Elementos de Máquinas - Resumo Unidade 3

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ELEMENTOS DE MÁQUINAS 
RESUMO UNIDADE 3 
 
SOLDAGEM 
 
 
Introdução . 
 
• Processos que visa a união localizada de 
materiais, similares ou não de forma permanente. 
 
• A soldagem de metais a arco requer a aplicação 
localizada de calor suficiente para fundir o 
material-base ao mesmo tempo em que o 
material de adição compatível é adicionado para 
unir as duas partes. 
 
• Uma solda corretamente aplicada pode ser tão 
resistente quanto o material-base. 
 
• Se feita de maneira inadequada pode deixar a 
montagem severamente enfraquecida. 
 
• Uma boa solda requer a fusão do metal em 
ambos os lados da junta com o material de 
adição, e a fusão necessita de uma limpeza 
atômica. O oxigênio do ar irá contaminar 
rapidamente a superfície com óxidos metálicos a 
elevadas temperaturas. O nitrogênio presente no 
ar também pode comprometer a qualidade da 
solda, e as bolhas aprisionadas no metal fundido 
causam porosidades à medida que o metal 
resfria. Umidade no ar ou no metal causará 
fragilidade por hidrogênio e enfraquecerá a solda. 
 
• Para prevenir a contaminação do metal 
aquecido, é fornecido um fluxo de material para 
recobrir com escória a poça de fusão enquanto 
resfria, ou então uma corrente de gás inerte 
(argônio ou hélio) é usada para deslocar o ar. Se 
a escória estiver presente, ela é retirada quando 
a solda esfria. Uma boa solda necessita que uma 
grande massa de metal fundido penetre o metal-
base, tornando o cordão de solda uma 
combinação entre o material de adição e o 
material-base. 
 
• Também existirá a zona termicamente afetada 
(ZTA) formada pela região marcada na Figura 16-
1. A ZTA pode ser mais fraca que o material-base 
em aços de alta resistência (acima de 50 kpsi de 
resistência à tração), ou mais forte e dura que o 
material-base em aços de baixa resistência, o 
que provoca a formação de trincas. A resistência 
do alumínio é reduzida de até 50% na ZTA. 
 
 
 
Tipos de Solda de uso comum . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Especificações da Solda . 
 
 
 
 
Solda de topo e de filete . 
 
 
 
Especificações da Solda . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Simplificações . 
 
Considerar que o carregamento externo seja 
transferido por foças externas de cisalhamento 
na área da garganta da solda. Ao ignorar a 
tensão normal na garganta, as tensões de 
cisalhamento são infladas suficientemente para 
converter o modelo em conservativo. 
 
Usar a energia de distorção para as tensões 
significativas. 
 
Circunscrever casos típicos por código 
 
Para esse modelo, a base para a análise da 
solda ou projeto emprega: 
 
𝜏 =
𝐹
0,707ℎ𝑙
=
1,414𝐹
ℎ𝑙
 
 
Exemplo 01: 
 
A figura mostra uma barra de aço horizontal de 
10 mm de espessura carregada em tração 
estável e soldada a um suporte vertical. Encontre 
a carga F que causará uma tensão de 
cisalhamento de 140 Mpa nas gargantas da 
solda. 
 
 
 
 
 
Exemplo 02: 
 
Uma barra de aço de 8mm é soldada a um 
suporte vertical como mostra a figura. Qual é a 
tensão de cisalhamento na garganta das soldas 
se a força for 140 kN? 
 
 
 
 
Junção soldada em torção . 
 
 
• Tensão 
primaria de 
cisalhamento 
𝜏′ =
𝑉
𝐴
 
 
• Tensão 
secundária de 
cisalhamento 
 
𝜏′′ =
𝑀𝑟
𝐽
 
 
Resistencia de Junção de solda . 
 
 
 
Quando vamos dimensionar uma união soldada, 
temos que ficar atentos a resistência tanto da 
solda como as dos metais base, pois eles podem 
ter resistência menor que do metal de adição. É 
interessante sempre adicionar o metal de adição 
com resistência, no mínimo, igual a resistência 
dos metais base.