BR202020021463U2 - Dispositivo auxiliar de alimentação manual de vareta de material de adição para processos de união por fusão - Google Patents

Abstract

De forma a alcançar os objetivos acima descritos, o presente modelo de utilidade, concebido para auxílio ao soldador/operador na alimentação manual de vareta de material de adição em processos de união por fusão de metais ou de polímeros, consiste de um dispositivo formado por dois pontos de apoio para a mão e por dois guias de condução para o material de adição. Assim, o dispositivo permite ao soldador/operador a capacidade de conduzir e controlar mais facilmente a alimentação de material de forma regular rumo à região de fusão, sem depender de extremo treinamento/habilidade ou de partes móveis e/ou mecanizadas/motorizadas/automatizadas e mesmo sob o desconforto da luva de proteção que reveste a mão que realiza a alimentação.

Description

DISPOSITIVO AUXILIAR DE ALIMENTAÇÃO MANUAL DE VARETA DE MATERIAL DE ADIÇÃO PARA PROCESSOS DE UNIÃO POR FUSÃO Campo do modelo de utilidade

[0001] O presente modelo de utilidade está baseado no desenvolvimento de uma solução para as operações de soldagem envolvendo o processo com eletrodo não consumível e que utilize material de adição alimentado de modo manual, auxiliando o soldador/operador no sucesso da operação e garantia da qualidade da junta soldada.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] A alimentação de material de adição é utilizada em vários processos de união por fusão, é utilizada para preenchimento de chanfros e adequação de composição química da junta, ou simplesmente para fornecer o material de formação da união como em operações de brasagem, sendo passível de ser feita de maneira manual ou mecanizada/automatizada. No primeiro caso, geralmente em operações de difícil acesso, em situações de manutenção ou nas quais a alta produção não é prioridade (produção não-seriada, por exemplo), a operação é feita por um trabalhador, o soldador/operador. Entretanto, nesses casos de operação manual, faz-se necessária extrema habilidade por parte do soldador/operador, quase como que um mestre-artesão, para alimentar de forma correta (em termos de momento, posição e quantidade) o material de adição em direção à região de fusão. Esta região compreende de forma geral uma fonte de calor e uma poça de fusão.

[0003] O desafio ao soldador/operador é alimentar de forma controlada (constantemente ou intermitentemente) o material de adição na região de fusão com uma das mãos ao mesmo tempo em que segura na outra mão o dispositivo gerador da fonte de calor, direcionando-os à região de execução da união para que a fusão e deposição se deem de maneira adequada. Além disso, concomitantemente o soldador/operador deve movimentar a duas mãos (fonte de calor/fusão em uma e material de adição na outra) de maneira a formar coordenadamente a linha de união. A operação se torna ainda mais desafiadora em termos de habilidade demandada quando movimentos de tecimento (como que de costura) transversal e/ou longitudinal são requeridos. Soma-se a essas dificuldades a necessidade de serem utilizadas luvas espessas de material isolante térmico e elétrico em ambas as mãos para proteção de contra choques elétricos, radiação térmica e luminosa, o que diminui bastante a sensibilidade do soldador/operador e dificulta sua destreza, pois o material de adição normalmente tem no máximo alguns poucos milímetros de diâmetro. Assim, para tais operações manuais nas quais a alta qualidade do elemento de união por fusão é mandatória, são requeridos soldadores/operadores muito bem treinados e bastante habilidosos, cada vez mais raros no mercado, até pela alta demanda, o que pode encarecer muito os custos de treinamento e/ou produção.

[0004] O material de adição, para operações manuais é utilizado na forma de varetas ou arames, sendo de ligas metálicas para união de metais (utilizando tipicamente o arco elétrico ou uma chama como fonte de calor para a fusão) e de polímeros para união de polímeros (utilizando tipicamente um jato de ar quente como fonte de calor para a fusão).

[0005] Vários dispositivos têm sido desenvolvidos no intuito de facilitar o trabalho do soldador/operador em operações manuais de união por fusão, diminuindo o grau de treinamento/habilidade necessário para obter elementos de união (geralmente cordões ou pontos) qualificados segundo os critérios normatizados de diversos setores industriais. Pode-se dividir estas invenções em dois grupos principais, um compreendendo os dispositivos do tipo caneta e, outro, os do tipo órtese. Os do tipo caneta, pelo formato e funcionamento, se caracterizam principalmente por possuir um tubo compacto para passagem do material de adição na forma de vareta ou arame que então é alimentado por meio de alguma parte móvel (motorizada ou não) acionada pela mesma mão do soldador/operador que o segura. Já os do tipo órtese são caracterizados por prover um apoio externo montado na mão do soldador/operador para modificar os aspectos funcionais ou estruturais do seu sistema musculoesquelético para obtenção de vantagem mecânica e/ou ergonômica, ou seja, provendo maior facilidade para execução dos movimentos necessários e/ou maior conforto na operação, então demandando menor investimento em treinamento e/ou diminuindo a fadiga do soldador/operador.

