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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
POLARIDADE E GERAÇÃO DE CALOR NO ARCO DE SOLDAGEM – PARTE 1
Submission Author:
Volodymyr Ponomarov , MG , Brazil
Co-Authors:
Volodymyr Ponomarov, Hélio Miranda
Presenter: Volodymyr Ponomarov
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0565
Abstract
O arco elétrico representa uma excelente fonte de calor para soldagem, pois fornece energia suficientemente concentrada para fundir todos os metais e suas ligas. O calor gerado pelo arco é distribuído de modo não uniforme nas suas três regiões, sendo que as duas maiores parcelas são aplicadas exatamente onde é necessário, a saber, na ponta do eletrodo e na superfície do metal base, ou seja, nas regiões de queda anódica e catódica. A terceira região, a coluna de arco, com a menor parcela dessa distribuição de energia, atua como uma ligação elétrica (condutor) entre as regiões de queda e assegura a integridade do arco. Quase todo o calor gerado nas regiões anódica e catódica é aproveitado para fundir o metal de base e o elétrodo consumível (ou para aquecer o eletrodo não consumível). Analisando a geração do calor nas diferentes regiões do arco é necessário levar em consideração que nem todo o calor gerado no cátodo ou no ânodo será absorvido pelos mesmos, mas terá uma parcela transferida para o ânodo ou cátodo respectivamente (além de perdas para o meio ambiente). Na soldagem a arco, praticamente sempre é o cátodo que gera mais calor tanto no caso do eletrodo consumível, como no caso do eletrodo não consumível. Mas a maior parte deste calor é transferido para o ânodo via o fluxo de elétrons e metal de adição fundido ou apenas via elétrons. Estes fenômenos são explicados neste trabalho de uma maneira de fácil percepção. A Parte 1 deste trabalho apresenta, de maneira bem sucinta, os modelos elétrico e térmico do arco. O modelo elétrico é simples, baseia-se em quantificação do calor gerado pelo efeito Joule nas diferentes regiões do arco, mas não explica a transferência de calor entre as regiões do arco, ou seja, não quantifica o calor consumido por cada região do arco. Ao passo que o modelo térmico leva em consideração a geração e a movimentação das cargas elétricas no arco e, logo, a transferência e a troca de calor entre o cátodo, o ânodo, a coluna do arco e o meio ambiente. Por outro lado, o modelo térmico é menos “preciso”, pois há grande variedade de processos físico-químicos a serem levados em consideração, em muitos casos, sem sequer avalição quantitativa, ou seja, este modelo é do tipo parcialmente descritivo e deixa um certo nível de incerteza.
Keywords
Soldagem a arco, Polaridade, Geração e consumo de calor
