ABSTRACT Introduction: The primary cause of component outage is wear. To solve it, the application of coatings by welding is the most efficient way. Objectives: To obtain improved performance wear resistant coatings, using experimental consumables or controlling the deposition process by arc welding with commercial consumables, as well as manufacturing equipment and devices for mounting tests to validate their tribological performance. Methods: The coatings were obtained by arc welding. The evaluation focuses on the deposit wear performance, covering other properties that phenomenologically explain the behavior. For the tribological tests, the conceptual design and manufacture of equipment and devices were performed and operative techniques and laboratory practice guides were developed for their use. Results: Improve performance coatings are obtained to work in wear conditions, based on experimental consumables or based on the control of the deposition process with commercial consumables. The conceptual design and manufacture of equipment and devices for tribological testing of coatings for research, service provision to the business sector and teaching are carried out. Conclusions: It is possible to explain the performance of tribological coatings to extend the service life of components subject to wear, based on the use of experimental consumables or based on the deposition process control by welding with commercials consumables. The equipment and devices manufactured for tribological tests provide consistent criteria of coating performance, in turn enabling the provision of services to the business sector and teaching.

RESUMEN Introducción: El desgaste es la causa principal de salida de servicio de componentes. Para enfrentarlo, la aplicación de recubrimientos por soldadura constituye la vía más eficiente. Objetivos: obtener recubrimientos de mejor desempeño frente al desgaste, empleando consumibles experimentales o controlando el proceso de deposición por soldadura por arco con consumibles comerciales, así como fabricar equipos y dispositivos para el montaje de ensayos para validar su desempeño tribológico. Métodos: Los recubrimientos fueron obtenidos por soldadura por arco. La evaluación fue enfocada hacia el desempeño al desgaste, abarcando otras propiedades que explican fenomenológicamente el comportamiento. Para los ensayos trobológicos fue realizado el diseño conceptual y la fabricación de equipos y dispositivos y fueron elaboradas técnicas operatorias y guías de prácticas de laboratorio. Resultados: Se obtienen recubrimientos de mejor desempeño para enfrentamiento al desgaste, en base a consumibles experimentales o en base al control del proceso de deposición con consumibles comerciales. Se realiza el diseño conceptual y la fabricación de equipos y dispositivos para ensayos tribológicos de recubrimientos para la investigación, la prestación de servicios al sector empresarial y la docencia. Conclusiones: Es posible explicar el desempeño tribológico de recubrimientos para alargar la vida en servicio de componentes sometidos a desgaste, en base al empleo de consumibles experimentales o en base al control del proceso de deposición por soldadura con consumibles comerciales. Los equipos y dispositivos fabricados para ensayos tribológicos brindan criterios consistentes sobre el desempeño de recubrimientos, posibilitando también la prestación de servicios al sector empresarial y la docencia.

Resumo A estabilidade do arco tem sido estudada através de análises estatísticas obtidas dos sinais de tensão de arco e corrente de soldagem. Histogramas e cálculo de estatísticas dos parâmetros tempo de arco aberto e tempo de curto circuito são meios de avaliação da estabilidade dos processos de soldagem. Contudo, estudos relacionados aos picos de tensão de reignição do arco elétrico ainda são pouco explorados. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia de avaliação da distribuição de picos de reignição do arco do processo Gas Metal Arc Welding por curto-circuito (GMAW-CC). Cordões de solda depositados em chapa plana, variando o gás, foram executados a fim de produzir diferentes distribuições de picos de reignição. O teste qui-quadrado foi aplicado para avaliar a distribuição de frequências observadas de picos de tensão e compará-la com a distribuição hipotética. Um cordão padrão foi comparado com sua repetição e testada a hipótese de distribuições iguais. Os resultados mostraram que existem distribuições estatisticamente iguais de picos de tensão entre cordões de solda. Concluiu-se que a metodologia proposta permitiu o estudo da distribuição de picos de reignição. Também foi demonstrada haver potencialmente uma outra forma de avaliar a estabilidade de arcos em soldagem GMAW-CC, através do teste χ2.

