Processo

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N a soldagem de pinos sob cam-po magnético com simetria

radial, devido à combinação decorren-te da presença desse campo e da at-mosfera adequada formada pelo gás de proteção, o arco voltaico na região do ponto de solda é protegido contra infl uências externas – por exemplo, do fl uxo de corrente unilateral na chapa. Sem essa proteção adicional, frequen-temente o arco sofre perturbações decorrentes dos efeitos do sopro magnético. Isso leva a consequências signifi cativas no caso da soldagem a arco de pinos suspensos: pode ocorrer a formação incompleta do cordão de solda ou de ranhuras. Isso faz com que

Soldagem sob campo magnético permite o uso de pinos de maior diâmetroNa soldagem de pinos sob campo magnético com simetria radial, o arco voltaico é protegido das influências externas por meio da combinação da atmosfera formada pelo gás de proteção e de um campo magnético com simetria radial. O resultado disso são menores custos de processo devido à maior reprodutibilidade dos níveis de qualidade da junta soldada, sem os problemas causados pelo sopro magnético. Na prática isso significa a ocorrência de fusão muito uniforme e definida na região entre o pino e a chapa, sob aporte de energia significativamente menor na junta soldada, menor geração de salpicos e menores cordões de solda.

o usuário tenha de investir mais esfor-ços na monitoração do processo de manufatura, além de ter de atender normalmente aos requisitos dos testes de controle de produção ou de proces-so, conforme a norma técnica DIN EN ISO 14.555.

O novo processo de soldagem de pinos sob campo magnético com sime-tria radial poderá fazer uma importante contribuição à redução dos custos asso-ciados à soldagem a arco de pinos pelo aumento da consistência da qualidade das juntas soldadas, essencialmente devido à supressão dos problemas as-sociados ao sopro magnético. Portanto, uma característica específica desse

H. Cramer, A. Jenicek, M. Müller, G. Forster, K. Hartz-Behrend, J. Schein e H. Soyer

novo processo é a fusão extremamen-te uniforme e defi nida na interface entre pino e chapa, sob um aporte de energia signifi cativamente menor da junta soldada, menor formação de salpicos e cordões menores.

Transferindo as vantagens para pinos com maior diâmetro

A soldagem a arco de pinos com ajuda da tecnologia do campo magnético com simetria radial foi testada pela primeira vez sob condições práticas em 2005, sendo usados pinos com diâmetro de até 10 mm feitos com

Heidi Cramer (cramer@slv-muenchen.de), Andreas Jenicek (jenicek@slv-muenchen.de) e Marc Müller (mmueller@slv-muchen.de) atuam no Instituto Técnico de Ensino e Ensaios de Soldagem de Munique, uma divisão da Associação Internacional de Tecnologia de Soldagem (GSI Gesellschaft für Schweiβtechnik International MbH, Niederlassung SLV - Schweiβtechnische Lehr-und Versuchsanstalt GmbH München). Günter Foster (guenter.forster@unibw.de), Karsten Hartz-Behrend (karsten.hartz-behrend@unibw.de) e Jochen Schein (jochen.schein@unibw.de) são da Universidade das Forças Armadas Alemãs em Munique (Universität der Bundeswehr München), localizada em Neubiberg. Heinz Soyer (heinz.soyer@soyer.de) trabalha na Heinz Soyer Bolzenschweiβentechnik GmbH, com sede em Wörthsee-Etterschlag. Todas as entidades estão localizadas na Alemanha. Este artigo foi publicado originalmente na edição 06/2014 do periódico alemão Der Praktiker, editado pela Associação Alemã de Soldagem (DVS). Copyright by DVS-Verlag. Direitos para o português adquiridos por Corte e Conformação de Metais. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni.

