Resumo em Português:

A principal característica dos aços inoxidáveis duplex é o equilíbrio entre as fases austenita e ferrita, que garantem ao material melhores índices de resistências à corrosão e mecânica. No entanto, durante o processo de soldagem, ocorrem modificações estruturais, principalmente no balanço destas fases. Este desbalanceamento, em função dos níveis de solicitações mecânicas, pode levar tais regiões soldadas ao colapso. No intuito de minimizar o desequilíbrio das fases na região soldada, diversas técnicas são utilizadas, tais como inserção de metal de adição com elementos austenitizantes, uso de gás de proteção com nitrogênio ou, em outros casos, controle pós soldagem. Buscou-se identificar o verdadeiro efeito dos parâmetros de soldagem e do tratamento térmico especificado pela literatura em situações de campo. Através de uma avaliação temporal, observando uma linha de produção de tubulação flexível de aço inoxidável duplex UNS 32304 durante três anos, utilizando-se de procedimentos convencionais de soldagem com e sem a utilização de tratamento térmico foram observadas as falhas por fratura na zona termicamente afetada (ZTA). Foi utilizado um indutor localizado para o tratamento térmico, gerando um intenso fluxo de calor que promoveu temperaturas da ordem de 1000 ºC a altíssimas taxas de subida e descida, conforme estabelecem algumas literaturas.

Resumo em Inglês:

The main characteristic of duplex stainless steels is the balance between ferrite and austenite phases, wich ensures to such material the best levels of corrosion and mechanical resistance. However, during the welding process, structural modifications occur, especially with regard to the balance of these phases. This imbalance, depending on the levels of mechanical stress, may lead welded regions to collapse. In order to minimize the imbalance of the phases in the welded steel, several techniques are used, such as the insertion of filler metal with austenite formers, the use of shielding gas with nitrogen or, in other cases, the post weld control. It was tried to identify the true effect of welding parameters and heat treatment specified by the literature in field situations. Through an temporal evaluation, watching a production line of flexible pipes of UNS 32304 duplex stainless steel during three years, using conventional welding procedures with and without the use of heat treatment, failures were observed by a fracture in the heat affected zone (HZA). It was used a local inductor to the heat treatment, generating an intense heat flow that caused temperatures of about 1000 °C at very high rate of ascent and descent, as set for some literatures.

Resumo em Português:

De todos os processos de soldagem a arco, o MIG/MAG é o que recebe maior número de inventivas, originando uma quantidade enorme de novas versões. Em virtude disto, surge uma grande dificuldade dos usuários em manterem-se atualizados no estado da arte e de tomarem as devidas decisões, seja na seleção de novos equipamentos, seja na seleção da correta modalidade e respectiva regulagem dentro de um equipamento já disponível. Muitas das novidades vêm ao mercado com uma roupagem tecnológica que nem sempre está muito próxima da verdade científica. Assim, este artigo se propõe a dar uma contribuição a esta questão, abordando a versão CMT (Cold Metal Transfer). É apresentado um estudo das características de fusão, comparando-o com o MIG convencional no caso particular da soldagem com arame de alumínio naval 5183. Os resultados revelam que a aparente baixa potência elétrica desta versão transparecida pelos baixos valores de tensão e corrente média, não é correta. Realmente, para as condições ensaiadas, ela é uma versão de processo MIG com maior potência do que o MIG convencional, quando os procedimentos de cálculo são os corretos. Apesar disso, o CMT se revela uma boa solução para a soldagem de raiz de alumínio devido à adequada cadência e repetitividade da transferência de gotas. A cadência da corrente e da tensão revela uma grande similitude com uma corrente pulsada de onda retangular, mas dentro da faixa de transferência por curto-circuito.

Resumo em Inglês:

Among all arc welding processes, MIG/MAG is the one experiencing most of the innovations, originating an enormous quantity of new versions. Due to this fact, end users are faced with a great difficulty in keeping up to date with the state of the art and taking due decisions, whether in the selection of new equipment or in the selection of the correct welding mode and respective adjusting of an already available equipment. Many of the novelties come on the market with a technological appeal that not always correspond to scientific truths. Thus, this paper aims at giving a contribution to this question, addressing the CMT (Cold Metal Transfer). A study of melting characteristics is presented, providing comparisons with the conventional short-circuiting MIG/MAG process for the particular case of naval aluminum 5183. Results reveal that the apparent low electrical power of the CMT, suggested by the low average voltage and current, is not correct. Indeed for the adopted conditions it is a variant of the MIG/MAG process with more power than conventional MIG/MAG, when correct power calculation procedures are made. Nevertheless CMT proves itself as good solution for aluminum root pass welds due to the adequate cadence and droplet transfer repeatability. The current and voltage cadence shows a great similarity with a rectangular pulsed wave, but inside a short-circuiting transfer range.

