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�� � IV Congresso de Ligações Permanentes, COLIPE 2016/1, Joinville – Santa Catarina AVALIAÇÃO DA TAXA DE DEPOSIÇÃO NO PROCESSO DE SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO - CONGRESSO DE LIGAÇÕES PERMANENTES Jeniffer Fernanda Kopetski, jenifferkopetski@hotmail.com1 Mariana de Oliveira Barra Costa, marianabarracosta@hotmail.com1 Vinicius Haas Ilgenfritz, vini-biga@hotmail.com1 1Universidade Federal de Santa Catarina - Rua Dr. João Colin, 2700 - Santo Antônio, Joinville - SC, Brasil, 89.218-035, Resumo: Os processos de soldagem à arco submerso (SAW) são largamente utilizados na construção e reparação naval devido as suas características de alto rendimento, rapidez e economia. Logo, este trabalho tem o intuito de abordar uma das variáveis mais importantes do processo com relação à produtividade, a taxa de deposição de material. E, por meio do melhor entendimento deste parâmetro, poder otimizar a aplicação da soldagem a arco submerso na indústria naval. O objetivo é produzir um documento sobre o assunto, que seja mais direto, conciso e pronto para futuras consultas . Que sintetize a comparação entre os processos a arco submerso, com relação a taxa de deposição. Assim, possibilitando a escolha do processo mais adequado para determinada aplicação. O processo de soldagem a arco submerso pode ser otimizado com relação à produtividade com o emprego de algumas variantes. Nesta pesquisa serão avaliadas as seguintes variações do processo: elevado “Stickout”, Twin Arc, Tandem Arc, adição de pó metálico e adição de arame frio. Detalhou-se o procedimento, as características e as variáveis da taxa de deposição de algumas destas técnicas. Espera-se uma comparação entre os processos à arco submerso com relação a taxa de deposição da soldagem, bem como a obtenção de uma relação custo x benefício das variações aqui abordadas. Palavras-chave: taxa de deposição, produtividade, arco submerso � INTRODUÇÃO A soldagem por arco submerso (SAW) é muito empregada na fabricação de vasos de pressão, em plantas químicas, estruturas pesadas, reparação e na indústria naval. Os principais motivos que levam à escolha deste processo consistem na sua alta velocidade de soldagem, boa integridade do metal de solda, fácil aplicação, automatização, a segurança para o soldador devido a proteção do arco pelo fluxo, menor exigência de habilidade do soldador e, principalmente, sua alta taxa de deposição [1,2]. Todas essas vantagens fazem com que esta soldagem seja de grande produtividade em comparação com os outros métodos de soldagem a arco, conforme a Tab. (1). Tabela 1. Eficiência dos processos de soldagem a arco. Processo Eficiência de deposição (%) Eletrodo Revestido 55 -70 GMAW/MCAW 90 – 95 FCAW 80 – 85 SAW 95 – 100 Fonte: Adaptado de ESAB [3]. O processo SAW convencional apresenta uma elevada velocidade de deposição, isso ocorre devido ao processo ser automático e o arco estar invisível, portanto, pode-se utilizar correntes de soldagem mais elevadas, ou seja, a taxa de deposição mais elevada do processo é obtida através do aumento da entrada de calor [4]. Uma de suas principais vantagens, é devido ao fato que se o processo for bem ajustado não há formação de respingos, e, portanto, a taxa de deposição se iguala a taxa de fusão de material. Apesar da soldagem a arco submerso já apresentar alta taxa de deposição, ainda há esforços para melhorar ainda mais este parâmetro. Sendo assim, algumas variações foram pesquisadas afim de otimizar o processo com relação à produtividade. As variações do processo SAW que serão abordadas neste artigo são: longa extensão de eletrodo (Long Stickout), arco geminado (Twin Arc), arcos múltiplos (Tandem Arc), adição de pó metálico e adição de arame frio (Cold Wire). A longa extensão do eletrodo proporciona um aumento