Otimização do processo de soldagem plasma em tubos ovais

Abstract

Este trabalho apresenta a análise de melhoria aplicada a um processo industrial de soldagem plasma autógena utilizado na união longitudinal de tubos ovais produzidos a partir de chapa de aço inoxidável com 0,8 mm de espessura. O estudo trata da implementação de um sistema diferente de soldagem no produto oval analisado, com conceito de funcionamento diferente do processo original tipo túnel. Na condição inicial, a peça se deslocava durante a soldagem e o fechamento da junta dependia fortemente da geometria obtida na calandragem, favorecendo desalinhamento, sobreposição das bordas e excesso de fusão, com índice de refugo aproximado de 95%. A melhoria concentrou-se no controle mecânico de posicionamento, alinhamento e sujeição da peça por meio de berço de apoio, mordentes laterais, faca de alinhamento, pisadores e eixo interno refrigerado, permitindo que a soldagem ocorresse com a peça estabilizada e com deslocamento da tocha ao longo da junta. Os parâmetros de soldagem de 110 A, 17 V, velocidade de 1000 mm/min e vazão de gás de 15 L/min foram analisados com cálculo de energia de arco e aporte térmico. Após a implementação, o refugo foi reduzido para aproximadamente 4% a 5%, evidenciando que a principal contribuição da melhoria está associada à estabilidade geométrica da junta antes da aplicação do arco.

This paper presents the analysis of an improvement applied to an industrial autogenous plasma welding process used for the longitudinal joining of oval tubes manufactured from 0.8 mm thick stainless steel sheet. The study addresses the implementation of a different welding system for the analyzed oval product, based on an operating concept distinct from the original tunnel-type process. In the initial condition, the workpiece moved during welding, and joint closing strongly depended on the geometry obtained during the roll forming process, favoring misalignment, edge overlap, and excessive fusion, with an approximate rejection rate of 95%. The improvement focused on the mechanical control of positioning, alignment, and clamping of the workpiece through the use of a support cradle, lateral jaws, an alignment blade, clamping pads, and an internally cooled mandrel, allowing welding to occur with the workpiece stabilized and with the torch moving along the joint. The welding parameters of 110 A, 17 V, 1000 mm/min travel speed, and 15 L/min gas flow rate were analyzed through arc energy and heat input calculations. After implementation, the rejection rate was reduced to approximately 4% to 5%, demonstrating that the main contribution of the improvement is associated with the geometric stability of the joint before arc application.