exercicios soldagem

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Soldagem I – Lista de Exercícios
1. Defina soldagem com base em (a) suas características operacionais e (b) seus mecanismos de
união. (c) Dois blocos de gelo colocados em contato com uma pequena pressão são
facilmente soldados. O mesmo não ocorre com dois blocos de cobre, por exemplo. Discuta e
explique.
2. A figura abaixo mostra bocais de um tanque para transporte de combustível. (a) Detalhe as
soldas indicadas. (b) Calcule o volume de solda e o peso (massa) de eletrodos necessários
(rendimento de deposição de 75%). (c) Se a taxa de deposição média for de 2kg/h, calcule
tempo de soldagem de “arco aberto”. (d) Se o fator de ocupação do soldador for de 30%,
calcule o tempo total de soldagem. Obs.: A chapa (1) tem ½ “ de espessura.
3. Defina: Velocidade de soldagem, passe, raiz, face e margem de uma solda, taxa de deposição,
eficiência de deposição e fator de ocupação.
4. A figura abaixo mostra detalhes de bocais de um tanque de armazenamento. (a) Indique os
símbolos das soldas mostradas nos detalhes (deixe claro eventuais suposições) e discuta, para
cada caso, a sequência de soldagem. (b) Calcule o volume de solda e o peso (massa) de
eletrodos necessário para a execução destas soldas (rendimento de deposição de 75%). (c) Se
a taxa de deposição média for de 2kg/h, calcule tempo de soldagem de “arco aberto”. (d) Se o
fator de ocupação do soldador for de 30%, calcule o tempo total de soldagem.
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3
5. Faça um desenho detalhando a junta, estime o número de passes necessários para o seu
enchimento e calcule o custo de metal de adição e de mão de obra para a soldagem (com
eletrodos revestidos) da junta indicada abaixo.
Dados: Comprimento total a ser soldado: 15m, material: aço de baixo carbono, velocidade de
soldagem (por passe): 20 cm/min, taxa de deposição: 1,8 kg/h, eficiência de deposição:
75%, fator de ocupação médio: 40%, preço de uma lata de eletrodo (20 kg): R$ 45,00,
salário e encargo do(s) soldador(es): R$ 6,00/h
Dimensões em mm
6. Para a junta mostrada abaixo: (a) Indique o tipo de chanfro e mostre a raiz e a margem da
solda. (b) Estime o peso de metal depositado em um metro de junta (não considere o reforço
da solda). (c) Faça, no desenho à esquerda, sem colocar as medidas, o símbolo desta solda.
Dado: Densidade do aço = 7,8 g/cm3. Dimensões em mm.
45º
12
2
5
7. Dois elementos fundamentais de um processo de soldagem por fusão são a fonte de calor e o
meio de proteção. Quais são as características básicas de uma fonte de calor para soldagem
por fusão? Cite e descreva rapidamente três fontes usualmente usadas na soldagem por fusão.
Qual é a função de um meio de proteção? Cite os meios mais usados em soldagem.
8. Defina chanfro e explique o seu uso em soldagem. Desenhe chanfros em V e X (ângulos de
chanfro de 30º e abertura de 2mm) em juntas de topo de 25mm de espessura e indique os
símbolos correspondentes. Discuta a aplicação de cada tipo de chanfro.
9. Indique as principais posições de soldagem e discuta a influência destas na operação de
soldagem.
10. Discutir os riscos (“perigos”) que o arco elétrico coloca para o soldador.
11. Apresente e discuta as características dos dois tipos básicos de técnicas de soldagem (por
deformação/por fusão). Discuta as características principais, aplicações e limitações de cada
tipo.
12. Classifique, quando aplicável, com base em: (a) fonte de calor, (b) meio de proteção, (c)
posições de soldagem possíveis e (d) tipo de eletrodo (consumível ou não consumível), os
seguintes processos de soldagem: eletrodos revestidos, TIG, arame tubular, eletro-escória e
laser.
 2
60º
30
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13. Cite/discute as principais características ou funções de um fluxo (SAW) ou revestimento de
eletrodo (SMAW). Indique as características de eletrodos das classes AWS E6010, E6013 e
E7018.