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aço ligado. Em 2009, a em-presa Heinz Soyer Bolzen-schweiβtechnik GmbH, com sede em Wörthsee, Alema-nha, apresentou essa técnica ao público internacional por ocasião da feira Schweiβen & Schneiden, em Essen, Alema-nha. Verifi cou-se, então, uma ressonância extremamente positiva a partir dos resultados obtidos pela aplicação da soldagem sob campo magnético com simetria radial usando-se simultaneamente os pinos de soldagem especiais do tipo HZ1, patenteados e fabricados pela Soyer. Contudo, naquele momento ainda não haviam sido feitas experiên-cias práticas com pinos apresentando diâmetro superior a 10 mm. Surgiram consultas sobre a aplicabilidade do novo processo, sobretudo no caso de pinos com maiores diâmetros, bem como em posições restritas, da parte da indústria e do Instituto Técnico de Ensino e Ensaios de Soldagem de Munique (Schweiβtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München GmbH, SLV), bem como de fabricantes de máquinas.

Nesse meio tempo, os desenvol-vimentos adicionais feitos na técnica de soldagem sob campo magnético com simetria radial objetivaram transferir as vantagens do aporte

de energia relativamente menor e da penetração geometricamente pequena, mas muito uniforme, para pinos com dimensões M12 e M16. Também para pinos desse porte é possível confeccionar juntas soldadas com bom aspecto estético, as quais não requerem acabamento posterior devido à ocorrência de cordões com aspecto defeituoso ou da geração de salpicos. A determinação dos parâmetros relevantes e a otimização das condições de soldagem e de seus limites foram feitos no âmbito de um projeto de pesquisa promovido pela Fundação Bávara de Pesquisa (Bayerischen Forschungsstiftung), com sede em Munique, Alemanha.

A utilidade da tecnologia do cam-po magnético com simetria radial foi descoberta por acaso em 2005. An-teriormente, já eram usados campos magnéticos nos processos de solda-gem de pinos, principalmente para

conseguir um deslocamento uniforme do arco sobre a seção transversal oca, de forma similar ao que ocorre na soldagem sob pressão com arco deslocado mag-neticamente (fi gura 1). Os processos de soldagem de buchas ou de porcas(2,3) usam um dispositivo adicional que gera o campo magnético e a

cobertura de gás de proteção, o qual já se encontra disponível no mercado há anos. A blindagem do ponto de solda por meio de campo magnético para evitar desvios não intencionais do arco é um recurso igualmente co-nhecido há vários anos, mas somente era usado em casos isolados – por exemplo, em aços ligados.

O processo de soldagem sob cam-po magnético com simetria radial é uma expansão da soldagem a arco de pino suspenso usada em aços comuns, ligados e não ligados, ade-quados para a soldagem de pinos. A preservação da poça de fusão é feita usando-se gases de proteção comercialmente disponíveis (argônio puro ou misturas gasosas com gás carbônico) em combinação com a infl uência magnética do arco voltai-co. Não é necessário o uso de anel cerâmico. O processo de soldagem sob campo magnético com simetria radial apresenta as seguintes carac-terísticas particulares: a) alta qualidade da junta soldada,

cujo cordão apresenta superfí-cie lisa, baixa profundidade de queima e alta capacidade para suportar cargas mecânicas;

b) processo de soldagem com bai-xo efeito de sopro;

c) alta reprodutibilidade;d) baixo aporte de energia, com

a consequente minimização da distorção dos componentes soldados;

e) todas as posições de soldagem são possíveis (soldagem em posição plana, em parede vertical, no teto).

Fig. 1 – Soldagem de buchas e porcas com auxílio de campo magnético sob deslocamento uniforme do arco em seção transversal anular vazada: junta soldada em bucha de aço ligado com cordão apresentando bom aspecto (parte superior); um campo magnético envolve o ponto de solda e atua em conjunto com o gás de proteção para movimentar o arco (parte inferior).

Fig. 2 – Evolução do processo durante a soldagem com campo magnético apresentando simetria radial, na forma de uma variante da soldagem a arco de pinos suspensos: a infl uência magnética sobre o arco leva a uma fusão uniforme de toda a superfície frontal e também em toda a seção transversal, podendo-se constatar efeitos de rotação durante a fase de corrente principal.