[0006] O documento DE202004003993U1 revela um dispositivo para avanço manual de vareta em soldagem TIG. O dispositivo no caso é formado por uma tira de chapa metálica dobrada em duplo “U”, tendo então ao centro um contorno para circundar o dedo médio de uma das mãos do soldador/operador e duas abas nas extremidades com furos para passagem da vareta de material de adição. O movimento de avanço do material de adição é realizado pelo dedo polegar da mesma mão. Apesar de auxiliar no avanço manual da vareta, o documento é limitado a um diâmetro específico de vareta.

[0007] O documento US6213375B1 revela um dispositivo para alimentação manual de arame de soldagem. No caso, o dispositivo para ser montado na parte interna da mão do soldador/operador consiste de um aparato formado por uma armação metálica, em certa medida flexível, com encaixes abertos nas laterais para passagem do arame de material de adição, um anel de apoio pivotante para o dedo indicador do soldador/operador e um rolete montando em um eixo transversal à passagem do arame de forma que o apoia sem restrição ao movimento à medida que o mesmo é movimentado pelo dedo polegar do soldador/operador (o arame vai rolando em seu comprimento sobre o rolete). Apesar de auxiliar no avanço manual da vareta, sua construção torna o dispositivo um tanto quanto instável, além disso, o documento é limitado a um diâmetro específico de vareta.

[0008] Os documentos US5782394A e US5155332A revelam dispositivos para prover manualmente alimentação contínua de arame em soldagem. Apesar de auxiliarem no avanço manual do arame, seus mecanismos são complexos, utilizando estruturas móveis como roletes ou rodas giratórias e molas para manter o arame acoplado.

[0009] Diante das dificuldades presentes no estado da técnica citado acima, e para soluções de alimentação de arames/varetas em processo de soldagem, surge a necessidade de desenvolver uma tecnologia capaz de performar de maneira mais eficiente. O estado da técnica citado acima não possui as características únicas que serão apresentadas detalhadamente a seguir.

Objetivo do modelo de utilidade

[0010] É um objetivo do modelo de utilidade desenvolver um dispositivo de fácil manuseio e de alta precisão para auxiliar o soldador/operador durante o processo de soldagem que utilizem arame ou vareta.

[0011] É ainda um objetivo do presente modelo de utilidade dispensar a necessidade de um soldador/operador habilidoso.

[0012] É ainda um objetivo do presente modelo de utilidade desenvolver um dispositivo leve, de tamanho reduzido e anatômico, capaz de minimizar a fadiga e dores na mão do soldador/operador durante o procedimento de soldagem.

[0013] Adicionalmente, um outro objetivo do presente modelo de utilidade é ser capaz de utilizar diâmetros de arames/varetas diferentes.

Descrição Resumida do modelo de utilidade

[0014] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, o presente modelo de utilidade, concebido para auxílio ao soldador/operador na alimentação manual de vareta de material de adição em processos de união por fusão de metais ou de polímeros, consiste de um dispositivo formado por dois pontos de apoio para a mão e por duas guias de condução para o material de adição. Assim, o dispositivo permite ao soldador/operador a capacidade de conduzir e controlar mais facilmente a alimentação de material de forma regular, rumo à região de fusão, sem depender de extremo treinamento/habilidade ou de partes móveis e/ou mecanizadas/motorizadas/automatizadas e mesmo sob o desconforto da luva de proteção que reveste a mão que realiza a alimentação.

Breve Descrição dos Desenhos

[0015] O presente modelo de utilidade será descrito com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de realização do mesmo. Nos desenhos, têm-se:

• - A Figura 1 ilustra o dispositivo propriamente dito;
• - A Figura 2 ilustra o dispositivo com os bicos de condução intercambiáveis;
• - A Figura 3 ilustra o dispositivo encaixado na mão do soldador/operador;
• - A Figura 4 ilustra o desempenho de um soldador/operador de média habilidade na soldagem TIG manual com e sem o dispositivo.

Descrição Detalhada do modelo de utilidade

[0016] Abaixo segue descrição detalhada de uma concretização preferida do presente modelo de utilidade, de cunho exemplificativo e de forma nenhuma limitativo. Não obstante, ficará claro para um técnico no assunto, a partir da leitura desta descrição, possíveis concretizações adicionais do presente modelo de utilidade ainda compreendidas pelas características essenciais e opcionais abaixo.