14. Qual é a função do ignitor de alta frequência na soldagem TIG. Por que, na soldagem de ligas
de alumínio com este processo, é usual manter este ignitor ligado.
15. Compare e discuta os tipos de corrente e sua polaridade usualmente utilizadas na soldagem
TIG e MIG/MAG. Na soldagem MIG de ligas de alumínio é necessário utilizar corrente
alternada (como na soldagem TIG)? Explique.
16. Por que, na soldagem TIG de alumínio, é comum se usar corrente alternada?
17. A figura abaixo mostra a variação de corrente em um teste de soldagem TIG pulsado. Estime
os parâmetros de pulsação usados e calcule a corrente média. Descreva, em linhas gerais, a
variação esperada do formato da poça de fusão durante um ciclo de pulsação. Cite as
principais aplicações da soldagem TIG com corrente pulsada.
0 100 200 300 400 500 600 700
0
20
40
60
80
100
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
Tempo (ms)
18. A norma AWS A5.18 especifica arames de aço carbono para a soldagem MIG/MAG
(GMAW). Nesta norma, os arames E70S3 (0,06 a 0,15%C, 0,90 a 1,40%Mn e 0,45 a
0,70%Si) e E70S6 (0,07 a 0,15%C, 1,40 a 1,85%Mn e 0,80 a 1,15%Si) são indicados,
respectivamente, para a soldagem com proteção de mistura Ar-CO2 e com CO2 puro.
Explique as diferenças de composição química dos dois arames levando em consideração as
diferenças de potencial de oxidação do gás de proteção em cada caso. Indique possíveis
consequências nas propriedades mecânicas da solda de se usar um arame E70S2 com CO2
puro.
19. Discuta a influência do gás de proteção no formato do cordão e na estabilidade do processo
nas soldagens TIG e MIG/MAG.
20. Quais as formas usuais de transferência de metal de adição na soldagem MIG/MAG. Por que,
neste processo, é fundamental controlar a forma de transferência de metal. Por que este
problema é menor na soldagem com eletrodos revestidos.
21. O que é um arame tubular “autoprotegido” (self-shielded). Indique aplicações típicas para
este tipo de arame.
22. Explique a soldagem por eletro-escória e indique aplicações deste processo.
23. Compare, do ponto de vista operacional, as soldagens de resistência de topo e por
centelhamento. Com base nesta comparação, explique por que a última tende a ser mais
adequada para, por exemplo, a soldagem de tubulações de grande diâmetro.
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24. Descreva os processos de soldagem por explosão e por fricção. Cite possíveis aplicações para
estes processos de soldagem.
25. Compare a brasagem com a soldagem convencional. Indique as principais formas de
brasagem
26. Cite os principais processos de corte térmico de metais e compare-os.
27. Descreva, em linhas gerais, o corte por oxigênio. Por que este processo de corte só é
basicamente aplicável, de forma direta, para aços de baixo carbono?
28. Na soldagem TIG de peças de cobre de massa elevada, por exemplo na recuperação de uma
ventaneira de alto forno, é usual o uso de um pré-aquecimento de até 400oC.
Alternativamente, tem sido possível soldar esta peça com um menor pré-aquecimento, com o
uso de He como gás de proteção. Discuta.
29. (a) Compare o arco elétrico com um fio metálico em termos de seu comportamento frente à
passagem de uma corrente elétrica. (b) Explique, baseado na estrutura do arco, por que este é
uma fonte de energia muito eficiente para a soldagem por fusão.
30. Discuta o formato geral de uma curva característica do arco e o efeito da variação do
comprimento do arco nesta curva, considerando a estrutura do arco.
31. (a) Desenhe esquematicamente a curva característica do arco para a soldagem TIG com
eletrodo negativo. Discuta o efeito do comprimento do arco nesta curva. Esquematize,
também, a curva característica deste processo com o eletrodo positivo. Discuta as diferenças
existentes.
32. Calcule a densidade de corrente associada com a emissão termiônica no aço (ferro) e no
tungstênio, nas temperaturas de fusão e de ebulição de cada material. Discuta o resultado com
base nas densidades de corrente necessárias na soldagem (suponha, por exemplo, a soldagem
com um eletrodo de 3,2mm de diâmetro e uma corrente de 250A.
