TEMA III Soldagem por resistência

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Soldagem por resistência
Prof. Kioshy Santos de Assis
Descrição
Princípios e processos de soldagem por resistência elétrica, influência dos ciclos térmicos e princípios
básicos de funcionamento dos equipamentos de soldagem por resistência elétrica.
Propósito
Conhecer as características específicas do processo de soldagem por resistência elétrica, em termos de
energia de soldagem utilizada e velocidade de resfriamento, e as limitações acerca de aplicações inerentes
aos equipamentos, posições de soldagem e elevados custos associados à implementação e aos gastos de
energia.
Objetivos
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Módulo 1
Fundamentos da soldagem por resistência
Identificar os aspectos fundamentais do processo de soldagem por resistência elétrica.
Módulo 2
Principais processos de soldagem por resistência elétrica
Reconhecer os principais processos de soldagem por resistência elétrica.
Módulo 3
Ciclos térmicos e equipamentos de soldagem
Interpretar os ciclos térmicos de soldagem e conceitos básicos dos equipamentos de soldagem por
resistência elétrica.
Introdução
Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e entenda os conceitos relacionados a soldagem por
resistência elétrica.

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1 - Fundamentos da soldagem por resistência
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os aspectos fundamentais do processo
de soldagem por resistência elétrica.
Vamos começar!

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Resistências elétricas na soldagem por resistência
Veja a seguir o papel das resistências elétricas na soldagem por resistência.
Fundamentos da soldagem por resistência elétrica
É uma técnica de soldagem, em que a junção de duas peças metálicas ocorre através do calor gerado, via
efeito Joule, com a ação e aplicação conjunta de pressão entre as peças metálicas.
Durante o processo de soldagem, as peças sofrem aquecimento e, por conseguinte, fusão localizada
diretamente no ponto e contato entre as superfícies de separação, conforme pode ser observado na imagem
a seguir.
Esquemático do princípio de soldagem por resistência elétrica.
O ponto crucial desse processo de soldagem, que merece atenção especial, é que o calor gerado se deve à
resistência imposta pelo conjunto formado pelas peças metálicas à passagem de corrente elétrica através
delas. As resistências, assim, são formadas pelo conjunto composto pelas superfícies peça
metálica/eletrodo e peça/peça.
A energia térmica total gerada durante o processo de soldagem pode ser calculada a partir da equação que
descreve a lei de Joule. Observe:
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Rotacione a tela. 
Onde:
;
 Corrente de soldagem (em Ampère);
 Conjunto de resistência elétrica que constitui o circuito formado por peças e eletrodos (em
Ohm);
 intervalo de tempo de passagem da corrente elétrica.
Com o intuito de reforçar os fundamentos desse processo de soldagem, podemos ainda dizer que a
soldagem por resistência elétrica compreende especificamente um grupo de processos nos quais a união
entre peças metálicas é realizada utilizando superfícies sobrepostas ou em contato topo a topo, a partir do
calor gerado na região da junta.
Comentário
Isso se deve à resistência imposta à passagem da corrente elétrica com a ação conjunta de uma pressão
aplicada, o que ocasiona certa quantidade de fusão localizada da interface de contato na região de
interesse de união.
Mais adiante abordaremos essa questão, porém vale destacar que existem importantes tipos de soldagem
por resistência elétrica, como as destacadas a seguir:
Q =
1
J
× ∫
t
0
I 2RTotal dt
J = 4, 185J
I =
Rtotal  =
dt =
Soldagem por pontos
Do inglês Resistance Spot Welding – RSW.
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As próximas imagens apresentam de forma ilustrativa os tipos de soldagem por resistência elétrica.
Soldagem ponto a ponto.
Soldagem por projeção
Do inglês Resistance Projection Welding – RPW.
Soldagem por costura
Do inglês Resistance Seam Welding – RSEW.
Soldagem topo a topo
Por resistência ou por centelhamento.
Soldagem por resistência por alta frequência
Do inglês High Frequency Resistance Welding – HFRW.
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Soldagem por projeção.
Soldagem por costura.
Soldagem topo a topo.
Resistências elétricas
Nesse processo de soldagem, as resistências elétricas do circuito são as chaves do processo,
principalmente porque há necessidade de passagem de elevadas correntes elétricas através do circuito.
Quando eletrodos são utilizados para pressionar mecanicamente as peças a ser soldadas pode-se
identificar o circuito elétrico constituído por cinco resistências, esquematicamente ilustradas na imagem a
seguir:
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Esquemático do circuito elétrico constituído pelas resistências.