Abstract The stability of the welding arc has been studied through statistical analysis, obtained mainly from the voltage and current signals. Histograms and statistics of open arc time and short circuit time are important means of evaluating the welding processes stability. However, studies related to electric arc reignition voltage peaks are still poorly explored. Thus, this work presents a methodology for the evaluation of the arc re-ignition voltage peaks of the Short-Circuit Gas Metal Arc Welding (GMAW-SC) process and its relation with the regularity of the welding voltage signals. Weld beads were deposited on flat plate, varying the gas, in order to produce different distributions of re-ignition peaks. Pearson's chi-square test was applied to evaluate the distribution of peak voltage frequencies and compared with the hypothetical distribution. A standard weld bead was compared to its replication and tested for equal distributions. The results showed that exist equal voltage peaks distributions between weld beads, being dependent on the welding parameters. It was concluded that the proposed methodology is able to the statistical study of the distribution of welding arc re-ignition peaks. It was also demonstrated that the arc stability in GMAW-SC can be evaluated by the analysis of the voltage peaks distribution.

Abstract The obtaining of a flux for hardfacing by Submerged Arc Welding (SAW), using ferrochrome-manganese and slag obtained from the simultaneous carbothermal reduction of chromite and pyrolusite is addressed. The ferrochrome-manganese and the slag were obtained, conceiving that both products satisfy the requirements of the components (alloy system and matrix) of an agglomerated flux for hardfacing. The fusion-reduction process to obtain the alloy and the slag was carried out in a direct current electric arc furnace. The pouring was carried out into water to facilitate the separation and grinding of the cast products. An experimental flux was manufactured, using the obtained alloy and slag. Deposits were obtained by SAW, which were characterized in terms of: chemical composition, microstructure and hardness. It was concluded that the flux obtained from ferrochrome-manganese and slag from the simultaneous carbothermal reduction of chromite and pyrolusite, allows to deposit an appropriate metal for work under abrasion conditions, characterized by significant carbon and chromium contents and a martensitic microstructure predominantly, with hardness of 63 HRc.

Resumen Se aborda la obtención de un fundente para recargue duro por Soldadura con Arco Sumergido (SAW), empleando ferrocromo-manganeso y escoria obtenidos de la reducción carbotérmica simultánea de cromita y pirolusita. El ferrocromo-manganeso y la escoria fueron obtenidos, concibiendo que ambos productos satisfagan los requisitos de los componentes (sistema de aleación y matriz) de un fundente aglomerado para el recargue. El proceso de fusión-reducción para la obtención de la aleación y la escoria fue realizado en horno de arco eléctrico de corriente continua. El vertido fue realizado en agua para facilitar la separación y molienda de los productos de colada. Fue elaborado un fundente experimental, empleando la aleación y escoria obtenida. Fueron obtenidos depósitos por SAW, los cuales fueron caracterizados en cuanto a: composición química, microestructura y dureza. Se concluyó que el fundente obtenido a partir de ferrocromo-manganeso y escoria de la reducción carbotérmica simultánea de cromita y pirolusita, permite depositar un metal apropiado para el trabajo en condiciones de abrasión, que se caracteriza por significativos contenidos de carbono y cromo y una microestructura predominantemente martensítica, con dureza de 63 HRc.

Resumo Uma das novas abordagens em soldagem é a aplicação de técnicas de alimentação pulsada do arame de adição para TIG e MIG/MAG. Entretanto, tais técnicas necessitam de alimentadores de arame e/ou tochas específicos, o que acaba limitando sua implementação pelo custo destes equipamentos. Assim, o presente trabalho tem como objetivo introduzir e avaliar de forma exploratória técnicas para pulsar a alimentação do arame aplicadas de forma independentemente de alimentadores e/ou tochas especiais. São apresentadas uma técnica com acionamento eletromecânico e outra com eletromagnético. Foram avaliados os efeitos da amplitude e frequência da alimentação pulsada sobre a formação de cordões de solda sobre chapa e sobre os sinais elétricos correspondentes. Para TIG, percebeu-se que a pulsação da alimentação tem potencial para modificar o cordão e tornar mais regular a transferência de material para a poça. Já para MIG/MAG, verificou-se que a pulsação da alimentação pode interferir no processo, sendo capaz de modificar uma transferência metálica globular irregular para regular, reduzindo a corrente média e afetando a formação do cordão. A pulsação da alimentação do arame, mesmo de forma independente de alimentadores e/ou tochas especiais, é então capaz de interferir nos processos, abrindo um campo de desenvolvimento de tecnologias de soldagem derivativas.