33. O queé “potência específica de uma fonte”, Pesp? Discuta a figura abaixo, considerando as
características dos processos de soldagem, o formato dos cordões obtidos e as regiões de
“soldagem impossível”. Qual seria o efeito da condutividade térmica do metal base nesta
figura?
10
10
10
10
10
10
4
6
8
10
12
14
Soldagem
Impossivel
Soldagem
Impossivel
Arco
Plasma
Laser
Feixe de
eletrons
Condução
sem fusão
Condução
com fusão
Vaporização
e condução
Vaporização
W/m2
6
34. (a) Desenhe esquematicamente a variação de tensão ao longo do arco no processo TIG (CC-),
colocando valores típicos para as quedas de tensão existentes e indicando as regiões do arco.
Mostre e explique o efeito de (b) um aumento no comprimento do arco e (c) uma mudança de
polaridade nesta distribuição de tensão.
35. Considerando a ilustração abaixo de um arco entre dois eletrodos de carvão em uma
atmosfera de argônio: (a) Indique as regiões deste. (b) Mostre a variação de tensão ao longo
do arco, colocando (e justificando) os valores aproximados para as variações de tensão nas
diferentes regiões. (c) Indique, e justifique, o fluxo de gases esperado neste arco. (d) Discuta
possíveis alterações na forma e características elétricas deste arco devido cada uma das
seguintes mudanças: (d.1) redução da separação do eletrodos, (d.2) substituição do gás por
hélio, (d.3) geração de um campo magnético penetrando no plano do desenho e (d.4)
substituição dos eletrodos de carvão por eletrodos de aço.
Arco
+-
36. Em um teste de soldagem TIG com argônio puro e uma corrente de 100A, foi mantido um
comprimento do arco de 3mm, com uma tensão de soldagem de cerca de 10V. Indique de
forma qualitativa as alterações esperadas na tensão de soldagem e no formato do cordão para:
(a) um aumento no comprimento do arco, (b) o uso de uma mistura gasosa Ar-50%He e (c)
uma mudança de polaridade (de CC- para CC+).
37. Estime, sem considerar o efeito da corrente de soldagem, a tensão do arco na soldagem TIG
com CC- com um comprimento de arco de 3mm (a) e de 5mm (b). Repita estas estimativas
para (c) CC+ e (d) hélio como gás de proteção e discuta as diferenças existentes. Discuta a
importância da região catódica para a soldagem.
38. Explique a emissão de elétrons em um eletrodo de metal não refratário? Por que a emissão de
elétrons é fundamental para a manutenção do arco?
39. O que é jato de plasma? Explique a sua formação na soldagem a arco e discuta a importância
deste na soldagem e o efeito da polaridade da corrente neste.
40. Explique a formação do sopro magnético e discuta a importância deste na soldagem e o efeito
da polaridade da corrente neste.
41. Porque o conhecimento dos modos de transferência de metal de adição é fundamental para
um uso mais adequado do processo de soldagem MIG e MAG? Cite, para cada um dos
principais modos de transferência observados neste processo de soldagem, as principais
forças responsáveis pela transferência.
42. A figura abaixo mostra um oscilograma de tensão de um teste de soldagem MAG com arame
de aço carbono de 1,2mm, velocidade de alimentação de 4m/min e proteção de CO2.
Identifique a forma de transferência utilizada e cite suas características principais e
aplicações. Discuta a influência, nas condições operacionais e no modo de transferência, de
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(a) um aumento na tensão de soldagem, (b) um aumento na velocidade de alimentação (por
exemplo, para 8m/min) e (c) um aumento simultâneo de ambas.
200 250 300 350 400 450
0
10
20
30
40
 
Te
ns
ão
 (V
)
Tempo (ms)
43. A figura abaixo mostra oscilogramas de tensão de testes de soldagem GMAW com arame de
aço de 1,2mm e proteção de Ar-25%CO2 e velocidade de alimentação de 4m/min (I≈165A).
(a) Estime, para cada caso, a tensão média de soldagem. (b) Indique e apresente as principais
características dos modos de transferência observados. (c) Desenhe esquematicamente um
gráfico VxI com os modos de transferência usualmente obtidos com esta mistura de proteção
e localize aproximadamente neste os oscilogramas mostrados (justifique).
