| Summary: | === The arc welding process with continuous wire and gas protection (GMAW) is currently one of the most important metal joining process. This process has passed through a constant evolution with the introduction of power supplies with electronic control, and the use of techniques to control metal transfer, its operational stability and weld bead formation. Moreover, processes derived from GMA welding, aiming generally to a
higher productivity, have been developed in the last years. This welding process, however, is characterized by a strong interdependence of its operational parameters and a great sensitivity the small variations in its operational conditions. These characteristics tend to make it more difficult to reproduce welding conditions and can lead, in some instances, to conditions of instability and inadequate control of the process. These conditions can limit the application and reliability of this process and can increase the cost of the manufacture. The shielding gas plays different roles in GMA welding, beyond preventing the contamination of the liquid metal by the atmospheric air. In particular, the shielding gas affects the physical properties of the arc and the liquid metal, strongly influencing the transference of this metal through the arc, the stability of the process, bead formation and its fusion characteristics. Although these effects have already been extensively studied and many of their aspects are well known, lesser explored phenomena are observed in this process when the content of oxygen in the shielding gas is low. These seem to be associated with the conditions of electron emission in the arc and can cause strong alterations in the arc behavior, causing strong disturbances in operational conditions. In this work it is presented a study that involves the characterization of the instability in GMA welding in carbon and austenitic stainless steels, and pure aluminum with shielding gases of low potential of oxidation. The effect of these phenomena in operational characteristics of the process and bead fusion characteristics were also evaluated. The following general aspects were studied: characteristics of the instability in the three listed materials; metal transfer characterization by high speed filming synchronized with voltage and current signals of the process, weld bead shape in bead-on-plate welds and in narrow-gap grooves. It was observed that this instability associated to low oxidation potential of the shielding gas occurs in the three base metals although presenting some different characteristics. === O processo de soldagem a arco com arame contínuo e proteção gasosa (GMAW) é atualmente uma dos mais importantes processos de soldagem de metais. Este processo tem passado por uma evolução constante com a introdução de equipamentos com controle eletrônico, com a utilização de técnicas de controle da transferência de metal, da sua estabilidade operacional e da sua formação do cordão de solda. Além disto, processos derivados da soldagem GMAW, visando, em geral, uma maior produtividade, tem sido desenvolvidos ao longo dos últimos anos. Este processo de soldagem, contudo, é caracterizado por uma forte interdependência de seus parâmetros operacionais e uma grande sensibilidade a pequenas variações em suas condições operacionais. Estas características tendem a dificultar a reprodução das condições de soldagem e podem levar, em algumas situações, ao aparecimento de condições de instabilidade e de difícil controle do processo. Estas condições são fatores que limitam a aplicação e a confiabilidade deste processo e aumentam o custo da fabricação por levarem a resultados que exigem a adoção de medidas corretivas. O gás de proteção desempenha diversas funções na soldagem GMAW, além da de evitar a contaminação do metal líquido pelo ar atmosférico. Em particular, o gás de proteção afeta as propriedades físicas do arco e do metal líquido, influenciando, de forma importante, a transferência deste metal através do arco, a estabilidade do processo, o aspecto do cordão e as características de fusão deste. Embora estes efeitos já tenham sido muito estudados e sejam bem conhecidos, existem evidências de que fenômenos muito menos explorados e conhecidos ocorrem, na soldagem de aços, quando o teor de oxigênio no gás de proteção não suficientemente elevado. Estes efeitos parecem estar associados com as condições de emissão de elétrons para o arco e levam a fortes alterações nas condições de operação do arco, causando uma forte perturbação nas condições operacionais. Neste trabalho é apresentado um estudo que envolve a caracterização da ocorrência de instabilidade na soldagem GMAW de aços carbono comum, inoxidável austenítico e alumínio puro com gases de proteção com baixo potencial de oxidação e a avaliação dos efeitos deste fenômeno nas características operacionais do processo. Para isto, os seguintes aspectos gerais foram estudados: características gerais do fenômeno de instabilidade nos três materiais listados acima; características da transferência metálica com auxílio de filmagem de alta velocidade sincronizada com os sinais de tensão e corrente de soldagem, características do aspecto e formato do cordão de solda feitos sobre chapas e em chanfro estreito. Dentre os resultados, verificou-se que a instabilidade associada com o potencial de oxidação no gás de proteção e observada na soldagem de aço carbono com transferência por spray, também ocorre em outros materiais, em particular em aço inoxidável e alumínio.
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