Abstract Applying pulsed wire feeding techniques is one of the new approaches for welding, such as for GTAW and GMAW. However, these techniques invariably require specific feeders and/or welding torches, limiting its implementation due to the high costs of the equipment. Thus, the current work aims to introduce and exploratorily evaluate techniques to pulse the wire feeding that works independently from the feeder and/or torch. The first technique is electromechanically driven, and the second one based on electromagnetics. The effects of amplitude and frequency of the pulsed feeding were evaluated in terms of weld bead formation over plates and of the corresponding electric signals. For GTAW, the pulsed wire feeding is capable of modifying the weld bead and make the metal transfer from the wire to the pool more regular. For GMAW, it was found that the pulsing of the wire feeding can interfere with the process, being capable of turning an irregular globular metal transfer into a regular one, while decreasing the mean current and affecting the bead formation. Overall, it is concluded that pulsed wire feeding can affect the processes, even when made independently from the feeder and torch, opening a field for development of derivative welding technologies.

Resumo Analisou-se a eficácia de um “kit” de limpeza e lubrificação para arames de solda em relação à alimentabilidade do processo MIG/MAG. Soldagens comparativas de simples deposição sobre chapa na posição plana foram feitas, utilizando-se diferentes bicos de contato, assim como diferentes condições da superfície dos arames (normal e não conformes, oxidado e contaminado com detritos). Usou-se para qualificar a alimentabilidade um sistema dedicado constituído de uma célula de carga assistida por um sensor de queda de tensão no bico de contato. A eficácia do “kit” foi verificada pela variação da resistência elétrica do bico de contato e da força de alimentação, assim como pela aparência visual do arame na saída da tocha sem arco. O “kit” demonstrou ser eficaz, fazendo reduzir a força de alimentação sem aumentar a resistência elétrica dos bicos testados. Porém, não foi eficaz quando aplicado sobre um arame oxidado. Conclui-se que o “kit” é eficaz em casos onde o arame está em condições normais de uso ou apenas contaminado com detritos, reduzindo a fricção arame-tocha e facilitando a alimentabilidade do arame, mas não é suficiente para corrigir uma anomalia séria do arame (oxidação).

Abstract The efficacy of a cleaning and lubrication kit for welding wires was analysed in relation to the wire feedability in MIG/MAG process. Comparative bead-on-plate welds on flat position were carried out, using different contact tips, as well as different wire surface conditions (normal and non-conforming, oxidized and contaminated with debris). A dedicated system, consisting of a load cell assisted by a voltage drop sensor for the contact tip, was used to qualify the feedability. The effectiveness of the kit was verified by the variation of the contact tip electric resistance and the feeding force, as well as by the visual appearance of the wire without arc . The “kit” showed to be effective, reducing the feeding force without increasing the electrical resistance of the contact tip. However, it was not effective when applied over oxidized wires. It is concluded that the kit is effective in cases where the wire is in normal use or only contaminated with debris, reducing the wire-torch friction and facilitating wire feedability, but it is not sufficient to correct serious anomalies of the wire (oxidation).

