Soldagem_2009-2_EMI

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Uniões Soldadas
1. INTRODUÇÃO
1.1.DEFINIÇÕES USUAIS
"Processo de união de metais por fusão". 
(não só metais e não apenas por fusão)
"União de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, 
a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".
(é possível soldar materiais diferentes)
"Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na 
região de contato entre as peças que estão sendo unidas, de 
ligações químicas de natureza similar às atuantes no interior dos
próprios materiais."
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Uniões Soldadas
1. INTRODUÇÃO
AWS – American Welding Society
“É a técnica de reunir duas ou mais partes constitutivas de um todo, 
assegurando entre elas a continuidade geométrica, as características 
mecânicas, metalúrgicas e químicas do material.”
1.1.DEFINIÇÕES USUAIS (cont.)
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Uniões Soldadas
1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Idealmente, a soldagem ocorre pela aproximação das superfícies das peças a uma distância 
suficientemente curta para a criação de ligações químicas entre os seus átomos. 
Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços de gelo são colocados 
em contato.
Porque não acontece a solda ?
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Uniões Soldadas
1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Partículas de poeira 
ionizadas
Gordura
Umidade
Óxido
Metal
Gás absorvido
Metal + Óxido
A criação de ligações químicas 
entre os seus átomos é
dificultada pela:
- rugosidade microscópica,
- camadas de óxido, 
- umidade, 
- gordura, 
- poeira e 
- outros contaminantes 
existentes em toda superfície 
metálica.
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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Esta dificuldade é superada de duas formas principais:
- Deformar as superfícies em contato e
- Aquecer localmente a região a ser soldada até a sua fusão.
Assim, os diferentes processos de soldagem podem ser agrupados
em dois grandes grupos baseando-se no método dominante de se 
produzir a solda:
- processos de soldagem por PRESSÃO (ou por deformação)
- processos de soldagem por FUSÃO.
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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por pressão (ou por deformação)
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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por fusão.
Soldagem por resistência a ponto (a) e 
costura (b). (I - corrente de soldagem). Soldagem manual a arco.
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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por fusão.
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1.3. Vantagens e Desvantagens de Uniões Soldadas
VANTAGENS DESVANTAGENS 
1. Juntas de integridade e eficiência elevadas; 
2. *Maior resistência e menor peso (maior seção); 
3. Grande variedade de processos; 
4. Aplicável a diversos materiais; 
5. Operação manual ou automática; 
6. Pode ser altamente portátil; 
7. *Juntas contínuas e estanques (isentas de vazamentos); 
8. Custo, em geral, razoável; 
9. *Junta não apresenta problemas de perda de aperto. 
1. Não pode ser desmontada – PERMANENTE; 
2. Pode afetar microestrutura e propriedades das partes; 
3. Pode causar distorções e tensões residuais; 
4. Requer considerável habilidade do operador; 
5. Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e duração; 
(ex.: tratamentos térmicos) 
6. Estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a falha 
total. 
 
1. INTRODUÇÃO
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1. INTRODUÇÃO
1.4. O ESTUDO DE SOLDAGEM SE DIVIDE BASICAMENTE, EM 
3 TÓPICOS:
A) Processo de Soldagem;
B) Tecnologia de Soldagem;
C) Dimensionamento e Projeto de Peças e Estruturas Soldadas.
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Uniões Soldadas
A) Processos de Soldagem (Existem cerca de 50 processos catalogados pela AWS.)
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Uniões Soldadas
B) Tecnologia de Soldagem
Envolve o estudo dos aspectos metalúrgicos, físicos e químicos da solda. 
Estudos envolvendo a tecnologia, em conjunto com os processos de
soldagem, permitem a especificação da união soldada mais adequada e 
com as propriedades mecânicas e físicas desejadas.
C) Dimensionamento e Projeto de Peças e Estruturas Soldadas
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Uniões Soldadas
2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
metal de 
base
solda
ZTA
Esquema da seção 
transversal 
de uma solda de topo 
por fusão
Seção transversal de uma solda de topo 
por fusão
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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
Face do filete
Raiz da solda
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Perna do filete
Perna do filete
Face da solda
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Largura do
cordão
Raiz da solda
Nomenclatura de algumas regiões de soldas de topo e filete.
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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA 
- Exemplos
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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA 
- Exemplos
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3. TIPOS DE 
JUNTAS
SOLDADAS
60 a 80o
Junta de Topo com flange
Junta de Topo reta
(a)
(b)
Junta de Topo em "V" (a) 
 e duplo "V" (b)
(a)
(b)
Junta de Topo em "U" (a) 
 e duplo "U" (b)
Junta sobreposta
Junta de canto
Juntas em "T"
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3. TIPOS DE JUNTAS
SOLDADAS
4
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
Tabela 1 - Preparação recomendada para juntas de topo
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
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5. Momento de Inércia
Filete de solda Área da garganta Localização do CG Segundo momento polar 
de inércia unitário
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Filete de solda Área da garganta Localização do CG Segundo momento polar 
de inércia unitário
5. Momento de Inércia (cont.)
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6. Fadiga em Juntas Soldadas
Se = ka x kb x kc x kd x ke x kf x ... x Se’
Se’ = 0.5 x Sut
*
1
kf
ke =
Acabamento Superficial = fundido ou forjado
dimensão característica = perna da solda (h)
Idem
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TIPO DE SOLDA kf* 
Solda de topo reforçada 1.2 
Ponta de solda de filete transversal 1.5 
Extremidade de solda paralela 2.7 
Solda de topo em “T” com cantos aguçados 2.0 
 
Tabela 9.5 – pág. 461
Fatores de Concentração de Tensões de Fadiga – kf*
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Tabela 9.4 – pág. 461
Tensões permitidas para o metal de solda e coeficientes de segurança
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7. EXERCÍCIOS
1. A tensão de cisalhamento admissível da solda mostrada abaixo é
140 MPa. Determine a força F que causaria a ruptura.
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F
60 100
5
0
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2. Determine a tensão máxima atuante no filete de solda do elemento de 
máquina mostrado abaixo.
8
8000 N
400
5
0
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3. A figura abaixo mostra elementos de uma estrutura unidos por solda. 
Para um carregamento de 50 kN, determine: 
a) a tensão máxima atuante no filete de solda;
b) a tensão admissível da solda;
c) o eletrodo mais adequado.
50 kN
2006 6
100
56
190
y
x
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4. Para a estrutura soldada mostrada na figura abaixo determine os fatores
de segurança utilizados nos seguintes casos: 
a) Carga estática, F = 5000 N;
b) Carga variável e repetida, 0 < F < 5000 N.
5 k N
8
10
y
x
6
60
2
5
14
1 4 30°
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5. Determine a perna (h) mínima do filete de solda do elemento de
máquina mostrado abaixo, sabendo que a carga F vale 10 kN e
que sua tensão admissível é 660 MPa.
F
400
4
0
10
50
60°
h
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6. Calcular o coeficiente de segurança utilizado no filete de solda do elemento
de máquina mostrado abaixo.
DADOS: - tensão admissível: 350 MPa.
- cargas: F1 = 10 kN
F2 = 40 kN
6
F
120
8
0
60
F
1
2