Resumo Os processos de Manufatura Aditiva (MA) de Metais permitem criar peças tridimensionais através da adição progressiva de finas camadas de material. Estes processos se enquadram em duas grandes categorias, denominadas Fusão em Leito de Pó e Deposição por Energia Direcionada. A compreensão física dos processos de MA pode fornecer uma visão holística sobre as sensibilidades aos parâmetros de processo. Já a modelagem computacional destes processos não só pode fornecer uma visão importante dos fenômenos físicos que levam às propriedades finais do material e à qualidade do produto, mas também os meios para explorar o espaço de projeto, visando criar produtos funcionais. Esta revisão introdutória foca na MA de materiais metálicos, particularmente nas questões de modelagem física e numérica. São apresentadas considerações sobre os diversos fenômenos físicos atuantes, métodos computacionais mais empregados, técnicas para realizar a modelagem e suas respectivas validações, demonstrando os desafios e limitações atuais, assim como as perspectivas futuras da simulação computacional aplicada aos processos de MA.

Abstract Additive Manufacturing (AM) processes of metals allow creating three-dimensional parts through the progressive addition of thin layers of material. These processes fall into two major categories, called Powder Bed Fusion and Directed Energy Deposition. Physical understanding of the AM processes can provide a holistic view of the sensitivity to process parameters. Computational modeling of these processes can not only provide an important view of the physical phenomena that lead to the final properties of the material and quality of the product, but also the means to explore the design space, in order to create functional products. This introductory review focuses on the AM of metallic materials, particularly on issues of physical and numerical modeling. Considerations are presented about the various physical phenomena at work, most used computational methods, techniques to perform the modeling and their respective validations, demonstrating the current challenges and limitations, as well as the future perspectives for computer simulations applied to AM processes.

Resumo Os riscos envolvidos em função de deterioração de materiais e falhas de equipamentos devido à corrosão ou à corrosão associada a solicitações mecânicas vêm cada vez mais desafiando a engenharia na busca de novos materiais, ligas, revestimentos, inibidores e novas soluções de projetos e desenhos de equipamentos que ofereçam melhor desempenho e vida útil. O aço inoxidável duplex (AID) vem conquistando cada vez mais espaço justamente por possuir tais requisitos. Atribuem-se suas altas resistências à corrosão e mecânica à sua microestrutura balanceada em aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. No presente trabalho, chapas de AID UNS S31803 foram soldadas em chanfro de 45° pelo processo MIG/MAG curto circuito convencional, utilizando-se três diferentes energias de soldagem, na faixa de 0,5-0,8 kJ/mm. Os resultados mostraram que o efeito da energia de soldagem sobre a fração volumétrica de ferrita foi bem marcante na zona termicamente afetada (ZTA) e no metal de solda este efeito não foi tão pronunciado. As propriedades mecânicas de dureza e resistência à corrosão (corrosão intergranular) foram avaliadas em função da energia de soldagem empregada. Em geral, tanto a dureza como a resistência à corrosão intergranular não sofreram influência quando as diversas condições de soldagem foram comparadas.

Abstract The risks involved in materials deterioration and equipment failures due to corrosion associated with mechanical demands are increasing the challenge to search for new materials, alloys, coatings, inhibitors and new design solutions on plants and equipment for better performance and service life. Duplex stainless steel (DSS) has been gaining more and more space because it has many of those requirements mentioned above. High mechanical and corrosion resistance are related to balanced microstructure in approximately 50% ferrite and 50% austenite. In present work, UNS S31803 DSS plates were welded in a 45° bevel by conventional short circuit MIG/MAG process, using three different welding energies at 0.5-0.8 kJ/mm. The results showed that the effect of welding energy on the ferrite volumetric fraction was very marked in the heat affected zone (HAZ) and not so pronounced in the weld metal. Hardness and corrosion resistance (intergranular corrosion) were evaluated as a function of welding energy employed and, in general, both were not influenced when the various welding conditions were compared.

Resumo: A soldagem MIG/MAG, amplamente utilizada em diferentes setores da indústria, destaca-se pela sua elevada produtividade. Nela são empregados níveis de corrente elevados capazes de gerar campos magnéticos intensos. Além desse fato, o presente estudo tem por objetivo investigar a relação de outras variáveis operacionais do processo com a geração de campos magnéticos. Para tanto, o planejamento experimental envolveu a variação dos níveis de tensão, velocidade de alimentação, modo de transferência metálica e proteção gasosa, de acordo com o processo analisado. A coleta dos valores de campo magnético foi realizada a diferentes distâncias do arco elétrico, como forma de reproduzir as regiões do corpo do soldador julgadas pela comissão internacional de proteção contra radiação não ionizante (ICNIRP) como aquelas que podem oferecer algum risco à saúde do trabalhador. Assim, foi percebido que os maiores valores de campo magnético são obtidos para os maiores níveis de tensão e velocidade de alimentação e quanto menor for a distância do arco elétrico. Ainda, registra-se maior geração de campo magnético na soldagem MIG/MAG em modo curto-circuito controlado. Por fim, os valores obtidos para a intensidade de campo magnético, em coerência com os parâmetros experimentais utilizados, não ultrapassam os valores limites estabelecidos pela ICNIRP.