da taxa de deposição, através do aumento do comprimento de arame percorrido por corrente para se beneficiar do efeito Joule. Já o processo Twin Arc, utiliza dois eletrodos em paralelo, conectados à uma única fonte de energia, formando, então, um único arco voltaico com elevada densidade de corrente. A variação Tandem Arc, utiliza dois ou mais eletrodos que formam arcos distintos numa mesma poça de fusão, onde cada arame possui um cabeçote e fonte de soldagem próprio. Em contrapartida, o processo de adição de pó metálico aproveita o calor proveniente do arco voltaico para fundir o pó de ferro que é adicionado na poça de fusão e se incorpora ao metal de solda. Já o processo de arame frio, adiciona um arame extra à poça de fusão que não forma arco voltaico. O presente artigo objetiva fazer uma comparação técnica por meio de tabelas e gráficos entre as variações de soldagem a arco submerso, citadas anteriormente, com relação a taxa de deposição. Bem como, a obtenção de uma relação custo benefício de cada variação abordada. TAXA DE DEPOSIÇÃO Long “Stickout” Para se analisar o aumento na taxa de deposição com long Stickout foi utilizada a Eq. (1), genérica, para taxa de fusão [4,5]. Como mencionado anteriormente, a taxa de fusão é equivalente à taxa de deposição no processo de soldagem a arco submerso. A seguinte relação matemática associa a taxa de deposição com o diâmetro do eletrodo, a corrente de soldagem e a extensão do eletrodo: (1) Onde I é a corrente de soldagem (A), D é o diâmetro do arame (mm) e L é a extensão do eletrodo (mm). As constantes A, B e C são em função do material utilizado e a polaridade do eletrodo. Para aço baixo carbono com eletrodo de polaridade negativa, os valores para essas constantes são, respectivamente, 0,016178, 2,087x10-4 e 0,643 [5]. Escolheu-se essas constantes para o eletrodo negativo por conferir maior taxa de deposição. Para traçar o gráfico utilizando a ferramenta Excel e comparar a taxa de fusão para diferentes extensões de eletrodo, foi necessário definir valores aplicáveis para o diâmetro, a corrente de soldagem e a extensão do eletrodo. Os valores de diâmetro e extensão do eletrodo sem long Stickout e com long Stickout foram definidos, respectivamente, como 3,2 mm, 25,4 mm e 50 mm [4]. A faixa de corrente foi selecionada entre 200 e 1000 A, por serem valores praticáveis de corrente. A partir da Eq. (1) e dos valores definidos anteriormente, foi possível gerar a Fig. (1). Neste gráfico, é possível observar que o aumento da extensão do eletrodo aumenta a taxa de deposição, e para maiores valores de corrente, esse aumento é ainda maior, já que a taxa de deposição aumenta com o quadrado da corrente. Os maiores valores de taxa de deposição, ocorrem devido ao aumento da energia fornecida por efeito Joule. Deve-se levar em conta que a extensão do eletrodo tem um valor limite máximo para que não ocorra a instabilidade no processo de soldagem. Outro ponto importante de se observar é que só com o aumento na extensão do eletrodo, já se obtém um aumento de taxa de deposição considerável, e, consequentemente, um aumento de produtividade com redução do custo. Figura 1. Comparação da taxa de deposição com “Long Stickout”. Twin Arc A montagem dos equipamentos do Twin Arc se difere do arco submerso simples devido a existência de um cabeçote duplo, constituído de dois alimentadores de arame, sendo programados com a mesma velocidade de alimentação. Os arames são alimentados pela mesma fonte de soldagem, onde a energia se divide entre os dois eletrodos. A forma de posicionar os arames pode ser tanto em paralelo (um ao lado do outro) como em “forma de tandem” (um após o outro). Sharma [6], realizou uma modelagem matemática para calcular a taxa de deposição através da variável do SAW, tendo como base a elaboração de múltiplos experimentos e outras