Efeitos da Pulsação Ultrassônica da Corrente sobre a Geometria da ZF e ZAC na Soldagem Arco Submerso

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que sem fins comerciais e que o trabalho original seja corretamente citado. Resumo: O presente trabalho propõe investigar a aplicação da técnica de excitação ultrassônica do arco no processo SAW com o intuito de avaliar a influência dos principais parâmetros associados a pulsação da corrente, como a frequência e a amplitude da corrente de excitação ultrassônica, sobre os cordões de solda produzidos. Para tanto, foi montada uma bancada experimental constituída por duas fontes de energia: uma convencional de soldagem e outra capaz de pulsar a corrente em frequências ultrassônicas. Durante a realização dos ensaios foram empregadas duas amplitudes de corrente de excitação ultrassônica, 25 A e 50 A, cada qual em três frequências de pulsação diferentes, 20 kHz, 50 kHz e 80 kHz. A partir de macrografias foram realizadas análises dimensionais dos cordões obtidos com foco na largura, penetração e área fundida, assim como a área da zona afetada pelo calor (ZAC). Como resultado, contrariando as informações disponíveis na literatura, não foi possível identificar alterações consideráveis na geometria do cordão de solda, assim como, na ZAC que pudessem ser atribuídas à pulsação da corrente nas frequências estudadas. Palavras-chave:Arco submerso; Pulsação da corrente; Frequências ultrassônicas; Geometria da zona fundida; Zona termicamente afetada. Research on Effects of Arc Excited Ultrasonic on Fusion and Heat Affected Zone in Submerged Arc WeldingAbstract: This paper proposes an investigation of arc ultrasonic excitation technique in SAW process, in order to evaluate the main parameters influence associated with pulsed current on weld beads, such as the frequency and amplitude of ultrasonic excitation current. Therefore, an experimental bench was assembled, which consists of two power sources: a conventional welding source and another able to pulse current at ultrasonic frequencies. During the tests were employed two ultrasonic excitation current amplitudes, 25 A and 50 A, each one in three different pulse frequencies, 20 kHz, 50 kHz and 80 kHz. Macrographs of these welds are observed, and width, penetration, molten area and heat affected zone area (HAZ) are measured. As a result, contrary to the information available in literature, there were no significant changes in weld bead geometry, as well as in the HAZ, that could be attributed to the current excitation in studied frequencies.

Microstructural and mechanical evaluation of a dissimilar joining between SAE 1020 and AISI 304 steel obtained via ultra-high-frequency-pulsed GTAW

“…Table 3 presents the HAZ width variation as a function of the weld. Despite being in disagreement with the studies of Zhang et al [9], a decrease in the HAZ width on introducing ultra-high frequencies in the welding current was also observed by Voigt et al [11]. Also, the low-carbon-steel HAZ of all welds (including the reference) presented a significant increase in the percent of perlite compared to the region with no microstructural change.…”

“…The justification for this phenomenon is given by Zhang et al [9]: When the current pulsed at ultra-high frequencies propagate through the matrix, it (the matrix) undergoes successive compression and expansion, creating a thermal gradient that accelerates the heat conduction and changes the temperature distribution, increasing the HAZ width. On the other hand, Voigt et al [11] observed a HAZ width decrease on introducing current pulsed at ultra-high frequencies in the welding of ASTM A36 steel joints through the SAW process.…”

Comprehensive Effect of Arc and Ultrasonic Energy on MIG Arc Ultrasonic Welding

“…The radial electromagnetic force is the key for the arc constriction and it reduces with decreasing root radius, which pushes the arc plasma to steady state. Anna applied the welding power in parallel with the ultrasonic excitation power in the submerged arc welding process to study the influence of the ultrasonic excitation frequency and current on the weld formation, and the research showed that the weld formation had no significant change under the set ultrasonic excitation parameters [19]. Zhang investigated the relationship between the ultrasonic excitation frequency and the ultrasonic excitation energy, and discussed the resonance phenomenon between the arc and ultrasonic [9].…”