Parâmetros que afetam a transferência de metal
Os parâmetros que podem afetar consideravelmente o modo de transferência de metal podem incluir o seguinte: 1. Fonte de Energia de Soldagem 2. Polaridade do Eletrodo 3. Gás de Proteção 4. Revestimentos Emissivos 5. Posição de Soldagem.
Parâmetro # 1. Fonte de energia de soldagem:
Uma fonte de energia de soldagem dc é a mais simples no que diz respeito ao seu efeito no crescimento e desprendimento da gota da ponta do eletrodo. Após cada descolamento, o metal fundido começa a crescer novamente na ponta para formar uma nova gota. Dependendo do comprimento, da corrente de soldagem e do tamanho do eletrodo, os lagos de transferência de metal são colocados por curto-circuito, globular ou modo de pulverização, e o processo é repetido várias vezes por segundo.
O processo de transferência de metal pode ser estudado de forma considerável, registrando-se os transientes de tensão e corrente durante a soldagem. Para fonte de energia dc, o transiente de circuito aberto ou sem tensão de carga é uma linha reta simples que muda com a mudança no tamanho da gota e o transiente de corrente tem o efeito oposto correspondente sobre ela, conforme mostrado na Fig. 6.3.
Na soldagem com a fonte de alimentação do retificador CC, o transiente de tensão tem flutuações inerentes, embora pequenas, em seu valor, que permanecem sobrepostas no componente CC principal. A corrente de soldagem transiente também tem as ondulações correspondentes mostrando a variação regular, embora ligeira, em sua magnitude, como mostrado na Fig. 6.4.
Esta ligeira flutuação pode ter um efeito sobre o crescimento da gota na ponta do eletrodo, isto é, pode levar a uma taxa de crescimento de gotículas um pouco mais lenta do que a indicada pela magnitude da corrente de pico.
No caso da fonte de energia de soldagem ac, os transientes de tensão e corrente do arco são ondas senoidais regulares e, portanto, afetam consideravelmente o crescimento e o descolamento da gota, como mostra a Fig. 6.5. Devido ao tempo de 50 por cento ser perdido como o ciclo de resfriamento, é óbvio que para ter a mesma taxa de crescimento de gotas que na soldagem CC, a tensão e a configuração de corrente do arco precisam ser ajustadas em valores mais altos do que para a fonte de energia dc.
Para soldagem com fonte de energia de soldagem de corrente pulsada, o crescimento da gota é determinado pela corrente de fundo, enquanto o descolamento é facilitado pelo aumento repentino da corrente na forma de um pulso que não apenas acelera a taxa de crescimento da gota, mas também fornece - efeito de beliscão magnético e jato de plasma mais potente com maior velocidade para causar seu desprendimento no momento desejado.
Parâmetro # 2. Polaridade do eletrodo:
Mais calor é gerado no anodo devido ao seu bombardeamento pelos elétrons emitidos pelo cátodo. A taxa de fusão é, portanto, maior se o eletrodo for positivo. Este efeito é utilizado tornando o eletrodo consumível, como em GMAW, positivo, enquanto o eletrodo não consumível, como em GTAW, PAW e Carbon Arc Welding, são tornados negativos para evitar aquecimento e evaporação excessivos.
Com um eletrodo positivo e um arco longo, a superfície do ânodo geralmente se contrai para a extremidade inferior da ponta do eletrodo e o aquecimento do ânodo se concentra nesse ponto. Isso leva a um aquecimento local extremamente alto e, consequentemente, uma temperatura média muito alta nas gotículas de metal.
Quando o comprimento do arco se torna mais curto, o plasma se espalha ao longo do lado do eletrodo e o ânodo ocupa uma grande superfície, o que resulta em um aquecimento mais uniforme do eletrodo. Este aquecimento uniforme e moderado da superfície do eletrodo aumenta a taxa de fusão específica, mas a fusão é menos superaquecida. A frequência de transferência de metal é assim aumentada.
Quando o eletrodo consumível é negativo, geralmente leva a uma transferência de metal insatisfatória. Isso se deve principalmente à formação de pontos móveis de cátodo, que podem levar a uma cintilação regular do arco, levando a um aumento de respingos e menor taxa de fusão.