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aço ligado. Em 2009, a em-presa Heinz Soyer Bolzen-schweiβtechnik GmbH, com sede em Wörthsee, Alema-nha, apresentou essa técnica ao público internacional por ocasião da feira Schweiβen & Schneiden, em Essen, Alema-nha. Verifi cou-se, então, uma ressonância extremamente positiva a partir dos resultados obtidos pela aplicação da soldagem sob campo magnético com simetria radial usando-se simultaneamente os pinos de soldagem especiais do tipo HZ1, patenteados e fabricados pela Soyer. Contudo, naquele momento ainda não haviam sido feitas experiên-cias práticas com pinos apresentando diâmetro superior a 10 mm. Surgiram consultas sobre a aplicabilidade do novo processo, sobretudo no caso de pinos com maiores diâmetros, bem como em posições restritas, da parte da indústria e do Instituto Técnico de Ensino e Ensaios de Soldagem de Munique (Schweiβtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München GmbH, SLV), bem como de fabricantes de máquinas.

Nesse meio tempo, os desenvol-vimentos adicionais feitos na técnica de soldagem sob campo magnético com simetria radial objetivaram transferir as vantagens do aporte

de energia relativamente menor e da penetração geometricamente pequena, mas muito uniforme, para pinos com dimensões M12 e M16. Também para pinos desse porte é possível confeccionar juntas soldadas com bom aspecto estético, as quais não requerem acabamento posterior devido à ocorrência de cordões com aspecto defeituoso ou da geração de salpicos. A determinação dos parâmetros relevantes e a otimização das condições de soldagem e de seus limites foram feitos no âmbito de um projeto de pesquisa promovido pela Fundação Bávara de Pesquisa (Bayerischen Forschungsstiftung), com sede em Munique, Alemanha.

A utilidade da tecnologia do cam-po magnético com simetria radial foi descoberta por acaso em 2005. An-teriormente, já eram usados campos magnéticos nos processos de solda-gem de pinos, principalmente para

conseguir um deslocamento uniforme do arco sobre a seção transversal oca, de forma similar ao que ocorre na soldagem sob pressão com arco deslocado mag-neticamente (fi gura 1). Os processos de soldagem de buchas ou de porcas(2,3) usam um dispositivo adicional que gera o campo magnético e a

cobertura de gás de proteção, o qual já se encontra disponível no mercado há anos. A blindagem do ponto de solda por meio de campo magnético para evitar desvios não intencionais do arco é um recurso igualmente co-nhecido há vários anos, mas somente era usado em casos isolados – por exemplo, em aços ligados.

O processo de soldagem sob cam-po magnético com simetria radial é uma expansão da soldagem a arco de pino suspenso usada em aços comuns, ligados e não ligados, ade-quados para a soldagem de pinos. A preservação da poça de fusão é feita usando-se gases de proteção comercialmente disponíveis (argônio puro ou misturas gasosas com gás carbônico) em combinação com a infl uência magnética do arco voltai-co. Não é necessário o uso de anel cerâmico. O processo de soldagem sob campo magnético com simetria radial apresenta as seguintes carac-terísticas particulares: a) alta qualidade da junta soldada,

cujo cordão apresenta superfí-cie lisa, baixa profundidade de queima e alta capacidade para suportar cargas mecânicas;

b) processo de soldagem com bai-xo efeito de sopro;

c) alta reprodutibilidade;d) baixo aporte de energia, com

a consequente minimização da distorção dos componentes soldados;

e) todas as posições de soldagem são possíveis (soldagem em posição plana, em parede vertical, no teto).

Fig. 1 – Soldagem de buchas e porcas com auxílio de campo magnético sob deslocamento uniforme do arco em seção transversal anular vazada: junta soldada em bucha de aço ligado com cordão apresentando bom aspecto (parte superior); um campo magnético envolve o ponto de solda e atua em conjunto com o gás de proteção para movimentar o arco (parte inferior).

Fig. 2 – Evolução do processo durante a soldagem com campo magnético apresentando simetria radial, na forma de uma variante da soldagem a arco de pinos suspensos: a infl uência magnética sobre o arco leva a uma fusão uniforme de toda a superfície frontal e também em toda a seção transversal, podendo-se constatar efeitos de rotação durante a fase de corrente principal.