formas empíricas já desenvolvidas para o cálculo da produtividade. O trabalho experimental foi realizado com metal base de 25 mm de espessura, eletrodos da classe AWS EH 14 de 2 mm e 3,2 mm de diâmetro, um fluxo aglomerante que foi devidamente tratado, mantendo sua altura de 25 mm na soldagem,fonte de soldagem de tensão constante com alimentação de arame também constante, comprimento de solda de 250 mm, sendo que a posição de soldadura foi do tipo tandem. A distância entre arames foi de 9 mm [6]. Os dados foram obtidos para seis combinações. Dentro destas seis combinações, três foram utilizadas corrente constante positiva (DCEP) e três de corrente constante negativa (DCEN). Nestas configurações, foram usadas combinações de diferentes diâmetros: 2/2 mm, 3,2/3,2 mm e 3,2/2 mm. As placas base foram pesadas antes e após a realização da soldagem para calcular a taxa de deposição real. Por fim, todos os experimentos foram devidamente analisados e com estes valores, o autor através de extrapolação, obteve modelos matemáticos simplificados de taxa de deposição com DCEP e DCRN, expressos na Eq. (2) e (3), respectivamente. Tais modelos são compostos por: corrente (A); diâmetro de um dos eletrodos (mm); extensão dos eletrodos, Stickout (mm); e velocidade de soldagem (mm/s). (2) (3) O modelo matemático elaborado por Sharma [6], tem uma boa precisão. Para comprovar a eficiência destas regressões estatísticas, os coeficientes de regressão (R) têm valores de 0,9888 para DCEP e 0,9951 para DCEN. Os erros padrão (SE) são 0,53 e 0,49 para DCEP e DCEN, respectivamente, mostrando que estão dentro dos limites admissíveis [6]. Foi elaborada uma planilha, onde foram introduzidas as equações de DR DCEP e DR DCEN, para obter valores de taxa de deposição comparáveis às outras variantes do SAW. Mas, para que os resultados pudessem estar adequados às variáveis das Eq. (2) e (3), estas teriam que estar dentro dos limites extrapolados. Os resultados obtidos decorreram em função da mudança da intensidade de corrente de soldagem (400-900 A), da utilização de dois tipos de corrente (DCEP e DCEN), do tamanho do Stickout (10-70 mm), e por fim dos dois diâmetros de arame (2 mm e 3,2 mm). As demais componentes das equações como, velocidade do arame (S) e tensão de soldagem (T), tiveram seus valores fixos em 3,33 mm/s e 20 V, respectivamente. Ao avaliar os resultados obtidos, vê-se que: Aumento médio de, aproximadamente, 50% na taxa de deposição no uso de corrente DCEN em comparação com DCEP, tanto para diâmetros de 2 mm quanto para 3,2 mm. As demais variáveis foram fixas nos valores de Stickout de 10mm, velocidade do arame de 3,33 mm/s, tensão de soldagem de 20 V, e corrente de soldagem de 700 A para diâmetros de 2 mm e 900 A para diâmetros de 3,2 mm. Aumento médio de, aproximadamente, 185% na taxa de deposição no uso de corrente de soldagem de 700 A, em comparação com a de 400 A, tanto para DCEP como para DCEN com eletrodo de 2 mm. As demais variáveis foram fixas nos valores de Stickout de 10 mm, velocidade de arame de 3,33 mm/s, tensão de soldagem de 20V. Aumento médio de, aproximadamente, 55% para DCEP e 90% para DCEN na taxa de deposição no uso de Stickout de 50 mm em comparação ao de 10 mm, isso para um diâmetro de 2 mm dos eletrodos. As demais variáveis foram fixas nos valores de velocidade de arame de 3,33 mm/s, tensão de soldagem de 20 V e corrente de soldagem de 700 A. Ao ser comparado a uma operação com um único eletrodo, o Twin Arc, utilizando dois arames de diâmetros menores e mesma corrente de soldagem, consegue um aumento da taxa de deposição entre 30 % a 50%. Este aumento da produtividade decorre, parcialmente, devido à existência de grande densidade de corrente passando em diâmetros menores, gerando mais calor por efeito joule. Além disso, a interação entre os dois arames aumenta o calor da