Desenvolvimento de um sistema de alimentação de consumíveis em pó para soldagem PTA-P com capacidade para manipulação e transporte em oposição à gravidade

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaAcometidas pelo fenômeno da cavitação, pás de turbinas hidráulicas de usinas hidrelétricas exigem periódicas operações de reparo das áreas desgastadas. Estas atividades, conduzidas por soldagem, ainda mostram-se passíveis do desenvolvimento de novas tecnologias. Neste contexto, o LABSOLDA - Instituto de Mecatrônica da UFSC propõe conferir flexibilidade e robustez ao processo PTA-P, buscando a aplicabilidade do mesmo em qualquer posição de soldagem e no desenvolvimento de consumíveis. A impossibilidade de posicionamento adequado das turbinas, devido às grandes dimensões e geometria complexa de suas pás, exige a execução de soldas em posições forçadas. Já a utilização do consumível de solda na forma de pó pelo referido processo viabiliza a concepção de novas ligas, a partir de misturas experimentais. Inevitavelmente, estas acabam por envolver pós metálicos de características morfológicas e granulométricas não compatíveis com as tradicionais. Tais características comprometem o desempenho dos alimentadores de pó, dificultando a obtenção de depósitos de qualidade. Após confirmar-se a deficiência dos sistemas de alimentação de pó disponíveis na execução destas tarefas, foi decidido por um desenvolvimento próprio, originando o sistema denominado de ADP VR-F. Trata-se de um alimentador de pó projetado para viabilizar a soldagem fora de posição com robustez e qualidade, permitindo a aplicação do PTA-P nas turbinas. Seu projeto também apresenta características dedicadas à manipulação de materiais diferentes dos tradicionais, favorecendo o desenvolvimento de ligas. O presente trabalho disponibiliza informações sobre o seu desenvolvimento mecânico, baseado em estudos realizados com dois outros alimentadores disponíveis. Também apresenta o desenvolvimento eletroeletrônico e de sua programação, de acordo com a filosofia de controle adotada. Experiências empreendidas para validação do equipamento são abordadas neste trabalho, procurando caracterizar suas propriedades de alimentação e revelar seu desempenho em atividades de soldagem, incluindo participação no desenvolvimento de uma liga resistente à cavitação e na aplicação do processo PTA-P em campo. O equipamento respondeu aos testes de forma positiva, mostrando-se capaz de manipular pós compostos por partículas de diversas morfologias e faixas granulométricas. Também foi essencial para o desenvolvimento de uma liga de alta resistência à cavitação, sendo o único disponível capaz de manipular um dos materiais testados. Por fim, permitiu a aplicação do processo PTA-P com robustez e qualidade em posições forçadas, proporcionando depósitos de ligas experimentais nas próprias turbinas hidráulicas.Damaged by the Cavitation Phenomenon, hydraulic turbine blades of hydroelectric plants require cyclic operations to restore worn areas. These activities, conduced by welding, still have potential for new technology development. In this context, the UFSC Mechatronics Institute - LABSOLDA proposes to provide flexibility and robustness to the PTA process, searching its applicability in any welding position and in alloys development. The impossibility of turbine appropriate positioning, due to the large size and complex geometry of their blades, requires the execution of welds in awkward positions. But the use of additional material in powder form by this process enables new alloys design, from experimental mixtures. Inevitably, its end up involving metal powders morphology and particle size not compatible with traditional standards. These characteristics impair powder feeders performance, making its compromises the weld quality. After confirmation the available powder feed systems deficiency in these tasks, it was decided by an own development, resulting in the ADP system called VR-F. It was a powder feeder designed to enable the welding in awkward positions with robustness and quality, allowing the application of PTA process in the turbines. Its design also has characteristics dedicated to the manipulation of materials different from traditional, favoring alloys development. This paper provides information on its mechanical development, based on studies with two other feeders available. It also presents the electronic and programming developments, according to the adopted philosophy control. Experiments undertaken for equipment validation are discussed in this paper, seeking to characterize their feed properties and reveal his performance in welding activities, including in an anti-cavitation alloy development and in PTA turbines application. The equipment was responded positively to the tests, being able to handle powders composed by various particle sizes and morphology. It was also essential for anti-cavitation alloy development, being the only feeder available capable to handling one of involved materials. Finally, it allowed the PTA application with robustness and quality in awkward positions, providing experimental alloys deposits in hydraulic turbines