Avaliação das potencialidades da soldagem TIG com alta corrente aplicada em união de chapas sobrepostas

The necessity of enhancing productivity safely, ensuring quality, lower environmental impacts and costs creates the need towards new studies to be conducted and contributes to improving processes of welding. The crescent lack of qualified labor is an important factor to justify the development of automation. The TIG welding of high current without additional materials is presented as a technique of high potential to meet these requirements. However, it hasn't been totally spread over the industrial sector. Therefore, the aim of this research is to evaluate potentials and limitations of this technique in order to join overlapping plates. To that extent, it was initially carried out a study to evaluate the capacity of enhancing penetration of TIG process by the usage of high current considering the effect of the current level, welding speed, pulsating current usage, and the presence of hydrogen as a shielding gas. In this stage, a methodology was also used to separate the active and non-active energy forms on the determination of welding potentials for different parametric combinations when using current pulsed, as well as analyzing the weight of plots in the melted area. Secondly, it was studied the effect of electrode refrigeration on TIG arc constriction through the manufacture of an especial torch. Lastly, it was conducted a parameterization study of TIG welding under high current on horizontal fillet welding of thin overlapping plates. It was noticed an increase of penetration capacity with the application of the current pulse. Although a relation was found between pulse and the decrease of active power rating attributed to impedance, it was not possible to evidence the effect of this factor over the transference of heat to a plate. The usage of more forced refrigeration on the electrode showed to be able to concentrate the arc and increase penetration although it was not in a significant form. It was possible to raise the operational band of welding speed at a rate of 70% when working with mixtures of air and H2 instead of the pure air protection, maintaining the same union geometry and torch positioning. The proposal of a particular torch positioning in consideration of fillet welding has shown to be effective and, at the same time, tolerable to some variation of the torch angle. Hence, it was accomplished welding speed up to 60 cm/min for (2+2 mm) and (3+3 mm) overlapped joints welding.Dissertação (Mestrado)A necessidade de se aumentar a produção, com segurança, garantindo qualidade, menores impactos socioambientais e menores custos, cria demanda para novos estudos serem conduzidos, contribuindo para a melhoria dos processos de soldagem. A crescente falta de mão de obra qualificada é um fator importante para justificar o caminho pela automação. A soldagem TIG de alta corrente sem material de adição se apresenta como uma técnica em potencial para atender estes requisitos. Entretanto, ela ainda não se popularizou no meio industrial. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar as potencialidades e dificuldades dessa técnica para ser aplicada em uniões de chapas sobrepostas. Para tal, inicialmente foi feito um estudo da capacidade de se aumentar a penetração do processo TIG pelo uso de altas correntes, abordando o efeito do nível de corrente e velocidade de soldagem, o uso de pulsação de corrente e a presença do hidrogênio no gás de proteção. Nesta etapa, também se aplicou uma metodologia para separar a energia ativa e não ativa na determinação das potências de soldagem em diferentes combinações paramétricas, quando do uso da corrente pulsada, assim como analisar o peso dessas parcelas na área fundida. Numa segunda etapa, foi estudado o efeito da refrigeração do eletrodo sobre a constrição no arco TIG através da fabricação de uma tocha especial. Finalmente, foi realizado um estudo de parametrização da soldagem TIG em alta corrente em soldagem de filete horizontal de chapas finas sobrepostas. Foi notório o aumento da capacidade de penetração com a aplicação da pulsação de corrente. Apesar de se achar uma relação entre pulsação e decrescimento da potência ativa, devido à impedância, não se conseguiu evidenciar o efeito deste fator sobre a transferência de calor para chapa. O uso de resfriamento mais forçado do eletrodo mostrou ser capaz de concentrar o arco e aumentar a penetração, embora não de forma significante. Por outro lado, foi possível se aumentar a faixa operacional de velocidade de soldagem em cerca 70% ao se trabalhar com misturas Ar com H2 no lugar da proteção com Ar puro, mantendo-se a mesma geometria da união e posicionamento da tocha. A proposta de um posicionamento particular da tocha para soldagem de filete mostrou-se efetiva e ao mesmo tempo tolerável a alguma variação no ângulo da tocha. Por fim, foram conseguidas velocidades de soldagem de até 60 cm/min, para soldagem de juntas sobrepostas de (2+2 mm) e (3+3 mm)