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Processo

No caso dos pinos das dimensões M12 e M16, após o estabelecimento das condições adequadas de gás de proteção-campo magnético-dispositivo para metal de adição para o processo de soldagem, são conseguidos pinos soldados com alta capacidade para suportar cargas mecânicas, os quais atendem aos requisitos atuais das normas DIN EN ISO 14555 em termos de solicitações de dobramento e tração, bem como do formato de queima.

Os equipamentos adicionais requeridos são simples

A fi gura 2 (pág. 27) mostra a sequência de etapas da soldagem sob campo magnético com simetria radial como uma variante do processo de soldagem a arco de pino suspenso. Com exceção do dispositivo de controle do campo magnético com simetria radial, esse novo processo corresponde exatamen-te à soldagem a arco de pino suspenso sob gás de proteção. O campo magné-tico adicional é ativado antes do início da fase da corrente principal, o qual infl uencia a seguir o arco, em termos da capacidade de deslocamento do ponto de abertura do arco entre pino e chapa por meio de toda a seção transversal. Toda a superfície central do pino se fun-dirá uniformemente sob períodos de tempo mais curtos que os observados nos processos atualmente conhecidos de soldagem de pino suspenso. Cons-tata-se nessa fase uma rotação parcial do arco ao redor do eixo do pino sob valores crescentes de raio de rotação.

Os equipamentos adicionais necessários para executar a solda-gem a arco de pinos sob campo magnético com simetria radial são muito simples. Conforme o diâmetro do pino, emprega-se a pistola de soldagem PH-3N para o pino M12 ou PH4L para o pino M16; ambas se encontram

comercialmente disponíveis. Am-bas já se encontram dotadas de um dis-positivo otimizado para soldagem sob gás de proteção e campo magnético com simetria radial, conforme mostrado na fi gura 3. No caso dos pinos do tipo M12, encontra-se disponível uma versão compacta do dispositivo (figura 3a), o qual é pouco maior que o dispositivo comum para gás de proteção. Já para os pinos do tipo M16, com maior tamanho, o dispositivo mostrado na fi gura 3b foi expandido de forma correspondente, uma vez que foram alterados a direção do fl uxo de gás e o conceito de evacua-ção. O controle do campo magnético ocorre por meio da fonte inversora de corrente “BMK-16i” (até o pino M12) ou “BMK-30i” (atualmente até o pino M16), fabricadas pela Heinz Soyer Bol-zenschweiβtechnik, por meio de um módulo adicional para soldagem sob campo magnético com simetria radial. Essas fontes de inversão de corrente são particularmente adequadas para a soldagem de pinos usando a técnica do campo magnético com simetria radial.

A execução da soldagem sob cam-po magnético com simetria radial não requer treinamento específico dos operadores. Os parâmetros para a soldagem de pinos são, a princípio, os usuais aplicados nas pistolas e ca-beçotes de soldagem, bem como nas fontes de corrente. A única diferença é a aplicação de corrente para gerar o campo magnético com simetria radial,

cuja intensidade apresenta ordem de grandeza de até 1,5 A, dependendo da bobina magnética.

A fi gura 4 mostra um dispositivo adaptado para geração de campo magnético-atmosfera de proteção no suporte de apoio da pistola de soldagem PH4-L, o qual é dotado de conexão elétrica adicional que alimen-ta a bobina magnética. A princípio essa abordagem também é possível ao usar o cabeçote de soldagem, o qual se mantém estacionário durante o processo. Pode ser usado como gás de proteção ou argônio puro ou, so-bretudo, misturas gasosas contendo 2, 5, 10 ou 18% de gás carbônico. Ficou claramente comprovado que a mistura gasosa constituída de argônio mais 10% de gás carbônico atende a rígidos requisitos da junta soldada produzida sob ação do campo magnético com simetria radial, em termos da aparência do cordão de solda e da sua capacidade para suportar carga mecânica.