A resistência total é obtida através do somatório de todas as resistências envolvidas:
Rotacione a tela. 
Entre todas as resistências envolvidas no processo, a R3 é a de maior importância – será esse o ponto de
contato em que se objetiva a geração de calor de maior interesse para que ocorra a fusão localizada.
As resistências R1 e R5 também adquirem status de interesse em situações de soldagem de metais de baixa
resistividade elétrica. Seus valores devem ser mantidos o mais baixo possível, para evitar a geração de calor
excessiva nessas situações entre o eletrodo e a peça e, consequentemente, aumentar a vida útil dos
eletrodos e evitar a fusão nestas regiões que estão fora da região de interesse.
As resistência R2 e R4 não têm influência praticamente nenhuma nos estágios iniciais de soldagem, sendo
importantes nos estágios finais do processo.
Resumindo
De maneira geral, podemos dizer que as resistência de contato possuem importância muito maior na
geração de calor do que a resistência das peças de fato a ser soldadas, dentro da soldagem por resistência
elétrica.
Dessa forma, devemos abordar de maneira mais abrangente as características das superfícies de contato,
do ponto de vista de resistividade elétrica. Os grandes valores de resistência das superfícies de contato são
basicamente causados pela presença de um fino filme de óxido não condutor que se forma na superfície da
peça.
Para fins de conhecimento teórico, o valor das resistências de contato é da ordem
de 50 mW – 100 mW. Porém, para o alumínio, esse valor cai para 20 mW.
RT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5
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Segundo estudos realizados, autores constataram que há uma correlação entre a resistência de contato, a
pressão no eletrodo e a condição de superfície a ser soldada. Observe o gráfico a seguir:
Gráfico: Efeito sinérgico entre a condição de superfície, resistência de contato e pressão de contato.
Estudo teóricos mais avançados e complementados por correções experimentais indicam que a resistência
de contato pode ser obtida matematicamente através da seguinte equação:
Rotacione a tela. 
Onde:
 Resistência de contato ;
 Resistividade elétrica dos materiais em contato ;
 Número de pontos por unidade de área;
 Percentual da área metálica condutora em contato (característica das condições de superfície das
peças em contato);
 Limite de escoamento .
Essa equação é validaexperimentalmente para valores de pressão . Porém, mesmo
para valores próximos do limite de escoamento ou acima, a expressão ainda pode ser utilizada, tendo em
vista que a condutividade elétrica aumenta linearmente com a pressão.
Para o alumínio, a equação não se aplica, possivelmente, devido ao óxido que se forma na superfície deste
metal.
Além da equação que descreve a resistência de contato, sua variação com a temperatura é uma
característica importante na soldagem por resistência.
R =
0, 85 × ρ × √Y
√π × n × CP
R = (μΩ)
ρ = (Ωm)
n =
CP =
Y = (kgf/cm2)
0, 8Y > P ≥ 0, 3Y
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Sua variação com a temperatura pode ser expressão segundo a equação a seguir:
Rotacione a tela. 
Onde:
 Resistência de contato ;
 Temperatura ;
 Constantes para cada material e são obtidas experimentalmente através de ajustes das curvas
representativas da variação da resistividade com a temperatura.
Em relação aos aspectos envolvendo as resistências elétricas é importante destacar que, quando a
resistência de contato entre duas peças é muito elevada, parte da corrente utilizada no processo sofre um
desvio para regiões em que a resistência é menor, formado o que se conhece como circuitos derivados.
Dica
Para minimizar esse fenômeno, comumente, em termos práticos, define-se um espaçamento mínimo entre
dois pontos ou, quando não é possível, aumenta-se a corrente elétrica para reduzir ao máximo as perdas.
Outro aspecto importante e que merece atenção especial são os eletrodos, principalmente o efeito do
desgaste sobre eles. O desgaste das pontas dos eletrodos resulta no aumento da área de contato com a
superficie metálica. Recuperar a ponta do eletrodo impacta diretamente na redução de contato entre a ponta
e a superfície. Em ambos os casos existem perdas:
Primeiro caso
Haverá redução da densidade de corrente superficial, resultando em redução de rendimento do processo.
Segundo caso
Haverá aumento da densidade de corrente superficial, gerando superaquecimento do eletrodo e,
consequentemente, redução de sua vida útil.
R = k1 × e
−k2(T−30) + k3
R = (μΩ)
T = (∘C)
ki =
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Variáveis de processo
Existem algumas variáveis importantes que afetam a produtividade e a qualidade da soldagem por
resistência, bem como a vida útil dos componentes dos equipamentos. Entre elas podemos destacar o
diâmetro do eletrodo de contato.