Abstract: MIG/MAG welding, widely used in different industry sectors, stands out for its high productivity. It uses high current levels capable of generating intense magnetic fields. In addition to this fact, the present study aims to investigate the relationship of other operational variables of the process with the generation of magnetic fields. To do so, the experimental planning involved the variation of voltage levels, feed velocity, metallic transfer mode and gas protection, according to the analyzed process. The magnetic field values were collected at different distances from the electric arc, as a way of reproducing the regions of the welder's body judged by the international commission on protection against non-ionizing radiation (ICNIRP) as those that may pose some risk to the health of the worker. Thus, it was noticed that the higher values of magnetic field are obtained for the higher levels of tension and feeding speed and the smaller the distance of the electric arc. Furthermore, a higher magnetic field generation is recorded in MIG/MAG welding in a short-circuit controlled mode. Finally, the values obtained for the magnetic field strength, in coherence with the experimental parameters used, do not exceed the limit values established by ICNIRP.

Resumo Os processos de soldagem Eletrodo Revestido e TIG, amplamente utilizados na indústria, são executados em grande parte de forma manual e neles são empregados níveis elevados de corrente afim de garantir maior produtividade. O emprego de correntes de alta intensidade conduz a geração de altos campos magnéticos, os quais de acordo com diretrizes relacionadas a saúde e segurança do trabalhador podem acarretar em efeitos nocivos à saúde humana. Assim, foram realizadas avaliações acerca da emissão de campos magnéticos em processos de soldagem Eletrodo Revestido e TIG em função das variáveis operacionais inerentes a estes processos e o nível de exposição de soldadores através da comparação com os limites de segurança estabelecidos pelas diretrizes mais atuais do ICNIRP. Os resultados mostraram que o campo magnético é maior a medida em que aumenta a corrente de soldagem e menor quanto maior for a altura do arco. O revestimento do eletrodo e o gás de proteção também influenciam na intensidade do campo magnético por interferirem, respectivamente, na estabilidade e no formato do arco elétrico. Os resultados mostraram ainda que o campo magnético é influenciado pela permeabilidade magnética do material de base.

Abstract Welded Coated and TIG welding processes, widely used in industry, are executed largely manually and in them are used high levels of current in order to ensure higher productivity. The use of high intensity currents leads to the generation of high magnetic fields, which according to guidelines related to the health and safety of the worker can have harmful effects on human health. Thus, evaluations were made on the emission of magnetic fields in Welded Coated and TIG welding processes in function of the operational variables inherent to these processes and the level of exposure of welders by comparison with the safety limits established by the most current ICNIRP guidelines. The results showed that the magnetic field is larger as the welding current increases and the smaller the arc height. The electrode coating and shielding gas also influence the magnetic field strength by interfering, respectively, in the stability and shape of the electric arc. The results also showed that the magnetic field is influenced by the magnetic permeability of the base material.

Resumo O objetivo do presente trabalho é a análise qualitativa da variação de temperatura em ambos os lados da junta soldada, de forma a verificar se esta variabilidade pode ter contribuído no aparecimento de descontinuidades, em destaque a falta de fusão lateral. O aparecimento da descontinuidade pode estar relacionado com a diferença de temperatura em ambos os lados da junta, causada como por exemplo pela quantidade de massa desigual nos dois lados. Para determinar se essas características interferem, foram realizadas soldagens em dutos testes com 3 tubos e 2 tubos, observando-se o regime térmico em pontos simétricos com uso de uma câmera termográfica. As soldagens foram conduzidas em progressão descendente e mecanizada, utilizando-se arame ER70S-6 com 1,2 mm de diâmetro, protegido pela mistura de Ar+25%CO2 com vazão de 15 l/min em dutos de aço carbono API 5L X42 de 8” de diâmetro e 8,0 mm de espessura. O material foi depositado em junta de topo com chanfro em V e bisel de 15º, 1 mm de altura de nariz, 3 mm de abertura de raiz e sem cobre-junta. Para a junta proposta foi avaliado o processo GMAW derivativo STT (Surface Tension Transfer). Conclui-se que a diferença da temperatura nos lados do duto não afeta a soldagem em geral, sendo a diferença máxima de temperatura entre ambos os lados para pontos simétricos de 4 °C. Já a montagem com dois ou três seções de tubos testes não interferiu significativamente nos resultados.

