Modelagem e controle de uma fonte de solda inversora para o processo de soldagem GMAW

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Freitas, Mateus Gaspary de
• Orientador(a): Bazanella, Alexandre Sanfelici
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Equipamento de soldagem; Soldagem MIG/MAG; Sistemas de controle; Controlador PID
• Palavras-chave em Inglês: Welding; GMAW; PID controllers; Switched model; Identification
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/294176

O processo Gas Metal Arc Welding (GMAW) destaca-se entre os processos de soldagem a arco devido ao intenso desenvolvimento tecnológico nas últimas décadas. Apesar dos avanços promovidos pelos fabricantes, a avaliação e compreensão das funcionalidades dessas inovações são desafiadoras. O processo de soldagem a arco é caracterizado como não linear, variável no tempo, inerentemente multivariável e de forte interdependência entre parâmetros, o que dificulta a concepção e implementação de controladores eficazes. Este trabalho aborda a modelagem e o controle de uma fonte de solda inversora voltada ao processo de soldagem GMAW com enfoque em seu comportamento elétrico, com o objetivo de fundamentar o projeto de seu controle e acionamento, trazendo contribuições inéditas para o avanço tecnológico na área. A modelagem da relação tensão-corrente do processo foi desenvolvida com base em princípios físicos e matemáticos, permitindo descrever o comportamento elétrico do sistema. Os resultados obtidos demonstraram o potencial do modelo chaveado em representar com precisão as dinâmicas envolvidas no processo de soldagem. Além disso, foram formalizadas especificações para os requisitos de desempenho do comportamento da corrente nas etapas de curto-circuito e arco elé- trico do processo de soldagem, pouco explorados na academia e na indústria, que visa a otimização da qualidade e eficiência da soldagem. A partir dessas especificações, foram projetados controladores PID chaveados, testados em simulações e ensaios práticos. Os resultados obtidos através dos ensaios práticos realizados com um equipamento industrial, em soldagem manual e robotizada, demonstraram através de análises numéricas e metalográficas, a eficácia dos controladores de corrente, com desempenho robusto e consistente na regulação da corrente e adaptação às características complexas do sistema. As contribuições incluem avanços na compreensão do processo GMAW e o desenvolvimento de soluções práticas para o controle de fontes de solda inversoras, reforçando a relevância do trabalho e abrindo perspectivas para estudos futuros no aprimoramento de sistemas de soldagem, com ganhos em eficiência, qualidade e competitividade tecnológica.