De forma geral, considera-se que as faces de contato entre os eletrodos e as peças devem ser
aproximadamente 1.6 mm maior do que o diâmetro da área de solda. O diâmetro do ponto de solda pode ser
calculado segundo a equação que segue:
Rotacione a tela. 
Onde:
 é o Diâmetro do ponto (mm);
 é a Espessura da chapa (mm).
As equações apresentam resultados bem próximos, desde que as chapas não sejam muito finas nem
grossas demais. Caso haja discrepância, a equação que prevalece é a primeira, envolvendo a raiz quadrada
da espessura da chapa.
Além do diâmetro do eletrodo, a espessura do material a ser soldado dentro do processo por resistência
também é uma variável de processo importante. Veja a seguir:
As equações apresentadas são formuladas levando em consideração que as peças a serem
soldadas possuam a mesma espessura e que sejam similares (composições químicas compátiveis),
por exemplo. Neste caso, é de se esperar que o calor gerado nas peças deve ser muito próximo ao
calor cedido para ambas. Contudo, em se tratando de chapas com espessuras diferentes e/ou
dissimiliares essa suposição não é mais válida. Como recurso técnico, dentro da prática de
soldagem utilizam-se eletrodos com diâmetros diferentes.
d = 5 × √S ou d = 2, 5 + (2 × S)
d
S
Espessuras iguais 
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O eletrodo deverá ser colocado em contato com a peça de espessura mais fina, para um mesmo
material. Já para peças com condutividades diferentes, porém, com mesma espessura, o eletrodo
deverá ficar em contato com a peça de maior condutibilidade. Para o caso de materias dissimilares,
deve-se atentar para os problemas inerentes à metalurgia física que resultará da mistura dos dois
metais envolvidos no processo de soldagem. Um exemplo clássico é a soldagem de aço inoxidável
com aço carbono, onde deve-se evitar a fusão de um dos materiais sob risco de trincamento a
quente.
Para finalizar, devemos destacar o papel da distância entre o eletrodo e a peça a ser soldada. Quanto menor
for o espaçamento do eletrodo, maior será a perda pelas correntes dentro dos circuitos derivados. À medida
que aumenta-se a distância aumenta-se a corrente no eletrodo de base e diminui-se as diferenças entre as
correntes de início e fim do processo.
O correto distanciamento dos eletrodos tem influência direta nas perdas dentro do
processo de soldagem por resistência.
Espessuras diferentes 
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A soldagem por resistência elétrica tem características distintas dos processos de soldagem a arco
elétrico. Nesse caso, a junção de duas peças metálicas através da soldagem é feita a partir da geração
de calor, devido ____________________ e consequente __________________, com a ação e aplicação
conjunta de __________________ entre as peças metálicas.
A ao arco elétrico / corrente elétrica / potencial
B ao arco elétrico / potencial / corrente elétrica
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Parabéns! A alternativa C está correta.
A soldagem por resistência elétrica gera calor, por efeito Joule, devido à passagem de corrente elétrica
nas peças a serem unidas e no metal de solda. O calor gerado é suficientemente alto para promover a
fusão do metal de solda.
Questão 2
Observe as afirmativas abaixo:
I. Soldagem por fricção
II. Soldagem por pontos
III. Soldagem por costura
Assinale a alternativa que apresenta corretamente o(s) tipo(s) de soldagem utilizados na técnica de
soldagem por resistência:
C a passagem de corrente elétrica / efeito joule / pressão
D a passagem de corrente elétrica / a corrente elétrica / potencial
E a passagem de corrente elétrica / ao potencial / corrente
A Somente a afirmativa I está correta.
B Somente a afirmativa II está correta.
C Somente a afirmativa III está correta.
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Parabéns! A alternativa D está correta.
Os tipos de solda por pontos e costura utilizam corrente elétrica para gerar o calor para a solda. Esses
tipos de solda utilizam pontos seriados contínuos para poder unir as partes metálicas. Todavia, essa
união não é de 100%, mas sim parcial.
2 - Principais processos de soldagem por resistência
elétrica
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os principais processos de soldagem
por resistência elétrica.
D As afirmativas II e III estão corretas.
E As afirmativas I e III estão corretas.
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Vamos começar!
Tipos de soldagem por resistência elétrica
Veja a seguir os tipos de soldagem por resistência utilizados dentro da indústria.
Soldagem por pontos e soldagem por projeção
Agora vamos abordar os processos de soldagem por ponto e por projeção, suas características
operacionais e seus aspectos específicos de aplicação. Vamos ver também as vantagens, desvantagens e
limitações dentro dos tipos de processos que serão apresentados.
