2016 PM Aula 09 Soldas

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Aula 9 – Soldas 
Professor: Flávio Arcanjo Santana 
Curso: Engenharia Mecânica 
Série: 9º/ 10º Semestre 
PROJETOS MECÂNICOS 
Aula 9 – Soldas 
Quinta 19:00 às 20:40 
21:00 às 22:40 
27/10/2016 
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É o processo de união de peças metálicas ou não-metálicas, por meio da fusão de 
suas superfícies de contato. 
Definição 
Com a utilização do processo de soldagem, conseguem-se, em muitos casos, 
componentes com a mesma rigidez de componentes em ferro fundido, porém 
com massa menor, ou considerando-se a mesma massa, componentes soldados 
com maior rigidez que os equivalentes em ferro fundido. 
Aplicações 
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A fusão do material é obtida por meio de arco elétrico, passando entre um 
eletrodo e os componentes em trabalho com alta amperagem ou por uma chama 
a gás. A soldagem por arco elétrico tem várias formas dependendo: 1) de como o 
material adicional à união é fornecido; 2) de como a união de solda é protegida da 
atmosfera no momento da fundição das superfícies. 
Tipos de soldas 
1) Soldagem por eletrodos revestidos - SMAW (Shielded Metal Arc Welding): é o 
processo comum e não automatizado, usado em trabalhos de reparos e de 
soldagens em grandes estruturas. 
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2) Solda MIG - GMAW (Gas Metal Arc Welding): é geralmente um processo 
automatizado, produzindo soldas de alta qualidade e grande velocidade com a 
maioria dos metais. O eletrodo consumível não é revestido, mas projeta-se da 
ponta que fornece o gás de proteção (argônio para soldagem em alumínio e 
outros metais não ferrosos e gás carbônico de baixo custo para aços). 
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3) Soldagem com eletrodo de tungstênio (TIG) - GTAW (Gas Tungsten Metal Arc 
Welding): utiliza um eletrodo de tungstênio não consumível com um alimentador 
de arame separado. O bocal ao redor do eletrodo de tungstênio fornece gás hélio 
ou argônio para a proteção gasosa. Este processo é mais lento que o GMAW, mas 
pode ser usado em chapas finas, tanto ferrosas quanto não ferrosas. Este 
processo fornece soldas de alta qualidade e pode ser totalmente automatizado. 
Ponteira do gás 
de proteção 
Gás de proteção 
Arco 
Material de 
adição 
Tubo de 
contato 
Eletrodo de 
tungstênio 
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4) Soldagem com arame tubular - FCAW (Flux Cored Metal Arc Welding): é 
semelhante ao processo SMAW, com exceção de que o fluxo está na parte oca do 
eletrodo consumível e não sobre a superfície externa. O gás de proteção 
(geralmente gás carbônico) é fornecido algumas vezes através da ponta que 
circunda o eletrodo. Este processo produz soldas limpas e rápidas em metais 
ferrosos. 
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5) Soldagem com arco submerso - SAW (Submerged Metal Arc Welding): um 
monte ou uma carreira de fluxo é depositado sobre as peças a soldar antes do 
posicionamento do eletrodo. O fluxo se funde, produzindo uma camada 
protetora, sob a qual a solda produzida permanece submersa. O processo é 
utilizado geralmente em paredes espessas que requerem penetração profunda da 
solda. 
Fluxo 
Chapas que 
serão soldadas 
Carretel de 
arame 
Fonte de 
energia 
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6) Soldagem por resistência elétrica: uma corrente elétrica atravessa as chapas 
que serão unidas, enquanto são fixas firmemente uma contra a outra. Não há 
fluxo e nenhuma proteção é usada. Material de adição também não é utilizado 
normalmente. É utilizada especialmente em produção em massa gerando pontos 
de solda. 
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A resistência dos materiais dos eletrodos foi padronizada pela AWS (American Welding 
Society) e ASTM (American Society for Testing Materials). Por exemplo, eletrodos de solda 
com especificação da série E60 e E70 são designados como E60XX e E70XX. Os valores 60 e 
70 indicam a resistência à tração do material, como sendo de pelo menos 60 ksi e 70 ksi, 
respectivamente. Os últimos dois dígitos indicam detalhes do processo de solda. Os valores 
de escoamento especificados para estes eletrodos são cerca de 12 ksi abaixo da resistência 
à tração, com elongação mínima entre 17% e 25%. 
Especificações de resistência mecânica dos materiais dos eletrodos 
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Proteção da superfície durante a soldagem 
O oxigênio do ar pode contaminar a união das chapas com óxidos metálicos, durante o 
processo de soldagem enquando o material está em estado líquido à altas temperaturas. O 
nitrogênio também pode comprometer a qualidade da solda e as bolhas aprisionadas no 
metal fundido causam porosidades à medida que o metal esfria. A umidade no ar ou no 
metal causará fragilidade por hidrogênio e enfraquecerá a solda. A prevenção da 
contaminação do metal aquecido é obtida pelo fornecimento de um fluxo de material para 
recobrir com escória a poça de fusão enquanto esfria, ou então uma corrente de gás inerte 
(argônio ou hélio) é usada para deslocar o ar. Quando a escória está presente, ela é retirada 
quando a solda esfria. 
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Definições sobre a geometria dos cordões de solda 
A ZTA (zona termicamente afetada pode ser mais fraca que o material base em 
aços de alta resistência (acima de 50 ksi - aprox. 350 MPa - 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. 
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Definições sobre a geometria dos cordões de solda 
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Exercício 1) 
Estimativa da resistência estática de um cordão 
de solda carregado paralelamente. 
As chapas da figura 11.7c têm 12 mm de 
espessura e são feitas de aço tendo Sy = 350 MPa. 
Elas são soldadas juntas por meio de cordões de 
solda convexos ao longo dos lados AB e CB, tendo 
cada cordão o comprimento de 50 mm. Com um 
fator de segurança de 3 (baseada na resistência 
ao escoamento), qual o valor da carga estática F 
que pode ser carregada, considerando-se uma 
solda com altura h de 6,0 mm? 
 
Hipótese: As chapas não falham; a falha por 
cisalhamento ocorre na área da garganta da solda. 
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Exercício 2) 
Estimativa da resistência estática de um cordão 
de solda carregado transversalmente. 
Repita o exercício 1, porém trocando as soldas 
para os lados AD e BC, tornando assim a junta 
igual a da figura 11.7 d. 
 
Hipóteses: 
1) A tensão crítica ocorre na seção da garganta 
mínima, definida pelo produto tL, a qual 
carrega a carga total F em cisalhamento. 
2) As chapas não falham. 
 
 
 
 
 
t = espessura de garganta do cordão de solda; 
L = comprimento do cordão de solda. 
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Bibliografia 
[1] JUVINALL, Robert & MARSHEK, Kurt M., Projeto de Componentes de Máquinas, Rio de 
Janeiro: Editora LTC, 2008. 
[2] NORTON, Robert L., Projeto de Máquinas – Uma abordagem integrada, Porto Alegre: 
Bookmann, 2013. 
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