0 100 200 300 400
0
10
20
30
40
 
Te
ns
ão
 (V
)
0 100 200 300 400
0
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Te
ns
ão
 (V
)
0 100 200 300 400
0
10
20
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Te
ns
ão
 (V
)
Tempo (ms)
44. As figuras abaixo mostram a variação de corrente em testes de soldagem MIG pulsada usando
um arame de aço carbono de 1,2mm e proteção de Ar-5%CO2. (a) Estime os parâmetros de
pulsação utilizados e os valores da corrente média de soldagem (Im). (b) Calcule os valor do
parâmetro de destacamento de cada teste e os compare com o valor esperado para condições
ótimas de transferência (500As2) com os consumíveis usados. Discuta. (c) Se os testes foram
feitos com uma distância do bico de contato à peça de cerca de 20mm e o comprimento do
arco era de cerca de 5mm, estime a velocidade de alimentação necessária para manter o
processo operando de forma adequada em cada teste.
8
0 30 60 90 120 150
0
100
200
300
400
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
Tempo (ms) (a)
0 30 60 90 120 150
0
100
200
300
400
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
Tempo (ms) (b)
0 30 60 90 120 150
0
100
200
300
400
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
Tempo (ms) (c)
0 30 60 90 120 150
0
100
200
300
400
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
Tempo (ms) (d)
45. Apresente e discuta os efeitos da corrente de soldagem, da tensão do arco e da velocidade de
soldagem na velocidade de fusão do eletrodo (no processo MIG/MAG, por exemplo) e no
formato do cordão de solda.
46. Considere a soldagem MIG/MAG com arames de aço baixo carbono (AWS E70S6, por
exemplo) de 0,8 e 1,2mm de diâmetro e uma corrente de cerca de 200A. (a) Para um gás de
proteção rico em argônio indique, para cada arame, o modo de transferência em queda livre
(isto é, sem curto circuito) esperado. (b) Estime, para cada arame e com uma distância do bico
de contato da tocha à peça de 20mm e um comprimento do arco de 5mm, a velocidade de
alimentação (em m/min) e, para cada resultado, as parcelas devidas às diferentes fontes de
aquecimento do arame. (c) Estime a taxa de fusão (em kg/h) associadas com os resultados
anteriores.
47. A figura abaixo mostra as variações de corrente em um teste de soldagem TIG de alumínio
com corrente “quadrada” (ou, melhor, retangular) e com proteção de Ar. (a) Estime os valores
médios de corrente e tensão de soldagem nos ciclos de CC- e CC+ e a duração destes ciclos.
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(b) Explique os valores de tensão do arco de cada ciclo. (c) Discuta os processos (fluxo de
partículas carregadas no arco, perfil elétrico, mecanismos de emissão de elétrons e ação do
arco no metal base) que estão ocorrendo durante cada ciclo.
0 50 100 150 200
-160
-120
-80
-40
0
40
80
120
 
C
or
re
nt
e 
(A
)
0 50 100 150 200
-10
0
10
20
30
 
Te
ns
ão
 (V
)
Tempo (ms)
48. Considere a soldagem MIG/MAG com um arame de aço baixo carbono (AWS E70S6, por
exemplo) de 1,2mm de diâmetro. (a) Indique (e justifique) um gás (ou mistura) de proteção e
um valor de corrente para soldar com este arame com transferência spray (goticular). (b)
Estime, para esta condição, a velocidade de alimentação (em m/min) necessária para se
trabalhar com uma distância do bico de contato da tocha à peça de 20mm e um comprimento
do arco de 5mm. (c) Calcule, para o resultado anterior, as contribuições relativas (em %) do
aquecimento do eletrodo por efeito Joule (ou resistivo) e pelo arco.
Gases: He puro, Ar puro, Ar-4%CO2, Ar-25%CO2, CO2 puro
49. A equação de velocidade de fusão:
2siiw βα +=
é válida para condições em que a corrente (i) é mantida constante. Quando isto não ocorre, a
velocidade média de fusão pode ser estimada (supondo que s não varie)como:
∫= T dttwTw 0 )(/1
Desenvolva uma expressão da velocidade de fusão para a soldagem com corrente pulsada.
