Atividade 1 - Tecnicas Conexas e Soldagem

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Leia o texto a seguir, no qual os autores destacam as vantagens do uso de robôs em operações de soldagem:
Manipuladores robóticos evoluíram muito desde seu surgimento. Atualmente, os manipuladores robóticos são máquinas interessantes em termos de flexibilidade, programabilidade e precisão. Sistemas modernos de manufatura dependem cada vez mais de equipamentos automáticos, inclusive robôs manipuladores. Esta é uma escolha econômica baseada nas seguintes razões:
1. Robôs manipuladores podem realizar tarefas industriais de forma similar a humanos, com qualidade pelo menos comparável, por períodos de tempo maiores.
2. Manipuladores robóticos apresentam a melhor relação entre “custos de produção” e “volume de produção” para volumes de produção pequenos e médios [...]. De fato, considerando as condições atuais do mercado (alta competitividade, produtos definidos, em parte, pelos clientes, produtos com ciclos de vida curtos, demanda crescente por melhor qualidade a preços menores, etc.), as empresas operam baseadas em pedidos e nunca arriscam produzir grandes estoques (além dos estoques de segurança necessários), o que mantém a produção em pequena ou média escala.
3. Manipuladores robóticos são máquinas flexíveis únicas (principalmente devido à programação) que podem ser adaptadas para realizar tarefas muito diferentes. Consequentemente, eles são adequados para serem usados com setups de fabricação que precisam de mudanças frequentes, o que é fundamental para responder às mudanças do mercado ou para introdução de novos produtos (PIRES; LOUREIRO; BÖLMSJO, 2006, p. 17).
 
Ao longo deste estudo, vimos como os processos de soldagem são classificados, as formas de energia necessárias para que a soldagem aconteça e algumas características do arco elétrico — uma das principais fontes de calor para soldagem por fusão.
Considere o texto acima e os conteúdos estudados neste material, especialmente no que diz respeito ao arco elétrico e a como as alterações em parâmetros de polaridade, tipo de corrente, tensão e corrente de soldagem afetam o resultado final da junta. Imagine, então, a seguinte situação hipotética.
Uma certa indústria produz rotores de bombas dragas (figura a seguir). No portfólio da empresa, existem cerca de 90 modelos diferentes desses rotores, e todos são produzidos, sob pedido, na mesma linha de produção.
Figura - Rotor de bomba draga
Fonte: Brazmix (2022, on-line).
#PraCegoVer: a figura mostra um rotor usado em bombas dragas. O rotor é composto por um disco circular de aço e quatro palhetas espessas em formato trapezoidal, também em aço. As palhetas são dispostas a cada 90°, com a base maior voltada para a face do disco, perpendicularmente a este. Há cordões de solda unindo o disco às palhetas.
Para o modelo de rotor dessa figura, as pás são de aço SAE 5160 (aço-liga), e o disco é de aço SAE 1045 (aço-carbono). A solda entre o disco e a palheta é feita por um robô, com um processo GMAW. O gás de proteção usado é o CO2. A operação é realizada em corrente contínua de 125 A com polaridade direta e tensão de 24 V, com a velocidade de deslocamento de 7 m/min. A peça fica posicionada sobre um suporte inclinado a 45°, com as palhetas alinhadas horizontalmente, e o bocal fica posicionado verticalmente sobre a junta. 
Ocorre que, na maioria das peças, não acontece uma boa penetração da solda, e as palhetas acabam se soltando durante a operação. 
Usando os conhecimentos adquiridos ao longo deste estudo, assim como o texto acima, proponha soluções para o problema de falta de penetração. Seria recomendável trocar a operação robotizada pela operação manual ou o tipo de processo de soldagem? Os parâmetros da operação (gás de proteção, tensão, corrente etc.) estão adequados? Justifique suas respostas.
BRAZMIX. Rotores soldados p/ bomba draga, [2022]. Disponível em: https://www.brazmix.com/rotores-soldados-p-bomba-draga-. Acesso em: 21 mar. 2022.
PIRES, J. N.; LOUREIRO, A.; BÖLMSJO, G. Welding robots: technology, system issues, and applications. Londres: Springer, 2006. p. 17.
RESPOSTA:
Analisando todo o contexto do caso apresentado, não será necessária a substituição da operação robotizada por outra manual ou até mesmo por outro tipo de soldagem, desde que os parâmetros sejam corrigidos para que o processo de soldagem apresentado tenha sucesso e não ocorra o defeito da falta de penetração. Os parâmetros da operação não estão adequados, nem da relação tensão e corrente, assim como da posição de soldagem, que também é um fator a considerar. Para a posição apresentada, é preferível o valor próximo ao máximo da intensidade de corrente. A corrente de soldagem é o principal fator no controle do volume da poça fusão e da penetração no metal de base; deste modo, o volume e a largura da poça de fusão, bem como a penetração, tendem a aumentar quando o valor da corrente aumenta, portanto, uma solução ao problema, é o aumento da corrente.
A falha no manejo eletrodo também pode ser uma causa, portanto uma solução para isso é dirigir o arco de modo a que ambas as chapas sejam apropriadamente onde a penetração tende a ser imperfeita. A velocidade de deslocamento ou de soldagem deve ser tal que permita ao arco ficar ligeiramente à frente da poça de fusão; se a velocidade for muito alta, o cordão produzido será estreito e de aspecto insatisfatório, e pode ocasionar também a falta de penetração, portanto a solução é reavaliar e reduzir ligeiramente a velocidade de soldagem. 
A polaridade influencia a forma e a dimensão da poça de fusão, além de afetar o tipo de transferência e a estabilidade do arco elétrico. A polaridade direta (-) permite penetração menor, com taxa de fusão maior; portanto, se faz necessário avaliar a polaridade. Outra questão é o gás de proteção usado, o CO2, que possui baixa penetração, portanto, para solução do problema pode-se associar o CO2 com argônio (figura abaixo), para aumento da penetração.