Vale ressaltar que o processo de soldagem por ponto é um dos mais antigostipos de soldagem por
resistência. É o processo no qual a ligação é produzida pelo calor obtido pela passagem da corrente elétrica
pelas peças por meio de eletrodos, os quais mantêm as chapas unidas pela aplicação da pressão. É
possível realizar a soldagem por ponto simples ou múltiplo, observe:
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Ponto simples
O processo é realizado uma única vez, seguindo adiante para um novo local onde deverá ser realizada
novamente a soldagem.
Ponto múltiplo
Esta técnica de soldagem é realizada com o auxílio da técnica de soldagem por resistência elétrica, todavia
de maneira pontual.
Assim, na técnica de ponto múltiplo, diversos pontos de solda são dados de forma seriada e consecutiva. O
resultado obtido é uma solda contínua, com sobreposição parcial de diversos pontos sobre as partes a ser
unidas. Em geral, para tanto, utilizamos eletrodos em disco ou em formato de rodas. Esses eletrodos giram,
fazendo assim com que as peças passem por eles.
Aplicação dentro da indústria automobilística.
Devido à baixa condutividade térmica e à alta resistência elétrica, os aços são largamente soldados na
indústria automobilística utilizando a soldagem por pontos. A grande limitação para aplicação desse
processo de soldagem por pontos em aços de baixa liga e alta resistência é a possibilidade de formação de
uma zona frágil dentro da região termicamente afetada pelo calor.
Outra situação em que a soldagem por ponto encontra restrição está ligada à soldagem de chapas
galvanizadas, pois a camada de zinco aumenta o processo de degradação dos eletrodos e,
consequentemente, reduz drasticamente sua vida útil. Além da indústria automobilística, as indústrias
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aeroespacial, ferroviária e de eletrônicos apresentam grande aplicabilidade para o processo de soldagem
por pontos.
Atenção!
Na soldagem por projeção, o processo é similar à soldagem por ponto, mas ocorre em um local específico e
caracterizado por uma projeção em uma das peças cujo fluxo de corrente é concentrado nos pontos de
contato preestabelecidos. Nesse caso, duas ou mais soldas podem ser obtidas com um único par de
eletrodos.
Soldagem por costura e soldagem topo a topo
Nesse modelo de soldagem, são realizados diversos pontos de solda, consecutivos. A ligação é produzida
em toda área de contado entre as duas partes a serem soldadas. A utilização de eletrodos que permitam
que as partes a serem soldadas passem continuamente são muito utilizados dentro da indústria, buscando
desenvolver um processo contínuo de soldagem, com elevada qualidade e produtividade.
A soldagem topo a topo é realizada com a passagem da corrente elétrica através das faces das peças a ser
soldadas. Juntamente com a passagem da corrente as peças são pressionadas frente a frente, uma contra
a outra, por meio de um dispositivo de compressão.
A partir desse processo de soldagem podem ser soldados perfis quadrados,
redondos, sextavados etc.
A tabela a seguir apresenta as faixas de corrente adequadas para soldagem de topo a topo de alguns
materiais.
Material
Faixa de corrente
(A/mm2)
Aço 70 – 80
Alumínio 150 – 200
Cobre 250 – 300
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Tabela: Faixas de corrente para soldagem de topo a topo de alguns materiais.
Kioshy Santos de Assis.
Ainda dentro da soldagem topo a topo existe uma variação que é chamada de topo a topo por
centelhamento. Diferentemente da soldagem topo a topo por resistência, na soldagem por centelhamento
não há necessidade de preparação das superfícies a ser soldadas. Nesse processo, as superfícies são
energizadas antes de entrar em contato, com suas faces aproximadas até que haja contatos em pontos
discretos da superfície da junta, ocasionando o centelhamento.
Iniciando o processo nos pontos irregulares das superfícies, a fusão ocorre pela formação de diversos arcos
elétricos que se formam devido aos centelhamentos. O processo de centelhamento automaticamente vai se
distribuindo por toda a superfície, promovendo a fusão completa e a formação da junta soldada.
As soldagens topo a topo e por centelhamento têm em comum o estágio final da soldagem caracterizado
pela pressão aplicada entre as peças e a considerável deformação plástica da junta, uma de suas
características. Um esquema desse processo de soldagem é apresentado na imagem a seguir:
Soldagem topo a topo por centelhamento.
Inicialmente, as superfícies a ser soldadas e já energizadas são aproximadas e, em seguida, separadas, para
estabelecimento das centelhas e dos consecutivos arcos elétricos que irão promover a fusão nos diferentes
pontos das superfícies.