Resumo Encontram-se muitos exemplos na literatura onde se faz suposições relativas às tensões residuais que raramente são confirmadas na prática. Para validar esse enunciado, neste trabalho é apresentada uma visão crítica sobre o assunto através de uma revisão bibliográfica. Verificou-se uma série de resultados antagônicos quando pesquisadores tentaram, tanto experimentalmente, como por simulação, definir, quantificar, ou mesmo qualificar, o efeito separado de cada fator sobre a geração de tensões residuais. Concluiu-se que a razão para tal seria a falta de uma visão holística para estudar o assunto. Por isto, é proposto um diagrama que lista e classifica os fatores governantes na geração de tensões residuais como independentes e secundários, visando facilitar o entendimento do efeito de cada fator. Verificou-se também uma não harmonização, tanto na simbologia, como na terminologia, dos eixos e componentes das tensões residuais nas publicações. Dessa forma, se apresenta também uma proposta de simbologia e terminologia, com a intenção de facilitar a compreensão e transportabilidade de resultados. Espera-se, assim, ter este trabalho contribuído para um melhor entendimento das razões para que as suposições da literatura nem sempre sejam confirmadas na prática

Abstract There are several examples in current literature where assumptions regarding residual stresses are made, yet rarely confirmed in practice. To validate this statement, this work presents a critical view on the subject through a bibliographic review. A series of conflicting results were found when researchers attempted, both experimentally and by simulation, to define, quantify, or even qualify, the individual effect of each factor on residual stress generation. It was concluded that the reason for this would be the lack of a holistic view to study the subject. Therefore, a diagram is proposed, which lists and classifies as primary and secondary the governing factors related to the generation of residual stresses, to facilitate the understanding of the effect of each factor. It was also observed a lack of harmonization in publications, both in symbology and in terminology, of the residual stress axes and components. Therefore, a symbology and terminology proposal, with the intention of facilitating the comprehension and transportability of results, is presented. Eventually, from this work is therefore expected a better understanding of the reasons for the literature assumptions to be not always confirmed in practice.

En el trabajo se evalúa el comportamiento de la composición química y la microestructura del metal depositado por recargue con Soldadura por Arco Sumergido (SAW), empleando fundentes obtenidos con empleo de escorias del sistema MnO-SiO2-CaO, generadas durante la soldadura de componentes con este mismo proceso. Se realizó un diseño experimental de mezclas de tipo McLean Anderson, donde las cantidades de FeCr, de FeMn y de Matriz (80 % Escoria + 10 % Caliza + 10 % Fluorita) en el fundente son las variables. Con los fundentes obtenidos por pelitización con silicato de sodio como aglomerante y calcinado posterior, fueron realizados depósitos sobre chapas en varias pasadas paralelas con solape y de estos fueron extraídas probetas para la caracterización. La composición química y la microestructura de los depósitos fueron evaluadas en función de las proporciones de los componentes de la mezcla del fundente. Se concluye que es viable el reciclado de las escorias para emplearlas como componentes de un fundente para el recargue por soldadura y que el aumento de FrCr y FeMn en el fundente conduce a un metal depositado adecuado para enfrentar el desgaste abrasivo.

Resumo Aulas práticas são de fundamental importância em cursos de engenharia, para que os estudantes se sintam expostos a uma atmosfera real da aplicação dos conhecimentos teóricos. O presente trabalho tem o objetivo de demonstrar como o apoio audiovisual às aulas práticas pode melhorar a eficácia das mesmas, tanto por facilitar os docentes como por fomentar o alcance do aprendizado por parte dos estudantes. Implantado pelo autor em disciplinas de soldagem no curso de engenharia mecânica da UFU em nível de pós-graduação, a iniciativa visou tornar as aulas menos trabalhosas para os instrutores, pelo melhor aproveitamento de tempo e recursos laboratoriais, sem tirar a atratividade para os alunos. Sempre procurando garantir a participação ativa dos estudantes durante as práticas, para não se tornarem apenas espectadores durante a execução dos experimentos, os alunos são encorajados inicialmente a conhecer e praticar atividades nos laboratórios. Em seguida, se emprega o artifício do apoio audiovisual somente em substituição a atividades repetitivas e passivas. São apresentados 2 exemplos de aplicação, com ênfase na formação (verificação de fenômenos físicos e conceitos teóricos) e informação (apresentação de técnicas e procedimentos laboratoriais). Conclui-se que os objetivos desta abordagem foram alcançados, mas que a avalição do efeito sobre o aprendizado só será possível ao longo dos anos de aplicação do método.

