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O que realmente faz um… técnico de arco voltaico?

É como brincar com fogo: o plasma do arco elétrico, também conhecido como arco voltaico, pode ser aquecido até 20 mil graus, ocorrem variações extremas em apenas microssegundos e o impacto nos materiais é imenso: Um raio e uma soldagem por arco elétrico funcionam de acordo com os mesmos princípios físicos. O que faz um técnico de arco voltaico? Transforma algo com uma natureza instável, volátil e intangível em algo resistente e confiável. Resumindo: desenvolve um arco voltaico estável que pode ser usado em uma soldagem rápida, confortável e confiável.

Para entender o que um técnico de arco voltaico realmente faz quando lida com um arco elétrico, é preciso entender como funcionam os princípios básicos dos arcos elétricos. Explicando rapidamente: para se desenvolver um arco elétrico, é necessária uma diferença de potencial elétrico, ou seja, um desequilíbrio elétrico, entre dois pontos. Em um ponto há um excesso de elétrons (partículas de carga negativa) e, no outro, falta de elétrons.

Elétrons no canal de plasma

Para corrigir esse desequilíbrio, é necessária uma descarga de tensão. Com isso, o ar (ou o gás de proteção) entre os dois pontos é ionizado pelo aquecimento ou por uma alta tensão elétrica. Então, é criado o plasma eletricamente condutor. A corrente flui entre ambos os pontos por um canal de plasma. Enquanto existir o fluxo da corrente, temos um arco voltaico.

Quando o desequilíbrio, também chamado de diferença de potencial, entre os dois pontos é anulado, o fluxo de corrente é interrompido e, com ele, o arco voltaico. Durante um raio, a diferença de potencial acontece em poucos décimos de segundo, enquanto que em uma soldagem os elétrons devem fluir de forma permanente pelo canal de plasma.

Imagem 1: Relâmpago

Os processos relacionados ao arco são descritos em detalhes na publicação do blog “O que é um arco voltaico e como funciona a soldagem por arco voltaico”

Design de arco voltaico: como é a aparência de um arco voltaico ideal?

A principal pergunta que os técnicos de arco voltaico fazem em praticamente qualquer situação é: qual é a aparência do arco voltaico ideal? Então, uma tarefa essencial do técnico de arco voltaico é desenvolver o arco voltaico nos processos de soldagem e mantê-lo estável mesmo nas circunstâncias mais adversas e em operações pouco profissionais.

„Quanto menor, melhor“. Esse é um importante princípio usado na tecnologia de arco voltaico: quanto menor é o design do arco voltaico, mais rápido e confortável é a soldagem. Arcos voltaicos curtos são caracterizados por uma alta pressão de arco voltaico e uma alta densidade de energia. Em arcos voltaicos mais longos existe um grande risco de ranhuras na penetração de solda e erros de fusão e emissões.

Vídeo 1: Tipos de arco do soldador

Desenvolvimento de produto: definir os requisitos de uma fonte de solda

O arco voltaico está no centro da maioria dos tipos de soldagem, seja TIG, MIG/MAG ou de eletrodos revestidos: então, o técnico de arco voltaico sempre deve estar envolvido nos novos desenvolvimentos de fontes de solda correspondentes. É ele que define como deve ser a aparência das diferenças elétricas para um determinado processo de soldagem e quais os requisitos necessários de hardware e software. Por fim, é ele que determina o desempenho do arco voltaico, o que é essencial para o sucesso de uma fonte de solda de arco voltaico no mercado.

Corrente como instrumento de trabalho

Desde que Georg Christoph Lichtenberg conseguiu em 1782 fundir uma mola de relógio e uma lâmina de faca com a ajuda da „eletricidade artificial“, tudo na soldagem por arco voltaico gira em torno da corrente, com parâmetros centrais de intensidade de corrente, resistência e tensão. Na soldagem MIG/MAG, um outro fator decisivo é o avanço de arame (ou a velocidade do avanço de arame).

No entanto, esse parâmetro principal não é suficiente nos sistemas de soldagem por arco voltaico modernos: entretanto, o técnico de arco voltaico identifica centenas de diferentes parâmetros secundários que podem ter um fluxo no arco voltaico.

Desenvolvimento de algoritmos: tornar a soldagem por arco voltaico „inteligente“

O mesmo acontece em todas as profissões técnicas exigentes: uma parte importante do trabalho do técnico de arco voltaico atualmente é feita no PC. Para determinar a relação entre os diversos parâmetros de soldagem e fatores e o fluxo no arco voltaico, o técnico de arco voltaico desenvolve algoritmos correspondentes. E trabalham continuamente para otimizá-los.

Nos algoritmos, são estabelecidos o controle e as regras do processo de soldagem, ou seja: os algoritmos são os responsáveis por tornar o processo de soldagem e a fonte de solda „inteligentes“. Os algoritmos são incorporados no software genérico da fonte de solda, que, por sua vez, é desenvolvido em conjunto com o técnico de arco voltaico.