Abstract This work presents a qualitative analysis of the decrease or increase of the difference temperature in the pipeline through graphics in order to verify if the mass difference and unknown parameters (density etc.) existing on both sides of the installation contributes to the emergence of discontinuities (highlighted the lack of lateral fusion). To determine if these characteristics affect, were carried welds in pipe, observing the thermal flow with use of a thermographic camera in order to analyze the variation of temperature in symmetrical points. The welds were carried out in downhill progression by using orbital displacement device (mechanized welding), ER70S-6 wire with 1.2 mm diameter and Ar+25%CO2, as shielding gas (15 l/min). The material was deposited on butt V joint with 15º bevel, 1 mm of root face and 3 mm root opening, without backing. For the proposed joint, GMAW processes with short-circuit metal transfer was assessed the derivative mode by using commercial power source namely STT (Surface Tension Transfer). In this context, decrease and increase temperature was investigated for root pass and filling pass. Were carried out a total of 12 welds (6 root pass and 6 filling passes) in two test pipe (with 3 tubes and 2 tubes). After, the recording files ceded by the thermographic camera were decoded and analyzed with of Matlab and OriginPRO® software. The results showed that the rate decrease of temperature the in both sides of the pipe doesn't affect the welding generally because the temperature difference in both sides for symmetrical points in the worst case it's 4 °C.

O processo A-TIG (soldagem TIG com fluxo ativo) consiste em depositar uma fina camada de fluxo sobre a superfície da peça antes da soldagem. A deposição da camada pode ser feita através de pincel ou spray, e a soldagem é realizada após a secagem. Verifica-se que com este processo é possível aumentar a produtividade (velocidade de soldagem) em até três vezes em comparação ao processo TIG convencional. Entretanto, os fenômenos físicos associados a este ganho prático de produtividade ainda permanecem sob discussão. Desta forma, o objetivo deste trabalho é analisar a eficiência térmica (rendimento térmico) e aporte térmico na soldagem com o processo A-TIG em comparação com o processo TIG convencional, utilizando-se de um calorímetro por nitrogênio líquido, como forma de contribuir para o melhor entendimento dos fenômenos físicos associados. Pelos resultados encontrados, se verifica que os efeitos da soldagem A-TIG sobre a geometria do cordão de solda se apresentaram de acordo com trabalhos anteriores. Em adição, de forma inédita, se destaca a menor eficiência térmica da soldagem A-TIG em comparação com a soldagem TIG convencional. A partir dos resultados encontrados, se nota que a constrição do arco é mais importante que a redução da eficiência térmica.

The A-TIG process (TIG welding with active flux) consists in depositing a thin layer of flux on the workpiece surface just before the welding. The layer deposition can be done by brushing or spraying over the surface, and welding is performed after it dries out. It is found that with this process it is possible to increase productivity (travel speed) up to three times higher compared to the conventional TIG process. However, the physical phenomena associated with this practical gain of productivity still remains under discussion. Thus, the aim of this paper is to analyze the thermal efficiency and heat input in the welding process with the A-TIG compared with conventional TIG process by using liquid-nitrogen calorimeter, as a contribution to better understanding the physical associated phenomena. From the presented results, it is observed that the effects of A-TIG welding on the weld bead geometry are in agreement with previous work. In addition, it is possible to conclude that the thermal efficiency of the A-TIG welding is lower than the efficiency in conventional TIG welding. Thus, it is possible to conclude that the arc constriction is more important than the reduction of thermal efficiency.