Soldagem por resistência por alta frequência
A soldagem é realizada pelo calor gerado pela resistência imposta à passagem da corrente elétrica
alternada e de alta frequência (entre 50 Hz e 500 Hz), e com a aplicação rápida de pressão.
Comentário
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De modo geral, todos os processos de soldagem por resistência envolvem a aplicação coordenada de
pressão mecânica e passagem de corrente elétrica com intensidade de duração adequadas.
A passagem da corrente elétrica provoca o aquecimento e, em alguns casos, o aquecimento promove a
fusão localizada das peças a ser soldadas. A função da pressão é manter a continuidade do circuito elétrico,
o responsável pela fusão, e ainda permite obtenção de soldas com baixíssimo nível de contaminação devido
à falta de acesso dos contaminantes à região fundida – seja por conta da proteção, seja por causa da
expulsão dos contaminantes da região de interesse. O resfriamento da junta soldada também ocorre sob
pressão.
O calor gerado devido à passagem da corrente pode ser mensurado a partir da seguinte equação:
Rotacione a tela. 
Onde:
 Calor gerado (em joules, );
 Resistência elétrica (em );
 Intensidade de corrente elétrica (em Ampères, );
 Tempo de passagem da corrente elétrica (em segundos, ).
Uma aplicação industrial da soldagem por resistência em alta frequência é a utilização do processo na
produção de tubos em escala industrial, que vai desde pequenos diâmetros até grandes diâmetros, e
também de pequenas a grandes espessuras. Um esquemático do processo para fabricação de tubos pode
ser visto na imagem a seguir:
Processo de soldagem por resistência em alta frequência para fabricação de tubos.
Q = R × I 2 × t
Q = J
R = Ohms, Ω
I = A
t = s
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O processo de soldagem por resistência com alta frequência envolve a passagem de uma corrente elétrica
em alta frequência – a influência negativa de campos magnéticos sobre a região de solda é comum,
gerando problemas.
O principal problema é a chamada penetração incompleta. É causada devido à influência do campo
magnético sobre a corrente que é responsável pelo aquecimento e, subsequentemente, pela fusão e união
das superfícies.
O campo magnético gerado interfere diretamente na intensidade de corrente, causando fuga de corrente
pelo efeito das forças de Lorentz. Dessa forma, parte da intensidade de corrente que seria utilizada para a
fusão e penetração completa da região de solda é desviada, causando o defeito.
orças de Lorentz
É composta pela soma das forças elétrica e magnética.
Resposta
Esse problema é solucionado com estudos prévios na planta de soldagem, avaliado em função do diâmetro
de tubo e da espessura a ser soldada de faixas de intensidade de corrente e, consequentemente, de aporte
de calor, onde o fenômeno se torna desprezível, ou utilizando extensores para que o início e o final do
procedimento de soldagem ocorra forada região útil de solda.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Diversos são os tipos de soldagem existentes. Todavia, a soldagem por pontos é muito utilizada porque
é possível unir metais utilizando pouco elemento de solda. O calor gerado pela soldagem por pontos
ocorre por qual dos motivos listados a seguir?
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Parabéns! A alternativa A está correta.
A soldagem por ponto é realizada por uma das técnicas que utilizam soldagem por resistência elétrica.
Nesse caso, passa-se uma corrente elétrica alternada em uma bobina, que induz uma variação de
campo magnético, que, por sua vez, induz uma corrente nas peças a ser unidas. Essa corrente gera
calor por efeito Joule devido à resistência intrínseca dos metais.
Questão 2
Na técnica de soldagem por alta frequência, aplica-se uma corrente alternada e de alta frequência.
Todavia, para que a solda ocorra perfeitamente, é necessário:
A Pelo efeito Joule
B Pela corrente de Lorentz
C Pela pressão
D Pelo atrito entre as peças
E Pelo calor por fonte externa
A Aplicar a pressão na área a ser soldada.
B Utilizar elementos abrasivos.
C Utilizar atmosfera de argônio.
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Parabéns! A alternativa A está correta.
Esse tipo de soldagem faz uso da resistência elétrica dos materiais para gerar calor por efeituo Joule,
todavia, ela também depende da aplicação de pressão externa (de fora para dentro), para garantir a
união dos metais, durante a existência do calor.
3 - Ciclos térmicos e equipamentos de soldagem
Ao �nal deste módulo, você será capaz de interpretar os ciclos térmicos de soldagem e
conceitos básicos dos equipamentos de soldagem por resistência elétrica.
D Utilizar uma chama produzida por gás metano.
E Utilizar uma bomba à vácuo.