Resumo em Português:

A visão, o sentido predileto do ser humano, e sua grande capacidade de captar, processar e interpretar grandes quantidades de dados de natureza visual tem sido, ao longo dos anos, um grande estímulo para o desenvolvimento de técnicas e de dispositivos tecnológicos que a reproduzam num sistema computacional. Nos processos de soldagem, a visão pode fornecer dados na inspeção e qualidade da junta soldada, no monitoramento de parâmetros, na correção de trajetórias até, por fim, no estudo dos fenômenos envolvidos no processo. Porém, a radiação luminosa emitida pelo arco representa uma barreira para tais estudos baseados na visualização do processo. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros de interferência (passa-faixa), em torno deste mesmo comprimento de onda, durante a aquisição das imagens. Uma solução para a iluminação infravermelha, de aplicação crescente, envolve o uso de diodos laser de alta potência, com baixo custo e menor complexidade de instalação do que os lasers convencionais. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a criação de um sistema de visão dos processos de soldagem a arco, de baixo custo e alta flexibilidade, indo desde a caracterização dos espectros de emissão luminosa do arco, passando pela criação de uma topologia de acionamento para o diodo de alta potência no infravermelho próximo, respeitando suas limitações de uso e maximizando a potência luminosa emitida, criação dos circuitos de controle, escolha dos equipamentos e componentes ópticos e, por fim, projeto e aplicação de um protótipo em processos de soldagem. As limitações do sistema de visão, como um todo, foram encontradas através de sua aplicação com soldagem TIG e MIG/MAG. Nestes ensaios, embora não tenha sido capaz de sobrepor a luz do arco, o sistema desenvolvido proporcionou uma iluminação homogênea e em sincronia com a câmera, sendo que a principal limitação foi o grande tempo de exposição da câmera disponível. Sugere-se, ao final, utilizar o sistema na forma de um seguidor de juntas.

Resumo em Inglês:

Vision, the human being's favorite sense, and its great capacity to obtain, to process and to interpret great amount of visual nature data has been throughout the years a great inspiration for development of techniques and technological devices that reproduce it into a computational system. In welding processes, vision can supply information in inspection and welded joint's quality, in the parameters' monitoring, in trajectory correction and even, finally, in the study of the phenomena involved in the process. However, the luminosity/radiation emitted from the weld arc represents a barrier for these studies based in the process visualization. One of the forms currently used to visualize the process, without the interference of the arc's light, consists of illuminating the process with the near infrared light and, using band pass (interference) filters, around this exactly wave length, during the acquisition of the images. A solution for the near infrared illumination, of increasing application, involves the use of laser diodes of high power, with low cost and less complex installation than conventional lasers. Therefore, the proposal of this work is the project, construction and assessment of a vision system for welding processes with low cost and high flexibility. It is based on characterization of the spectrum of the weld arc, definition of a drive topology for the laser diode within its limitations of use and maximizing the emitted luminous power, built of control circuits, selection of optics equipment and components and, finally, project and application of a prototype for visualization of different arc-welding processes. The final assessment of the whole vision system was carried out during TIG and MIG/MAG welding. Although, during the welding, the system was not capable of overcoming the arc radiation, it provides a homogenous illumination in synchronism with the camera, whereby the main limitation was large shutter time. Eventually, it is suggested to employ the developed vision system for helping joint tracking.