Programas de soldagem para facilidade de uso máxima

Os algoritmos de soldagem criam a base para o desenvolvimento de curvas características e programas de soldagem. É o técnico de arco de soldagem que desenvolve os programas de soldagem que são essenciais para a facilidade de uso das fontes de solda modernas no trabalho diário: com a ajuda do programa de soldagem é mais fácil soldar diferentes materiais e materiais adicionais: com isso, o soldador não precisa conhecer detalhadamente as relações especiais entre cada parâmetro e a grandeza de influência de tecnologia de soldagem. Ele apenas precisa conhecer as etapas de seleção e as configurações do programa de soldagem correto em seu equipamento e ele está pronto para soldar.

Imagem 2: iWave

As limitações do trabalho com PC

Fabricantes de renome oferecem em seus equipamentos centenas de programas de soldagem. Portanto, os materiais padrão são amplamente cobertos. Atualmente, uma parte importante do dia de trabalho do técnico de arco voltaico é o desenvolvimento de programas e curvas características de soldagem para materiais incomuns e combinações de gás de proteção.

É aqui que o trabalho com o PC se torna uma limitação para o técnico de arco voltaico: novos programas de soldagem são desenvolvidos e testados no laboratório de arco voltaico em condições reais. Portanto, a soldagem manual e o uso de robôs de soldagem fazem parte do dia de trabalho da maioria dos técnicos de arco voltaico.

Testes para resultados ideais

Geralmente, os clientes dão nomes aos gases de proteção e materiais especiais, para que seja possível desenvolver um novo programa de soldagem. O técnico de arco voltaico usa em seu trabalho diário, sua experiência com as curvas características de soldagem existentes. Até um novo programa de soldagem ser encontrado, podem ser necessários muitos testes de soldagem em condições reais. O algoritmo, em que o programa de soldagem se baseia e o arco elétrico podem ser perfeitos, mas, no fim, o mais importante é o resultado no material soldado.

Local de trabalho: laboratório único de arco voltaico

Os técnicos de arco voltaico trabalham de forma independente, na prática, a maioria deles tem um laboratório próprio à sua disposição para poder testar tranquilamente os novos programas de soldagem desenvolvidos ou para não perturbar ou colocar em perigo quaisquer outras pessoas durante a soldagem. Os equipamentos básicos de um laboratório de arco voltaico abrangem desde equipamentos para soldagem manual e robôs de soldagem até todos os instrumentos de medição: um instrumento de trabalho fundamental do técnico de arco voltaico é o osciloscópio, que permite medir diferentes tensões e correntes, assim como as velocidades do arame.

Imagem 3: Osciloscópio

Pergunta fundamental: o que realmente acontece em um arco voltaico?

A pergunta „O que realmente acontece em um arco voltaico?“ é essencial para o desenvolvimento da tecnologia de arco voltaico. Câmeras de alta velocidade permitem uma visão geral abrangente devido às gravações em câmera lenta de processos que normalmente duram apenas alguns milissegundos dentro de um arco voltaico durante a soldagem.

A implementação de câmeras de alta velocidade e, portanto, dos resultados obtidos, foi o que possibilitou os principais desenvolvimentos da tecnologia de soldagem dos últimos anos: seja o avanço de arame reverso para o processo de soldagem „CMT“, as inovações na transferência de gota do arco voltaico de impulso e também os processos a laser ou inovações em arcos voltaicos TIG ou de plasma.

Atualmente, o técnico de arco voltaico usa câmeras de alta velocidade em diversas tarefas em de desenvolvimento de produtos e de design do arco voltaico.

Imagem 4: Sistema de câmera ArcView para monitoramento visual do processo de soldagem

Requisitos de um técnico de arco voltaico: interesse em pesquisa e vontade de otimizar

No final, ainda fica a pergunta: o que faz um bom técnico de arco voltaico. Em resumo: ele definitivamente dever ter conhecimentos gerais sobre engenharia elétrica, conhecimentos de física, uma boa compreensão de matemática aplicada e, naturalmente, saber sobre soldagem.

„O técnico de arco voltaico precisa ser fascinado por tecnologia e se interessar por pesquisa para aperfeiçoar um processo de soldagem e tornar sua aplicação o mais simples possível“, destaca Josef Artelsmair, que há muitos anos é Líder de tecnologia de arco voltaico na Fronius e teve um papel essencial no desenvolvimento da tecnologia CMT.

A maioria dos funcionários da equipe de arco voltaico da Fronius são engenheiros elétricos e mecatrônicos treinados, além de técnicos de soldagem que trazem conhecimento prático para a equipe. Muitos começaram suas carreiras como estagiários na Fronius.

„Em grande parte, a soldagem é intuitiva, e o fator humano ainda desempenha um papel importante. É isso que torna meu trabalho como técnico de arco voltaico tão interessante e divertido“, conclui Dominik Söllinger, Líder atual da equipe de arco voltaico na Fronius.

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