Abstract Lab classes are of essential importance for engineering courses, for exposing students to an actual atmosphere during application of the theoretical knowledges. This work has the objective of demonstrating how audiovisual assisted lab classes can improve the effectiveness of the classes, as much for supporting the tutor as for boosting the students’ learning. Implemented by the author in post-graduate courses of Mechanical Engineering at Federal University of Uberlandia, Brazil, the aim was to turn classes less laborious for the teachers and concomitantly more attractive and efficient to the students, while time and lab resources are more effectively used. Always trying to assure active participation of the students (not as passive spectators) during the execution of the experiments, the students are at first encouraged to get acquainted to laboratorial practices. Following, audiovisual resources are used complementary to replace only the repetitive and/or passive activities. The methodology applications were over disciplinary topics, with emphasis on the formative (certification of physics phenomena and theoretical concepts) and information (presentation of techniques and processes) aspects. It was concluded that the objectives of this approach have been achieved, but the assessment of the effect on learning will be possible over the years of method implementation.

Resumo Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra a construção e avaliação de um Atlas de Soldagem produzido através de simulações físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas. O objetivo é que o atlas de soldagem seja uma ferramenta orientativa para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem desta classe de material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço ARBL bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Abstract Niobium microalloyed steels have shown to be an excellent solution for fabrication of structural beams, employing concepts already developed for the oil and gas industry. However, the definition of the actual welding related needs of this family of bainite steels is not well described in the welding standards mostly used in the structural construction sector. This paper demonstrates the construction and assessment of a Welding Atlas, built from using physical simulations (Gleeble and dilatrometry) and mechanical tests of the simulated specimens. The objective is to have the Atlas as a guiding tool to improve the parametrization for welding this class of steels. The proposal methodology was applied to a HSLA bainitic steel class 65 ksi. It was possible to determine with more accuracy the recommended energy range of the weld, including the need or not of preheating, and show that they were comparable with actual welds. The methodology shows benefits including a safer parametrization and cost savings resulting from unnecessary preheating elimination.

Resumo: A característica típica do método de medição das tensões por Difração de Raio X (DRX) é que as medições ocorrem numa camada superficial. As chapas de aço vêm com superfícies alteradas (tensões residuais ou rugosidades inerentes ao material) por processos de laminação, limpeza (jateamento, esmerilhagem) e até por corrosão. Por isto, a preparação da superfície previamente à medição das tensões residuais é essencial, apesar de nem sempre ser observada ou haver procedimentos padronizados. A recomendação geral é remover uma camada micrométrica para não mascarar as tensões causadas pela soldagem. Neste trabalho, foi avaliado o uso de um processo eletrolítico portátil e mecanizado, para remoção de material em superfícies de chapas de aço ANBT 1020 e AISI 304. Estudou-se composições químicas para soluções eletrolíticas e a influência da corrente sobre a quantidade de material removido, tempo de remoção e temperatura durante o processo. Como resultado, encontrou-se soluções químicas e parâmetros não austeros que permitiram a remoção de cerca de 300 µm em um tempo razoável. Uma maior corrente reduz o tempo de remoção, mas aumenta o consumo da solução e temperatura da peça (que, por efeito colateral, poderia chegar a alterar a microestrutura ou gerar tensões térmicas). Além disso, foi demostrado a influência dos parâmetros de remoção sobre a operacionalidade do processo.

Abstract: A characteristic feature of the X Ray Diffraction (XRD) method for stress determinationt is that measurements occur at a thin surface layer. Steel sheets come with surfaces modified by lamination, cleaning (sandblasting, grinding) and even corrosion, which induce residual stresses or roughness inherent to the material. Therefore, surface preparation prior to the residual stress measurement is essential, although no standard procedure seems to be available. A general recommendation is to remove a thin layer so that only residual stresses related to the welding process will be measured. In this study, the use of portable electrolytic equipment was evaluated for mechanized surface material removal. Chemical compositions of electrolytic solutions and the influence of current on the removed material, removal time and temperature during the process were studied. As a result, a suitable chemical solution for electroetching of low carbon steel was developed and a set of “soft” parameters that allowed the removal of about 300 um in a reasonable time was found. Higher currents reduce the removal time, yet increasing the consumption of the solution and plate temperature (which could adversely alter the microstructure or generate thermal stresses). Furthermore, the influence of these parameters on the operability of the process was demonstrated.

