Dissertação
Comparação entre eletrodos de tungstênio puro e dopados no processo de soldagem GTAW com CA onda retangular
Comparison between pure and doped electrodes used in GTAW with rectangular CA output
Registro en:
ANTUNES, Juliano Okamoto. Comparison between pure and doped electrodes used in GTAW
with rectangular CA output. 1999. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 1999.
Autor
Antunes, Juliano Okamoto
Institución
Resumen
With the availability in the market of electronic power supplies, GTA welding with
rectangular wave AC output has become possible. This feature overcomes problems (thermal
efficiency and reversal polarity duration) due to the sine-shaped wave current output during
Aluminum welding. This type of power supply improved remarkably welding of this material and
its alloys, since an independent setting of current levels and durations is possible at each
polarity. However, as the development of this type of power supply is recent, there is little
information about this new version of the process. Therefore, the objective of this work was
studying one of the parameters of rectangular AC GTAW, that is, the influence of some types
of tungsten electrodes (pure, with Thorium oxides and with Lanthanum oxides) on electrode
wear, under different current levels, negative duration times and tip angles.
To carry out the experiments, a rig was set up in such a way that long time welds could
be performed. A series of tests was carried out with different parameter combinations, each
test taking 1,5 hours and with stops at every 10 minutes, to evaluate loss of mass and
variation of tip electrode shape.
The results indicated that electrodes with Lanthanum oxides exhibit lower wear rates
and, consequently, longer life. Nevertheless, even using current levels recommended by
handbooks and the electrode working mainly as the cathode, tip damage was observed. The
Lanthanum electrode could have a balling tip instead of having its tip damaged if correct
welding parameters are used. Similar behavior, but with higher wear rate, shorter life and no
tip balling, was observed with Thorium electrodes. Pure Tungsten electrode, despite its larger
wear rates, presented no tip damage with its tip becoming balled, independently of the welding
parameters.
The results also permitted to elaborate a model to explain the influence of current level and
tneg/tpos ratio on pure electrode tip balling. The existing models to explain wear mechanisms
of doped electrodes were criticized, since those do not consider temperature and emissivity
iteration. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Mestre em Engenharia Mecânica Com o surgimento das fontes eletrônicas foi possível obter-se soldagens GTAW com onda
retangular em CA, condição que supera os problemas (eficiência térmica e tempo para transição de
polaridades) oriundos da onda de forma senoidal na soldagem de Alumínio. Este tipo de fonte
beneficiou muito a soldagem deste material e suas ligas, pois com ela é possível ajustar
independentemente o tempo de permanência, como também sua intensidade de corrente, em cada
polaridade. Mas, como o desenvolvimento deste tipo de fonte é recente, há poucas informações do
comportamento desta nova versão do processo GTAW. Desta forma, este trabalho se propôs a
estudar um dos aspectos da soldagem CA com onda retangular, ou seja, a influência de diferentes
tipos de eletrodos de Tungstênio (puro, torinado e lantanado) sobre o desgaste dos mesmos, sob
diferentes níveis de corrente, tempos de permanência na polaridade negativa e ângulos de
apontamento.
Para realização dos ensaios, foi montado uma bancada de teste que permitisse soldagens
com o processo GTAW por longos períodos. Uma série de ensaios com diferentes combinações
das variações acima mencionadas foi realizada, cada ensaio com duração de 1,5 horas e paradas
intermitentes a cada 10 minutos, para avaliação da perda de massa e variações da forma da ponta
do eletrodo.
Verificou-se que os eletrodos com óxido de Lantânio apresentam menor taxa de desgaste e,
consequentemente, vida mais longa. No entanto, mesmo em faixas de corrente recomendadas em
manuais para CA e com o eletrodo trabalhando a maior parte do tempo como cátodo, é observado a
destruição de sua ponta. O eletrodo com óxido de lantânio pode sofrer um abaulamento de sua
ponta ao invés de sua destruição é possível se os parâmetros de soldagem forem corretamente
selecionados. Comportamento semelhante, mas com maior taxa de desgaste, vida mais curta e
sem abaulamento da ponta, foi observado para o eletrodo torinado. Já os eletrodos de W puro,
apesar de apresentar a maior taxa de desgaste, não apresentam destruição da ponta e sim
abaulamento, independentemente das condições de soldagem. Os resultados também permitiram
elaborar um modelo para explicar a influência da intensidade de corrente e da relação tneg/tpos
sobre o abaulamento da ponta de eletrodos de Tungstênio puro e uma crítica quanto aos modelos
existentes para justificar o mecanismos de desgaste dos eletrodos dopados, os quais não
consideram as iterações da temperatura e emissividade.