Resultados similares na soldagem de pinos dos tipos M12 e M16

Resultados para pinos M12Os efeitos proporcionados pelo arco alterado durante a soldagem de pinos sob campo magnético com simetria radial mostraram-se parti-

cularmente pronunciados na geometria de queima. A fusão muito uniforme obtida com o novo processo foi similar à obtida na variante do processo de soldagem de pinos na qual o arco se forma entre a chapa e a ponta do pino, caso em que a chapa apresenta peque-na profundidade de queima após a execução do processo. A capacidade para suportar

Fig. 3 – Dispositivos adicionais com diferentes conceitos de evacuação para geração de

campo magnético e cobertura de gás de proteção: a) tamanho

pequeno, até pino M12; b) dispositivo maior, para a

soldagem de pinos até M16, com alteração na direção do fl uxo de gás.

Fig. 4 – Pistola para soldagem sob campo magnético com simetria radial de pinos M16 – a conexão do dispositivo para geração de campo magnético/gás de proteção na coluna de apoio das pistolas e cabeçotes de soldagem pode ser feita de forma simples também em trabalhos estacionários.

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Processo

de pino suspenso mostradas na fi -gura 6. Para essa comparação foram confeccionadas juntas pelo processo de soldagem de pinos com anel cerâ-mico aplicando-se energia de aproxi-madamente 6 kJ, soldagem de pinos sob gás de proteção com energia de aproximadamente 5 kJ e soldagem de pinos sob campo magnético com simetria radial com energia de aproxi-madamente 4 kJ. Em contraposição ao que ocorreu nas juntas soldadas sob campo magnético com simetria radial, nas juntas confeccionadas por meio da soldagem de pinos com anel cerâmico ou sob gás de proteção, em que se aplicou a energia mínima de soldagem de 4 kJ, frequentemente a falha ocorreu na zona de solda. Tal “conceito de baixa energia” da soldagem sob campo magnético com simetria radial ficou caracterizado, de forma muito particular, por apre-sentar cordões pequenos e poças de fusão com espessura reduzida. Como resultado dessa investigação, fi cou constatado que, sem sombra de dú-vida, a soldagem de pinos sob campo magnético com simetria radial é uma alternativa inovadora em relação aos

processos de soldagem de pinos con-vencionais (com anel cerâmico ou gás de proteção) em termos da capacida-de de suportar carga mecânica sob solicitações estáticas de dobramento ou de tração, bem como em termos de reprodutibilidade.

Em outras séries de ensaios a fratura ocorreu no metal-base da chapa, devido a falhas em seu mate-rial que se manifestaram na forma de valores inadequados de estricção-Z (ou seja, baixa ductilidade na direção da espessura). O novo processo re-

quer boa preparação da superfície e boa compatibilidade entre o gás de proteção e os parâmetros de sol-dagem. Caso não se proceda dessa forma, não se pode excluir a possi-bilidade de ocorrência de falhas nas juntas confeccionadas pelo processo de soldagem de pinos sob campo magnético com simetria rotacional.

Resultados para pinos M16Os ensaios de dobramento foram executados sem problemas nas juntas confeccionadas por meio da soldagem

Fig. 6 – Comparação entre os dados estatísticos relativos aos resultados dos ensaios de tração feitos com juntas soldadas de pino M12: 20 ensaios por variante de processo; fratura situada no pino em todas as juntas estudadas; pinos feitos de aços S235 (classe 5.8 de resistência mecânica) pertencentes a um mesmo lote; parâmetros de soldagem: ver fi gura 7. A reprodutibilidade e consistência do processo de soldagem de pinos sob campo magnético com simetria radial são equivalentes às do processo convencional de soldagem de pinos.

Fig. 7 – Comparação entre diversas variantes de soldagem de pino M12 suspenso feito com aço S235 (classe 5.8 de resistência mecânica). Todos os pinos foram feitos a partir de um mesmo lote de aço; chapa feita de aço S355 com 10 mm de espessura.