[0017] Assim, o modelo de utilidade aqui introduzido facilita manter a regularidade da taxa de alimentação de material de adição (frequência de entrada ou não no local de fusão) e do seu direcionamento. O dispositivo (10) pode ser empregado para a união por fusão em processos manuais de soldagem de metais ou de polímeros ou em processos manuais similares de brasagem de metais. Ainda, dada a simetria do dispositivo, pode ser utilizado por soldadores/operadores destros ou canhotos. Por sua leveza e tamanho reduzido e anatômico, ajuda a minimizar a fadiga e dores na mão do soldador/operador durante a execução de elementos de união longos e/ou repetitivos em curtos espaços de tempo.

[0018] As características também facilitam a produção de elementos de união por fusão em todas as posições, mesmo em conjunto com movimentos de tecimento transversal e/ou longitudinal. Por fim, dada sua simplicidade e efetividade, o dispositivo facilita a aprendizagem do soldador/operador por ajudar a rapidamente produzir resultados de união adequados. Todas essas características em conjunto resultam em maior facilidade para produzir elementos de união por fusão considerados conformes/qualificados segundo os critérios normatizados de diversos setores industriais, ou seja, com uniformidade/qualidade geométrica (consistência de penetração, largura e reforço segundo especificado em procedimentos de produção).

[0019] O presente modelo de utilidade refere-se a um dispositivo (10) metálico ou polimérico, passível de ser empregado como auxílio ao soldador/operador para a união por fusão em processos manuais de soldagem de metais ou de polímeros ou em processos manuais similares para brasagem de metais.

[0020] O dispositivo (10) ilustrado na figura 1 e figura 2, passível de fabricação em material metálico ou polimérico, é posicionado na mão do soldador/operador normalmente utilizada para realizar a alimentação de material de forma manual. Integrados às extremidades de uma haste de conexão (11), os dois anéis de apoio (12) são encaixados um no dedo indicador e o outro no dedo anelar do soldador/operador, não importando qual dos anéis encaixa em qual dos dedos. A vareta de material de adição (13) é então passada pelos dois canais de condução (14) ou dois bicos de condução intercambiáveis (15) (de dimensões de acordo com o diâmetro da vareta de material de adição (13) a ser utilizada. A alimentação da vareta de material de adição (13) é efetuada e controlada pelo dedo polegar do soldador/operador que, apoiado com leve pressão sobre a seção de comprimento da vareta de material de adição (13) compreendida entre os canais de condução (14) ou bicos de condução intercambiáveis (15) como apresentado na figura 3, a empurra suavemente, com movimentos cíclicos, no sentido da entrada (16) para a saída (17), na direção do local de fusão.

[0021] Dada a geometria com dois anéis de apoio (12) e com dois canais de condução (14) ou dois bicos de condução intercambiáveis (15) para passagem da vareta de material de adição (13), o dispositivo permite ao soldador/operador, mesmo que de baixa/média qualificação e mesmo que sob o desconforto da luva de proteção utilizada na mão de alimentação, a capacidade conduzir e controlar, em termos de momento, posição e quantidade, a alimentação de material de forma regular rumo à região de fusão, sem depender de extrema habilidade/treinamento.

[0022] A figura 4 ilustra os resultados reais de desempenho obtidos por um soldador/operador de média habilidade na soldagem de um chanfro (18), com o dispositivo (10) auxiliar de alimentação manual sendo utilizado (19) e sem sua utilização (20), em termos de aparência dos cordões de solda produzidos. Pelo uso do dispositivo (10) auxiliar de alimentação manual de material de adição, nota-se que os cordões de solda resultantes tiverem mais uniformidade tanto na face indicada na vista superior (21) quanto na raiz indicada na vista inferior (22), em comparação ao caso em que o dispositivo não foi utilizado, ou seja, quando apenas a habilidade do soldador/operador em avaliação foi explorada sem qualquer vantagem mecânica e/ou ergonômica.

Claims (4)

1. DISPOSITIVO AUXILIAR DE ALIMENTAÇÃO MANUAL DE VARETA DE MATERIAL DE ADIÇÃO PARA PROCESSOS DE UNIÃO POR FUSÃO, caracterizado por compreender: uma estrutura com uma haste de conexão (11), dois anéis de apoio (12) e dois canais de condução (14).
2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos canais de condução (14) serem capazes de acomodar bicos de condução intercambiáveis (15) para diferentes diâmetros de varetas.
3. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela alimentação da vareta de material de adição (13) ser realizada e controlada pelo dedo polegar do soldador/operador através dos canais de condução (14) e/ou bicos de condução intercambiáveis (15).
4. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ser fabricado em material metálico ou polimérico.

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