50. Calcule a velocidade de fusão de um arame de aço para a soldagem GMAW (MIG/MAG)
considerando um comprimento de eletrodo de 15mm e (a) corrente média de 140A, (b)
corrente média de 250A e (c) corrente pulsada com IP = 350A, tp = 3,5ms, Ib = 70A e tb =
10,5ms. (d) Discutas os resultados obtidos e (e) estime a taxa de deposição supondo, para os
três casos, um rendimento de deposição de 95%.
51. Estime a corrente necessária para se obter, na soldagem MIG de aço carbono, com um arame
de aço carbono de 1,2 mm, uma taxa de fusão de 5kg/h mantendo-se uma distância do bico de
contato à peça de 20mm e um comprimento do arco de cerca de 4mm. Mostre como esta taxa
poderia ser aumentada em 20%, usando-se o mesmo consumível e a mesma corrente de
soldagem.
52. Descreva e discuta a influência usual da corrente, da tensão e da velocidade de soldagem no
formato de um cordão de solda.
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53. Na soldagem TIG observa-se que, em geral, a penetração é maior quando se trabalha com
CC-. Por outro lado, na soldagem MIG, o efeito tende a ser o contrário (maior penetração na
soldagem com CC+). Discuta considerando o balanço de energia no arco e a variação de
potência específica com a polaridade.
54. Desenhe esquematicamente as curvas características de fontes de tensão e corrente constante,
sobreponha uma curva do arco e indique o ponto operacional. Discuta como ocorre o controle
do comprimento de arco com uma fonte de tensão constante em um processo com
alimentação contínua do eletrodo (MIG ou SAW).
55. Defina “Ciclo de Trabalho”. Estime, para uma fonte de 200A 60%, a maior corrente
recomendada para a sua operação contínua por um longo período de tempo.
56. Você dispõe de uma fonte estática tipo transformador de corrente constante com uma corrente
nominal/ciclo de trabalho de 160A/60%. (a) Desenhe a curva característica desta fonte e
indique o tipo de corrente que ela fornece. (b) Cite (e justifique) um processo de soldagem a
arco para o qual ela pode ser utilizada. (c) Discuta a possibilidade de uso desta fonte em uma
aplicação que necessita de 180A de corrente.
57. Você dispõe de uma fonte estática tipo transformador retificador de tensão constante com
uma corrente nominal/ciclo de trabalho de 350A/60%. (a) Desenhe a curva característica
desta fonte e indique o tipo de corrente que ela fornece. (b) Cite (e justifique) um processo de
soldagem a arco para o qual ela pode ser utilizada. (c) Discuta a possibilidade de uso desta
fonte em uma aplicação que necessite que esta funcione continuamente por uma hora.
58. Apresente, de forma simplificada, o funcionamento de uma máquina de soldagem rotativa e
de máquina estática convencional. Discuta a aplicação de cada um destes tipos de máquinas.
59. Calcule a energia de soldagem e a energia líquida de soldagem (considere o rendimento
médio de cada processo) para as seguintes condições de soldagem (aço baixo carbono):
(a) Processo TIG, I = 100A, U = 11V e v = 20cm/min (espessura: 2,0mm)
(b) Processo MIG, I = 300A, U = 29V e v = 60cm/min (espessura: 4,5mm)
(c) Processo SAW: I = 420A, U = 34V e v = 60cm/min (espessura: 12,5mm)
Medidas na seção transversal das soldas (a) e (b) obtiveram áreas transversais do cordão de
10 e 52mm2, respectivamente. Calcule o rendimento teórico (energia para fundir o material
da solda/energia gasta) para estes dois casos . Discuta os resultados, considerando os
processos usados. Dado: Entalpia de aquecimento e fusão de 1 mol de ferro: 74kJ/mol
60. Estime, para os três casos anteriores, a velocidade de resfriamento do centro do cordão a 800
e 500ºC (supor que não foi usado pré-aquecimento). Discuta os resultados.
