Análise da influência dos parâmetros de soldagem sobre a geometria do cordão de solda por projeto de experimentos fatorial fracionado

Abstract

O objetivo deste trabalho é analisar a influência dos parâmetros de um sistema mecanizado de soldagem, composto por uma tocha TIG e outra MAG em tandem, sobre a geometria do cordão de solda. Os resultados foram comparados com soldas realizadas pelos processos TIG e MAG operando isoladamente. A execução dos cordões ocorreu por simples deposição sobre chapas de aço ao carbono AISI 1010 com espessura de 6,3 mm, onde um dispositivo de soldagem mecanizado permitiu a variação da velocidade de soldagem, distância da ponta do eletrodo TIG e a distância entre tochas. Os parâmetros analisados foram: corrente de soldagem e distância da ponta do eletrodo a peça no processo TIG, velocidade de alimentação de arame e tensão do arco no processo MAG, velocidade de soldagem e distância entre as tochas. Os ajustes de corrente e tensão de soldagem foram feitos em duas fontes de potência separadas, do tipo transformador-retificador, uma para cada tocha, devido as suas diferentes curvas características. Através do projeto de experimento fatorial fracionado, avaliaram-se os efeitos de dois níveis, um mínimo e outro máximo, mais quatro réplicas dos seus níveis intermediários, resultando em 20 experimentos para cada processo de soldagem. Os resultados finais indicam uma diferença ao utilizar uma tocha TIG para pré-aquecer o material base, mas, estatisticamente, essa diferença não é significativa entre os processos TIG e MAG em tandem e MAG convencional para a faixa de parâmetros de soldagem adotada.

This study aimed to investigate the influence of process parameters of a mechanized welding system, comprising a GTAW torch and a GMAW torch in tandem configuration, on the geometry of the resulting weld bead, performed using GTAW and GMAW welding processes in tandem. The results were compared with weld beads performed by conventional GTAW and GMAW welding processes. The tests were conducted performing bead-on-plate deposits over AISI 1010 6.3 mm thick carbon steel plates. GTAW current, GMAW wire feed speed, GTAW arc length, GMAW voltage, welding speed and the distance between GTAW and GMAW torches were the analyzed parameters. The weld beads were performed in a mechanized welding bench, which allows the variation of speed, distance between torches and arc length of the GTAW torch. Current and voltage adjustments were made in two separate transformer-rectifier power sources, one for each welding torch, due to their different characteristic curves of each process. Through the fractional factorial design of experiment, the effects of two different levels for each parameter were analyzed, plus four replicates of the average values of these levels, resulting in 20 experiments for each welding process. The results show a difference on the weld bead geometry using a GTAW torch to preheat the base metal, however, this difference is not statistically significant between GTAW and GMAW welding process in tandem and GMAW welding process for the adopted range of welding parameters.