Abstract: The purpose of this study is to verify the influence of double-pulsed current, pulsed and constant direct current on the microstructure of the 316L stainless steel austenitic when the autogenous GTAW welding process is used. To carry out this comparison study, all the tests were executed with the same welding energy in order to verify the influence that presents the modulation of the current on the microstructure of the molted region. The results indicate that double-pulsed current was the one that presented the greatest refinement of the microstructure also associated with the higher frequency of pulsation of the reached current. The micro hardness profiles for the three currents formats used reveal that there is a slight increase in the hardness value for the double-pulsed current respect to the conventional pulsing and constant direct current. This is due to the greater agitation of the melted pool when the welding process operates at high pulsation frequencies

Resumen: El objetivo del estudio es verificar la influencia de la corriente doblemente pulsada, corriente pulsada y corriente continua constante sobre la microestructura en un acero inoxidable austenítico 316L cuando se utiliza el proceso de soldadura GTAW autógeno. Para el desarrollo de este estudio de comparación todos los ensayos se realizaron con la misma energía de soldadura con el objetivo de verificar la influencia que presenta la modulación de la corriente sobre la microestructura de la región fundida. Los resultados indican que la corriente doblemente pulsada fue la que presentó el mayor refinamiento de la microestructura asociado a la mayor frecuencia de pulsación de la corriente alcanzada. Los perfiles de microdureza para los tres formatos de corriente utilizados revelan que existe un leve aumento del valor de dureza para el formato de corriente doblemente pulsada respecto al pulsado convencional y a la corriente continua constante. Esto se debe al mayor refinamiento de la microestructura que experimenta la zona de fusión debido a la mayor agitación de la pileta líquida cuando el proceso de soldadura opera con altas frecuencias de pulsación

Resumo Este trabalho tem por objetivo principal implementar o processo de soldagem FCAW com corrente contínua pulsada. Para tanto, foi analisada a influência da Distância de Bico de Contato-Peça (DBCP) em dois níveis (19 e 24 mm) e o tamanho do diâmetro da gota (Dg) de acordo com o seguinte critério: Diâmetro da gota igual ao diâmetro do arame-eletrodo (Dg=De), diâmetro da gota menor que o diâmetro do arame-eletrodo (Dg<De) e, finalmente, diâmetro da gota maior que o diâmetro do arame-eletrodo (Dg>De), mantendo a taxa de deposição fixa. A análise dos resultados obtidos revelou que a metodologia experimental empregada é efetiva na determinação das variáveis da corrente contínua pulsada para o arame tubular rutílico E71T-1M. De posse desta, foi possível produzir cordões de solda de bom aspecto superficial e morfológico, além de se obter boa estabilidade do arco (livre de respingos) quando utilizada uma Distância de Bico de Contato-Peça (DBCP) de 24 mm e diâmetro da gota (Dg) menor que o diâmetro do arame-eletrodo (De). Não obstante, quando empregada DBCP de 24 mm, foi observada uma significativa variação na energia de soldagem quando empregado diferentes diâmetros de gota, sendo obtidos os valores de 9,0 kJ/cm para Dg>De e 12,6 kJ/cm para Dg<De. Isto representa um aumento de cerca de 40% quando são empregados diâmetros de gota menores que diâmetro do eletrodo (Dg<De).

Abstract This work has as main objective to implement the FCAW welding process with pulsed current. For this purpose, the influence of nozzle distance (DBCP) on two levels (19 and 24 mm) and droplet diameter (Dg) size were analyzed according to the following criteria: Droplet diameter equal to the diameter of the electrode wire (Dg = De), droplet diameter less than the diameter of the electrode wire (Dg <De) and, finally, droplet diameter larger than the diameter of the electrode wire (Dg> De), without changind the deposition rate. The analysis of the results showed that the experimental methodology used is effective to determine the pulsed current variables for the E71T-1M rutile tubular wire. Thus, it was possible to produce weld beads with good surface and morphological appearance, as well as good arc stability (without weld spatter) when using a 24 mm of distance from the nozzle to the workpiece (DBCP) and smaller droplet diameter (Dg) than the diameter of the electrode-wire (De). Moreover, when using DBCP of 24 mm, a significant variation in the welding energy was observed when different droplet diameters were used. About that, with Dg>De was obtained 9,0 kJ/cm and for Dg<De 12.6 kJ/cm. This represents an increase of about 40% when droplet diameters smaller than the electrode diameter (Dg <De) are used.

Resumo Equipamentos que permitem o registro de imagens são importantes ferramentas no estudo dos processos de soldagem. Contudo, câmeras de alta velocidade que permitem a captura de imagens do arco voltaico e dos fenômenos envolvidos, a exemplo da transferência metálica, são limitadas devido ao seu alto custo. Tendo em visto a utilização de câmeras de baixo custo relativo, o presente estudo tem por objetivo avaliar os efeitos dos parâmetros de exposição no registro do arco voltaico, sendo este, semelhante ao que se observa através da máscara de soldagem. Logo, analisou-se os efeitos da abertura do diafragma, tempo de exposição e sensibilidade ISO. Além destes parâmetros, foram empregados filtros na lente da câmera a fim de melhorar a qualidade das imagens. Por fim, aplicou-se o conhecimento adquirido no registro do processo TIG com alimentação de arame frio, sendo possível a visualização das gotas sendo transferidas bem como da poça de fusão.

