Análise comparativa da geração de fumos entre arames maciços (GMAW) e tubulares (FCAW)

Abstract

O processo GMAW (MIG/MAG) é muito utilizado no meio industrial. Entretanto, este processo apresenta limitações quanto a ações metalúrgicas sobre a zona fundida e moldabilidde do cordão. O processo FCAW, por outro lado, por apresentar elementos fluxantes, consegue melhores resultados nestes aspectos, mas o fluxo pode ser um agente responsável por elevada emissão de fumos. Este trabalho teve por objetivo apresentar um estudo comparativo da geração de fumos entre o processo GMAW com transferência metálica por curto-circuito e o processo FCAW sob proteção gasosa, ambos com eletrodos de mesma classe de resistência mecânica (483 MPa de limite de ruptura) e aplicação. Os experimentos foram realizados utilizando-se um coletor de fumos calibrado de acordo com norma. Os dois consumíveis foram avaliados sob uma proteção de 100% CO2 em dois níveis de corrente. O efeito do comprimento do arco e do uso de outra proteção (Ar+25% CO2) também foi avaliado. Para se possibilitar uma comparação próxima da realidade prática de cada consumível, procurou-se trabalhar com cada combinação arame/gás de proteção em condições apropriadas de distância bico de contato-peça e de regulagem de tensão. Fixou-se ainda o mesmo volume do cordão de solda por metro para cada nível de corrente, mantendo-se constante a relação entre a taxa de deposição e a velocidade de soldagem. Os resultados confirmam uma maior taxa de geração de fumos pelo processo FCAW (já esperado) e que a taxa absoluta de fumos cresce com o aumento da corrente de soldagem, porém para processo GMAW analisado de forma relativa (em função da massa fundida) isso não ocorre. Verificou-se que o efeito da corrente é mais significativo para o processo FCAW. O aumento do teor de CO2 elevou a taxa de geração de fumos apenas no processo FCAW, enquanto que a variação da tensão de arco não demonstrou qualquer efeito sobre esta.The GMAW (MIG /MAG) process is widespread in industry. However, it presents limitations regarding metallurgical aspects and geometrical characteristics of the weld bead. The FCAW process, on the other hand, due to presence of fluxes, achieves improvements on these aspects, but the flux might be responsible for larger fume emission. This paper aimed to present a comparative study of fume generation between the GMAW process with short-circuit metal transfer and the gas shielded FCAW process, using wires of same class of resistance (483 MPa of ultimate tension) and application. The experiments were performed in a fume chamber calibrated according to a standard. Both wires were evaluated using 100% CO2 as the shielding gas and at two current levels. The arc length effect and the use of another shielding gas (25% CO2 in argon) were also evaluated. Appropriate conditions of contact-tip-to-work-piece distance and arc voltage were selected for each wire-shielding gas combination as a means of making the comparison closer to the reality. The volume of the weld beads per meter was made the same for each level of current, by keeping the same relationship between wire deposition and welding travel speed. The results confirm a higher fume generation rate of the FCAW process (already expected) and that absolute fume generation rate grows as the welding current increases. However, for the GMAW process, analyzed from a relative point of view, it doesn't happen. It was verified that the current effect is more significant on the FCAW process. The increase in the CO2 content raised the fume generation rate only for the FCAW process, whilst the arc voltage variation did not demonstrate any effect on it.