Análise comparativa do processo produtivo e propriedades mecânicas resultantes dos processos de soldagem manual MIG/MAG e a LASER na união de chapas de aço com baixo teor de carbono para aplicação em máquinas agrícolas

Abstract

Este estudo foi realizado em uma empresa situada na região do Alto Jacuí que produz máquinas e implementos agrícolas e recentemente adquiriu um equipamento de soldagem LASER manual e de baixa potência para uso em algumas aplicações dentro da empresa. Como esta versão do processo LASER é pouco conhecido e pouco utilizado na indústria em geral, surgiu a necessidade de se realizar um trabalho prospectivo com o intuito principal de identificar as características do processo, ou seja suas vantagens e desvantagens em relação a um processo bastante conhecido e já estabelecido dentro da empresa que é o MIG/MAG. Dito isto, este estudo visou comparar os processos de soldagem MIG/MAG e LASER (manual e de baixa potência) na soldagem de chapas de aço de baixo carbono e de pequena espessura, levando em consideração a viabilidade técnica e os benefícios de substituir ou complementar o processo atual (MIG/MAG) pelo LASER em aplicações específicas na produção de máquinas e implementos agrícolas dentro desta empresa. Para tanto, a pesquisa se valeu de ensaios mecânicos, ensaios não-destrutivos, abordou questões referentes à qualidade, custos, além de relatar diferenças técnicas e informações relacionadas à segurança, buscando sempre servir de apoio para a tomada de decisões sobre maiores investimento no processo LASER. De forma mais detalhada, foram realizados ensaios mecânicos (tração, dobramento e macrografia) ensaios não destrutivos (visual, líquido penetrante e radiografia) e apoiados por uma estimativa de custos com consumíveis (arame, gás de proteção e energia elétrica). Os resultados mostram que a soldagem a LASER se destaca pela maior velocidade de soldagem, menor deformação térmica, cordão livre de respingos e menor custo com consumíveis. Contudo, apresenta algumas limitações, como a dificuldade no preenchimento de lacunas, o maior custo de aquisição do equipamento, por entregar menor rigidez estrutural ao conjunto e pela ocorrência de microporosidades internas quando utilizado outro gás além do nitrogênio. Para a tomada de decisão, além dos aspectos puramente técnicos, há alguns condicionantes. Por exemplo, a empresa deverá considerar o tipo de aplicação, os requisitos de qualidade e os custos envolvidos na aquisição de novos equipamentos com diferentes características técnicas, treinamento de soldadores, questões de segurança e o tempo de adaptação, aspectos estes que estiveram fora do escopo deste trabalho. Contudo, do ponto de vista técnico, o LASER produz soldas de alta qualidade que passaram em todos os ensaios aos quais foram submetidos, com destaque especial para as soldagens com nitrogênio como gás de proteção. Os custos calculados para as soldagens com LASER foram, em sua maioria, menores em relação à soldagem com MIG/MAG. A única objeção vai para a questão de segurança no trabalho que terá que ser contornada com a aquisição de equipamentos específicos e treinamento dos soldadores, isto se empresa resolver investir neste processo no futuro.

This study was carried out at a company located in the Alto Jacuí region that produces agricultural machinery and implements and recently acquired a manual, low-power LASER welding machine for use in some applications within the company. As this version of the LASER process is little known and little used in industry in general, the need arose to carry out prospective work with the main aim of identifying the characteristics of the process, i.e. its advantages and disadvantages in relation to a process that is well known and already established within the company, which is MIG/MAG. That said, this study aimed to compare the

MIG/MAG and LASER welding processes (manual and low-power) in the welding of low- carbon, thin steel plates, taking into account the technical feasibility and benefits of replacing

or complementing the current process (MIG/MAG) with LASER in specific applications in the production of agricultural machinery and implements within this company. To this end, the research made use of mechanical tests, non-destructive tests, addressed issues relating to quality, costs, as well as reporting technical differences and safety-related information, always seeking to support decision-making on further investment in the LASER process. In more detail, mechanical tests were carried out (traction, bending and macrography), non-destructive tests (visual, liquid penetrant and radiography) and supported by a cost estimate for consumables (wire, shielding gas and electricity). The results show that LASER welding stands out for its higher welding speed, lower thermal deformation, spatter-free bead and lower consumables costs. However, it has some limitations, such as the difficulty in filling gaps, the higher cost of acquiring the equipment, the lower rigidity of the assembly and the occurrence of internal microporosity when using a gas other than nitrogen. When making a decision, in addition to purely technical aspects, there are a number of constraints. For example, the company will have to consider the type of application, quality requirements and the costs involved in acquiring new equipment with different technical characteristics, training welders, safety issues and adaptation time, all of which were outside the scope of this work. However, from a technical point of view, LASER produces high quality welds that have passed all the tests to which they have been subjected, with special emphasis on welding with nitrogen as a shielding gas. The costs calculated for LASER welding were, for the most part, lower than for MIG/MAG welding. The only objection is the issue of occupational safety, which will have to be overcome by acquiring specific equipment and training the welders, if the company decides to invest in this process in the future.