Corte & Conformação de Metais – Junho 201536

Processo

sob campo magnético com simetria radial de pinos do tipo M16, adotan-do-se restrições e parâmetros de sol-dagem adequados. A fi gura 8 mostra o aspecto e a micrografi a de uma junta soldada sob campo magnético com simetria radial de um pino M16 feito com aço S235 sob energia de solda-gem de 6 kJ. Do ponto de vista do aspecto e do formato de queima esta junta soldada se assemelha aos resul-tados obtidos até o momento com os pinos M12. O tempo de soldagem a ser aplicado não precisa ser mais longo que os aplicados em pinos com menores diâmetros. Para assegurar um grau sufi ciente de fusão é necessário apenas defi nir um valor de intensidade de corrente entre aproximadamente 900 e 1.200 A, bem como elevar, de forma correspondente, a corrente a ser aplicada no dispositivo para soldagem sob campo magnético com simetria ra-dial, que apresenta maior porte neste caso, conforme mostrado na fi gura 3b (pág. 30). Caso essa mesma junta fosse feita por meio de soldagem de pinos com anel cerâmico, seria neces-sário aplicar uma energia de soldagem de aproximadamente 18 kJ para esse mesmo valor de diâmetro de pino.

A queima reduzida e unifor-me promove grau de distorção consideravelmente menor do componente. Por exemplo, do ponto de vista do efeito de sopro, a queima uniforme tam-bém pode ocorrer no caso de aterramento unilateral. Durante os ensaios de tração estáticos, as fraturas das juntas soldadas de pino M16 confeccionadas sob misturas de gases de pro-teção argônio puro e argônio mais 18% de gás carbônico, ocorreram no metal-base do pino, sob tensões da ordem de 560 N/mm², valor típico para o lote de pinos empregados. Pode-se concluir, a partir dos resultados obtidos para os pinos M16, que a soldagem de pinos

sob campo magnético com simetria radial também possui potencial para ser aplicada, de forma econômica, no caso de pinos com diâmetros superiores a 12 mm.

Processo mais consistente mesmo em posições restritas

Uma vantagem específi ca do processo de soldagem sob campo magnético com simetria radial pode ser vista na soldagem de pinos em posições restritas, sobretudo quando ela é feita sobre paredes verticais (posição PC). A fi gura 9 mostra uma junta soldada com pino M12, na posição restrita PC, confeccionada sob campo magnético

com simetria radial, gás de proteção M21-ArC-18, com dispositivo adicional para geração de campo magnético, igualmente constituída por chapas de aço não-ligado. Ao se comparar as faces superior e inferior da junta soldada (fi gura 9), pode-se constatar a formação de um cordão plenamente formado e similar em ambos os locais. A micrografi a mal permite detectar a infl uência da posição de soldagem PC em comparação com os resultados ob-tidos na posição PA (chapa horizontal).

A fi gura 10 (pág. 38) apresenta juntas confeccionadas por soldagem sob campo magnético com simetria radial de pinos M16, nas quais o processo ocorreu em posição restrita (sobre uma parede vertical) e sob

gás de proteção M21-ArC-18. Na junta vista na fi gura 10a, a soldagem sob campo magnético com simetria radial promoveu a formação de um cordão plena-mente formado inclusive na face superior da união. Os requisitos especifi cados para o ensaio de dobramento foram atendidos. Por sua vez, a junta vista na fi -gura 10b, confeccionada sem se aplicar o campo magnético com simetria radial, mas adotando-se os demais parâmetros de sol-dagem do caso anterior, a face superior apresentou um cordão com formação defi ciente. Os ensaios de dobramento feitos com essas juntas apresentaram resultados insatisfatórios. Po-de-se constatar a presença de

Fig. 8 – Aspecto e formato da queima de uma junta soldada sob campo magnético com simetria radial de pino M16 x 60 sobre uma placa feita de aço S355: a) Foi atendido o requisito que especifi ca um ângulo mínimo de 60° ao submeter a junta ao ensaio de dobramento; b) Zona de fusão fi na; fusão insignifi cativamente maior na metade devido à infl uência do gás de proteção. Condições de soldagem: intensidade de corrente, 1.170 A; tempo, 0,6 mm; campo magnético com simetria radial, 1.100 mA; energia para soldagem, 6,0 kJ; gás de proteção: M21-ArC-18.

