EFEITO DOS PARÂMETROS DE PROCESSO NAS CARACTERÍSTICAS DE CORDÕES DE SOLDA DEPOSITADOS PELO PROCESSO MCAW COM ELETRODO ROTATIVO (MCAW-RE)

Abstract

The MCAW with rotating electrode process (MCAW-RE) is a variation of the conventional MCAW, in which the metal cored tubular wire is submitted to a rotational movement along a pre-established diameter. This process was developed to enable narrow gap welding, once the rotational motion of the electrode allows the electric arc to reach peripheral regions of the bevel, preventing lack of fusion on the sidewalls. As a result, it is possible to reduce welding costs and improve productivity compared to the conventional GMAW process. However, there are still few studies about the process, especially about the effect of the process parameters (frequency and diameter of electrode rotation) on the properties of welds obtained by MCAW-RE, which justifies the conduction of this study. The present work investigates the influence of the process parameters on the geometric, mechanical and microstructural characteristics of weld beads deposited by the MCAW-RE process on C-Mn steel of class ASTM A 516 Grade 70, in order to establish criteria for the proper selection of the rotation frequency and the rotation diameter of the electrode for further application in welding joints. For this, beads on plate were produced varying the process parameters according to the 3k factorial design, using rotation frequencies equal to 1500, 3000 and 5000rpm, and rotation diameters equal to 3, 6 and 8mm. The results showed that the best welding condition was obtained by the combination of 1500rpm for frequency and 3mm for diameter, based on the evaluation of geometric parameters, such as penetration, bead width and dilution, and the mechanical and microstructural properties of the weld metal and the heat affected zone.

O processo MCAW com eletrodo rotativo (MCAW-RE) é uma variação do MCAW convencional, em que o arame-eletrodo do tipo tubular com alma metálica (metal cored) é submetido a um movimento de rotação ao longo de um diâmetro pré-estabelecido. Este processo foi desenvolvido para viabilizar a soldagem em chanfro reto e estreito, uma vez que este movimento de rotação permite ao arco elétrico alcançar regiões periféricas da parede chanfro, evitando a ocorrência de falta de fusão lateral. Por conseguinte, é possível obter ganhos de produtividade e redução de custos em relação ao processo GMAW convencional. No entanto, a literatura ainda é muito limitada sobre o efeito dos parâmetros de processo (frequência e diâmetro de rotação do eletrodo) nas características de juntas soldadas por este processo, o que justifica um estudo para melhor compreendê-los. O presente trabalho investiga a influência dos parâmetros de processo nas características geométricas, mecânicas e microestruturais de cordões de solda depositados pelo processo MCAW-RE sobre aço C-Mn da classe ASTM A 516 Grau 70, de forma a estabelecer critérios para a seleção adequada da combinação da frequência e do diâmetro médio de rotação do eletrodo para utilizar na soldagem de juntas. Para tanto, foram depositados cordões sobre chapa variando os parâmetros de processo segundo o planejamento fatorial 3k , utilizando as frequências de rotação de 1500, 3000 e 5000rpm, e diâmetros de rotação de 3, 6 e 8mm. Os resultados mostraram que a melhor condição de soldagem foi obtida para uma frequência de 1500rpm e diâmetro médio de rotação de 3mm, com base na avaliação de parâmetros geométricos, tais como penetração, largura do cordão e diluição e das propriedades mecânicas e microestruturais do metal de solda e da zona termicamente afetada.