Estudo dos parâmetros de soldadura MIG/MAG para otimização das propriedades mecânicas e geométricas do cordão de solda

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Casarini, Arthur
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/22882
Resumo: Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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spelling Estudo dos parâmetros de soldadura MIG/MAG para otimização das propriedades mecânicas e geométricas do cordão de soldaSoldadura MIG/MAG automatizadaOtimizaçãoMétodo TaguchiANOVADomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MecânicaMestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáA soldadura MIG/MAG é um dos processos de fusão a arco elétrico mais utilizados na indústria devido a sua elevada eficiência. A correta seleção dos parâmetros de entrada tem influência direta na qualidade da solda e, com o controle destes parâmetros, é possível reduzir a quantidade de material de adição, melhorar as suas propriedades e, consequentemente, aumentar a produtividade do processo. Este trabalho tem como, um dos objetivos, estudar um sistema que permita adicionar dois graus de liberdade à tocha de soldadura através da criação de um mecanismo capaz de variar e controlar o ângulo através de um par de engrenagens sem-fim e um motor de passo elétrico acionado por comandos computacionais. Outro objetivo é selecionar um grupo de parâmetros de soldadura, submetê-los a uma otimização pelo Método de Taguchi e avaliar a influência destes através da Análise de Variância (ANOVA). Um arranjo ortogonal L9 reuniu três parâmetros (tensão de soldadura, velocidade de soldadura e ângulo da tocha de soldadura) em três níveis, então, com todas as combinações feitas e executadas, foram realizadas análises macrográficas e ensaios experimentais de tração transversal que forneceram, respetivamente, as características geométricas e mecânicas. As razões sinal-ruído permitiram realizar a otimização e a ANOVA permitiu determinar a influência dos parâmetros de entrada sobre os parâmetros de resposta (largura, reforço, penetração e limite de resistência à tração transversal do cordão de soldadura). A velocidade de soldadura mostrou-se como o parâmetro mais influente para a geometria do cordão de solda, contribuindo 66,36 [%] para a largura, 63,54 [%] para o reforço e 66,94 [%] para a penetração, e o ângulo de ataque da tocha o mais influente para o limite de resistência à tração transversal (41,39 [%]). As combinações ótimas para a largura são 22,4 [V], 300 [mm/min] e 0 [°], para o reforço são 22,4 [V], 400 [min/mm] e 30 [°], para a penetração 23,3 [V], 400 [mm/min] e 0 [°] e, finalmente, para o limite de resistência à tração transversal 24,1 [V], 200 [mm/min] e 15 [°]. Para determinar o desempenho do método, o valor da razão sinal-ruído obtida experimentalmente foi comparado ao valor da razão sinal-ruído ótima teórica utilizando o cálculo do erro relativo, para a largura houve um erro de 0,31 [%], para o reforço 7,57 [%], para a penetração 6,29 [%] e para o limite de resistência à tração transversal 0,88 [%]. Apesar de não ser produzido, o mecanismo demonstrou-se funcional a partir de simulações no software Solidworks.O Método de Taguchi mostrou-se adequado para este tipo de problema, oferecendo um bom planeamento de ensaios experimentais e eficaz nos resultados.Gas metal arc welding is one of the arc fusion processes that is widely used in industry due to its high efficiency. The correct selection of the input parameters has direct influence on the weld quality and, with the control of those parameters, it is possible to reduce the amount of weld material, improve its properties and then increase the productivity of the process. This study intend to add two degrees of freedom to a welding torch with the development of a mechanism capable of variate and control the torch angle with the uso of a worm gear and an electric step motor operated by the computer. Another objective is take a group of weld parameters and submit them to the optimization by the Taguchi Method and check the influence of those through a Variance Analysis (ANOVA). An L9 orthogonal array gathered three parameters (weld voltage, weld speed and weld torch angle) into three levels, then, with all combinations set and performed, the macrography and the transversal tensile strength test provided, respectively, the geometrical and the mechanical properties. The signal-to-noise ratios enable the optimization and the ANOVA provided the influence of the input parameters on the response parameters (weld width, reinforcement, penetration depth and ultimate transversal tensile strength). The weld speed appeared as the most influent parameter for the weld geometry, contributing 66.36 [%] to width, 63.54 [%] to reinforcement and 66.94 [%] to penetration, and the weld torch angle the most influent to the ultimate transversal tensile strength (41.39%). The optimum levels to the width are 22.4 [V], 300 [mm/min] and 0 [°], to the reinforcement 22.4 [V], 400 [mm/min] and 30 [°], to the penetration 23.3 [V], 400 [mm/min], 0 [°] and, lastly, to the ultimate transversal tensile strength 24.1 [V], 200 [mm/min], 15 [°]. To determine the method performance, the signal to noise ratio value obtained experimentally was compared to the theoretical optimum signal to noise ratio value using the relative error theory. For the width there was an error of 0.31 [%], to the reinforcement 7.57 [%], to the penetration depth 6.29 [%] and for the ultimate transversal tensile strength 0.88 [%]. Although not produced, the mechanism demonstrated its functionality from simulations in Solidworks software. The Taguchi method showed to be suitable for this kind of problem and giving an efficient experiment design and great results.Ribeiro, J.E.Coelho, J.P.Olivio, Émillyn F. TrevisaniBiblioteca Digital do IPBCasarini, Arthur2020-11-18T11:37:35Z202020182020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/22882TID:202538940porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:51:13Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/22882Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:13:59.862551Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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