Resumo em Português:

Análises estatísticas são normalmente utilizadas para desenvolver sistemas de controle e monitoramento de diferentes processos de soldagem. Estes métodos permitem obter informação sobre o processo, incluindo o efeito de todos os fatores sobre o resultado, os quais são difíceis de avaliar devido a complexidade do processo. Os autores do presente trabalho tentaram aplicar estes métodos para desenvolver um sistema de monitoração dos parâmetros da soldagem de topo por faiscamento em tempo real. O artigo dá uma ideia resumida sobre as características do processo de soldagem por faiscamento de vergalhões, assim como some limitações básicas da aplicação do processo. As razões principais para formação de defeitos na junta soldada são apresentadas, assim como a análise da possibilidade da aplicação de um sistema de monitoração para suas determinações. Um sistema em tempo real baseado em redes neurais para avaliar as variações do processo foi desenvolvido e apresentado. Este sistema é considerado adequado para determinar as não conformidades do processo, e pode ser usado para predizer possíveis defeitos na junta soldada.

Resumo em Inglês:

Statistical methods of analysis are currently widely used to develop control and monitoring systems for different welding processes. These methods allow to obtain information about the process including effect of all factors on its results, which is often difficult to evaluate due to the complexity of the process. The authors made efforts to apply these methods to develop the system for monitoring the parameters of flash-butt welding in real-time mode. The paper gives brief information about the features of flash-butt welding of reinforcement bars and some basic limitation of this process application. The main reasons of formation of defects in welded joints are given as well as analysis of possibility of application of monitoring systems for their determination. The on-line monitoring system based on neural networks was developed for evaluation of process deviations. This system is believed to be adequate for determination of process violations resulting in disturbances of welding parameter and can be used for prediction of possible defects in the welded joints.

Resumo em Português:

Este artigo apresenta uma metodologia de estudo da oscilação da poça de solda que permite obter as frequências de oscilação da poça tanto por sinais de tensão quanto por análise das imagens. O intenso brilho do arco é reduzido utilizando-se a técnica de perfilografia, e as imagens são obtidas a 1000 fotos por segundo por uma câmera CMOS de alta velocidade. A geometria da poça é visualizada em perfil e são obtidos espectros de frequência por transformada rápida de Fourier por meio de processamento das imagens em MATLAB. O processo de soldagem experimentado foi o GMAW pulsado com e sem a chamada "corrente de destacamento". Os resultados mostram que é possível medir a oscilação da poça por esta metodologia e até mesmo pode ser mais confiável a quantificação da oscilação pelas imagens do que pela a análise do sinal de tensão.

Resumo em Inglês:

This paper presents a methodology for studying the weld pool oscillation by means of measuring its oscillation frequencies using both the welding voltage signal and the analysis of weld pool profile images. The intense arc brightness is reduced by using the technique of shadowgraphy and images are obtained at 1000 frames per second by a high speed CMOS camera. The geometry of the pool is viewed in profile and frequency spectra are obtained by Fast Fourier Transform using MATLAB image processing. The methodology was applied to analyze the weld pool oscillatory behavior that results from a pulsed GMA welding process. Two different welding current pulse types were tested: a) the conventional trapezoidal pulse (with only one level of peak current) and b) the trapezoidal pulse with the so called "detaching current" (the welding current presents a modified trapezoidal shape, in which, at the end of the peak current time, the welding current is reduced to an intermediary level and kept in that during some time, after which it reduces further to the background current level). The results show that it is possible to measure the puddle oscillation using this methodology and, also, that the measurement by images present itself as more reliable than the analysis by the voltage signal.

Resumo em Português:

A aplicação por soldagem de revestimentos metálicos de aços e ligas nobres resistentes à corrosão é uma alternativa bastante razoável economicamente frente à fabricação de componentes maciços nestas ligas. Entretanto há uma carência de informações sobre as alterações mecânico/metalúrgicas causadas pelos ciclos térmicos de soldagem quando da aplicação destes revestimentos, principalmente sobre a influência sobre o nível de tensões residuais , que é mister no entendimento do fenômeno da corrosão assistida por tensão. O objetivo deste trabalho foi avaliar o nível de tensões residuais superficiais em revestimentos do aço inoxidável AWS E308-L T-1 aplicados pelo processo de soldagem ao Arco Elétrico com Arame Tubular sobre chapas do aço ASTM A36. As medições das tensões residuais foram realizadas por um difratômetro portátil de raios - X na superfície dos revestimentos e os principais resultados obtidos foram que a natureza das tensões residuais na superfície dos revestimentos sempre se apresentou compressivas e não observou-se uma linearidade da magnitude das tensões residuais em função da energia de soldagem.