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Vamos começar!
Ciclos térmicos e equipamentos
Veja a seguir os aspectos inerentes aos ciclos térmicos de soldagem encontrados na soldagem por
resistência elétrica e os equipamentos utilizados.
Ciclos térmicos
Para cada tipo de material, características dimensionais e processo de soldagem por resistência existirá um
ciclo térmico de soldagem característico e específico. Em termos práticos, a variação de temperatura
durante a soldagem em um ponto da peça é descrita pelo seu ciclo térmico de soldagem.
Um exemplo clássico da variação da temperatura com o tempo em um ponto do material submetido a um
determinado processo de soldagem por resistência pode ser visto no gráfico a seguir:
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Gráfico: Ciclo térmico de soldagem.
Durante a soldagem, em virtude dos múltiplos aquecimentos e resfriamentos, diferentes pontos serão
submetidos a ciclos térmicos específicos, dependente, entre outros fatores, de sua posição em relação à
região de soldagem propriamente dita.
Dessa forma, é importante destacar os principais parâmetros responsáveis por descrever o ciclo térmico de
soldagem. São eles:
É o valor máximo de temperatura atingida num ponto específico. O valor da temperatura máxima é
relevante do ponto de vista de possíveis transformações microestruturais que podem ocorrer durante
a soldagem. A temperatura de pico depende dos parâmetros de soldagem, geometria da peça,
propriedades térmicas do material, da temperatura inicial da peça e da distância à posição da fonte
de calor. Podemos calcular a uma distância do eixo da solda, com o auxílio da equação:
Onde:
Em que:
 - Eficiência térmica do processo;
 Tensão do arco elétrico;
 - Corrente de arco elétrico e v é a velocidade de soldagem.
Temperatura de pico (Tp) 
Tp rx
Tp = T0 + (
2
π ⋅ e
) × HL
ρ × c × r2x
HL =
P
v
 é a energia de soldagem e P = η.U . I
η
U−
I
Velocidade de resfriamento ( )ϕ 
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Do ponto de vista microestrutural, a velocidade de resfriamento tem impacto direto nas possíveis
transformações que ocorrem durante a operação de soldagem. Aços estruturais, por exemplo,
podem apresentar transformações microestruturais com impacto direto na dureza, ductilidade e
tenacidade ao impacto em função da maior ou menor velocidade de resfriamento. Para uma dada
temperatura, pode-se extrair a velocidade de resfriamento através da inclinação da curva no gráfico
ciclo térmico de soldagem, observado neste módulo.
O tempo que determinado ponto do material permanece acima de determinado valor de temperatura
que possibilitará transformações microestruturais responsáveis por perda de propriedades – por
exemplo, através da dissolução de precipitados ou do crescimento excessivo de grãos, trata-se de
um parâmetro importante. Esse tempo é geralmente controlado dentro das operações de soldagem.
Veja neste módulo o gráfico: ciclo térmico de soldagem.
O fluxo de calor, em um processo de soldagem, pode ser afetado por diversas variáveis envolvidas, tais
como:
1. Condutividade térmica da peça: O processo de dissipação do calor é influenciado pela condutividade
térmica. Por exemplo, é de conhecimento prático que, quanto menor a condutividade térmica, mais
lentamente o calor é dissipado, resultando em maiores gradientes de temperatura com menores taxas de
resfriamento. Em materiais com menor condutividade térmica há melhor aproveitamento da energia
térmica de soldagem para o processo de fusão. Já em materiais com maior condutividade térmica,
alumínio e cobre, por exemplo, a dissipação do calor é acelerada, dificultando a fusão. Nesses casos,
pode-se ter necessidade de utilização de fontes de calor de maior intensidade e/ou a utilização de pré-
aquecimento para que seja obtida a fusão de forma adequada.
2. Espessura da junta: Espessuras maiores escoam o calor com maior facilidade, dada a possibilidade de
escoamento tridimensional. Dessa forma, quanto maior a espessura, maior será a velocidade de
resfriamento. Em situações de soldagem com penetração total, o processo de resfriamento, a partir do
centro da chapa, varia com o quadrado da espessura da chapa. Em casos em que a espessura da chapa é
muito maior que as dimensões da poça de fusão, o fluxo de calor passa a apresentar características
tridimensionais e, dessa forma, a velocidade de resfriamento se torna praticamente independente da
espessura.
