4-FisArco

Prévia do material em texto

1
O Arco Elétrico
ic
o
Introdução
Definição
Características Elétricas
Características Térmicas
C í i M é i
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i Características Magnéticas
Introdução
Fonte de calor mais usada para soldagem por 
f ã
ic
o
fusão.
– Fácil obtenção
– Baixo custo
– Tamanho reduzido
– Fácil controle
O
 A
rc
o 
El
ét
ri F
– Alta temperatura
– Alta potência
2
Introdução
Opera entre um eletrodo plano ou quase
(peça) e outro cilíndri
ic
o
(peça) e outro cilíndri-
co (arame ou vareta),
cuja área é muito
menor. A maioria dos
arcos de soldagem tem
um formato cônico ou
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i um formato cônico ou
“de sino", com o diâme-
tro junto da peça maior
do que o diâmetro próximo do eletrodo.
O arco elétrico de soldagem consiste de
Definição
ic
o
O arco elétrico de soldagem consiste de
uma descarga elétrica sustentada através
de um gás ionizado em alta temperatura
(denominado PLASMA), que produz energia
térmica suficiente para ser usado na união
de peças por fusão localizada.
O
 A
rc
o 
El
ét
ri p ç p f
3
Principais parâmetros
Características elétricas
ic
o
-Diferença de potencial entre os eletrodos
(tensão elétrica)
- Corrente elétrica.
- Distância entre eletrodos
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i
(comprimento do arco)
Estes três parâmetros não podem ser todos 
ajustados de forma independente. 
Q d d 
Características elétricas
ic
o
Queda de 
tensão não 
uniforme ao 
longo do 
comprimento.
O
 A
rc
o 
El
ét
ri
4
Regiões de queda anódica e catódica:
– Gradiente térmico: 105 °C/mm
Características elétricas
ic
o
– Gradiente elétrico: 102 V/mm
– Fluxo de calor axial
Coluna de Plasma:
G di t té i 102 °C/
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i – Gradiente térmico: 102 °C/mm
– Gradiente elétrico: 100 V/mm
– Fluxo de calor radial
A soma das quedas de tensão catódica e
Características elétricas
ic
o
A soma das quedas de tensão catódica e
anódica é mais ou menos constante e
independente das condições de operação.
A queda de tensão na coluna de plasma varia
principalmente com o comprimento do arco,
O
 A
rc
o 
El
ét
ri com a corrente, com o tipo e geometria dos
eletrodos e com o gás de proteção.
5
Curva característica estática
Características elétricas
ic
o
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i
Características elétricas
ic
o
O
 A
rc
o 
El
ét
ri
6
Características elétricas
A corrente é transportada principalmente por
lé bilid d d d d d
ic
o
elétrons e a estabilidade da descarga depende
das condições de criação de elétrons livres e
íons nos eletrodos e na coluna de plasma.
A estabilidade é afetada pela polaridade.
á l d d d
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i Arcos instáveis comprometem a qualidade da
solda.
Características térmicas
Aproximadamente 100% eficiente na trans-
formação de energia elétrica em energia
té i
ic
o
térmica.
Q = V.I.t,
V – tensão (V), I – corrente (A), t – tempo (s)
e Q (J) – energia gerada
O
 A
rc
o 
El
ét
ri
O arco também gera radiação nas regiões
infra-vermelho, visível e ultra-violeta do
espectro eletromagnético (segurança).
7
Espectro eletromagnético
ic
o
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i
Características térmicas
ic
o
O
 A
rc
o 
El
ét
ri
8
O arco é um condutor elétrico e induz campos
Características magnéticas
ic
o
O arco é um condutor elétrico e induz campos
magnéticos e está sujeitos às iterações entre
a corrente elétrica transportada e o campo
magnético por ela gerado.
Estes efeitos podem favorecer ou prejudicar a
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i p p j
operação de soldagem.
Condutor de comprimento l, percorrido por
t lét i i l d iã
Características magnéticas
ic
o
uma corrente elétrica i, colocado numa região
onde existe um campo magnético B, sofre a
ação de uma força magnética F, conhecida
como “Força de Lorentz”, dada por
F = B i l
O
 A
rc
o 
El
ét
ri F B.i.l
F, B e i são grandezas vetoriais e mutuamente
perpendiculares entre si.
9
Jato de Plasma
Características magnéticas
ic
o
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i
Características magnéticas
Efeito “Pinch”
ic
o
O
 A
rc
o 
El
ét
ri
10
Processo dinâmico, que envolve vários tipos
de forças e sofre a influência de diversos
â i i i l
Transferência de metal
ic
o •Transferência curto-circuito √
parâmetros, operacionais, particularmente
tensão, corrente e comprimento do arco.
Exemplo 1 Exemplo 2
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i ransferênc a curto c rcu to √
•Transferência globular √
•Transferência spray ou aerosol √
• Transferência “spray stream” √
• Outros √
Características magnéticas
ic
o
Sopro magnético: desvio da posição normal de
operação do arco, causada por uma distribuição
assimétrica das forças de Lorentz.
Causas: variação brusca na direção da corrente
O
 A
rc
o 
El
ét
ri e/ou distribuição não uniforme de material
ferromagnético em torno do arco.
11
Causas do sopro magnético
Características magnéticas
ic
o
O
 A
rc
o 
E
lé
tr
i
Características magnéticas
Medidas para minimizar o sopro:
ic
o
Medidas para minimizar o sopro:
•Inclinar o eletrodo para o lado do sopro,
•Soldar com arco mais curto,
•Usar corrente mais baixa,
•Colocar o cabo de retorno longe do arco,
O
 A
rc
o 
El
ét
ri •Usar mais de um cabo de retorno,
•Usar corrente alternada.