Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50201| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| Título: | Desenvolvimento e avaliação de um sistema para sincronização da alimentação de arame pulsada com a corrente de soldagem no processo TIG |
| Título (s) alternativo (s): | Development and evaluation of a system for synchronization of pulsed wire feeding with welding current in the TIG process |
| Autor: | Larquer, Thiago Resende |
| Primer orientador: | Reis, Ruham Pablo |
| Primer miembro de la banca: | Schwedersky, Mateus Barancelli |
| Segundo miembro de la banca: | Silva, Leandro João da |
| Tercer miembro de la banca: | Paes, Luiz Eduardo dos Santos |
| Cuarto miembro de la banca: | Silva, Rosemar Batista da |
| Resumen: | A alimentação pulsada (dinâmica) de arame pode modificar a poça de fusão, a transferência metálica e o aporte térmico em processos de soldagem a arco. Entretanto, apesar de algumas soluções comerciais já explorarem tecnologias do tipo, elas são baseadas em alimentadores e/ou tochas proprietárias. Além disso, estudos avaliando a pulsação do arame sincronizada à corrente de soldagem ainda são escassos, o que também motivou o desenvolvimento desta tese. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um dispositivo compatível com alimentadores e tochas convencionais e com ajuste independente de frequência e amplitude para pulsação da alimentação de arame no processo TIG e investigar os efeitos do sincronismo entre a pulsação da alimentação e a corrente nos depósitos resultantes. A metodologia do trabalho foi organizada em etapas sequenciais. Primeiramente efetuou-se a construção e caracterização do dispositivo pulsador baseado na flexão cíclica de parte do conduíte do arame. Em seguida, levantou-se um envelope de trabalho do processo TIG com alimentação pulsada. Na sequência implementou-se o sincronismo entre a pulsação do arame e a corrente utilizando com base na tensão eletrodo-arame. Com isso, avaliou-se os efeitos dos parâmetros de pulsação do arame e do modo de corrente sobre a geometria dos cordões formados. Ao final, avaliou-se características geométricas, metalúrgicas, químicas e térmicas dos depósitos produzidos. A caracterização do pulsador demonstrou amplitudes de pulsação de 2 a 15 mm em frequências de até 25 Hz, com tolerância para diferentes materiais e diâmetros do arame. A alimentação pulsada modificou a geometria dos cordões, sendo a frequência de pulsação do arame o parâmetro de maior influência e o contato da ponta do arame no metal de base no fundo da poça (wire stubbing) o limitador operacional em baixa corrente e alta velocidade de alimentação sob corrente constante. O sistema de sincronismo apresentou latência inferior a 10 ms e permitiu operar de forma estável em condições antes inviáveis sob corrente constante e alimentação pulsada, ampliando o envelope de trabalho do processo de soldagem. Sob corrente pulsada sincronizada com alimentação pulsada, o aumento da frequência de 2 para 15 Hz reduziu a largura do cordão em aproximadamente 20%, a penetração em 17% e a diluição em 20%. Na avaliação com arame ER2594, o sincronismo permitiu elevar em aproximadamente 30% a velocidade de alimentação em relação ao limite obtido com corrente constante e alimentação pulsada, sob energia de soldagem equivalente. Os depósitos sincronizados apresentaram maior largura e reforço, menor penetração e diluição, melhor preservação de Cr e Ni e regime térmico mais brando, sem diferenças relevantes de dureza e balanço ferrita/austenita. Conclui-se que o dispositivo desenvolvido, associado à estratégia de sincronismo, possibilita ampliar a capacidade de deposição e melhorar características dos depósitos, abrindo perspectivas para aplicações em revestimentos e manufatura aditiva, por exemplo. |
| Abstract: | Pulsed (dynamic) wire feeding can modify the weld pool, metal transfer and heat input in arc welding processes. However, although some commercial solutions already exploit such technologies, they rely on proprietary feeders and/or torches. Furthermore, studies evaluating wire pulsation synchronized with the welding current remain scarce, which also motivated the development of this thesis. Thus, the objective of this work was to develop and evaluate a device compatible with conventional feeders and torches and with independent adjustment of frequency and amplitude for wire feed pulsation in the TIG process and to investigate the effects of synchronization between wire feed pulsation and current on the resulting deposits. The work methodology was organized into sequential stages. First, a pulsation device was built and characterized based on the cyclic deflection of part of the wire conduit. Next, a working envelope for the TIG process with pulsed wire feeding was established. Synchronization between wire pulsation and current was then implemented based on the electrode-to-wire voltage. The effects of wire pulsation parameters and current mode on bead geometry were subsequently evaluated. Finally, geometric, metallurgical, chemical, and thermal characteristics of the deposits produced. Characterization of the pulsation device demonstrated pulsation amplitudes of 2 to 15 mm at frequencies of up to 25 Hz, with tolerance for different wire materials and diameters. The pulsed feeding modified the bead geometry, being wire pulsation frequency the parameter with the greatest influence and wire stubbing (contact of the wire tip with the base metal at the bottom of the weld pool) the operational limiting factor at low current and high wire feed speed under constant current. The synchronization system achieved latency below 10 ms and enabled stable operation at boundaries previously unviable under constant current with pulsed feeding, thereby expanding the process working envelope. Under pulsed current synchronized with pulsed wire feeding, increasing frequency from 2 to 15 Hz reduced bead width approximately by 20%, penetration by 17%, and dilution by 20%. In the evaluation with the ER2594 wire, synchronization enabled an approximately 30% increase in wire feed speed compared with the limit achieved with constant current and pulsed feeding under an equivalent welding energy. Furthermore, synchronization yielded deposits with larger width and reinforcement, lower penetration and lower dilution, better preservation of Cr and Ni, with no relevant differences in hardness and ferrite/austenite balance. Thus, it is concluded that the developed device, combined with the synchronization strategy, can increase deposition capacity and improve deposit characteristics, opening up prospects for applications such as cladding and additive manufacturing, for instance. |
| Palabras clave: | soldagem TIG TIG welding alimentação de arame pulsada pulsed wire feeding alimentação de arame dinâmica dynamic wire feeding sincronismo synchronism envelope de trabalho working envelope |
| Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO |
| Tema: | Engenharia mecânica Arame Soldagem elétrica |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Cita: | LARQUER, Thiago Resende. Desenvolvimento e avaliação de um sistema para sincronização da alimentação de arame pulsada com a corrente de soldagem no processo TIG. 2026. 189 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.11007. |
| Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.11007 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50201 |
| Fecha de defensa: | 3-ago-2026 |
| Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis. |
| Aparece en las colecciones: | TESE - Engenharia Mecânica |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| DesenvolvimentoAvaliacaoSistema (1).pdf | 52.6 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Este ítem está sujeto a una licencia Creative Commons Licencia Creative Commons
