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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Efeito da estabilidade da transferência metálica (respingos) na soldagem MIG/MAG por curto-circuito sobre a geração de fumos e gases
Other Titles: Effect of stability of metal transfer (spatter) in GMAW process by short-circuit on the generation of fumes and gases
metadata.dc.creator: Meneses, Valter Alves de
metadata.dc.contributor.advisor1: Scotti, Américo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Leal, Valdemar Silva
metadata.dc.contributor.referee1: Ferraresi, Valtair Antonio
metadata.dc.contributor.referee2: Buschinelli, Augusto Jose de Almeida
metadata.dc.contributor.referee3: Maciel, Theóphilo Moura
metadata.dc.contributor.referee4: Martins, Lídia Santos Pereira
metadata.dc.description.resumo: A melhor condição de soldagem por curto-circuito no processo MIG/MAG não é aquela que necessariamente vai resultar em uma menor oscilação dos sinais elétricos, mas sim aquela que proporciona uma maior regularidade de transferência e com a transferência dominada pela tensão superficial. Esse comportamento relaciona-se com a estabilidade da transferência. Sabe-se que quanto maior a estabilidade de transferência, maior a penetração, melhor o acabamento do cordão e menor a quantidade de respingos. Este trabalho teve como objetivo principal analisar e avaliar o efeito da estabilidade de transferência metálica por curto-circuito no processo de soldagem MIG/MAG sobre os níveis de emissão de fumos metálicos e gases e sobre a morfologia e composição dos fumos gerados. Utilizando-se como gases de proteção diversas misturas à base de Argônio com CO2 e O2 e mantendo-se fixos a corrente média e volume do cordão depositado, soldagens foram realizadas com um arame maciço de aço comum ao carbono em arco curto suficiente para levar a transferência por curto-circuito. Varreu-se a regulagem de tensão de soldagem para variar progressivamente a estabilidade de transferência, mas mantendo-se a mesma corrente média. A quantificação da regularidade da transferência se deu através do critério laprosolda para estabilidade de transferência por curto-circuito. Usou-se duas condições de menor estabilidade e uma de alta estabilidade para avaliar a geração, morfologia e composição dos fumos. Os resultados mostraram que o critério laprosolda de estabilidade de transferência por curto-circuito mostrou-se preciso e é uma ferramenta importante para permitir comparar o efeito da regularidade de transferência sobre a geração de fumos e de gases, mesmo sob diferentes gases de proteção e parâmetros. A maior estabilidade de transferência metálica não apresentou, como esperado, menor taxa de geração de fumos, apesar de levar a menos respingos. Em função disto, diferentes técnicas de soldagem foram usadas para separar o efeito de parâmetros de soldagem correlacionados com a transferência por curto-circuito sobre a geração de fumos e verificar os governantes. Verificou-se que maiores correntes de curto-circuito, comprimentos de arco mais longos e tempo maiores de arco aberto contribuem individualmente para o aumento da taxa de geração de fumos, mas se eles agirem em conjunto na mesma direção, a contribuição deles é significativa. Também que não há qualquer evidência de que um maior diâmetro de gota poderia diminuir a taxa de geração de fumos. Os fumos gerados apresentaram majoritariamente partículas ultrafinas (< 100 nm), aproximadamente redondas e com composição de Fe, Mn e Si, C e O. Porém, a regularidade de transferência não demonstrou influenciar na morfologia, tamanho ou composição dos fumos. Foi feita também a verificação do efeito da composição dos gases de proteção, da intensidade de corrente e da regularidade de transferência sobre a emissão de CO2 e CO. Constatou-se que quanto mais rica de CO2 a composição do gás de proteção, mais CO e CO2 são gerados pelo arco. Mas, ao contrário da emissão de fumos, não há efeito da tensão, estabilidade de transferência e da corrente média sobre a geração desses gases. Verificou-se também que apesar da grande quantidade de CO e CO2 emitido pelo arco, principalmente quando se utiliza a proteção com CO2 puro, não houve concentração de CO e CO2 significantes nas zonas de respiração do soldador ou próxima, mesmo em células de trabalho parcialmente confinadas.
Abstract: The best short-circuit welding condition in the GMAW process is not the one that will necessarily result in a lower variation of electrical signals, but rather that which provides greater transfer regularity and with transfer being dominated by surface tension. This behavior is related to transfer stability. It is known that the greater the transfer stability, the greater the penetration, the better finish to the bead and the lower amount of spatter. This study had as its main aim the analyzes and evaluation of the effect of the stability of short-circuit metal transfer of the GMAW welding process on the emission levels of metal fumes and gases and on the morphology and composition of the fumes generated. Using various mixtures of an Argon and CO2 and O2 base as protective gases and maintaining the average current and volume of weld bead deposited fixed, welds were made with a solid wire of carbon steel in an arc short enough to carry a transfer by way of short-circuit. The welding voltage was regulated to progressively vary transfer stability while maintaining the same average current. The quantification of transfer regularity was made through the Laprosolda criterion for short-circuiting metal transfer stability. Two conditions of low stability and one of high stability were used to assess the generation, morphology and composition of the fumes. The results showed that the Laprosolda Criterion proved accurate and it is an important tool which permits one to compare the effect of transfer regularity on the generation of fumes and gases, even under different shielding gases and parameters. The greater stability of metal transfer did not show, as expected, a lower rate of fume generation, even with less spatter. Because of this, different welding techniques were used to separate the effects of the welding parameters correlated to the short-circuiting metal transfer on the fume generation and checking governing principles. It was found that higher short-circuit currents, longer arc lengths and greater time with arc open contributed individually to an increase in the rate of fume generation, but if they acted together in the same direction, their contribution is significant. Also there is no evidence that a larger droplet diameter would decrease the rate of fume generation. The fumes generated mainly presented ultrafine particles (< 100 nm), and approximately round and with a composition of Fe, Mn and Si, C and O. However, the regularity of transfer did not show that it influenced morphology, size or composition of the fumes. The effect of the composition of the shielding gas was also verified, together with the current intensity and transfer regularity of the CO2 and CO emission. It was found that the richer the composition of CO2 of the shielding gas, the more CO and CO2 are generated by the arc. But, unlike fume emission, there is no effect of voltage, stability transfer and average current on the generation of these gases. It was also found that in spite of the large amount CO and CO2 emitted by the arc, especially when using pure CO2 protection, there was no significant concentration of them in the welder\'s breathing areas or proximity, not even in partially confined work cells.
Keywords: MIG/MAG
Regularidade de transferência
Geração de fumos
Geração de gases
Estabilidade
Respingos
GMAW
Transfer regularity
Fume generation
Gas generation
Stability and splatters
Soldagem
Poluentes
Fumo
Gases
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: MENESES, Valter Alves de. Effect of stability of metal transfer (spatter) in GMAW process by short-circuit on the generation of fumes and gases. 2013. 193 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14742
Issue Date: 21-Nov-2013
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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