operação [6]. Como o objetivo de estudo, é ter uma comparação do aumento na produtividade do processo Twin Arc em comparação com o método simples do SAW, foram utilizados os dados obtidos na pesquisa de Chandel [4], onde o autor, através de experimentos, obteve dados da taxa de fusão do arco submerso simples para diferentes configurações do processo. Selecionou-se os dados da taxa de fusão para SAW convencional para a influência do tipo de corrente (DCEP e DCEN) em eletrodos de 3,2 mm de diâmetro e Stickout de 25,4 mm, em função da quantidade da corrente de soldagem (400-700 A). Os resultados obtidos através da comparação entre o SAW Twin Arc com o SAW simples foram: Aumento médio de, aproximadamente, 26% na taxa de deposição no uso de corrente DCEP para diâmetros de 3,2 mm e Stickout de 25,4 mm. O que pode ser observado através da Fig. (2). Figura 2. Comparação da taxa de deposição DCEP. Aumento médio de 45% na taxa de deposição no uso de corrente DCEN para diâmetros de 3,2 mm e Stickout de 25,4 mm. O que pode ser observado através da Fig. (3). Figura 3. Comparação da taxa de deposição DCEN. Adição de pó metálico Existem duas montagens de equipamentos para se adicionar o pó metálico. Cada montagem será discutida posteriormente. É importante salientar que tais montagens possuem as suas vantagens e desvantagens que também serão discursadas a seguir. A primeira montagem consiste em fornecimento do pó metálico a frente dos arames. Ocorre, primeiramente, o derramamento do pó metálico e depois, o fornecimento do fluxo. Este arranjo tem como principal vantagem a simplicidade. A desvantagem é que não se tem a precisão da quantidade de pó metálico necessário e, portanto, a menor eficiência de fusão. Já na segunda montagem o fornecimento de pó metálico é através de um tubo montado entre os arames. Primeiramente, deve-se enfatizar que o tubo utilizado para o fornecimento deve ser de um material com alta resistência térmica, já que está próximo do arco a altas temperaturas. O aquecimento ocorre entre a peça de trabalho e o eletrodo, e não entre o eletrodo e o pó metálico como no caso anterior. Logo, neste caso a eficiência energética é muito alta, o consumo de fluxo é mais baixo e a taxa de deposição pode ser aumentada em 60% [7]. A vantagem mais importante da adição do pó metálico é o aumento da eficiência de soldagem, a maior produtividade e a melhor qualidade das juntas soldadas [7]. A taxa de deposição é dependente da intensidade da corrente, da velocidade da corrente e da tensão do arco. Para a quantificação da taxa de deposição em função da corrente é necessário a experimentação. Para isso, se pesa a peça de trabalho, o fio consumido e o pó metálico antes e depois da soldagem. Assim, mede-se o tempo de soldagem. Para tal experimento foi utilizada a segunda montagem de equipamentos, a tensão de 31 V, com um arame de diâmetro de 2 mm e uma velocidade de alimentação de arame de 0,6 m/min, numa faixa de 200 a 1200 A de corrente de soldagem. Na Fig. (4), tem-se a taxa de deposição em função da intensidade da corrente em um arame simples, arame duplo e arame triplo sem e com adição de pó metálico. Devido a uma melhor eficiência da soldagem com múltiplos fios, a eficiência do ponto de fusão aumenta por um fator que é maior do que o número de fios [7]. Figura 4. Comparação taxa de deposição Twin e pó metálico. Fonte: Adaptado de Tusek [7]. Como não foram encontrados dados para a taxa de deposição para arame simples com adição de pó metálico, foi feito um gráfico com o aumento percentual na taxa de deposição entre o arame duplo e o arame duplo com o pó metálico e entre o arame duplo e o arame simples. É possível fazer uma extrapolação dos dados obtidos, e com isso pode-se determinar o aumento relativo da taxa de deposição causado pela adição de pó metálico. Percebeu-se que na variação