A visão, o sentido predileto do ser humano, e sua grande capacidade de captar, processar e interpretar grandes quantidades de dados de natureza visual tem sido, ao longo dos anos, um grande estímulo para o desenvolvimento de técnicas e de dispositivos tecnológicos que a reproduzam num sistema computacional. Nos processos de soldagem, a visão pode fornecer dados na inspeção e qualidade da junta soldada, no monitoramento de parâmetros, na correção de trajetórias até, por fim, no estudo dos fenômenos envolvidos no processo. Porém, a radiação luminosa emitida pelo arco representa uma barreira para tais estudos baseados na visualização do processo. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros de interferência (passa-faixa), em torno deste mesmo comprimento de onda, durante a aquisição das imagens. Uma solução para a iluminação infravermelha, de aplicação crescente, envolve o uso de diodos laser de alta potência, com baixo custo e menor complexidade de instalação do que os lasers convencionais. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a criação de um sistema de visão dos processos de soldagem a arco, de baixo custo e alta flexibilidade, indo desde a caracterização dos espectros de emissão luminosa do arco, passando pela criação de uma topologia de acionamento para o diodo de alta potência no infravermelho próximo, respeitando suas limitações de uso e maximizando a potência luminosa emitida, criação dos circuitos de controle, escolha dos equipamentos e componentes ópticos e, por fim, projeto e aplicação de um protótipo em processos de soldagem. As limitações do sistema de visão, como um todo, foram encontradas através de sua aplicação com soldagem TIG e MIG/MAG. Nestes ensaios, embora não tenha sido capaz de sobrepor a luz do arco, o sistema desenvolvido proporcionou uma iluminação homogênea e em sincronia com a câmera, sendo que a principal limitação foi o grande tempo de exposição da câmera disponível. Sugere-se, ao final, utilizar o sistema na forma de um seguidor de juntas.

Vision, the human being's favorite sense, and its great capacity to obtain, to process and to interpret great amount of visual nature data has been throughout the years a great inspiration for development of techniques and technological devices that reproduce it into a computational system. In welding processes, vision can supply information in inspection and welded joint's quality, in the parameters' monitoring, in trajectory correction and even, finally, in the study of the phenomena involved in the process. However, the luminosity/radiation emitted from the weld arc represents a barrier for these studies based in the process visualization. One of the forms currently used to visualize the process, without the interference of the arc's light, consists of illuminating the process with the near infrared light and, using band pass (interference) filters, around this exactly wave length, during the acquisition of the images. A solution for the near infrared illumination, of increasing application, involves the use of laser diodes of high power, with low cost and less complex installation than conventional lasers. Therefore, the proposal of this work is the project, construction and assessment of a vision system for welding processes with low cost and high flexibility. It is based on characterization of the spectrum of the weld arc, definition of a drive topology for the laser diode within its limitations of use and maximizing the emitted luminous power, built of control circuits, selection of optics equipment and components and, finally, project and application of a prototype for visualization of different arc-welding processes. The final assessment of the whole vision system was carried out during TIG and MIG/MAG welding. Although, during the welding, the system was not capable of overcoming the arc radiation, it provides a homogenous illumination in synchronism with the camera, whereby the main limitation was large shutter time. Eventually, it is suggested to employ the developed vision system for helping joint tracking.

O desenvolvimento de fontes de soldagem com processos derivativos MIG/MAG com transferência por curto-circuito, também conhecidos como curto-circuito controlado, tem-se tornado uma tendência na busca de soldas de qualidade e produtividade, principalmente na união de dutos, pois acredita-se que, o controle da corrente permite melhorar a transferência metálica, proporcionando estabilidade ao processo de soldagem e a poça de fusão. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é determinar envelope operacional e estabelecer vantagens e limitações operacionais dos processos MIG/MAG com transferência por curto-circuito convencional e derivativos (STT - SurfaceTensionTransfer, RMD - Regulated Metal Deposition e CMT - Cold Metal Transfer), para a união de dutos de aço carbono com diâmetro nominal de 2 ½"e parede fina com passe único, nas progressões ascendente e descendente. Para tal, optou-se por variar os parâmetros de regulagem de cada processo e a velocidade de alimentação do arame, além das técnicas de soldagem, procurando manter a mesma quantidade de material depositado por comprimento de solda. Os resultados encontrados mostraram que o curto-circuito convencional apresentou um envelope operacional constante para a progressão ascendente e para a descendente quanto ao número de ensaios. Ao passo que, o STT e o RMD apresentaram um maior envelope operacional na progressão descendente. Por outro lado, o CMT, com envelope operacional maior na ascendente, trabalha com valores de tensão de soldagem muito mais baixos, o que justifica o baixo aporte térmico do processo.

The development of power sources towards the MIG/MAG derivative processes with short-circuit metal transfer (also known as controlled short-circuit) has become a trend in the search for high productivity and high quality weldments, especially in pipe welding. It is believed that the control of current achieved in such processes improves the metal transfer, reaching stability on both process and weld pool. Therefore, this work aims to establish operational envelopes and also both advantages and limitations of MIG/MAG processes with conventional short-circuit transfer and derivatives (STT, RMD and CMT) for pipe welding. The weldments were carried out in thin-wall carbon-steel pipes with nominal diameter of 2 ½" using single pass and both upward and downward progressions. The parameter sets for each process were varied together with wire-feed speed, keeping the same amount of deposited material, enough to fill up the joint in a single-pass bead. The results show that the conventional short-circuit MIG/MAG process presents a operational envelope more constant about the number of runs for both progressions, .Whereas STT and RMD processes present a larger envelope for downward progression. On the other side, CMT process has a more robust envelope for upward progression and works with lower voltages and, therefore, lower heat input.

