Uma metodologia para modelagem e controle da altura do reforço e da largura do cordão de solda no processo GMAW

Abstract

Novas metodologias que possibilitem a redução do tempo e custo na soldagem, além da melhoria da qualidade das soldas são de grande interesse para o meio científico e industrial. Ao longo dos anos, a necessidade de melhorar a produtividade e qualidade levou ao desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas e sistemas automatizados para o monitoramento e controle dos processos de soldagem. No desenvolvimento das pesquisas relacionadas ao monitoramento e controle em tempo real da soldagem, observa-se a utilização de várias abordagens direcionadas à aplicação e melhor entendimento do monitoramento direto ou indireto da geometria do cordão de solda. Este trabalho apresenta uma metodologia para modelagem, otimização e controle da altura do reforço e da largura do cordão de solda, permitindo ajustar os parâmetros do processo em tempo real. Desenvolveu-se para cada parâmetro geométrico estudado um sistema integrado de aquisição de imagens, modelagem e controle do processo de soldagem, permitindo uma resposta em tempo real, através de redes neurais artificiais, em que os parâmetros de velocidade de soldagem, velocidade de alimentação do arame e a tensão são preditos em função de uma altura do reforço ou largura desejada. Projetou-se um controlador “fuzzy” para realizar o controle em malha fechada do sistema, onde se toma como referência a diferença entre o valor desejado do parâmetro geométrico que se pretende controlar e o valor real do parâmetro no cordão de solda. Este cordão é medido através de um sistema de aquisição e processamento de imagens usando-se uma câmera web de baixo custo. As ações de controle são exercidas preferencialmente na velocidade de alimentação do arame para a altura do reforço e na velocidade de soldagem para a largura do cordão, parâmetros escolhidos por apresentar a maior influência em cada um dos parâmetros geométricos do cordão estudados respectivamente. Obtiveram-se satisfatoriamente cordões de solda com altura do reforço e largura pré-definida, além de boa aparência e qualidade. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

New methodologies that make possible the reduction of time and cost in welding, besides the improvement of the welding bead quality have shown to be the great interest for scientists and industries. Along the years, the needs of improving the productivity and quality carry out to the development and improvement of techniques and automated systems for monitoring and control of welding processes. The use of several approaches in researches related to the monitoring and control in real time of the welding is addressed to the application and understanding of direct or indirect monitoring of weld bead geometry. This work presents a methodology for modeling, optimization and control of the weld height reinforcement and bead width, allowing adjusting the parameters of the process in real time. It was developed for each welding geometric parameter an integrated system of images acquisition, modeling and control of the welding process, allowing a response in real time, through artificial neural networks, where the parameters of welding speed, wire feed speed and the voltage are predicted in function of the desired height reinforcement or bead width. It was designed a controller "fuzzy" to accomplish the control of the system in closed loop, where it is taken as reference the difference between the desired value of the geometric parameter to be controlled and the actual value of the parameter in the weld bead produced. This weld bead is measured through an acquisition system and processing of images using a low cost web cam. The control actions are preferentially implemented in the wire feed speed for height reinforcement and in welding speed for bead width, parameters chosen for presenting the most influence in each one of the geometric parameters studied respectively. It was obtained weld bead with acceptably height reinforcement and predefined width, and good appearance and quality.