Twin SAW, a adição de pó metálico proporcionou um aumento médio de, aproximadamente, 50% na taxa de deposição, enquanto que no processo SAW convencional a adição de pó metálico proporciona um aumento relativo de, aproximadamente, 75% na taxa de deposição. Na Fig. (5) é possível observar que a adição de pó metálico aumenta a taxa de deposição do processo expressivamente. É importante ressaltar, que tal adição não requer energia adicional ao arco, não prejudica a tenacidade do metal da solda e não aumenta a probabilidade de ocorrer trincas [8].Figura 5. Comparação do aumento da taxa de deposição. Fazendo uma análise mais profunda, vê-se que o consumo de fluxo é menor quando se utiliza o pó metálico. A explicação para esse fenômeno é simples: a energia que antes só fundiria o fluxo na soldagem sem pó metálico, agora, com o pó metálico precisa fundir o fluxo e o pó. Logo, a quantidade de fluxo fundido é menor, e, consequentemente, a taxa de fluxo utilizada na soldagem é menor. Para arame duplo a redução é de 15 a 25% e para arame triplo é de 12 à 25% [7]. Tandem A soldagem a arco submerso é essencialmente um processo de um único arame. Porém, através de estudos conseguiu-se desenvolver variações para tal processo no âmbito industrial, envolvendo o uso de dois ou mais arames, devido à sua elevada taxa de deposição. Uma destas modificações, é o Tandem Arc. Seu expressivo aumento na taxa de deposição proporciona uma elevada velocidade de soldagem, resultando, então, num aumento considerável na produtividade [9]. Na variação Tandem, cada eletrodo forma um arco voltaico distinto, controlado separadamente por alimentador de arame e fonte de soldagem com regulagens independentes. Ramakrishnan [10] levantou dados através de experimentos em sua pesquisa, para determinar a influência de algumas variáveis no processo Tandem SAW. Com base nestes dados, o autor pode determinar a taxa de deposição medindo o peso da peça de teste antes e depois do processo de soldagem. Sendo que foi utilizado nos experimentos, fontes do tipo tensão constante AC TAF 1250 A e DC LAF 1250, arames-eletrodo com diâmetro de 4,8 mm e uma entrada de calor médio de 3,0 kJ/mm. Figura 6. Comparação da taxa de deposição. Fonte: Adaptado de Ramakrishnan [10]. Figura (6) apresenta a taxa de deposição para o processo Tandem SAW, Tandem SAW com arame frio e SAW convencional. No presente gráfico, os dados referentes ao processo SAW com arame simples foram obtidos através do trabalho de Paranhos [9] e Signes [11] fazendo interpolação para obtenção de dados não conhecidos, os autores utilizaram fontes CC+ com entrada de calor constante. Através do gráfico na Fig. (6), percebe-se que a soldagem a arco submerso convencional usando um arame de 4 mm de diâmetro resulta em uma taxa de deposição de 6 kg/h à uma corrente de soldagem de 600 A. Este parâmetro pode ser aumentado para 16 kg/h com a técnica Tandem utilizando um arame de 4,8 mm em DC/AC. Vê-se que a técnica Tandem, tende a aumentar, em média, aproximadamente 118% da taxa de deposição com relação ao processo SAW com arame simples. Sabe-se que a taxa de deposição é, principalmente, influenciada pela corrente de soldagem, a extensão do eletrodo e o diâmetro do mesmo. Então, esta análise comparativa pode gerar muitos erros, pois os experimentos não foram realizados exatamente nas mesmas condições e com os mesmos equipamentos e consumíveis. Entretanto, este método de comparação ainda é muito útil e eficaz, pois fornece uma boa estimativa do melhor processo com relação à produtividade. Figura 7. Comparação da velocidade de soldagem. Fonte: Adaptado de Paranhos [9]. Figura (7) apresenta a comparação na velocidade de soldagem para o processo SAW convencional, Tandem 2 arames e Tandem 3 arames. Como mencionado anteriormente, a velocidade de soldagem está diretamente ligada à