Um dos parâmetros mais influentes no processo de soldagem a nível industrial e de pesquisa é o calor entregue à chapa (aporte térmico) devido a sua direta ligação com a mudança das características metalúrgicas e propriedades mecânicas da junta soldada. Para o estudo e quantificação do calor aportado na peça de trabalho, tem-se utilizado tanto métodos teóricos (analíticos e numéricos), quanto experimentais (calorimetria). Estas técnicas apresentam ampla dispersão dos resultados obtidos para o rendimento térmico. Desta forma, a proposta deste trabalho é apresentar o projeto, construção e avaliação de um calorímetro de nitrogênio líquido e fluxo contínuo (água) para a medição do aporte térmico e rendimento térmico de processos GTAW e GMAW. Para o processo GTAW, cordões sobre chapa foram realizados com Ar puro e chapas de aço ao carbono ASTM A36 e variou-se os parâmetros de soldagem como corrente, comprimento do arco, velocidade de soldagem e comprimento do cordão de solda. Foram também realizadas soldagens sobre chapa com o processo GMAW em transferência por curto-circuito e goticular (spray), onde o arame utilizado foi AWS ER70S-6 (1,2 mm de diâmetro)e gás de proteção Ar+25%CO2 (curto-circuito) e Ar+5%O2 (goticular). Para os processos derivativos (STT - Surface Tension Transfer, RMD - Regulated Metal Deposition, CMT - Cold Metal Transfer, GMAW-P - Pulsado e GMAW-PV - Polaridade Variável) foram tomados como base parâmetro de soldagem encontrados por outros autores no Laprosolda (Centro para Pesquisa e Desenvolvimento de Processos de Soldagem). De modo geral, o calorímetro de nitrogênio líquido apresentou boa repetibilidade com diferença máxima de 3%. Também foi observado que durante os testes realizados no calorímetro de nitrogênio liquido apresentaram resultados coerentes para as diferentes condições de soldagem e reportando valores de rendimento térmico global de 70,3% para o processo GTAW, 78,6% para GMAW curto-circuito convencional, 73,6% para GMAW goticular e 76,1% para os processos GMAW curto circuito-controlado. Os resultados obtidos com o calorímetro de fluxo contínuo (água) acompanharam a tendência do calorímetro de nitrogênio líquido, mas com resultados médios 12% abaixo.

One of the most influent parameter on the welding process at both industrial and research levels is the heat delivered to the workpiece (heat input) due to its direct connection with changes in metallurgical characteristics and mechanical properties of the weld joint. In order to quantify the heat input, different methods have been developed, both theoretical (analytical and numerical ones) and experimental (calorimetry). These techniques present large dispersion of results for thermal efficiency of welding processes. Therefore, this work aims to present the project, construction and assessment of a liquid nitrogen calorimeter and other one based on constant flow (water) measurement. Both calorimeters were evaluated for measuring heat input and thermal efficiency of GTAW and GMAW processes. For GTAW process, bead on plate welding was carried out with Ar as shielding gas over ASTM A36 plate, varying current, arc length, travel speed and bead length. For GMAW processes, both short-circuit and spray transfers were used with AWS ER70S-6 wire with 1.2 mm of diameter and Ar+25%CO2 (short-circuit) and Ar+5%O2 (spray) as shielding gases. For derivative processes (STT - Surface Tension Transfer, RMD - Regulated Metal Deposition, CMT - Cold Metal Transfer, GMAW-P - Pulsed and GMAW-VP - Variable Polarity), the welding parameters were adopted from previous researches from Laprosolda (Center for Research and Development of Welding Processes). It can be concluded that the liquid nitrogen calorimeter presents good repeatability and stability (maximum data scattering of 3%). Also, the obtained results are coherent for different welding conditions applied through the work with global thermal efficiencies of 70,3% for GTAW, 78,6% for conventional short-circuit GMAW, 73,6% for GMAW with spray transfer and 76,1% for GMAW derivative processes. The results measured by the continuous flow (water) calorimeter followed the trend of the liquid nitrogen one, but with average results 12% lower.

