Soldagem a plasma

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Processo a plasma com “keyhole”
Nesta técnica, os efeitos da pressão do arco e da concentração de energia sobre a superfície da poça de fusão, criam condições para a formação de um pequeno orifício no ponto de incidência e que é mantido durante toda a operação de soldagem. O termo “keyhole” é utilizado para designar uma técnica não convencional de soldagem, na qual o arco atravessa completamentea peça sendo soldada, formando um pequeno orifício em forma de funil. Este orifício passa a existir de forma estável somente se houver um balanço entre as forças do arco (função da corrente, diâmetro do bocal, vazão e tipo de gás) e a força devido à tensão superficial (função da composição química e espessura do material de base)
Eletrodo Gás de plasma Gás de proteção

Bocal de constrição

Metalde base Jato de plasma

Uma vez iniciado o “keyhole”, o movimento do arco sobre a peça força o metal fundido a se deslocar em torno do jato de plasma em direção à parte posterior da poça de fusão, onde se solidifica e forma o cordão de solda O orifício do “keyhole” atua também como um ponto de escape, permitindo que gases provenientes do jato de plasma sejam expelidos da solda antes de seremaprisionados pela frente de solidificação e, desta forma, reduzindo a geração de porosidade.

Equipamentos eletrônicos que permitem controlar a vazão de gás e a corrente de soldagem podem ser empregados para auxiliar na abertura e fechamento do “keyhole”. A principal aplicação destes equipamentos reside na soldagem circunferencial de tubos, onde o ponto de fechamento do arco incide sobre a própria peça. Tempo de retardo: tempo entre a abertura do arco e início de movimentação da tocha
Abertura do “keyhole”

Efeito do tempo de retardo para abertura do “keyhole” sobre a raiz da solda.

Tret = 500 ms

Tret = 900 ms

Tret = 1300 ms

1

Tempo de fechamento do “keyhole”

Fechamento do “keyhole”

Face

Raiz
Cratera final do “keyhole”

Corrente de soldagem

Tempo

Vazão de gás de plasma TempoVelocidade de soldagem Tempo

Esquema de ciclo de soldagem típico do processo Plasma pelo modo “keyhole”

2

Na dificuldade de conhecer a correta regulagem dos parâmetros de soldagem para promover a abertura e o fechamento do orifício, lança-se mão das chamadas “orelhas”, um recurso que poderia ser chamado de “chapas de sacrifício”.
Colocação das “orelhas”

Soldagem

Descarte das “orelhas” e defeitosNa soldagem de tubos (ou de outros perfis fechados) utilizando a técnica “keyhole”, é comum fazer o que se pode chamar de sobreposição do “keyhole” para finalizar a soldagem (cordão).

Direção de soldagem

CARACTERÍSTICAS GERAIS DO PROCESSO PLASMA COM “keyhole” Maior produtividade Maior estabilidade do arco Maior complexidade e custo Garantia de penetração total Boa qualidade superficial de cordãoMaiores dificuldades operacionais

Dificuldades práticas do processo •Ajuste de condição
Experiência do soldador Recomendações de fabricantes Condição não otimizada

•Falta de informações técnicas
Efeito das variáveis (quantidade) O quanto uma variável afeta o processo Dificuldades operacionais

3

Formas para ajustar o processo •Tentativa e erro •Informações da literatura •Através de modelosexperimentais
Resposta (LF, AF, LR, RR, RF)= f(I, Vs, Vg, DBP, etc.)

Efeito das variáveis de soldagem;

Variáveis do processo de soldagem a plasma com a técnica “Keyhole”

Corrente de soldagem:
Um aumento na corrente produz um aumento substancial na pressão e na temperatura do arco. Como conseqüência ocorre um ligeiro aumento no diâmetro da coluna do arco. Levando a uma maior largura e penetração docordão de solda. O limite para o aumento da corrente de soldagem é normalmente definido pela dimensão do orifício constritor utilizado ou pela capacidade da tocha de soldagem.
Temperatura do arco (K)
18.000 17.000 16.000 15.000 14.000 13.000 12.000

100 A

180 A

260 A

11.000

Corrente de soldagem

Influência da corrente de soldagem no perfil de temperatura do arco no processo Plasma

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