Evolução da técnica de seguimento de junta via sensoriamento do arco para operações de soldagem em posições forçadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013A indústria naval brasileira opera em seu limite de capacidade, a fim de atender suas demandas atuais - como o caso da encomenda de 730 estruturas navais realizada pela PETROBRAS. Isto é devido, principalmente, à capacidade produtiva dos nossos estaleiros, que, mesmo com a atual expansão, ainda é muito baixa quando comparada à dos estaleiros asiáticos e europeus. A automatização dos processos de fabricação envolvidos na construção de embarcações é uma forma de aumentar a produtividade do setor naval brasileiro e torná-lo mais competitivo. Neste contexto, este trabalho aborda o desenvolvimento de uma técnica relacionada à automatização da soldagem de juntas pelo processo MIG/MAG convencional. Esta técnica é conhecida como seguimento de junta e tornou possível o controle da trajetória da tocha de maneira eficaz e eficiente utilizando-se o arco elétrico como sensor, em diferentes posições de soldagem. Para tanto, foram necessários os estabelecimentos de um algoritmo de seguimento de junta, de uma calibração e de uma funcionalidade de gravação e reprodução de trajetória média da tocha, para um sistema nacional de soldagem, TARTÍLOPE V2F. No início deste trabalho, são abordadas as principais influências sobre a corrente elétrica na soldagem de juntas. Neste caso, foi mostrado que a velocidade com que o arame chega à poça de fusão - algo desprezado pela literatura especializada - é, no caso de arame de aço de 1,2 mm de diâmetro, a principal influência sobre a corrente, e assim, deve ser considerada no automatismo de seguimento de junta. Além do mais, este trabalho descreve a utilização de uma solução de seguimento de junta da empresa MOTOMAN que se mostrou de complexa operacionalidade e, devido à escassez de informação presente em seu manual, tornou necessário o estabelecimento de procedimentos e estratégias para sua utilização de maneira eficiente Abstract: The Brazilian shipbuilding industry operates at its maximum capacity in order to meet their current demands - as the case of the 730 marine structures order held by PETROBRAS. This is mainly due to the Brazilian shipyards productive capacity, which even with the current expansion is still very low compared to the Asian and Europeanshipyards. The automation of the manufacturing processes involved in ship construction is a way to increase the Brazilian shipbuilding sector productivity and make it more competitive. In this context, this paper discusses the development of a technique related to joint welding automation using the GMAW process. This technique is known as joint tracking, and allowed the effective and efficient torch trajectory control using through-the-arc sensing, in different welding positions. To make this possible, was required the establishment of a joint tracking algorithm, a calibration and a functionality of recording and playback the torch medium trajectory, for a Brazilian welding system, TARTÍLOPE V2F. At the beginning of this work, was addresses the principal influences on the current in the welding joints. In this case, it was shown that the speed at which the wire reaches the weld pool - something ignored by the literature - is, in the case of steel wire with 1.2 mm diameter, the main influence on the current, and thus, should be considered in automatic joint tracking. Furthermore, this paper describes the use of a MOTOMAN joint tracking solution, that showed a complex operation and has necessitated the establishment of procedures and strategies to efficiently be used