Desenvolvimento e implementação de um propulsor eletromagnético : magnetoplasmadinâmico para aplicações em soldagem e corte

Abstract

O estudo e desenvolvimento das tecnologias envolvidas nos propulsores eletromagnéticos, os quais são utilizados na propulsão de foguetes e espaçonaves, são recentes e extremamente complexos. Devido a isso, poucas referências atuais foram encontradas para a realização deste trabalho. Esse trabalho tem como objetivo a prospecção de novas tecnologias nos processos de soldagem e corte de materiais metálicos. Essa prospecção realizou-se através da construção e estudo do dispositivo eletromagnético conhecido como propulsor magnetoplasmadinâmico (“Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT”), o qual é capaz de ionizar um gás, formando um fluxo de plasma com temperaturas elevadas. Dois dispositivos eletromagnéticos, MPDT-1 e MPDT-2, foram construídos no Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas – LS&TC da UFRGS. Para ambos, foram realizados testes de funcionamento analisando a influência das variáveis físicas (intensidade de corrente elétrica, posição relativa entre os eletrodos, ângulo da extremidade do catodo, entre outras) no jato de plasma expulso para fora da câmara dos dispositivos. Com base nos resultados obtidos para os testes de funcionamento dos dispositivos, os quais apresentaram influências significativas das variáveis físicas no jato de plasma, foram escolhidos os parâmetros que melhor se adequavam na realização de soldagem e corte. As soldagens realizadas com o MPDT-1 apresentaram uma grande oxidação no metal de solda, a qual foi evitada com a adição de um bocal de gás de proteção no MPDT-2 e gás de purga. Os cortes, para ambos os dispositivos, apresentaram falhas devido ao jato de plasma não expulsar o metal fundido. Contudo, o propulsor eletromagnético pode ser aplicado no desenvolvimento de novas tecnologias de soldagem e corte, porém novos estudos devem ser realizados para encontrar melhores parâmetros e assim conseguir soldagem e corte com excelentes qualidades.The study and development of technologies involved in the electromagnetic thruster, that are used in the propulsion of rockets and spaceships, are new and extremely complex. Due to this, a few present references were found to the accomplishment of this work. This work has as objective the search of new technologies in the process of welding and cutting of metallic materials. This prospection happened through the construction and study of an electromagnetic device known as Magnetoplasmadynamic Thruster – MPDT, which is capable to ionize a gas, forming a plasma flow with high temperatures. Two electromagnetic devices, MPDT-1 and MPDT-2, were built at Welding & Related Techniques Laboratory, at Center of Technology of Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). In both, there were carried out functional tests analyzing the influence of the physics variables (electric current intensity, relative position between the electrodes, angle of cathode tip, among other things) on the plasma jet expelled of the device chamber. With base at the results obtained for functional tests of the devices, which had presented significant influences of the physics variables on plasma jet, were chosen the parameters that better adjusted for welding and cutting. The weldings accomplished with the MPDT-1 presented a great oxidation of weld filet, which was avoid with the addition of a nozzle of shielding gas on MPDT-2 and gas of purge. For both devices, the cuts presented imperfections due to plasma jet not to eject the casting metal. However, the electromagnetic device – MPDT could be applied on the development of new technologies of welding and cutting, but news studies must be carried out to find better parameters and then obtain welds and cuts of excellent quality