Resumo em Inglês:

The application of metal coatings by welding of steels and alloys resistant to corrosion is an alternative quite reasonable economically facing the manufacturing of solid components in these alloys. However there is a lack of information about the mechanical / metallurgical changes caused by thermal cycles of welding due to the application of these coatings, especially on the influence on the level of residual stresses, that it is essential to understand the phenomenon of stress-assisted corrosion. The aim of this study was to evaluate the level of the superficial residual stresses in coatings of AWS E308L T-1 stainless steel applied by the FCAW process on steel plates of ASTM A36. The measurements of residual stresses were performed by a portable X - ray diffractometer on the surface of the coatings and the main results obtained were that the nature of residual stresses on the surface of the coatings always showed compressive and no linearity of the magnitude of the residual stresses as a function of the welding energy.

Resumo em Português:

A ferrita delta é considerada uma fase indesejável na microestrutura dos aços inoxidáveis martensíticos haja vista a mesma poder influenciar no desempenho da resistência à fadiga, tenacidade e corrosão sob-tensão. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da soldagem plasma pulsada sobre a distribuição e quantidade de ferrita delta em um aço inoxidável supermartensítico. Para tal foram obtidos cordões por meio de fusão superficial sobre uma amostra de aço inoxidável supermartensítico de alta liga utilizando corrente pulsada e convencional. Em seguida foi efetuada a caracterização microestrutural, em especial da ferrita delta, via análises metalográficas por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura . Os experimentos revelaram que, para o mesmo aporte térmico, a pulsação de corrente promoveu a formação de ferrita delta na forma de bandas ao longo do cordão de solda e redução significativa desta fase na ZTA quando comparada à soldagem convencional.

Resumo em Inglês:

The objective of this study was to investigate the effect of pulsed plasma welding on the distribution and amount of delta ferrite which is considered an undesirable phase in a supermartensitic stainless steel. For such weld beads have been obtained by melting the surface of a sample of a high-alloy supermartensitic stainless steel using pulsed and conventional current. Microstructural characterization, especially of delta ferrite, was performed by metallographic analysis by means of optical microscopy and scanning electron microscopy. The experiments showed that for the same heat input, pulsed current promoted the formation of delta ferrite in the form of bands along the weld bead and caused a significant reduction of this phase in HAZ as compared to conventional welding.

Resumo em Português:

Na soldagem TIG pulsada a corrente varia entre dois níveis bem definidos de energia numa determinada frequência, sendo, portanto, necessário a regulagem de um conjunto de variáveis composto pela corrente de pulso, tempo de pulso, corrente de base, tempo de base, além da velocidade de soldagem. Entretanto, apesar de ser uma técnica tão amplamente difundida, na prática estas variáveis de soldagem muitas vezes são reguladas de forma arbitrária. Isto pode conduzir ao uso ineficiente da pulsação da corrente quando considerado o resultado final da solda, bem como nos aspectos de produtividade. Diante desta carência, este trabalho tem por objetivo apresentar um roteiro desenvolvido com o intuito de suprir a necessidade prática de se estabelecer critérios para auxiliar a determinação das variáveis da soldagem TIG pulsada, tomando como premissa a largura desejada para o cordão de solda final, a sobreposição entre os pontos de solda que compõem o cordão e a velocidade de soldagem. Por fim, é apresentada uma aplicação deste roteiro na soldagem "bead on plate" de chapas de aço inox com 1,2 mm de espessura.

Resumo em Inglês:

In pulsed TIG welding the current varies between two well-defined energy levels in a given frequency being, therefore, necessary to the adjustment of a set of variables consisting of the peak current, peak time, background current, background time and the welding speed. However, despite being a technique so widespread, in practice these welding variables are often regulated arbitrarily. This can lead to inefficient use of the pulsed current regarding the end result of the weld as well as in the aspects of productivity. Given this shortage, this paper aims to present a roadmap developed in order to meet the practical need to establish criteria to assist in the determination of pulsed TIG welding variables, taking as its premise the desired width of the weld bead, overlap between the weld points comprising the weld bead and the welding speed. Finally, one application of this roadmap is presented in welding bead on plate of stainless steel plates with 1.2 mm thickness.