Fig. 9 – Soldagem de pino sob campo magnético com simetria radial na posição restrita PC (em parede vertical) sob gás de proteção M21-ArC-18 com dispositivo adicional para campo magnético; pino M12, feito com aço 235; chapa, aço S355. Parâmetros de soldagem: intensidade de corrente, 900 A; tempo de soldagem, 170 ms; elevação, 2 mm; profundidade de imersão, 0,5 mm; gás de proteção: M21-ArC-18.

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Processo

sob campo magnético com simetria radial de pinos do tipo M16, adotan-do-se restrições e parâmetros de sol-dagem adequados. A fi gura 8 mostra o aspecto e a micrografi a de uma junta soldada sob campo magnético com simetria radial de um pino M16 feito com aço S235 sob energia de solda-gem de 6 kJ. Do ponto de vista do aspecto e do formato de queima esta junta soldada se assemelha aos resul-tados obtidos até o momento com os pinos M12. O tempo de soldagem a ser aplicado não precisa ser mais longo que os aplicados em pinos com menores diâmetros. Para assegurar um grau sufi ciente de fusão é necessário apenas defi nir um valor de intensidade de corrente entre aproximadamente 900 e 1.200 A, bem como elevar, de forma correspondente, a corrente a ser aplicada no dispositivo para soldagem sob campo magnético com simetria ra-dial, que apresenta maior porte neste caso, conforme mostrado na fi gura 3b (pág. 30). Caso essa mesma junta fosse feita por meio de soldagem de pinos com anel cerâmico, seria neces-sário aplicar uma energia de soldagem de aproximadamente 18 kJ para esse mesmo valor de diâmetro de pino.

A queima reduzida e unifor-me promove grau de distorção consideravelmente menor do componente. Por exemplo, do ponto de vista do efeito de sopro, a queima uniforme tam-bém pode ocorrer no caso de aterramento unilateral. Durante os ensaios de tração estáticos, as fraturas das juntas soldadas de pino M16 confeccionadas sob misturas de gases de pro-teção argônio puro e argônio mais 18% de gás carbônico, ocorreram no metal-base do pino, sob tensões da ordem de 560 N/mm², valor típico para o lote de pinos empregados. Pode-se concluir, a partir dos resultados obtidos para os pinos M16, que a soldagem de pinos

sob campo magnético com simetria radial também possui potencial para ser aplicada, de forma econômica, no caso de pinos com diâmetros superiores a 12 mm.

Processo mais consistente mesmo em posições restritas

Uma vantagem específi ca do processo de soldagem sob campo magnético com simetria radial pode ser vista na soldagem de pinos em posições restritas, sobretudo quando ela é feita sobre paredes verticais (posição PC). A fi gura 9 mostra uma junta soldada com pino M12, na posição restrita PC, confeccionada sob campo magnético

com simetria radial, gás de proteção M21-ArC-18, com dispositivo adicional para geração de campo magnético, igualmente constituída por chapas de aço não-ligado. Ao se comparar as faces superior e inferior da junta soldada (fi gura 9), pode-se constatar a formação de um cordão plenamente formado e similar em ambos os locais. A micrografi a mal permite detectar a infl uência da posição de soldagem PC em comparação com os resultados ob-tidos na posição PA (chapa horizontal).