Industrialmente, o processo de soldagem a arco é o mais importante na produção e reparo de equipamentos, e sendo um processo especial de fabricação, que não pode ser completamente inspecionado contra imperfeições somente após sua finalização, o monitoramento da produção se faz necessário. Este monitoramento é tecnologicamente requerido pelas normas ISO 3834:2005 e ISO 17662:2005, que dizem que o fabricante deve adotar medidas para garantir a qualidade necessária, além de especificarem os dados que devem ser monitorados e a correta calibração dos sistemas e equipamentos de medida. Este, portanto, pode ser usado para garantir documentação do processo e tomadas de ações corretivas. Existem sistemas que realizam o monitoramento satisfatoriamente, mas o uso de comunicação por cabos e/ou com computador dedicado dificultam suas aplicações industriais. Então, um sistema embarcado, independente, que monitore diferentes sinais do processo de soldagem e que se comunique de forma robusta e flexível a diferentes equipamentos é fundamental para a indústria. Este sistema deve ser de utilização simplificada e apresentar o estado da arte em tecnologia de comunicação. Devido a essa necessidade, foi então projetado e construído um sistema para monitoramento sem fio de sinais em soldagem a arco elétrico, denominado de MoSo Wi-Fi. Três canais de aquisição estão disponíveis (tensão, corrente e velocidade de alimentação de arame), sendo validados pela instrumentação de soldagens TIG CA e MIG/MAG (curto-circuito, goticular e pulsado), demonstrando grande aplicabilidade e robustez a um baixo custo de hardware.

Industrially, arc welding process is the most important in equipment production and repair, and being a special manufacturing process, which cannot be completely inspected for flaws only after its completion, production monitoring is necessary. This monitoring is technologically required by ISO 3834:2005 and ISO 17662:2005, which say that the manufacturer must take measures to guarantee necessary quality, and also specify data to be monitored and equipment and measurement systems correct calibration. It, therefore, can be used to ensure process documentation and corrective actions taken. There are monitoring systems that perform satisfactorily, but the use of cable communication and/or dedicated computer restrict their industrial applications. Then, an independent embedded system, capable of monitoring different welding process signals and that communicates in a robust and flexible way to different devices is crucial for the industry. It must be a user-friendly system and use the state-of-the-art in communication technology. Because of this need, a system for wireless arc welding signals monitoring, called Moso WiFi, was then designed and built. Three acquisition channels are available (voltage, current and wire feed speed), and validated by instrumentation in TIG and MIG/MAG welding (short circuit, spray and pulsed), demonstrating wide applicability and robustness at a hardware low cost.

O processo de soldagem MIG/MAG operando no modo de transferência por curto-circuito é largamente utilizado quando se requer baixo aporte de calor. Porém, operando nesse modo, o processo pode apresentar excessiva geração de respingos. Para se minimizar este problema, é necessário atuar na regulagem de seus parâmetros. É sabido que a indutância governa a taxa de variação da corrente, com reflexos sobre a regularidade da transferência da gota por curto-circuito. Mas pouco se conhece sobre o efeito da regulagem da tensão e do uso de gases sobre essa taxa de variação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da tensão de soldagem e do gás de proteção na correlação entre a indutância e a regularidade da transferência por curto-circuito na soldagem MIG/MAG de aço carbono. Soldagens foram realizadas varrendo-se a regulagem de tensão em três valores diferentes de regulagem de indutância e com dois gases de proteção, mantendo-se a corrente média constante. Um critério quantitativo foi utilizado para medição da regularidade da transferência. Condições de transferência foram visualizadas por meio de perfilografia sincronizada com filmagem de alta velocidade. Resultados mostraram que a tensão de soldagem e o gás de proteção não influenciaram as taxas de variação da corrente para uma mesma regulagem da indutância, mas que mesmo assim a regularidade do processo é dependente do gás de proteção e da tensão de soldagem.

The MIG/MAG process operating as short-circuiting is widely used when low heat input is a demand. However, in this operating mode, excessive spattering may occur. To mitigate this problem, it is necessary to act on parameter settings. It is known that inductance governs the current increasing/decreasing rate, reflecting on the short-circuiting transfer regularity. However, little is known about the effect of arc voltage and the gas composition on this rate. Thus, in this work it was pursued the influence of the welding voltage and shielding gas composition in the correlation between inductance and metal transfer regularity in short-circuiting MIG/ MAG carbon-steel welding. Weldments were carried out scanning the voltage settings at three different inductance settings and with two differed shielding gases, using the same current level. A quantitative criterion was employed to assess the metal transfer regularity. Metal transfer conditions were visualized by means of synchronized high-speed filming shadowgraphy. The results showed that voltage and shielding gas do not interfere in the up and down current rate for a same inductance setting, but the regularity of the process is dependent of the shielding gas composition and arc voltage.

