A contribution to the welding process of coating with pulsed tubular wire of a CA6NM steel applying the Taguchi method

Orientador: Niederauer MastelariTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: No presente trabalho, foi aplicado o processo de soldagem de revestimento utilizando o processo arame tubular com corrente pulsada e proteção gasosa em posição plana, com metal de base o aço SAE 1020 e metal de adição o aço inoxidável martensítico 410 NiMo (CA6NM) que tem intensiva utilização na recuperação de turbinas. O intuito foi de otimizar os parâmetros de soldagem (corrente média, frequência de pulsação, velocidade de soldagem e distância bico de contato peça) no revestimento, auxiliado com a utilização de equações de regressão de primeira ordem nas variáveis de resposta (rendimento do processo, largura, reforço e área do reforço) para predizer os resultados. Para o delineamento da matriz experimental com quatro variáveis e três níveis, foi aplicado método de TAGUCHI e a reconstrução de imagens em 3D, com um dispositivo laser e uma câmera web que foi ajustada para medir a geometria do cordão de solda. A análise de variância foi aplicada nos resultados obtidos para comprovar estatisticamente qual variável exerceu influência nas variáveis de resposta, observando que o melhor desempenho procedeu-se para a corrente média de 230 amperes, pois estatisticamente a corrente média foi uma das variáveis de influência que mais afetou as respostas. Portanto os resultados dos ensaios de confirmação com os parâmetros otimizados mostraram que os modelos desenvolvidos são capazes de prever as variáveis de resposta com precisão, demonstrando a eficácia do método TAGUCHI de otimização. Os sinais de corrente e tensão também foram obtidos simultaneamente, e utilizando a análise de Fourier foram identificadas as mudanças no comportamento dos sinais com informações de frequência e de tempo que geraram a estabilidade do arco elétricoAbstract: In the present work, the welding process was using the tubular wire process with pulsed current and gas protection in flat position, with SAE 1020 steel base metal and addition metal the martensitic stainless steel 410 NiMo (CA6NM) which has intensive turbine recovery. The purpose was to optimize the welding parameters (average current, pulse rate, welding speed and part contact nozzle distance) in the cladding assisted by the use of first order regression equations in the response variables (process yeld, width, reinforcement and reinforcement area) to predict the results. For the design of the experimental matrix with four variables and three levels, a TAGUCHI method was applied, and the reconstruction of 3D images with a laser device and a web camera that was adjusted to measure the geometry of the weld bead. The analysis of variance was applied in the results obtained to statistically prove which variable exerted influence on the response variables, observing that the best performance proceeded for the average current of 230 amps, since statistically the average current was one of the variables of influence that most affected the responses. Therefore the results of the confirmatory tests with the optimized parameters showed that the developed models are able to predict the response variables with precision, demonstrating the effectiveness of the TAGUCHI optimization method. The current and voltage signals were obtained simultaneously, and using the Fourier analysis, the changes in signal behavior with frequency and time information that generated the electric arc stability were identifiedDoutoradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoDoutor em Engenharia Mecânic