Abstract Equipment that allows images recording are important tools in study of welding processes. However, high-speed cameras that allow capture of arc images and phenomena involved, such as metal transfer, are limited due to their high cost. Considering use of low cost cameras, the present study has the objective of evaluating the effects of exposure parameters on the arc recording, which is similar to that observed through the welding mask. Therefore, the effects of diaphragm aperture, shutter speed and ISO sensitivity were analyzed. In addition to these parameters, filters were used on the camera lens in order to improve the quality of the images. Finally, the knowledge acquired in the TIG process registration with cold wire feed was applied, being possible to visualize the droplets being transferred as well as the weld pool.

Neste projeto foram realizados estudos do processo de soldagem plasma de arco transferido (PTA) com o objetivo de contribuir à soldagem em posições forçadas. A tocha de soldagem foi desenvolvida a partir de uma tocha plasma para keyhole, o que permite a utilização de dois modelos de bicos constritores de plasma com diferentes ângulos de convergência para a alimentação do pó, 30 e 60 graus de ângulo de convergência. Com isto abre-se uma nova perspectiva para revestimentos metálicos fora de posição plana e neste contexto se insere a recuperação por soldagem de partes erodidas por cavitação de turbinas hidráulicas. Com o objetivo de conhecer o comportamento do processo fora da posição foram conduzidos alguns experimentos com corrente contínua pulsada, utilizando-se a liga Stellite 6, e comparados com os resultados obtidos na posição horizontal e plana. A liga Stellite 6 vem sendo uma das mais utilizadas por apresentar uma excelente resistência ao desgaste por abrasão, erosão, impacto e cavitação. Foram avaliadas as características geométricas dos cordões, grau de diluição, dureza e microestrutura. Na posição horizontal e sobre-cabeça foram encontrados resultados inéditos, tornando o LABSOLDA pioneiro em revestimentos fora da posição plana neste processo de soldagem.

In this Project, besides of producing an equipment of plasma welding with injection of powder (PTA), studies were done with the purpose of contributing to the welding in flat, horizontal and overhead. The welding torch was developed starting from a Plasma torch for the keyhole. Furthermore, the adaptation proyect allows the use of two constrictor plasma nozzles with different convergency angles for powder feeding. For this proyect, two models were built, a nozzle with a 30º angle and another one with a 60 º convergency angle. With this, a new perspective is opened for metallic coverings out of a flat position and within this context it is inserted the recovery of the welding of eroded parts due to the cavitation of hydraulic turbines. With the purpose of knowing the behavior of the process out of position, some experiments were done with pulsed continue current by using the alloy of Stellite 6 and they were compared with the results obtained in the flat and horizontal position. The Stellite 6 alloy is being one of the most useful since it presents an excellent resistance to erode by abrasion, impact, erosion and cavitation. The geometric characteristics of the wires are evaluated, dilution degree, hardness and microestructure. In the horizontal position and overhead, the results found were unknown, making LABSOLDA the pioneer in recoverings outside the flat position in this welding process.

Em virtude do Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Pó ter similaridades com o Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Arame, foi realizado um estudo comparativo entre ambos os processos utilizando-se a liga a base de cobalto comercialmente conhecida como Stellite 6, como material de adição na forma de pó e arame. A pesquisa foi realizada com a expectativa de ser aplicada nas operações de revestimentos de superfícies, em especial em pás de turbinas hidráulicas desgastadas por cavitação. A seleção do material de adição a ser empregado depende da natureza do mecanismo de desgaste encontrado. No Labsolda, a liga Stellite 6 vem sendo uma das mais utilizadas, por apresentar uma excelente resistência ao desgaste erosivo por cavitação. Foi avaliada a influência da vazão de gás de plasma a partir dos valores de diluição, dimensões do cordão, dureza e microestrutura. O Processo de Soldagem Plasma com Alimentação de Pó foi o que produziu o melhor acabamento superficial, menor diluição, melhor molhamento e maior largura. Com isto abre-se uma nova perspectiva para revestimentos metálicos e neste contexto se insere a recuperação por soldagem de partes erodidas de turbinas hidráulicas.

The Plasma powder transferred arc welding process, which uses feed stock in the powder form, has similarities with Plasma wire transferred arc welding. This work describes a comparative study of the two processes using a Cobalt-based alloy commercially known as Stellite 6. This Co-based alloy is recognized for its superior cavitation erosion resistance. The aim of this work is to investigate the potential of PTA coatings for the protection and refurbishiment hydraulic turbine blades. Coatings were evaluated for the influence of Plasma gas flow rate on coating dilution, geometry, hardness and microstructure. Coatings processed with the atomized Stellite 6 powder feestock showed a superior surface quality, lower dilution, better wettability and wider tracks. This study provided a novel information about the refurbishing worn hydraulic turbines blades, leading to a longer service life.