taxa de deposição, com isso, pode-se obter uma estimativa para o aumento da mesma através da análise dos dados obtidos no trabalho de Paranhos [9]. Através do gráfico apresentado na Fig (7), vê-se que em média, a técnica Tandem SAW 3 arames fornece um aumento de aproximadamente 440% na velocidade de soldagem, o que é resultado de um aumento expressivo da taxa de deposição. Signes [11] em seu trabalho, fez experimentos para obter uma comparação da taxa de deposição do processo Tandem SAW com diferentes configurações. Na Tab. (2) estão apresentados os resultados de alguns experimentos do autor, onde foram utilizadas fontes CC+ com uma corrente de soldagem de 1200 A e entrada de calor constante de 3,5 kJ/mm. Através da Tab. (2), vê-se que o processo Tandem 3 arames fornece um aumento de quase 200% na taxa de deposição com relação à soldagem a arco submerso convencional, enquanto que o Tandem 2 arames, aumenta aproximadamente 80% a taxa de deposição do processo de arame simples. Tabela 2. Taxa de deposição Tandem SAW. Número de Arames Tipo de Fonte Taxa de Deposição (kg/h) 1 DC + 18 2 DC + / AC 33 3 DC + / AC / AC 51 Fonte: Adaptado de Signes [11]. Arame Frio Através dos resultados da pesquisa de Ramakrishnan [10], pode-se verificar a influência da adição de um arame frio no processo Tandem SAW. Em seus experimentos o autor adicionou um arame frio com 4,0 mm de diâmetro à configuração Tandem detalhada no tópico anterior. A adição de arame frio é capaz de produzir soldas de qualidade para valores mais baixos de calor de entrada por grama de solda depositada, com redução considerável no tempo de arco [10]. Consequentemente, o processo “Cold Wire”, pode assegurar uma maior eficiência de transferência se comparado com outros métodos. Figura 8. Comparação do aumento da taxa de deposição. Através da Fig. (6), pode-se ter uma estimativa da taxa de deposição do processo de adição de arame frio. Para isso, calculou-se a porcentagem de aumento do processo Tandem com arame frio em relação ao processo Tandem convencional e a porcentagem de aumento na taxa de deposição técnica Tandem em relação ao processo SAW convencional. Os resultados estão expressos na Fig. (8) para diferentes valores de corrente. Através da extrapolação dos dados apresentados na Fig. (6), é possível determinar o aumento relativo na taxa de deposição causado pela adição do arame frio. Percebeu-se então, que na variação Tandem SAW a adição de arame frio leva a um aumento na taxa de deposição de até 50%, aproximadamente. E, este mesmo processo, proporciona um aumento relativo de aproximadamente 100% na taxa de deposição em comparação com SAW convencional [10]. A adição de arame frio em soldas Tandem SAW tem as vantagens relativas de deposição de metal mais elevadas em comparação com SAW convencional, diminuindo o tempo necessário para conclusão da junta e resultando em menos consumo de fluxo. Além disso, a técnica de adição de arame frio não necessita de adição de entrada de calor, aumentando a relação do custo x benefício do processo. CUSTOS Com o intuito de relacionar as eficiências dos processos, foi feito uma análise comparativa de custos para cada variação dos processos a arco submerso. Para tal cálculo, utilizou-se a Tab. (3) [12]. A metodologia de cálculo foi a seguinte: primeiramente, estimou-se que seria utilizado uma quantidade de 50 kg de material de arame para se realizar a soldagem. Posteriormente, calculou-se o tempo de soldagem para cada variação de processo. Tal cálculo foi realizado dividindo-se 50 kg pela taxa de deposição de cada variação. A partir, dos dados de tempo e quantidade de arame utilizado, foi possível calcular o custo de mão de obra, o custo com o arame e o custo com a energia elétrica (para uma tensão de 30 V e corrente de 600 A). Como a quantidade de fluxo utilizado no processo com