Este trabalho apresenta um estudo exploratório sobre um critério denominado "Critério Laprosolda para Estabilidade de Transferência em MIG/MAG com curto-circuito", o qual tem por finalidade uma análise quantitativa da regularidade da transferência metálica para regulagem de parâmetros para soldagem MIG/MAG por curto circuito convencional. Inicialmente é apresentado o embasamento para elaboração deste critério. A avaliação da confiabilidade do mesmo foi feita por meio de soldagens e comparações dos resultados com o rendimento de deposição e com as características geométricas do cordão de solda. Para isto, chapas de teste com 3,18 mm de espessura e abertura de raiz de 1 mm entre elas foram soldadas, dentro dos mesmos parâmetros de corrente e velocidade de alimentação, usando arame AWS ER70S-6 de 1,2 mm de diâmetro protegido pela mistura Argônio 85% - Dióxido de Carbono 15%. Para atender a relação proposta, varreu-se a regulagem de tensões de soldagem desde valores muito baixos até muito altos para o que se esperava para esta condição de soldagem. Os resultados confirmam a efetividade do "Índice de Regularidade" como meio de avaliar regulagens de soldagem MIG/MAG visando minimizar respingos e otimizar o acabamento do cordão.

This paper presents an exploratory study on a criterion called "Criterion for Stability Laprosolda Transfer in MIG / MAG with short circuit", which aims at a quantitative analysis of the regularity of metal transfer for setting parameters for MIG / MAG conventional in short circuit. Initially it is stated the foundation for development of this criterion. The evaluation of that was made by welding and comparisons of results with the efficiency of deposition and the geometric characteristics of the weld bead. For this, the test plates with 3.18 mm thick and 1 mm gap between them was welded in the same range of current and feeding speed, using wire AWS ER70S-6 1.2 mm of diameter protected by the mixture 85% Argon - carbon dioxide 15%. To meet the proposed relationship, it was covered up the regulation of welding voltages from very low to very high for what was expected for this condition of welding. The results confirm the effectiveness of the "Index of regularity" as a means of assessing adjustments welding MIG / MAG to minimize spatter and optimize the coating on the weld bead.

O estudo de boa parte dos fenômenos envolvidos no processo de soldagem necessita de auxílio visual e a luminosidade emitida pelo arco pode representar uma grande barreira. Uma das formas utilizadas atualmente para se obter a visualização do processo, sem a interferência do arco, consiste em iluminar o processo com o infravermelho próximo e utilizar filtros durante a aquisição das imagens. Assim, é importante investigar o comportamento do arco de soldagem em relação à sua emissão luminosa no espectro infravermelho. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a realização de um estudo comparativo entre a emissão do arco de soldagem de radiação infravermelha próxima em dois processos largamente utilizados, TIG e MIG/MAG, focando também sua influência por parâmetros como a corrente de soldagem e a proteção gasosa utilizada. Com o uso de um sensor de luminosidade e a utilização de um sistema de lentes ópticas, foram realizados experimentos, adquirindo o espectro luminoso emitido pelo arco voltaico. Através dos resultados obtidos, ou seja, do valor numérico de energia luminosa do arco de soldagem (integração do espectro) é possível se obter, com a utilização desta mesma metodologia, a energia luminosa no infravermelho próximo e, consequentemente, a intensidade luminosa, necessária para a sobreposição do arco durante a aquisição de imagens.

Most of the phenomenon studied in the welding processes needs a vision system and the arc light emission can create a great barrier. Nowadays, one of the techniques used for visualizing the process, without arc interference, is the illumination of the process with near-infrared laser and the use of optic filters during the image acquisition. Thus, it is important to investigate the welding arc behavior in respect to its light emission within the near-infrared spectrum. Therefore, this work aims to perform a comparative study of the arc near infrared emission in one of the two most used processes: TIG and MIG/MAG, focusing on the influence of welding parameters, such as current and shielding gas. Through a luminous sensor and the use of an optic lens system, experiments were carried out by acquiring the light spectra emitted by the welding arc. It's possible, using the arc results - arc energy value - obtained and following the same methodology proposed in this work, to know the quantity of infrared energy, and its luminosity, needed to overlay the arc during the image acquisition.

Devido ao potencial de aplicabilidade do processo MIG/MAG no modo de transferência por curto-circuito, torna-se importante o pleno entendimento da regulagem dos parâmetros sobre a estabilidade da transferência metálica e suas conseqüências sobre a geração de respingos. Soldagens de simples deposição sobre chapas foram realizadas para verificar a influência da variação da tensão, DBCP e das taxas de crescimento e decrescimento da corrente na estabilidade da transferência por curto-circuito, utilizando-se como gás de proteção 3 misturas largamente utilizadas na prática. Como critério de comparação, foi quantificada a regularidade da transferência através de um índice a partir do comportamento do sinal de tensão de soldagem. Os resultados mostram que, operando em curtocircuito, a tensão regulada tem forte influência sobre a estabilidade de transferência, existindo uma faixa ótima. Esta faixa é fortemente influenciada pelo tipo de gás, valor da corrente, DBCP e regulagem do fator de indução. Quanto menor o teor de CO2, mais regular se torna a transferência. O efeito do fator indutivo depende do teor de CO2 na mistura.