3. Geometria da junta: Aspectos geométricos têm influência direta na velocidade de resfriamento. Juntas do
tipo T, por exemplo, apresentam velocidade de resfriamento maior do que juntas de topo, para
O tempo de permanência (tc) acima de uma temperatura crítica (Tc) 
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configurações de soldagem semelhantes. Uma explicação plausível é a facilidade de escoamento de calor
por condução;
4. Energia de soldagem: O aumento da energia de soldagem impacta diretamente no processo de repartição
térmica. Aumentando a energia de soldagem, a velocidade de resfriamento diminui.
Um exemplo de ciclos térmicos de soldagem aplicados em soldas de resistência por ponto pode ser
observado na imagem a seguir. Podemos observar a formação de uma zona fundida, uma zona
termicamente afetada (ZTA) pelo calor e o metal de base não afetado termicamente (MB).
scoamento de calor por condução
Exemplos de formas de escoamento de calor em função da geometria das juntas. A primeira imagem é de uma
junta de topo e a segunda imagem de uma junta tipo T.
Macrografia de uma solda por resistênciapor ponto.
As regiões citadas como zona fundida, ZTA e MB são determinadas em função do ciclo térmico de
soldagem que cada um sofre.
A partir da zona fundida, os diferentes pontos ao longo da espessura serão submetidos a diferentes ciclos
térmicos que poderão ou não promover alterações microestruturais significativas ao longo da
microestrutura.
Atenção!
Em função das altas taxas de aquecimento e resfriamento, o ciclo térmico impõe um efeito de alta
anisotropia microestrutural, ou seja, as propriedades mecânicas e químicas variam ponto a ponto em função
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do ciclo térmico sofrido.
Na imagem a seguir, apresentamos um exemplo esquemático dos ciclos térmicos sofridos por um metal
qualquer a partir da zona fundida.
Variação de temperatura a partir da zona fundida.
Para o caso específico da soldagem por resistência é importante ainda destacar que é de extrema
relevância o conhecimento da distribuição de temperatura desde a peça até o eletrodo utilizado para realizar
a soldagem.
Além disso, o tempo de soldagem se transforma em variável de processo que definirá desde a vida útil do
eletrodo até o rendimento operacional. É possível demonstrar que a perda de calor é máxima no início da
soldagem, mas que o valor é proporcional à raiz quadrada do tempo de soldagem.
Entende-se por rendimento a relação entre o volume de material que realmente foi fundido para determinada
quantidade de calor e o volume do material que seria efetivamente fundido caso não houvesse perdas.
Equipamentos
Características dos equipamentos
As máquinas utilizadas para realizar soldagem por resistência possuem três componentes constituintes.
São eles:
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Esses três componentes do equipamento são responsáveis pela regulagem das principais variáveis de
soldagem por resistência, isto é, força do eletrodo, a intensidade de corrente e o tempo de passagem da
corrente elétrica.
As imagens a seguir exemplificam um equipamento de soldagem por resistência por ponto.
Equipamento para soldagem por ponto simples.
Sistema mecânico
É aquele no qual a peça é posicionada e fixada e onde há aplicação da força do eletrodo.
Circuito primário
É um transformador cuja função principal é regular a corrente de soldagem.
Sistema de controle
Pode atuar somente sobre o tempo de soldagem ou também sobre a ação mecânica da
aplicação da força do eletrodo.
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Equipamento para soldagem por pontos múltiplos.
O sistema elétrico consiste em uma fonte de energia, conexões e eletrodos. As fontes de energia podem ser
do tipo energia direta ou energia armazenada e ainda fornecer corrente contínua ou corrente alternada.
Observe as características a seguir:
Energia direta
Os equipamentos de corrente alternada são do tipo energia direta, sendo a corrente de soldagem fornecida
diretamente por um transformador monofásico. A capacidade do transformador é limitada, pois a utilização
desse tipo de equipamento promove um alto desbalanceamento na rede de distribuição de energia elétrica
durante sua utilização. Além disso, esses equipamentos apresentam um baixo fator de potência em virtude
da alta indutância.
Energia armazenada
As máquinas de corrente contínua do tipo energia armazenada são baseadas num banco de capacitores,
alimentado por uma fonte de tensão contínua, que armazena a energia necessária para soldagem. Nesse
tipo de equipamento o tempo para armazenamento é muito maior que o tempo para descarga da energia.
Máquinas do tipo energia direta consistem em um transformador e um circuito retificador trifásicos. São
equipamentos que demandam uma quantidade menor de kVA da rede de distribuição e podem ter
capacidade de armazenamento bastante elevada.
Ainda sobre os equipamentos, na operação de soldagem por resistência, os eletrodos ficam em contato
direto com a peça a ser soldada, conduzem a corrente elétrica, aplicam a força sobre o local a ser soldado e
também são responsáveis por dissipar parte do calor que é gerado durante a soldagem.
