Resposta direta: Em chapas de espessura média, uma única passada exige um aporte térmico cujo custo em crescimento de grãos e distorção excede o custo de várias passadas. A soldagem multipasse, portanto, começa no chanfro: o ângulo, a face da raiz e a abertura da raiz definem a seção transversal, e a seção transversal define o número mínimo de passadas. O posicionamento do cordão determina o reforço, o perfil entre passadas e o risco de falta de fusão.
Para quem é: Este guia foi escrito para engenheiros de soldagem e manufatura que planejam soldagem robótica multipasse em chapas de espessura média, onde a soldagem em passe único não é uma opção e o plano de passes geralmente fica a cargo do programador.
Escopo: Este documento aborda como a geometria do chanfro determina o planejamento de camadas e cordões de solda, por que o posicionamento do cordão influencia tanto a aparência quanto a fusão, e como a soldagem robótica agrava o problema. Não aborda os testes de qualificação do procedimento em si, a seleção de consumíveis ou o projeto da estrutura a ser soldada.
Por que uma única passada não é suficiente para finalizar uma junta grossa?
Com o aumento da espessura, a quantidade de calor necessária para fundir toda a seção em uma única passada cresce a um nível difícil de justificar. As consequências são metalúrgicas e dimensionais simultaneamente: estrutura de grãos mais grosseira, uma zona afetada pelo calor mais ampla e maior distorção a ser corrigida posteriormente.
Preencher a junta em camadas mantém a entrada de calor de cada passada dentro de uma faixa aceitável. Também introduz efeitos úteis: cada passada pré-aquece a região para a próxima, e as passadas subsequentes temperam parte do material depositado anteriormente.
A evidência macroscópica é fácil de interpretar. Uma solda multipasse não se apresenta como uma faixa uniforme, mas sim como um conjunto de cordões distintos empilhados em sequência, e os limites entre eles são visíveis na superfície acabada.
Na prática, o plano de passes é onde a soldagem robótica multipasse se torna repetível ou permanece dependente do programador. De acordo com ISO-15614 1: 2017Os procedimentos de soldagem são qualificados por meio de testes, e não por afirmação, sendo este o mecanismo que transforma um plano de passe em um procedimento documentado.
O sulco define a seção transversal, a seção transversal define as passagens.
O ângulo do sulco, a face da raiz e a folga da raiz determinam, em conjunto, a área que precisa ser preenchida. Divida essa área pela quantidade que uma única passada pode depositar de forma razoável e você terá o limite inferior do número de passadas. É por isso que a sequência de planejamento começa no sulco e não no conjunto de parâmetros.
A geometria do sulco também influencia a acessibilidade. Se for muito estreito, a tocha não consegue entrar ou só consegue entrar num ângulo desfavorável. Se for muito largo, o volume a preencher aumenta desproporcionalmente, o que acarreta maior tempo de ciclo e distorção. ISO-9692 1: 2013 Aborda os tipos de preparação articular e fornece um vocabulário comum para essa discussão.
Ambas as abordagens têm custos reais, portanto, o equilíbrio deve ser definido na fase de projeto, e não na produção. Um sulco escolhido para facilitar o corte pode, discretamente, comprometer a célula com um volume de enchimento significativamente maior do que o exigido por uma preparação ligeiramente diferente.
De acordo com as ISO-9692 1: 2013Os tipos de preparação de juntas são classificados explicitamente, o que proporciona ao fabricante e ao integrador um vocabulário comum, em vez de discussões sobre a aparência ideal de um chanfro. A EVST inicia as discussões sobre soldagem multipasse a partir dessa classificação.
O posicionamento das contas influencia a aparência e a fusão.
A posição de cada passada em relação à anterior determina se o reforço é uniforme, se formam sulcos entre as passadas e se a interface entre as camadas está devidamente fundida. Esses são resultados relacionados, mas distintos, e apenas o primeiro é visível externamente.
A sequência dentro de uma camada também afeta a distorção. Diferentes ordens de cordão produzem diferentes distorções angulares e diferentes encolhimentos longitudinais na mesma junta, e em trabalhos estruturais essa diferença é frequentemente maior do que o efeito do ajuste de parâmetros.
A temperatura entre passes segue a mesma linha. Ela influencia tanto as propriedades metalúrgicas quanto a formação do cordão seguinte, o que a torna um parâmetro a ser especificado e controlado, e não um resultado a ser explicado posteriormente.
Tabela de decisão: o que a junta justifica
A tabela mostra quais espessuras de chapa e tipos de juntas podem ser justificados por si só, considerando as evidências que o fornecedor ainda precisa apresentar.
| Evidências da reunião conjunta | O planejamento se justifica. | Provas de que você ainda deve |
|---|---|---|
| Preparação consistente por usinagem ou corte térmico, encaixe estável. | Um plano de camadas e contas fixo, ensinado uma única vez e reutilizado ao longo da execução. | Distribuição de ajuste medida e plano de passagem verificado em relação ao procedimento qualificado |
| Biséis preparados manualmente com variação visível | A identificação da linha de junção, ou um controle mais rigoroso do método de preparação, é decidida antes do projeto da célula. | A faixa de variação real, pois determina se a detecção é necessária ou opcional. |
| A espessura ou o tipo de junta varia conforme a composição da peça. | Um plano de aprovação por turma conjunta, em vez de um plano único aplicado a todas as disciplinas. | Classes conjuntas definidas, com o nível de aceitação para cada uma. |
| Nível de aceitação ainda não definido. | Não há procedimento final; os requisitos de aparência e volumetria são discutidos separadamente. | Nível de qualidade acordado e método de inspeção que o demonstrará. |
A consistência do sulco é a variável que os robôs expõem.