Resumo em Espanhol:

El objetivo del presente trabajo es presentar, a la comunidad científica internacional, la concepción de un método de estimación de la energía de ionización simple, indispensable para el establecimiento del plasma térmico necesario para realizar el proceso de soldadura con electrodo revestido. A partir de la síntesis y el análisis de resultados teóricos y experimentales establecidos en la literatura especializada, fue deducido un método de estimación de la energía invertida en el proceso de ionización de determinado porcentaje de los elementos disociados que componen el gas heterogéneo (resultante de la descomposición de la masa de revestimiento) en la unidad de tiempo, en función de la temperatura. La eficacia de la función eléctrica del revestimiento posibilita el desarrollo de las funciones metalúrgicas y operativas del consumible, dependiendo de las propiedades físico-químicas de los materiales del revestimiento y sus concentraciones relativas. La determinación de las proporciones exactas de los componentes de las mezclas que integran los revestimientos de los electrodos revestidos, constituye un importante reto tecnológico para los fabricantes, dadas las diferencias de composición química de las materias primas comercializadas y la necesidad de minimizar, integralmente, la relación costo-beneficio del producto. Una adecuada estabilidad eléctrica del proceso es imprescindible para obtener una óptima calidad de la unión soldada.

Resumo em Inglês:

The objective of the present work is to present to the international scientific community the conception of an estimation method of the simple ionization energy, indispensable for the establishment of the thermal plasma needed for covered electrode welding. Starting from the synthesis and the analysis of experimental and theoretical results established in the specialized literature, it was deduced a method for estimating the invested energy in the ionization process of determinate percentage of the disassociated elements component of the heterogeneous gas (resulting of the decomposition of the coating mass), in the time unit, in function of the temperature. The effectiveness of the coating electric function make possible the development of the metallurgic and operatives functions of the electrode, depending on the physical and chemical properties of the coating materials and their relative concentrations. The determination of the exact proportions of the components of the mixtures integrating the covered electrode coatings constitutes an important technologic challenge for manufacturers, because of the chemical composition differences of the raw material and the necessity of minimization of the product cost benefit relation. An appropriate electric stability of the process is essential for obtaining an optimal quality of the welded union.

Resumo em Português:

Em este trabalho se comentam alguns dos últimos desenvolvimentos em consumíveis para soldagem por arco elétrico. Não é a intenção de a autora apresentar um estado da arte sobre o tema, mas remarcar as tendências em algumas áreas do desenvolvimento de consumíveis, como são: a questão do hidrogênio, os melhoramentos de arames de união do sistema C-Mn e a soldagem de aços de alta resistência e para serviço a alta temperatura 9Cr. Também são mencionadas as atividades em estandardização de consumíveis. O autor considera que o desenvolvimento está muito ativo e em uma etapa de geração de novos consumíveis para fazer possível a soldagem de novos materiais y de sofisticação dos já existentes, com o objetivo de aumentar a eficiência e a qualidade na construção soldada junto com uma atitude mais amigável com o meio ambiente.

Resumo em Espanhol:

En este trabajo se comentan algunos de los últimos desarrollos en consumibles para soldadura por arco eléctrico. No es intención de la autora presentar un estado del arte sobre el tema sino remarcar las tendencias en algunas áreas del desarrollo de consumibles, como ser: la cuestión del hidrógeno difusible, los mejoramientos de alambres de unión del sistema C-Mn y la soldadura de aceros de alta resistencia y para servicio a alta temperatura 9Cr. También se mencionan las actividades actuales en estandarización de consumibles. La autora considera que el desarrollo está muy activo y en una etapa de generación de nuevos consumibles para hacer posible la soldadura de nuevos materiales y de sofisticación de los ya existentes, con el objetivo de generar cada vez mayor eficiencia y calidad en la construcción soldada junto con una actitud más amigable con el medio ambiente.

Resumo em Inglês:

In this work some of the last developments in consumables for electric arc welding are commented. It is not the intention of the author to present a state of the art on this subject but to remark some areas of consumable development as: the question of diffusible hydrogen, the improvements in C-Mn steel wires and the welding of both high strength and high temperature service 9Cr steels. Activities in standardization of consumables are also mentioned. The author considers that the development of consumables is very active and in a stage of both generation of new products to make possible the new materials welding and sophistication of the existing ones with the objective of improving efficiency and quality in the welded construction together with a more friendly attitude with the environment.