Abstract This work assesses the wear resistance behavior of different high Cr and Nb alloyed hardfacing deposits carried out by Self-shielded Flux Cored Arc Welding, considering the resulting microstructures as base for the analysis. To obtain non-commercial alloys, an “in-situ” technique was employed with addition of cold wire into the weld pool. Six combinations of two commercial FeCrC and FeCrNbC tubular wires and three different solid wires (AWS ER 70S-6, ER308LSi and ER 430) were used to obtain white cast iron hardfacing deposits on plain carbon steel subtracts. The welding parameters were identical for all combinations. Each deposit was characterized taking into account the resulting microstructure, hardness and abrasion wear resistance. The addition of a ferritic stainless solid wire in the weld pool resulted in the best wear resistance, which was boosted if Nb is present in the S-FCAW wire. The reason for these results was microstructure refinement and the presence of NbC and M7C3, the latter being present in all combinations.

Resumo: Vários estudos têm demonstrado a influência dos parâmetros e proteção gasosa sobre a estabilidade de transferência metálica ou sobre a geração de fumos em soldagem MIG/MAG, mas pouco ou nada tem sido discutido sobre a emissão de gases tóxicos e asfixiantes, particularmente no que tange a parametrização do processo. O objetivo deste estudo foi analisar e avaliar o efeito de aspectos operacionais dos processos de soldagem (estabilidade da transferência metálica e composição do gás de proteção) sobre os níveis de emissão gasosa de durante a soldagem MIG/MAG (aspectos ambientais e de saúde ocupacional). Utilizando-se misturas de argônio com CO2 e O2 e mantendo-se a mesma corrente média e o mesmo volume de cordão de solda, soldagens com transferência por curto-circuito foram realizadas com arame de aço carbono em ambientes aberto (zona de respiração do soldador) e confinados. A tensão de soldagem foi ajustada gradualmente para modificar a estabilidade da transferência. Verificou-se que quanto mais rica a composição do gás em CO2, mais CO2 e O2 são emitidos pelo arco. No entanto, ao contrário de emissão de fumos, tensão e estabilidade da transferência metálica não têm efeito sobre a geração de gases. Verificou-se também que, apesar da grande quantidade de CO e CO2 emitida pelo arco, especialmente quando se utiliza gás de proteção CO2 puro, não se forma concentração residual de alto nível de CO e CO2 perto de zona de respiração do trabalhador, mesmo em células de trabalho confinadas.

Abstract: Several studies have demonstrated the influence of parameters and shielding gas on metal transfer stability or on the generation of fumes in MIG/MAG welding, but little or nothing has been discussed regarding the emission of toxic and asphyxiating gases, particularly as it pertains to parameterization of the process. The purpose of this study was to analyze and evaluate the effect of manufacturing aspects of welding processes (short-circuit metal transfer stability and shielding gas composition) on the gas emission levels during MIG/MAG welding (occupational health and environmental aspects). Using mixtures of Argon with CO2 and O2 and maintaining the same average current and the same weld bead volume, short-circuit welding was performed with carbon steel welding wire in open (welder’s breathing zone) and confined environments. The welding voltage was adjusted to gradually vary the transfer stability. It was found that the richer the composition of the shielding gas is in CO2, the more CO and CO2 are generated by the arc. However, unlike fume emission, voltage and transfer stability had no effect on the generation of these gases. It was also found that despite the large quantity of CO and CO2 emitted by the arc, especially when using pure CO2 shielding gas, there was no high level residual concentration of CO and CO2 in or near the worker’s breathing zone, even in confined work cells.

Resumo Um adequado controle da poça fundida é de fundamental importância para obtenção de soldas em conformidade geométrica com as especificações de projeto. O processo “Plasma-MIG” com Arcos Concêntricos tem sido apresentado como uma alternativa inovadora neste sentido. Desta forma, este trabalho objetivou ampliar os estudos relacionados ao balanço das correntes entre o eletrodo consumível e o arco externo, ao ângulo de inclinação da tocha e à distância entre a tocha e a peça sobre a performance do processo. Soldagens de simples deposição sobre chapa foram executadas na posição plana, visando identificar individualmente o efeito de cada das variáveis sobre a geometria do cordão. A corrente no arco externo foi avaliada em quatro níveis e os efeitos dos demais parâmetros foram avaliados em três níveis. Foi observado que incrementos na corrente do arco externo favorece o aumento da largura, penetração e área fundida e redução do reforço. O aumento da distância da tocha até a peça fez o reforço aumentar e as larguras, penetração e área fundida diminuíram. Quanto ao ângulo de ataque da tocha, a largura e área fundida aumentaram e o reforço e penetração diminuíram quando se muda do modo puxando para empurrando.

Abstract An appropriate control of the welding pool is essential for obtaining welds in conformity with design specifications. The “Plasma-MIG” with concentric arcs process has appeared as an innovative option in this direction. Thus, this work aimed to expand the studies related to the influence of the balance of current between the consumable electrode and the external arc, to the torch angle and to torch-plate distance on the process performance. Bead on plate welds were carried out aiming to identify individually the effect of each of the variables on the bead geometry. The extern arc current was evaluated at four levels and the effect of the remaining parameters was evaluated at three levels. Increases of extern arc current promotes wider beads, deeper penetration, larger molten area and lower reinforcement. When the distance electrode-plate was lengthened, the reinforcement increased and the width, penetration and melt area decreased. Concerning the torch angle, the width and melt area increased and the reinforcement and penetration decreased when the position changes from pulling to pushing.

Neste trabalho foi realizada uma avaliação técnico-econômica do processo de soldagem MIG/MAG Duplo Arame para soldagens de passes de enchimento na posição plana, empregando o modo operacional Curto-Circuito Controlado (CCC) no arame-seguidor, como forma de melhorar o controle da poça de fusão e reduzir respingos. A avaliação foi feita através de um estudo comparativo entre a técnica MIG/MAG Duplo Arame convencional (com uso da corrente pulsada em ambos os arames) e uma combinação de Pulsado no arame-líder e CCC no arame-seguidor. Foram mantidos constantes os valores das correntes médias para cada arame, o volume de material depositado por unidade de comprimento de solda, o tipo e dimensão do chanfro e o arame, a composição do gás de proteção e a DBCP. Avaliou-se o acabamento superficial e a geometria dos cordões de soldas, a taxa e a eficiência de deposição e as velocidades limites de soldagem resultantes do uso de cada técnica. Os resultados mostram que o uso do modo CCC no arco seguidor aumenta levemente a capacidade de produção do processo, faz gerar menos respingos, melhora o acabamento do cordão, produz ZF e ZAC menores e ainda mantem similar envelope operacional (quanto à faixa de velocidades de soldagens úteis), o que são fatores positivos. Por outro lado, como desvantagem, o uso de CCC levou a cordões mais convexos e com uma penetração menor.

In this paper, a techno-economical evaluation of the Double Wire MIG/MAG welding process for filling passes on the flat position was performed, applying Controlled Short-Circuiting (CSC) mode in the trailing wire. The aim was to improve the welding pool control and reduce spatter generation. The evaluation was carried out through a comparative study between the conventional Double Wire MIG/MAG welding technique (using pulsed current in the both wires) and a combination of a pulsed current in the leading wire and CSC in the trailing wire. The values of the average current at each wire, the volume of deposited material per unit of weld length, the type and size of the joint bevel and wire, the shielding gas composition and the CTWD were maintained constant. It was evaluated the surface finish and geometry of the weld beads, the deposition rate and efficiency and the limit welding speeds, resultant from each technique. The results showed that the use of CSC in the trailing wire slightly increases the production capacity of the process, generates less spatter and provides a better visual aspect of the welds, with a narrower HAZ and FZ, and still keeps the operational maps, which are positive factors. On the other hand, as disadvantages, the use of the CSC led to more convex beads with smaller penetration.