A soldagem manual absorve uma certa quantidade de variação na preparação porque o soldador observa a junta e se adapta continuamente. Um robô executando um percurso pré-programado não faz isso, o que transforma a variação na preparação de um incômodo tolerável em uma entrada de processo que precisa ser controlada ou medida.
Isso leva a uma decisão que deve ser tomada logo no início do projeto: ou se refina o método de preparação para que a variação permaneça dentro do plano estabelecido, ou se adiciona detecção ou rastreamento de costuras para que a célula possa acomodá-las. Ambas as opções são válidas; não escolher nenhuma delas não é.
A informação necessária para tomar essa decisão é a distribuição real das dimensões de ajuste e chanfro da produção atual. Na ausência desses dados, a decisão geralmente é adiada para o comissionamento, que é a etapa mais dispendiosa.
A aparência não é penetração.
Uma visão macroscópica de uma solda multipasse finalizada demonstra a sequência de cordões, a sobreposição e a regularidade da superfície. Ela não demonstra a penetração, a fusão entre as camadas, a integridade interna ou as propriedades mecânicas, e não deve ser apresentada como se o fizesse.
ISO 5817:2023 Define níveis de qualidade para imperfeições e fornece a ambas as partes um vocabulário comum sobre o que é aceitável. ISO-15614 1: 2017 Abrange a qualificação do procedimento, que é o mecanismo pelo qual os resultados internos são efetivamente demonstrados.
Manter as duas categorias separadas é a prática mais útil nesta área. Evidências visíveis comprovam a direção do processo; alegações volumétricas e mecânicas exigem a devida análise.
As expectativas dimensionais devem constar na especificação.
A soldagem em múltiplas passagens em estruturas metálicas produz contração e distorção angular mensuráveis. Quando as expectativas dimensionais são deixadas implícitas, elas geralmente são descobertas na montagem, e a correção é atribuída à soldagem em vez da ausência de uma tolerância acordada.
ISO 13920:1996 Esta norma fornece tolerâncias gerais para construções soldadas e é um ponto de partida prático para esse acordo. Referenciar uma classe explicitamente é mais útil do que descrever o requisito com adjetivos.
Nos casos em que a estrutura apresenta requisitos locais mais rigorosos, especificá-los separadamente mantém a tolerância geral viável, em vez de forçar toda a montagem ao caso mais restritivo.
De acordo com as ISO 13920:1996As tolerâncias gerais para construções soldadas são definidas como classes, portanto, citar uma classe é mais útil do que descrever o requisito com adjetivos. O EVST pergunta qual classe se aplica antes que o conceito de fixação seja elaborado.
O que incluir no pedido de capital
Informe a espessura e o material da chapa, o tipo de junta e a preparação da ranhura que pretende utilizar, o nível de aceitação e o método de inspeção, bem como a distribuição da variação de ajuste medida em relação à produção atual.
Em seguida, especifique o que o fornecedor ainda precisa comprovar: o plano de passes derivado do sulco em vez de presumido, o acesso da tocha em cada posição de passe, se a localização ou o rastreamento da costura são necessários com base nos seus dados de montagem e a classe de tolerância dimensional que o conjunto final deve atender.
Perguntas frequentes
Por que não soldar uma junta espessa em uma única passada?
Isso ocorre porque o aporte térmico necessário resultaria em maior crescimento dos grãos, largura da zona afetada pelo calor e distorção do que o custo das passagens adicionais. O preenchimento das camadas mantém cada passagem dentro de uma faixa de aporte térmico viável.
Quem deve decidir o número de camadas e passes?
Isso decorre da geometria do sulco, que define a seção transversal a ser preenchida. É uma decisão de planejamento tomada antes da produção, não uma escolha feita durante a soldagem.
A soldagem robótica precisa de rastreamento de costura para trabalhos com múltiplas passagens?
Depende da variação do seu processo de montagem. Um robô executando um caminho pré-definido não se adapta a um chanfro variável da mesma forma que uma máquina de solda, então ou a preparação é controlada com precisão suficiente para o plano pré-definido ou sensores são adicionados. A variação medida em relação à produção atual determina qual das duas opções é melhor.
Uma solda com boa aparência significa que a junta está em boas condições?
Não. A aparência da superfície mostra a sequência, sobreposição e regularidade dos cordões. A penetração, a fusão entre as passagens e as propriedades mecânicas exigem o exame e a qualificação do procedimento correspondentes.
Informações do projeto para análise de candidatura
Envie o seguinte e o plano de passagem poderá ser analisado em relação à junta real, em vez de um conjunto de parâmetros:
- espessura e material da chapa, com os tipos de juntas incluídos no escopo
- a preparação do sulco que você usa atualmente, ou pretende usar, e como ela é produzida.
- o nível de aceitação e o método de inspeção que o demonstrará.
- Medição de ajuste e variação de chanfro em relação à produção atual
- a classe de tolerância dimensional que o conjunto finalizado deve atender.
Se você estiver planejando soldagem robótica multipasse em chapas de espessura média, envie a espessura e o material, os tipos de junta e preparação do chanfro, o nível de aceitação e o método de inspeção, a variação de ajuste medida e a classe de tolerância dimensional exigida. A estratégia de camadas e cordões pode então ser derivada do chanfro, em vez de assumida. Leitura relacionada: Planejamento de processos de múltiplas passagens e controle entre passagens, aplicações de soldagem estrutural, soluções de sistemas de soldagem automática, Recuperação de dados em estruturas de grande porte.