepostas utilizando o processo a plasma. Entretanto, a Figura 6.10, que apresenta um comparativo com a soldagem de chapas montadas em aresta de mesma espessura (1,5 mm), indica algumas peculiaridades.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 80 100 120 140 160 180 Corrente (A) V e lo ci dade de sol d a gem ( m m /m in)
velocidade máxima - aresta velocidade mínima - aresta
velocidade máxima - sobreposta velocidade mínima - sobreposta
Figura 6.10: Velocidades limites de soldagem para juntas em aresta e sobrepostas
A Figura 6.10 mostra o mesmo comportamento do crescimento das velocidades limites com o crescimento da corrente para juntas sobrepostas, mas as velocidades limites foram bem menores comparativamente àquelas encontradas para correntes semelhantes em juntas em aresta (Capítulo V). Também se nota uma redução na faixa de velocidade em que se consegue soldar com cada corrente, o que confere menor robustez ao processo para juntas sobrepostas.
Capítulo VII
Determinação das Condições Padrão para Juntas de Topo
7.1 Objetivo
Determinar uma condição padrão para soldagem a plasma de aço comum ao carbono, em juntas de topo, conforme Figura 7.1, usando-se cobre-junta de cobre, visando à otimização e determinação da faixa de tolerância de ajuste dos parâmetros.
1,5 55 300 1,5 55 300 1,5 55 300
Figura 7.1: Tipo de junta e dimensões (mm) do corpo de prova (esta junta é aplicada sobre cobre-junta de cobre)
7.2 Soldagem dos corpos de prova e avaliação dos resultados
Para garantir que a junta dos corpos de prova não se abrisse durante a soldagem, as chapas foram rigidamente fixadas em um suporte, como mostra Figura 7.2.
7.2.1 Determinação de uma faixa de velocidade de soldagem
Para a realização dos testes foram mantidos constantes os seguintes parâmetros:
• Gás de proteção: mistura A50 comercial a 10,6 l/min; • Gás de plasma: mistura A50 comercial a 0,7 l/min; • Ângulo de ataque: 105º (empurrando);
• Ângulo de trabalho: 90º; • Distância tocha-peça: 1,5 mm; • Retardo: 3 s;
• Rampa de velocidade: 3 s;
• Eletrodo EWTh-2 com 5,0 mm de diâmetro; • Ângulo da ponta do eletrodo: ≈33°;
• Afastamento do eletrodo: 1,5 mm.
Procurou-se, utilizando uma corrente de soldagem de 150 A, variar a velocidade de soldagem para se determinar uma faixa de velocidades que apresentasse cordões aceitáveis (aspecto visual, baseado na regularidade e integridade do cordão de solda). A Tabela 7.1 apresenta os resultados com relação à aceitabilidade dos cordões para a série 12-1 de testes.
Tabela 7.1: Resultados da série de testes 12-1
Teste Corrente (A) Velocidade (mm/min)
Comprimento do cordão
(mm)
Aceitabilidade do cordão 12-1-1 150 800 140 100%
12-1-2 150 900 140 80% (perfurações em pontos do cordão) 12-1-3 150 1000 130 80% (perfuração no final do cordão) 12-1-4 150 700 140 100%
12-1-5 150 600 130 100%
12-1-6 150 600 280 90% (excesso de penetração e perfuração em um ponto do cordão) 12-1-7 150 800 280 90% (falta de penetração)
12-1-8 150 800 280 80% (falta de penetração e perfuração em um ponto do cordão)
Constantes: Gás de Proteção: mistura A50 comercial a uma vazão de 10,6 l/min; Gás de Plasma: mistura A50 comercial a uma vazão de 0,7 l/min; Diâmetro do eletrodo: 5 mm; Afastamento do eletrodo: 1,5 mm; Ângulo da ponta do eletrodo: ≈ 33°; Distância da tocha à peça: 1,5 mm; Retardo: 3 s; Rampa de velocidade: 3 s.