Due to the wide applicability of short-circuiting GMA welding, a fully understanding of the parameter settings on the metal transfer stability turn into an important issue. Bead-on-plate welds were carried out for assessing the influence of voltage, CTWD and up and down current rates over the metal transfer regularity, using 3 commercial shielding gas blends. As comparative criterion, the transfer regularity was quantified through an index taken from voltage and current traces. The results shown that, working with short-circuits, the setting voltage has strong influence on the metal transfer stability; there is an optimum range. This range is remarkably influenced by the shielding gas type, current value, CTWD and inductance factor settings. The lower the CO2 content in the blend, the more regular the transfer. The inductance factor effect is dependant of the CO2 content in the blend.

A união de materiais metálicos é freqüentemente associada a problemas metalúrgicos, associados ao material em uso e que, cuja solução, demanda estudos dedicados e demorados. Especificamente, podem ocorrer modificações metalúrgicas na ZAC (zona afetada pelo calor), levando a alterações microestruturais. Contudo esta é uma região de difícil estudo devido a sua pequena dimensão. Assim, a fim de superar esta limitação com relação ao estudo da ZAC, existem na literatura proposições de máquinas de simulação de ZAC, que fazem uso do efeito Joule para o aquecimento de determinados corpos de prova, que se resfriam por condução e convecção, de forma a simular o ciclo térmico em uma ZAC obtida por soldagem real. Tais simuladores comerciais estão disponíveis, mas a um custo muito alto. Assim, o desenvolvimento de um simulador físico de baixo custo é de grande importância. Em artigos anteriores, a proposição e construção deste simulador, que está baseado na modificação de um equipamento de soldagem a ponto por resistência, foram avaliadas como uso de corpos de prova cilíndricos de geometria fixa. Embora, a fonte consiga suprir a energia necessária para se atingir o ciclo térmico de aquecimento (alta temperatura e baixo tempo), não foi possível atingir um ciclo térmico de resfriamento próximo ao da realidade. Assim, para suprir tal limitação, simulações foram executadas em elementos para determinar a geometria ótima em função do tempo de resfriamento (ciclo térmico) desejado. Todos os dados das simulações foram compilados na forma de uma modelo de regressão para se executar tal otimização da geometria. A partir desta metodologia foi possível construir diferentes diagramas CCT aplicados obtidos com os rápidos ciclos térmicos presentes na soldagem. Tais diagramas são apresentados e comparados com os poucos encontrados na literatura, com boa concordância.

The joining of metals is often associated to metallurgical problems, which is specific for each material and, therefore, demands dedicated and time-consuming study. Specifically, metallurgical transformations in the HAZ (Heat Affected Zone) can occur and lead to microestructural changes such as grain growth, fragile structures presence, cracking, among others. The HAZ is a difficult region for studying due to its small dimensions, where its properties are defined basically by the base metal characteristics and the factors that affect the thermal cycle of the process. Thus, in order to overcome this limitation of the HAZ study, there are in the literature different proposes of HAZ-simulator machines, which uses the Joule effect for heating specific coupons that cool down by conduction and convection. This approach intends to simulate the thermal cycle in a "real" HAZ obtained in a "real" welding. Comercial simulators are available at very high costs. Therefore, the development of a low-cost machine is welcome. In a previous study, the proposition and construction of this machine, based on the modification of resistance spot welding equipment, was carried out and the first coupons were fabricated in a cylindrical geometry. Although the machine provides sufficient energy, the use of traditional coupons with cylindrical geometry presents restrictions of portraying the "real" case, i.e., the welding. In the cylindrical geometry option, the obtained thermal cycles do not present temperature gradients closer to the ones in "real" weldments. Hence, to overcome this limitation, finite elements modelling was carried out and different coupon geometries were simulated. The objective is to reach thermal cycles as close as possible to the ones obtained in a "real" situation. A database of different geometrical features was achieved by using the finite element analyses. This database was used as the input of model regression analyses by using statistical ANOVA. The empirical resulting model was employed as the input of an optimization algorithm, which is used for searching a given cooling rate desired by the user. From these results is possible to obtain different cooling rates and build-up Continuous Cooling Transformation (CCT) Diagrams dedicated to welding, i.e., with higher cooling rates. Comparison was found in good agreement between obtained diagrams and the literature ones.