61. Estime, para os três casos anteriores, o ∆t8/5 usando o nomograma do IRSID. Verifique o
efeito nos resultados para o caso das peças tirem sido pré-aquecidas a 200ºC. Discuta os
resultados.
62. Defina “Energia de Soldagem”, “Energia Líquida de Soldagem”, “Potência específica de uma
fonte”, “Ciclo Térmico”, “Temperatura de pico” e “∆t8/5”.
63. (a) Defina energia de soldagem e temperatura de pré-aquecimento. (b) Discuta a influência
destes dois parâmetros e da espessura da junta na velocidade de resfriamento de uma solda e
nas dimensões da ZTA de uma solda. (c) Desenhe, de forma esquemática um ciclo térmico de
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soldagem e indique neste a temperatura de pico e o tempo de resfriamento entre duas
temperaturas (por exemplo 800 e 500ºC).
64. Desenhe esquematicamente em um mesmo gráfico, ciclos térmicos associados com a Zona
Fundida, Zona Termicamente Afetada e Metal Base de uma solda. Com base no ciclo
térmico, defina estas regiões.
65. (a) Defina energia líquida de soldagem e temperatura de pré-aquecimento. (b) Discuta a
influência destes dois parâmetros e do tipo de junta na velocidade de resfriamento de uma
solda e nas dimensões da ZTA de uma solda. (c) Desenhe, de forma esquemática, curvas de
repartição térmica de solda considerando o efeito da energia líquida de soldagem, temperatura
de pré-aquecimento e tipo de junta.
66. Desenhe esquematicamente a curva de repartição térmica de uma solda a partir de sua linha
de fusão (TP = TFusão). Mostre o efeito, nesta curva, de um aumento na energia de soldagem e
discuta o resultado nas dimensões da ZTA de uma solda.
67. A figura abaixo mostra ciclos térmicos calculados para três pontos da superfície de uma chapa
de aço baixo carbono (10mm de espessura) localizados na sua superfície a três diferentes
distâncias laterais do eixo da solda (y = 3, 4 e 5mm). (a) Supondo que o teor de carbono do
aço seja 0,2%, discuta, em linhas gerais, as alterações ocorridas em cada ponto durante a
soldagem. (b) Estime, para cada ponto (quando possível), as temperaturas de pico, os tempos
de permanência acima de A3 e A1 e os tempos de resfriamento entre 800 e 500ºC. Discuta
estes resultados e os relacione com as suas respostas no item (a) desta questão.
0 5 10 15 20
0
300
600
900
1200
1500
HL = 0,6 kJ/mm
v = 300 mm/min
5 mm
3 mm
4 mm
 
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (
o C
)
Tempo (s)
68. A figura abaixo mostra ciclos térmicos calculados com o modelo de Rosenthal de chapa
grossa (fluxo de calor tridimensional) para um ponto da superfície de uma chapa localizado a
4mm do eixo da solda (y = 4mm) para o mesmo nível de energia (HL = 0,6 kJ/mm) e três
diferentes velocidades de soldagem. (a) Determine, para cada ciclo, as temperaturas de pico e
os tempos de resfriamento entre 800 e 500ºC. (b) Compare os resultados para um ciclo
térmico previsto na mesma posição pelo modelo simplificado que considera uma fonte linear
instantânea de calor que opera, em t = 0, ao longo do eixo da solda:
12


 +
−+=
t
zy
kt
HTT L
απ 4
exp
2
22
0
(c) Discuta os resultados. Material: aço de baixo carbono (ρ = 7800 kg/m3, c = 63 J/kgºC e
k = 47W/mºC).
0 5 10 15 20 25 30
0
300
600
900
1200
1500
HL = 0,6 kJ/mm
y = 4 mm
10 mm/s
5 mm/s
2,5 mm/s 
T
em
pe
ra
tu
ra
 (
o C
)
Tempo (s)
69. Considere a deposição de um cordão de solda sobre uma chapa de aço baixo carbono de
15mm de espessura, com um pré-aquecimento de 200ºC e com os seguintes parâmetros: (a)
Processo SAW, I = 500A, V = 36V e v = 40cm/min e (b) Processo SMAW: I = 150A, V =
21V e v = 25cm/min. Usando os dados da apostila, obtenha valores da velocidade de
resfriamento a 650oC e do ∆t8/5 na solda para ambos os casos.