adição de pó metálico é menor (arame duplo: 15-25%), o cálculo do consumo de fluxo foi feito a partir desse dado. A quantidade de fluxo utilizado para o processo de Twin é 0,9 kg por kg de arame utilizado [13] e a quantidade de fluxo para arame simples e demais processos é de 1kg por kg de arame utilizado. O custo de utilização do pó metálico também foi incluído nos cálculos. Com relação ao custo de utilização de pó metálico (pó de ferro), foi feito pesquisas em empresas fornecedoras e chegou-se nos valores de R$0,35-R$0,45/kg. Então, utilizou-se um valor aproximado de R$0,45/kg. A quantidade de pó metálico utilizado na soldagem foi calculada subtraindo a taxa de deposição do arame duplo com adição de pó metálico e a taxa de deposição do arame duplo sem pó metálico.Conforme Ramakrishnan [10], a técnica de adição de arame frio no SAW leva a uma economia de 30% no consumo de fluxo em comparação com SAW convencional, estudos experimentais indicam que isso é possível uma vez que a adição de arame frio reduz o número de passes necessários para preencher a junta. Sendo que a redução no número de passes é de aproximadamente 40% para uma junta de 140 mm de espessura [10]. Com base nisso, é possível calcular o custo aproximado do processo. Para realizar o cálculo dos custos da Técnica “Cold Wire” foram feitas algumas considerações para possibilitar uma comparação direta com os outros processos analisados: Diminuição no fluxo para a adição de arame frio: 30%; O aumento na taxa de deposição para o processo SAW com adição de arame frio: 100%. Tabela 3. Valores aproximados de custos. Valores aproximados de custos Item Valor Mão de Obra R$25,00/h Arame R$4,00/kg Fluxo R$3,00/kg Energia Elétrica R$0,19kWh Fonte: Adaptado de Marques [12]. Por fim, foi elaborado um gráfico através da ferramenta Excel para explicitar a relação custo x benefício do processo com arame simples e as demais variações do processo SAW. Pode-se concluir que para a mesma quantidade de material, a maioria das variações do processo possuem um custo mais baixo devido ao menor tempo do processo. O custo com TANSAW 4,8 mm deu maior que o arame simples devido a maior utilização de fluxo, uma vez que a técnica Tandem possui dois arcos, necessitando então do dobro de fluxo para maior proteção. Logo, as variações do processo a arco submerso possuem um tempo de soldagem menor e, portanto, um custo de mão de obra e energia elétrica menor, o que as fazem ser processos de maior eficiência e mais vantajosos para a indústria. Conforme a Fig. (9), vê-se que os custos dos processos Tandem SAW e Tandem com adição de arame frio apresentam valores muito próximos. Isso ocorre, pois, o aumento do custo do arame extra é compensado com a diminuição no consumo de fluxo e no tempo de soldagem devido à alta taxa de deposição, que por consequência, diminui o custo de mão de obra e energia consumida. Figura 9. Comparação do custo. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com o objetivo de se fazer uma comparação da taxa de deposição entre as variações dos processos a arco submerso, foi elaborado um gráfico de barras do aumento percentual deste parâmetro em função do SAW simples, que pode ser observado na Fig. (10). Como foram analisadas pesquisas diferentes e, que, consequentemente, possuem variáveis, condições de soldagens, equipamentos e análises distintas, a forma encontrada para se comparar estes processos com relação a taxa de deposição foi através de porcentagens de aumento na taxa de deposição de cada técnica. Esses resultados foram, na medida do possível, colocados nas mesmas condições de operação. Mas, sabe-se que mesmo assim, os erros são inevitáveis. Conforme foi visto no uso de equipamentos e diâmetros dos arames distintos. Em alguns experimentos não era conhecido o Stickout ou o tipo de corrente utilizada, como o exemplo