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APLICAÇÃO DA SOLDAGEM PLASMA PELA TÉCNICA KEYHOLE PARA AÇO SAE/AISI/ABNT 1045

D. C. da Silva(dcs79@hotmail.com), S. C. da Costa, M. Teles

Instituto de Engenharia Mecânica, EFEI, Av.BPS, 1303 - Bairro Pinheirinho CEP: 37500-000 Itajubá - MG

Palavras-chave: Soldagem, Plasma, Keyhole

RESUMO

Com a crescente utilização de novos materiais, bem como o aumento das exigências de qualidade associadas à necessidade emergente de melhorar a produtividade e flexibilização dos processos de fabricação, assiste-se a cada dia à busca de otimização e desenvolvimento de novas tecnologias e processos que venham a atender às exigências do mercado.

No âmbito desta busca encontra-se o processo de soldagem por plasma, considerado um processo avançado de soldagem devido não só aos desenvolvimentos relativamente recentes mas às aplicações nobres deste processo. No escopo do presente trabalho, encontra-se um estudo qualitativo e quantitativo sobre os parâmetros do processo por plasma, sendo os parâmetros potencialmente mais influentes, submetidos à testes (projeto análise de experimentos) para verificação do seu grau de influência sobre o processo.

O processo de soldagem plasma (PAW), é um processo de soldagem a arco sob atmosfera controlada onde a coalescência do metal é obtida pelo calor transferido através do arco formado entre o eletrodo de tungstênio e a peça a ser soldada. Um bocal cria uma câmara de gás inerte ao redor do eletrodo não consumível e, fazendo-se uso de polaridade direta (CC-) eletrodo/peça, cria-se um arco elétrico que aquece o gás da câmara até uma temperatura em que este (o gás) se torna ionizado (ou parcialmente ionizado) e, portanto, capaz de conduzir corrente elétrica. A este gás ionizado dá-se o nome de plasma que é então expulso da câmara passando por um orifício constritor e se chocando contra a peça à uma temperatura que pode variar entre 15000 e 27000 . O bocal possui externamente uma câmara para o fluxo de gás inerte cuja finalidade é a proteção da poça fundida e, consequentemente, da solda.

As combinações de fluxo do gás de plasma, corrente e velocidade de soldagem, produzem uma pequena poça com uma cavidade penetrando o metal de base (keyhole). Durante a operação, o metal fundido é deslocado para a superfície da poça pelo fluxo do plasma formando a cratera (keyhole).

Afim de determinar todos os parâmetros potencialmente influentes no processo, preliminarmente traçou-se o "diagrama causa/efeito" (Gráfico 1).


Após a análise de todos os parâmetros e de um "brain storm", chegou-se aos 3 parâmetros mais influentes do processo e que devem ser submetidos à análise: a corrente de soldagem, a velocidade de soldagem e a vazão do gás de plasma.

A parte experimental foi então conduzida pelo projeto análise de experimentos, poderosa ferramenta estatística que planeja, conduz e analisa o experimento além de auxiliar na obtenção de conclusões permitindo identificar os fatores significativos e seus respectivos níveis ótimos. Através desta ferramenta consegue-se reduzir o número de testes sem que haja perda de informações.

Para a aplicação neste experimento foi utilizada a análise fatorial fracionada 2k-1 (sendo k= número de parâmetros à serem analisados) com uma repetição, sendo os parâmetros de controle analisados em dois níveis para a obtenção da penetração do cordão de solda, totalizando 8 testes. Todos os demais parâmetros tiveram seus valores mantidos constantes. As tabelas abaixo apresentam os valores utilizados em testes para os parâmetros constantes e as permutações entre os parâmetros principais.


O diagrama de Pareto abaixo (Gráfico 2) mostra o grau de influência de cada parâmetro sobre a penetração do cordão de solda. O parâmetro que se mostrou mais influente foi a vazão do gás de plasma, cujo efeito padronizado foi de 2.26, seguido da velocidade de soldagem com -1.09 e da corrente de soldagem com -0.95.


Outra possibilidade de análise é a resposta estimada (Gráfico 3), onde é possível traçar a correlação entre duas variáveis analisadas, e a conseqüente influência conjunta destes parâmetros sobre a penetração do cordão de solda. Viu-se que, com a diminuição da velocidade de soldagem e o aumento da vazão do gás de plasma, há um conseqüente aumento da penetração.

Esta ferramenta estatística possibilita ainda a obtenção de equações que conduzirão experimentos futuros ao ponto ótimo, ou seja, a obtenção de penetração total através do controle preciso de todas as demais variáveis do processo.


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS