Resumo A soldagem a ponto por resistência elétrica possui um papel importante na fabricação de diversos produtos da indústria. Apesar de sua ampla aplicabilidade, este processo está sujeito a apresentar certa inconsistência na qualidade devido a variáveis controláveis e não controláveis. Desta forma, este estudo busca aplicar a metodologia de superfície de resposta para a obtenção de valores otimizados de fatores controláveis do processo, tais como corrente de soldagem, tempo de soldagem e força do eletrodo. Verificou-se o comportamento das curvas do deslocamento do eletrodo, a fim de observar o efeito da queima do revestimento das chapas de aço carbono galvanizadas. Avaliou-se também o teste de cisalhamento para verificar a deformação na força máxima de ruptura dos corpos de prova. Os resultados da aplicação mostraram que parâmetros elevados de corrente e parâmetros reduzidos dos tempos de ciclo proporcionaram maiores níveis de força e valores desejáveis de indentação. Além disso, foi possível verificar através dos experimentos que os critérios de qualidade do ponto de solda apresentam correlação com as características das curvas de deslocamento do eletrodo, proporcionando uma maneira eficaz para avaliar a qualidade do processo de solda a ponto a partir de testes não destrutivos.

Abstract The resistance spot welding has a great importance in the manufacture of several industrial products. Despite its wide applicability, this process is subject to certain quality inconsistency due to controllable and non-controllable variables. Thus, this study seeks to apply the response surface methodology to obtain optimized values of controllable process factors, such as welding current, welding time and electrode strength. The behavior of the electrode displacement curves has been verified in order to observe the burning effect of the coating of the galvanized carbon steel plates. It was also evaluated the shear test to verify the tensile-shear strength of the specimens. The results of the application showed that high current parameters and reduced cycle time parameters provided higher levels of strength and desirable indentation values. In addition, it was possible to verify through the experiments that the quality criteria of the weld point correlate with the characteristics of the displacement curves of the electrode, providing an efficient way to evaluate the quality of the process of welding to point from nondestructive tests.

Resumo Os aços inoxidáveis ferríticos vêm ganhando cada vez mais espaço na indústria, devido principalmente a sua grande durabilidade e aplicabilidade. Nos últimos anos, o crescente avanço tecnológico da indústria metal mecânica, possibilitou o desenvolvimento de novas ligas e processos de soldagem deste metal. Em meio a estes processos, a soldagem por resistência tem sido muito utilizada por possibilitar rapidez com custo baixo. Muito embora existam poucas informações disponíveis na literatura, é reconhecido que a união pela mescla da atuação simultânea de calor e deformação, presentes no processo de soldagem por resistência, podem interferir diretamente nas propriedades magnéticas e mecânicas dos aços inoxidáveis ferríticos. Assim, uma avaliação destas características em produtos manufaturados torna-se importante em determinados setores industriais, notadamente nos de equipamentos eletrônicos e metrológicos. O objetivo desse artigo é a observação das tensões residuais e propriedades magnéticas em diferentes níveis de energia de soldagem e deformação no processo de soldagem a ponto por resistência elétrica em chapas de aço AISI 444. Os resultados mostraram que a energia de soldagem e deformação afetam as propriedades magnéticas, por outro lado não existe influência substancial na tensão residual.

Abstract Ferritic stainless steel has been gaining space in the industry, due mainly to its durability and applicability. In recent years, the growing technological advances of the metalworking industry, enabled the development of new alloys and welding processes of this metal. In the midst of these processes, resistance spot welding has been largely used due to the very short process time with low cost. Although there is a lack of available information in the literature, the union of materials by the mixture of the simultaneous action of heat and deformation, present in the resistance spot welding, can affects the mechanical and magnetic properties directly of ferritic stainless steels. Thus, an evaluation of these characteristics in manufactured products becomes important in certain industrial sectors, especially in electronic and metrological equipment. The main objective of this article is the observation of residual stresses and magnetic properties at different levels of welding energy and deformation in the resistance spot welding process steel AISI 444. The results showed that welding and deformation energy affect magnetic properties, on the other hand there is no substantial influence on the residual stress.

Resumo A soldagem das chapas de aço galvanizado, em sua grande maioria é realizada através do processo de soldagem a ponto por resistência elétrica, principalmente no setor automotivo. Apesar de suas vantagens, no momento em que ocorre a fusão a pressão exercida pelo eletrodo vence a resistência do material culminando em uma leve penetração do eletrodo no metal base. Este fenômeno é denominado de indentação. Neste contexto, este trabalho estudou a indentação do ponto soldado, com o objetivo de determinar a penetração do eletrodo por meio de um método não destrutivo. Para isto, foram avaliados os sinais gerados por um sensor que registra o deslocamento do eletrodo durante as fases do processo de soldagem a ponto, utilizando como base, a leitura da expansão térmica da chapa de aço galvanizado. A profundidade da indentação foi revelada graficamente pelo sensor de deslocamento do eletrodo em comparação a medição realizada com o relógio apalpador por métodos estatísticos. Evidências mostraram que o sinal de deslocamento do eletrodo, mostrou ser um eficiente método na determinação da indentação no processo de soldagem a ponto por resistência elétrica em chapas de aços galvanizados.

Abstract The welding of galvanized steel plates, mostly takes place via the welding process to the resistance spot welding, especially in the automotive sector. Despite its advantages, which occurs when the melt pressure exerted by the electrode overcomes the resistance of the material culminating in a light penetration of the electrode base metal. This phenomenon is called indentation. In this context, this paper studied the indentation spot welded, in order to determine the penetration of the electrode through a non-destructive method. To this, were evaluated signals generated by a sensor which registers the displacement of the electrode during the phases of the welding process to the point, using as basis, the reading of thermal expansion of the galvanized steel sheet. The deepness of indentation was revealed graphically by the electrode of the displacement sensor compared the measurement performed with the probe clock by statistical methods. Evidence has shown that the electrode displacement signal, proved to be an efficient method for determination of the indentation in the welding process to the point electric resistance of galvanized steel sheets.

Os aços galvanizados são utilizados em grande número, principalmente nas indústrias automotivas, pela sua resistência à corrosão e baixo custo. A soldagem destes materiais, neste setor industrial, normalmente é realizada através do processo de soldagem a ponto. Em função dos aços galvanizados apresentarem uma camada de cobertura à base de zinco, normalmente utiliza-se durante soldagem, uma técnica denominada burn zinc (queima do zinco), para minimizar os efeitos prejudiciais do zinco neste material, durante o ciclo de soldagem. Neste contexto, este trabalho estudou um método não destrutivo, com o objetivo de encontrar uma adequada remoção desta camada de zinco, considerando para isto, os sinais gerados por um sensor que registra o deslocamento do eletrodo durante as fases do processo de solda a ponto, utilizando como base a leitura da expansão térmica da chapa de aço galvanizado. Assim, experimentos de simulação física foram feitos, variando a corrente e o tempo de ciclo da fase de preaquecimento. As respostas de burn zinc geradas pelo sensor e as análises visuais por atributo, foram mostradas em gráficos através de um envelope operacional. Evidências mostraram que o sinal de deslocamento do eletrodo, mostrou ser um eficiente método não destrutivo para a determinação de parâmetros adequados de burn zinc no processo de solda a ponto para chapas de aço galvanizadas.

Galvanized steel is used in large numbers, especially in the automotive, for its corrosion resistance and low cost. The welding of these materials, this industrial sector is usually performed through the spot welding process. Depending on the galvanized steel with a film of coating based on zinc is usually used in welding, a technique called burn zinc (zinc burning) to minimize the detrimental effects of zinc in the material during the welding cycle. In this context, this paper studied a non-destructive method, aiming to find an appropriate removal of this layer of zinc, for considering this, the signals generated by a sensor that records the dislodgement during stages of the spot welding, using as a basis the reading of the thermal expansion of galvanized steel sheet. Thus, physical simulation experiments were performed by varying the current and the time for the preheating phase cycle. The responses from the burn zinc generated by the sensor and visual analysis by attribute, were shown in graphs through an operating envelope. Evidence showed that the sign of displacement of the electrode, proved to be an efficient non-destructive method for determining the appropriate parameters in the burn zinc in process of spot welding for galvanized steel plates.