da adição de pó metálico. Além disso, as extrapolações não são perfeitamente adequadas para se obter os valores reais para este tipo de análise. Têm-se também o efeito da polaridade que não é a mesma para todos os casos. Como visto através do gráfico na Fig. (10), a polaridade negativa do eletrodo fornece um aumento de quase 100% na taxa de deposição. E, para maiores diâmetros de arame a taxa de deposição também pode ser otimizada. Contudo, como uma referência inicial, este tipo de análise pode ser perfeitamente empregada na escolha do processo mais adequado para obter um aumento da produtividade. Como mostrado na Fig. (10) o processo Tandem tem a maior porcentagem de aumento da taxa de deposição, tornando-o um processo com melhor eficiência, pois além da maior produtividade tem uma boa relação custo x benefício, como mostrado anteriormente. O long Stickout, apesar de ter o menor aumento, ele ainda é o processo mais fácil de ser empregado em relação às demais variações, tornando-o uma opção viável em muito dos casos. Figura 10. Comparação no percentual de aumento da taxa de deposição entre os processos. Através deste trabalho, percebeu-se que o percentual de aumento de alguns processos em relação ao SAW simples é máximo próximo da corrente de soldagem de 600 A e para correntes maiores à esta ele decai expressivamente. Isso pode ser explicado, devido ao fato que a taxa de deposição do arame simples tende a aumentar com o aumento na corrente de soldagem, porém processos como pó metálico e arame frio não se comportam da mesma maneira, tendo um limite para a máxima deposição. Ou seja, para uma mesma corrente processos como adição de pó metálico, necessitam de maior energia para fusão, enquanto que o arame simples tende somente a aumentar a taxa de fusão para correntes mais elevadas, aumentando então a velocidade de alimentação do arame. Dependendo da aplicação e requisitos de soldagem, pode-se fazer uma combinação entre os processos com o objetivo de aumentar mais ainda a taxa de deposição. Entretanto, sabe-se que isso pode diminuir a penetração e, dependendo dos processos que se deseja combinar, pode haver necessidade de mais energia de soldagem para a fusão do material de adição, o que pode gerar descontinuidades no cordão de solda devido ao maior aporte de calor. Além disso pode haver um aumento do custo da operação. REFERÊNCIAS [1] ESAB. Processos de Soldagem: Arco Submerso (SAW). Centro de Conhecimento ESAB, 2014. Disponível em: <http://www.esab.com.br/br/pt/education/blog/processo_soldagem_arco_submerso.cfm>. Acesso em: 18 maio 2016. [2] RAMALHO, J.P.; JUNIOR, L.G. Processo de Soldagem por Arco Submerso. INFOSOLDA. Disponível em: <http://www.infosolda.com.br/images/Downloads/Artigos/processos_solda/processo-de-soldagem-ao-arco-submerso.pdf>. Acesso em: 18 maio 2016. [3] ESAB. Como Maximizar a Produtividade na Soldagem. Centro de Conhecimento ESAB, 2015. Disponível em: <http://www.esab.com.br/br/pt/education/blog/produtividade_soldagem.cfm>. Acesso em: 18 maio 2016. [4] CHANDEL, R.S; SEOW, H.P.; CHEONG, F.L. Effect of increasing deposition rate on the bead geometry of submerged arc welds. Journal of Materials Processing Technology 72 (1997), 24 June 1996. [5] CHANDEL, R. S. Mathematical Modeling of Melting Rates for Submerged Arc Welding: Models of melting rates take into account the effects of welding variables. Welding Research Supplement, may 1987. [6] SHARMA, A.; ARORA, N.; MISHRA, B. K. A practical approach towards mathematical modeling of deposition rate during twin-wire submerged arc welding. 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Disponível em: <http://www.asmtreinamentos.com.br/downloads/soldador/arquivo93.pdf>. Acesso em: 20 junho 2016. DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.
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