Iniciou-se esta série utilizando uma velocidade de 800 mm/min, o que proporcionou um excelente resultado - um cordão totalmente conforme, com ótimo aspecto tanto na face quanto na raiz da solda como ilustra a Figura 7.3.
Face do cordão Raiz do cordão
Figura 7.3: Trecho de cordão totalmente conforme
A velocidade de soldagem foi então elevada para 900 e depois para 1000 mm/min. Apesar de se ter obtido cordões com aspectos tão bons quanto a 800 mm/min, a essas velocidades ocorreram perfurações em alguns pontos do cordão como mostra a Figura 7.4.
Figura 7.4: Detalhe da perfuração no cordão de solda
Com base nesses resultados, a velocidade de soldagem foi reduzida a partir de 800 mm/min. Os resultados foram excelentes, como registram os testes 12-1-4 e 12-1-5, ambos em total conformidade, não ocorrendo, entretanto, repetibilidade nos resultados. Novamente aconteceram perfurações em alguns pontos dos cordões.
Como forma de verificar se as perfurações não ocorreram por alguma contaminação proveniente da escova de aço utilizada para limpeza das chapas, realizou-se uma nova série de testes (série 12-2). Nesta série as chapas foram limpas através de jateamento com areia e em seguida com HCl a 50% de concentração (ácido clorídrico 6 Molar)(teste 12-2-1) ou com álcool etílico hidratado (teste 12-2-2). A Tabela 7.2 mostra os resultados para esta série de testes.
Tabela 7.2: Resultados da série de testes 12-2
Teste Corrente (A) Velocidade (mm/min) Comprimento do cordão (mm) Aceitabilidade do cordão 12-2-1 150 700 280 100%
12-2-2 150 700 280 90% (perfurações no final do cordão)
Constantes: Gás de Proteção: mistura A50 comercial a uma vazão de 10,6 l/min; Gás de Plasma: mistura A50 comercial a uma vazão de 0,7 l/min; Diâmetro do eletrodo: 5 mm; Afastamento do eletrodo: 1,5 mm; Ângulo da ponta do eletrodo: ≈ 33°; Distância da tocha à peça: 1,5 mm; Retardo: 3 s; Rampa de velocidade: 3 s.
Como mostram os testes 12-2-1 e 12-2-2, ocorreu o mesmo inconveniente da série 12-1, ou seja, obteve-se cordões de solda de ótimo aspecto, mas novamente ocorreram perfurações em alguns pontos. Notou-se que as perfurações ocorreram exatamente nas posições dos furos feitos no cobre-junta que são utilizados para purga. Verificou-se ainda que este fato também ocorreu na série de testes 12-1. Uma vez que as soldas foram realizadas sem a utilização de gás de purga, é provável que a presença de oxigênio na raiz tenha provocado oxidação e, conseqüentemente, a perfuração do cordão em alguns pontos.
Já com relação à limpeza das chapas, o jateamento se mostrou bastante eficiente, se comparado visualmente o aspecto das chapas limpas por este método com o aspecto daquelas limpas utilizando escova de aço. Dessa forma, nas próximas séries de testes utilizou-se jateamento com areia para a limpeza das chapas, seguida apenas de uma limpeza com álcool para remover eventuais resíduos de areia e demais impurezas, dispensando assim a utilização de ácido.
7.3 Conclusões
Foi demonstrada a possibilidade de se soldar chapas de aço ao carbono de 1,5 mm de espessura montadas em topo utilizando o processo a plasma e com uso de cobre-junta. Não foram exploradas nestes experimentos as faixas de velocidades limites por fugir do escopo do trabalho (esforço de investigação concentrado nas juntas em aresta por serem correntemente consideradas de pior soldabilidade). Entretanto, no caso da soldagem de juntas de topo comparativamente à soldagem de juntas em aresta, a velocidade típica de soldagem é menor, sendo de um nível comparável às obtidas para juntas sobrepostas.