A fi gura 10 (pág. 38) apresenta juntas confeccionadas por soldagem sob campo magnético com simetria radial de pinos M16, nas quais o processo ocorreu em posição restrita (sobre uma parede vertical) e sob

gás de proteção M21-ArC-18. Na junta vista na fi gura 10a, a soldagem sob campo magnético com simetria radial promoveu a formação de um cordão plena-mente formado inclusive na face superior da união. Os requisitos especifi cados para o ensaio de dobramento foram atendidos. Por sua vez, a junta vista na fi -gura 10b, confeccionada sem se aplicar o campo magnético com simetria radial, mas adotando-se os demais parâmetros de sol-dagem do caso anterior, a face superior apresentou um cordão com formação defi ciente. Os ensaios de dobramento feitos com essas juntas apresentaram resultados insatisfatórios. Po-de-se constatar a presença de

Fig. 8 – Aspecto e formato da queima de uma junta soldada sob campo magnético com simetria radial de pino M16 x 60 sobre uma placa feita de aço S355: a) Foi atendido o requisito que especifi ca um ângulo mínimo de 60° ao submeter a junta ao ensaio de dobramento; b) Zona de fusão fi na; fusão insignifi cativamente maior na metade devido à infl uência do gás de proteção. Condições de soldagem: intensidade de corrente, 1.170 A; tempo, 0,6 mm; campo magnético com simetria radial, 1.100 mA; energia para soldagem, 6,0 kJ; gás de proteção: M21-ArC-18.

Fig. 9 – Soldagem de pino sob campo magnético com simetria radial na posição restrita PC (em parede vertical) sob gás de proteção M21-ArC-18 com dispositivo adicional para campo magnético; pino M12, feito com aço 235; chapa, aço S355. Parâmetros de soldagem: intensidade de corrente, 900 A; tempo de soldagem, 170 ms; elevação, 2 mm; profundidade de imersão, 0,5 mm; gás de proteção: M21-ArC-18.

Corte & Conformação de Metais – Junho 2015 39

radial protegem eficientemente o arco voltaico contra os efeitos de sopro magnético, mesmo durante as solda-gens efetuadas em posições restritas. Duas misturas de gases de proteção, argônio puro e argônio com até 18% de gás carbônico, mostraram-se ade-quadas para a soldagem de pinos sob campo magnético com campo radial até pinos do tipo M16 (aço não-liga-do). Esse novo processo requer um dispositivo eficiente para geração de campo magnético-gás de proteção, bem como uma cuidadosa combinação dos parâmetros de soldagem e das restrições locais.

Em muitos casos, os equipamentos adicionais requeridos para aplicar esse novo processo podem se restringir a inversores de soldagem já disponíveis no mercado. Pistolas ou cabeçotes de soldagem podem incorporar, sem maiores problemas, os dispositivos para

aplicação de gás de proteção e geração do campo magnético, os quais podem ser instalados sobre os dispositivos de proteção já existentes.

A nova técnica de soldagem sob campo magnético com simetria radial continuará a ser desenvolvida para inovar ainda mais a soldagem de pinos. Além do potencial já existente para a soldagem de pinos com maiores diâmetros, neste mo-mento ainda há questões a serem esclarecidas, como a determinação da capacidade de carregamento mecânico sob degradação cíclica do material em função da aplicação de cargas alternadas. Isso colocará a resistência à fadiga no foco das futuras investigações.

Uma parte dos resultados descritos nesta contribuição técnica foi obtida no âmbito de um estudo atual de pesquisa e desenvolvimento sobre a soldagem

de pinos sob campo magnético com simetria radial, o qual foi promovido pela Fundação Bávara de Pesquisa (Bayerische Forschungsstiftung), esta-belecida em Munique, Alemanha.

Referências

1) Cramer, H.; Jenicek, a. HubzündungsbolzenscHweiβen – neues VerfaHren rediziert feHler. metallbau 16. 2005. n. 9. p. 40-43.

2) N. N. Forschungsbericht N. 5105/2000: Schweiβen zylindrischer Hohlkörper auf ungelochte und gelochte Bleche mittels magnetisch bewegtem Lichtbogen. Schweiβtechnische Lehr- und Versuchsanstalt SLV München, Niederlassung der GSI mbH. München, 2000.

3) N. N. Forschungschweiβen von zylindrischen Hohlkörpern (Buchsen, Muttern etc.) mit magnetisch bewegtem Lichtbogen an Aluminumwerkstoffen. AiF-Projeckt n. 12.753. Schweiβtechnische Lehr- und Versuchsanstalt SLV München, Niederlassung der GSI mbH. München, 2003.