A soldagem de revestimento de aços carbono com aços inoxidáveis tem obtido destaque no meio industrial por permitir que superfícies anti-corrosivas sejam obtidas a partir de materiais de baixo custo. No entanto, visando garantir a qualidade final dos revestimentos, é importante que o procedimento de soldagem seja bem ajustado, para que os cordões sejam depositados com a geometria desejada, com produtividade e sem defeitos. O objetivo deste trabalho é a otimização de múltiplas características do processo de revestimento de chapas de aço carbono ABNT 1020 utilizando arame tubular de aço inoxidável ABNT 316L. As características otimizadas incluem a largura, penetração, reforço e diluição, que representam a geometria do cordão. A produtividade foi maximizada através da taxa de deposição e do rendimento do processo. Como respostas de qualidade, considerou-se a formação de escória e o aspecto superficial. A estratégia de modelagem e otimização foi baseada em uma combinação da Metodologia de Superfície de Resposta, Método do Critério Global e Algoritmo Genético. Os resultados indicam que os modelos de superfície de resposta desenvolvidos para as características do processo apresentaram altos ajustes. O Método do Critério Global e o Algoritmo Genético foram aplicados com sucesso, o que permitiu a identificação do ponto de ótimo.

The stainless steel cladding process has highlighted in the industrial environment for allowing anti-corrosive surfaces are made from low cost materials. However, in order to ensure the claddings final quality, it is important that the welding procedure is well adjusted, so that the welds are deposited with the desired geometry, with productivity and flawless. The aim of this work is the multiple characteristics optimization in cladding of ABNT 1020 carbon steel plates using ABNT 316L stainless steel cored wire. The optimized features include the bead width, penetration, reinforcement and dilution, representing the weld bead geometry. Productivity has been maximized through the deposition rate and process yield. As quality responses, we considered the slag formation and surface appearance. The modeling and optimization strategy was based on a combination of Response Surface Methodology, Global Criterion Method and Genetic Algorithm. The results indicate that the response surface models developed for the process characteristics had high adjustments. The Global Criterion Method and Genetic Algorithm were implemented successfully, allowing the results optimization.

Encontrar um conjunto ótimo de parâmetros para um processo de soldagem é uma tarefa pouco trivial, face às múltiplas características exigíveis ou desejáveis que devem ser analisadas. Além disso, a negligência da estrutura de variância-covariância destas características na otimização pode conduzir a ótimos inadequados. Com o intuito de auxiliar na busca desses parâmetros, um método para otimização multiobjetiva, desenvolvido para o estudo do processo de soldagem FCAW (do inglês Flux Cored Arc Welding), utilizando-se arames tubulares, baseado no conceito de Erro Quadrático Médio Multivariado, será apresentado. Trata-se de uma abordagem combinada da Metodologia de Superfície de Resposta, Projeto de Experimentos e Análise de Componentes Principais, na tentativa de localizar valores próximos a alvos especificados, para cada uma das características estudadas (Penetração, Taxa de deposição, Rendimento, Índice de convexidade e Diluição), considerando-se as variáveis de processo expressas em função da tensão (V), velocidade de alimentação do arame (Va) e da distância do bico de contato-peça (d). Os resultados obtidos apontam para uma boa adequação desta proposta.

The optimization of welding processes is not a trivial task, mainly due to the great number of exigible and desirable characteristics that must be analyzed. Moreover, the optimization of a welding process with multiple characteristics without to consider the variance-covariance structure, may lead to inadequate optimum. To help in this task, a method of multiobjective optimization based in the Multivariate Mean Square Error applied in the study of multiple correlated characteristics of a FCAW (Flux Cored Arc Welding) welding process will be presented. This method characterized by a combined approach based in the Response Surface Methodology, Design of Experiments and Principal Components Analysis consisted in an attempt to achieve the nearest values to specific targets, for each studied characteristic (penetration, deposition rate, deposition efficiency, convexity index of the weld bead and dilution) considering the welding variables expressed in function of welding voltage (V), wire feed speed (Va) and the contact tip to workpiece distance (d). The results point out a good adequacy of the proposed method.