Desenvolvimento de ferramentas de suporte à parametrização do processo Stud Welding em aplicações com restrição térmica na indústria naval.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Marchione, Tiago de Siqueira Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
• Palavras-chave em Português: Soldagem de pinos; Construção naval; Energia de soldagem; Comportamento térmico; Engenharia Naval; Diretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)
• Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846949

O processo Stud Welding (SW) foi criado há cerca de um século para aplicações na indústria de construção naval. Desde então, vem se desenvolvendo na busca incessante pelo melhoramento da produtividade na fixação de elementos mecânicos por soldagem. A correta parametrização do processo SW é de extrema relevância para o resultado da solda, sendo um elemento determinante para impedir o surgimento de defeitos e descontinuidades. Nos tempos hodiernos, é empregado em diversos setores da indústria, com destaque para os setores de construção naval e offshore, de construção civil e automotivo. No âmbito da indústria de construção naval e offshore, pelas suas peculiaridades, principalmente no que tange à segurança da embarcação, é de vital importância o conhecimento dos aspectos térmicos impostos pelo arco elétrico durante a soldagem, justificado pelo risco de danos ao material do verso da chapa, desde degradação de revestimentos até o risco de explosão. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo efetuar o levantamento do comportamento térmico no verso da chapa durante a soldagem de pinos, de modo a possibilitar a criação de uma ferramenta de consulta, por meio de gráficos, a fim de se obter, de forma rápida e prática, a temperatura máxima atingida no verso da chapa, para condições estabelecidas de aplicação. Desta forma, o estudo desenvolveu-se através da soldagem de pinos em duas variantes do processo SW: por arco retraído e por descarga capacitiva. Pinos de aço carbono de diferentes diâmetros, geometrias de base e pontas de ignição foram soldados, na posição plana de soldagem, em chapas de aço ASTM A36 de diversas espessuras. Os sinais elétricos (tensão e corrente), de deslocamento do pino e de temperatura foram medidos e registrados por meio de um Sistema de Supervisão de Soldagem e Rastreabilidade – 3SR. Foi constatado que quase a totalidade da energia de soldagem durante o processo SW por arco retraído acontece na região denominada de arco principal. Os pinos soldados com emprego da técnica assistida por campo magnético apresentaram energia de soldagem menor, e consequentemente, metal de solda, temperatura máxima e tempo de resfriamento no verso da chapa menores. Já o processo SW por descarga capacitiva apresentou resultados ainda mais baixos de temperatura máxima e tempo de resfriamento no verso da chapa. Foi possível obter informações sobre o comportamento térmico dinâmico no verso da chapa. Adicionalmente, também foi possível relacionar, para cada espessura de chapa, a energia de soldagem e a temperatura máxima atingida no verso da chapa. De fato, são apresentadas discussões sobre o cálculo de energia de soldagem e eficiência do processo, considerando as particularidades do processo SW em relação a outros processos de soldagem a arco elétrico. Além disso, testes com chapas de grandes dimensões de comprimento e largura apresentaram uma temperatura um pouco menor no verso da chapa, indicando que as informações apresentadas nesse estudo sobre o comportamento térmico no verso da chapa possuem um fator de segurança sobre o comportamento térmico em aplicações em campo com o processo SW.