Atenção!
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Desse modo, os eletrodos devem ser projetados para suportar densidades de corrente na faixa de 800 a
10.000 A/cm2 e pressões da ordem de 70 a 400 MPa, sem se deformar. Ou seja, os eletrodos devem
apresentar propriedades mecânicas estáveis em elevadas temperaturas e também não podem, em hipótese
alguma, se diluir com o metal a ser soldado.
As ligas selecionadas para fabricação dos eletrodos devem apresentar temperatura de recozimento elevada,
grande resistência à compressão e excelente resistência ao atrito. Essas propriedades são obtidas com
ligas de cobre-cromo, cobre-cromo-zircônio, cobre-cádmio e cobre-berílio.
Essas ligas sofrem, além de tratamentos mecânicos (trefilação, forjamento etc.), tratamentos térmicos de
solubilização seguidos de resfriamento rápido para, em seguida, passar por um tratamento de
envelhecimento em temperaturas elevadas – mais elevadas que as temperaturas de trabalho.
A classificação dos eletrodos é dividida em dois grandes grupos: ligas a base de cobre e ligas a base de
cobre e tungstênio.
Os processos de soldagem a arco elétrico possuem grande empregabilidade na indústria. Entretanto,
aspectos técnicos e características específicas dos equipamentos devem ser analisados em função do tipo
de liga a ser soldada, posição de soldagem e produtividade.
O processo SMAW possui grande empregabilidade, principalmente devido a uma maior portabilidade do
equipamento em comparação aos processos GMAW, GTAW, SAW e PAW. Os demais processos a arco
elétrico são especificados em função do tipo de liga a ser soldado e a relação custo/benefício.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Como apresentado ao longo do conteúdo, diferentes materiais apresentarão diferentes características.
Logo, para cada processo de soldagem existirá um ciclo térmico específico. É correto afirmar que:
A O ciclo térmico de soldagem é único e independe do ponto.
B O ciclo térmico de soldagem é dependente do ponto em relação à zona fundida.
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Parabéns! A alternativa B está correta.
Cada ponto é submetido a um ciclo térmico particular que depende, entre outros fatores, da localização
desse ponto em relação à zona fundida.
Questão 2
A soldagem por resistência pode ser realizada com auxílio de maquinário próprio para essa soldagem.
Esse tipo de máquina tem três elementos fundamentais para sua constituição. Todavia, aquele que
mantém os metais unidos e aplica a pressão no momento da soldagem é o:
C O ciclo térmico de soldagem somente varia ponto a ponto dentro da zona fundida.
D O ciclo térmico de soldagem somente varia ponto a ponto fora da zona fundida.
E O ciclo térmico de soldagem somente pode ser medido em um ponto da zona fundida.
A Sistema mecânico
B Circuito primário
C Circuito secundário
D Sistema de controle
E Sistema hidráulico
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Parabéns! A alternativa A está correta.
O sistema mecânico é responsável por manter as partes metálicas no interior do maquinário e aplicar a
pressão para que o processo de solda seja bem executado.
Considerações �nais
Ao longo deste conteúdo, apresentamos os princípios e conceitos de soldagem por resistência elétrica, bem
como as variáveis envolvidas no processode soldagem.
Apresentamos também os diferentes tipos de soldagem, como a soldagem por pontos e por projeção, por
costura e topo a topo e, ainda, a soldagem por resistência por alta frequência.
Em seguida, detalhamos a influência dos ciclos térmicos e os princípios básicos de funcionamento dos
equipamentos de soldagem por resistência elétrica.
Podcast
Ouça o podcast sobre soldagem por resistência: as principais características do processo, os tipos de maior
aplicação e ciclos térmicos.
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Referências
BRANDI, S. D. Soldagem por resistência. In: WAINER, E. et al. Soldagem: processos e metalurgia. São Paulo:
Edgard Blücher, 1992.
CASTRO, R.; CADENET, J. J. de. Welding metallurgy of stainless steel and heat-resisting steels. 1. ed.
Cambridge: Cambridge University Press, 1974.
KOU, S. Welding metallurgy. 2. ed. [s.l.]: A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2003.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem, fundamentos e tecnologia. 3. ed. Belo
Horizonte: UFMG, 2011.
VARGAS, J. E. Estudo da formação, geometria e resistência do ponto na soldagem por resistências: uma
abordagem estatística. 2006. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade de Brasília,
Brasília, 2006.
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Pesquise o tema soldagem e corte a gás no livro de Wainer e Brandi, Soldagem: processos e metalurgia.