A quantidade de respingos, o tamanho das gotículas e a instabilidade da transferência são geralmente maiores quando o eletrodo é negativo. Isso ocorre porque o cátodo deve ser formado de novo depois de cada desprendimento. Além disso, deve-se ter em mente que a mancha catódica tem uma grande tendência a seguir riscos ou descontinuidades, se houver, na superfície do eletrodo.
Parâmetro # 3. Blindagem de Gás:
No GMAW, o gás de proteção pode afetar consideravelmente o modo de transferência de metal. O argônio fornece o modo de pulverização axial que, em altas correntes, pode levar à penetração do "dedo" ou "franzimento".
O hélio, apesar de inerte como o argônio, não produz spray axial, mas sim a transferência globular. Isso leva a uma penetração mais ampla. No entanto, a transferência por pulverização com blindagem de hélio pode ser obtida misturando argônio com ela. O hélio com 20 a 25% de argônio fornece transferência de pulverização que leva a uma forma de esfera desejável.
Gases ativos como o CO 2 e o nitrogênio também não conseguem obter a transferência de pulverização, a menos que outros meios sejam adotados para isso. Na soldagem de CO 2, a transferência de metal é geralmente muito insatisfatória com o comprimento do arco longo ou médio.
O respingo excessivo que ocorre devido ao chamado modo de transferência repelido é cuidado apenas pelo enterramento do arco na poça de fusão, adotando-se a transferência por imersão. Tratamento similar é necessário para soldar cobre com proteção de nitrogênio e misturas de Ar-N 2 para ligas de alumínio.
Parâmetro # 4. Revestimentos Emissivos:
Os revestimentos emissivos confinam a raiz do arco do catodo à ponta do eletrodo e estabelecem condições simétricas de fluxo de calor ao longo do eixo do eletrodo. A transferência de metal é então do tipo de pulverização projetado.
Revestimentos emissivos são usados para melhorar o modo de transferência de metal quando a polaridade negativa do eletrodo é usada. Por exemplo, revestimentos lavados de misturas de óxido de cálcio e titânio em fios de aço podem melhorar a transferência de metal ao grau atingível com o eletrodo positivo. A transferência de metal é consideravelmente melhorada depositando pequenas quantidades de compostos de césio e rubídio na superfície do fio. Estes compostos também são encontrados para estabilizar o arco de corrente alternada.
A transferência de metal com solda de CO 2 é consideravelmente melhorada pela adição de compostos de metais alcalinos, como o césio e o sódio, no arame de solda.
A taxa de queima do eletrodo, no entanto, é observada com o uso de revestimentos emissivos. Isto tem sido atribuído ao fato de que a queda de cátodo no caso de metais não refratários é usualmente considerada como uma função do potencial de ionização do vapor de metal em contato com a superfície do cátodo, e os metais emissivos têm menores potenciais de ionização do que ferro.
Um revestimento de carbonatos de potássio e césio produz uma transferência por pulverização com aço doce em soldagem de CO 2 com eletrodo negativo, porque resulta em emissão termiônica e, com isso, diminui a queda do cátodo. Para que isso aconteça, o arco sobe o eletrodo para atingir a baixa densidade de corrente necessária e, assim, a geometria do arco para a formação de jato de plasma é alcançada.
Parâmetro # 5. Posição de soldagem:
A posição de soldagem pode afetar o modo de transferência de metal, particularmente a transferência globular, devido ao papel alterado da gravidade em cada posição. Considerando que na soldagem aérea o papel da gravidade é completamente invertido e se opõe ao desprendimento e à projeção da gotícula em direção à poça de fusão; em posições verticais e horizontais, a gravidade ajuda a fazer a gota escorrer. A transferência globular é, portanto, afetada sinuosamente à medida que a posição de soldagem é alterada da posição da mão descendente para qualquer outra posição de soldagem.
Na transferência por pulverização, as gotículas finas de metal são lançadas em direção ao conjunto de solda em linha com o eixo do eletrodo, o papel da gravidade é menos predominante, de modo que a transferência bem-sucedida é alcançada. Da mesma forma, no modo de curto-circuito, o metal é sugado pela poça de solda no momento da ponte, tornando-se assim um modo bem-sucedido de transferência, mesmo em soldagens aéreas, particularmente com eletrodos de pequeno diâmetro.
No geral, pode-se dizer que a transferência de metal desejada é difícil de conseguir na soldagem por posição, devido ao papel alterado da gravidade, o que pode levar a uma menor eficiência de deposição, com consequente maior perda na forma de respingos.
