Avaliação de produtividade, soldabilidade e custos entre os processos de soldagem GMAW com os consumíveis arame sólido e arame tubular de núcleo metálico e FCAW com consumível arame tubular de núcleo fluxado.

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

19 de março de 2016

São Paulo, SP, Brasil

Avaliação de produtividade, soldabilidade e custos entre os processos de soldagem GMAW com os consumíveis arame sólido e arame tubular de núcleo metálico e FCAW com consumível arame tubular de núcleo fluxado.

(Productivity assessment , weldability and costs between GMAW welding processes with consumable solid wire and cored wire metal core and FCAW with consumable tubular cored wire core.)

Tiago da Cruz Gomes1, Antônio Cordeiro de Souza

1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, São Paulo, São Paulo, Brasil [e-mail]

Resumo

Devido à competitividade entre as empresas no cenário atual fatores como alta produtividade, menor custo de fabricação e qualidade são características fundamentais para a organização manter-se competitiva. Na área da soldagem a busca pela produtividade se destaca os processos GMAW (Gás Metal Arc Welding) e FCAW (Flux Cored Arc Welding) pela elevada taxa de deposição e melhor relação custo-benefício. O presente trabalho procurou comparar os processos de soldagem GMAW (arame maciço e arame tubular Metal Cored) e FCAW (arame fluxado), quanto à soldabilidade, qualidade e produtividade da peça soldada, levando em conta também os custos de cada processo. As soldas foram realizadas em robô de soldagem a fim de que as variações inerentes ao soldador fossem diminuídas ao extremo, com o mesmo gás de proteção mantendo a mesma velocidade de soldagem e alterando a corrente para avaliação do efeito da mesma em relação à taxa de deposição e penetração. Realizou-se um cordão com formato em “U” em uma das faces de todos os corpos de prova e posteriormente feita macrografia para analisar a penetração e largura do cordão. Todos os processos apresentaram resultados satisfatórios com destaque para o Metal Cored que apresentou elevadas taxas de deposição e penetração.

Palavras-chave:Arame tubular, Arame sólido; Taxa de deposição; Eficiência de deposição; Processo GMAW; FCAW.

Abstract: Due to the competition between companies in the current scenario of factors such as high productivity, lower manufacturing costs and quality are essential characteristics for the organization to remain competitive. In the welding area the search for productivity stands out the GMAW (Gas Metal Arc Welding) and FCAW (Flux Cored Arc Welding) for high deposition rate and better benefits costs. This study compares the welding processes GMAW (solid wire and cored wire Metal Cored) and FCAW (flux cored wire), and the weldability, quality and productivity of the welded part, taking into account also the costs of case. The were performed in welding robot so that the inherent variations welder were reduced in the extreme, with the same protective gas while maintaining the same welding speed and changing the welding current for evaluating the effect of the same in relation to the deposition rate and penetration. It was carried out a weld bead with format "U" on one side of all specimens and later made macrography to analyze the penetration and the bead width. All cases showed satisfactory results highlighting the Cored Metal that showed high rates of deposition and penetration.

Key-words: Flux Cored, Solid Wire; Deposition Rates; Deposition Efficiency; GMAW; FCAW.

1. Introdução

        A acirrada competição entre as empresas exige uma alta produtividade onde qualidade e baixo custo de fabricação são fatores cruciais para permanência no mercado global. Nesse contexto a produtividade e qualidade são as principais características que afetam a escolha de um processo de soldagem. Conhecer as características, vantagens e restrições dos processos GMAW e FCAW na soldagem do aço carbono baixa liga é de fundamental importância para as empresas que produzem grande volume de soldagem.  

Os eletrodos tubulares e os arames sólidos possuem muita similaridade quanto aos equipamentos usados na soldagem como nos tipos de aplicações recomendadas. Características como alta produtividade, flexibilidade e facilidade na operação tornam os processos GMAW e FCAW altamente competitivos e, em muitos casos, concorrentes diretos nas aplicações de soldagem. Muitas empresas de maneira errônea deixam de investir em novas práticas de produção por questão financeira e também por resistência às mudanças. No setor de soldagem não é diferente.

O presente trabalho busca utilizar o mesmo equipamento de soldagem para os dois processos de soldagem, utilizando três arames consumíveis: Arame sólido, arame tubular (processo GMAW), e eletrodo tubular (processo FCAW), utilizando como gás de proteção o CO2 por ser um gás de menor custo com relação à misturas de gases, com o propósito de auxiliar nas tomadas de decisões no que diz respeito a processos de soldagem.

Com isso o trabalho avaliará o desempenho de cada processo no que se refere à qualidade e produtividade da junta soldada nas posições plana e horizontal, visando sempre a melhor relação custo/benefício proporcionando maior competitividade.

 A qualidade da junta soldada será avaliada através de visualização por macrografia e aferindo-se a profundidade e largura do cordão. E em relação aos custos de soldagem, será avaliada custo/benefício por massa de metal depositado.

2. Matérias e Métodos

2.1 Metal de Base.

        A Chapa de aço utilizada como metal de base foi ASTM A36 com 9,5 mm de espessura. Cada experimento utilizou um chapa com 100,0 mm de largura e 200,0 mm de comprimento. A tabela 1 apresenta a composição química deste aço.

Tabela 2.1 - Composição Química do aço ASTM A36.

[pic 1]

2.2 Consumíveis utilizados

        Neste trabalho foram utilizados três consumíveis  de soldagem:  Processo MIG/MAG, consumível  ER70S-6 (arame sólido), processo FCAW consumível E71T-1 (arame fluxado) e consumível E70C6-C (arame tubular com núcleo metálico). Todas as soldagens foram realizadas nas bitolas de 1,2 mm e 1,6 mm.

Tabela 2.2 – Composição química dos arames eletrodos.

CONSUMÍVEL	C (%)	Si (%)	Mn (%)	P (%)	S (%)	Cu (%)
GMAW (ER70S-6)	0,06-0,15	0,80-1,15	1,40-1,85	0,025	0,035	0,5
FCAW (E71T-1)	0,03	0,55	1,45	0,013	0,01
GMAW (E70C6-C) Metal Cored	0,12	0,9	1,75	0,03	0,03	0,5