70. Considere a deposição de um cordão de solda sobre uma chapa de alumínio de 15mm de
espessura, com um pré-aquecimento de 100ºC e com os seguintes parâmetros: (a) Processo
MIG, I = 350A, V = 30V e v = 40cm/min e (b) Processo TIG: I = 120A, V = 13V e v =
15cm/min. Estime a velocidade de resfriamento a 350oC e o tempo de resfriamento entre 400
e 300ºC na solda para ambos os casos.
71.Uma grande peça fundida (parede de 50mm de espessura) de aço inoxidável austenítico
(0,1%C-22%Cr-12%Ni-0,7Si-1,5%Mn) apresenta um defeito superficial que será reparado
pela deposição de um cordão de solda com eletrodo revestido sem pré-aquecimento.
(a) Estime as velocidades de resfriamento do cordão de solda a 300 e a 800ºC se as condições
de soldagem forem: I = 180A, U = 22V e v = 20cm/min.
(b) Mostre, de forma esquemática, a variação de tensões residuais longitudinais (σx) ao longo
da direção transversal ao cordão de solda (y-y’). Indique, também, a distribuição esperada de
σx ao da direção z-z’ (profundidade).
(c) Estime a microestrutura do cordão de solda (para uma diluição de 30%) considerando a
possibilidade de se usar os seguintes eletrodos:
Eletrodo %C %Mn %Si %Cr %Ni
E8018 0,08 1,35 0,4 -- 0,4
E308 0,06 1,8 0,4 20 10
E310 0,14 2,0 0,6 26 21
Indique possíveis problemas de cada uma destas soldas.
13
72. A figura abaixo (Grong, 1997) mostra um mapa de temperatura adimensional para o plano
z = 0 de chapas grossas. Considere uma condição de soldagem em que este modelo seja
válido com os seguintes parâmetros: I = 300A, U = 27V, v = 30 cm/min, η = 0,85 e
To = 25ºC. Estime, através do mapa, a temperatura de pontos localizados (dimensões em
milímetros) a (-10, 0, 0), (-10, 5, 0) e (-20, 10, 0) da fonte de calor para (a) aço e (b) alumínio.
73. Um modelo de Rosenthal para a soldagem a ponto utiliza uma fonte linear de calor que
penetra uma junta sobreposta formada por duas chapas de propriedades térmicas similares
(figura). O calor é liberado instantaneamente no tempo t = 0 e a distribuição de temperaturas
nas chapas é dada por:
d
Eletrodo
Fonte de calor




−=−
t
r
tc
dQTT
απαρ 4
exp
4.
/
0
para t > 0.
Q = ηVI.tw é a energia liberada pelo pulso de corrente (tw é a duração do pulso) e r é a
distância do ponto à fonte de calor [(x2 + y2)1/2]. Considere a soldagem a ponto de duas chapas
de aço de baixa liga de 2mm de espessura cada com as seguintes condições operacionais: I =
14
8kA, tw = 0,4s, η = 0,75 e T0 = 25oC. Assuma que a tensão entre os eletrodos atinja 2,5V. (a)
Construa ciclos térmicos para pontos das chapas localizados a 1, 2, 4 e 6mm da fonte de calor.
(b) Estime o diâmetro da ZF e a espessura da ZTA desta solda. (c) Derive uma equação para a
velocidade de resfriamento no centro da solda e estime, nesta posição, a velocidade de
resfriamento a 800oC e o ∆t8/5.
74. O que são tensões residuais? Descreva o seu aparecimento em soldas. Mostre a sua
distribuição usual em uma solda de topo. Considerando estas tensões, discuta o
comportamento de uma solda de uma liga de elevada dutilidade durante o seu carregamento.
Discuta a influência das tensões residuais na fadiga e na fratura frágil de estruturas soldadas.
Por que um tratamento mecânico pode reduzir o nível das tensões residuais?
75. Considerando a distribuição de tensões residuais, discuta o comportamento de uma solda de
uma liga de elevada dutilidade durante um aquecimento e resfriamento uniforme da estrutura.
Discuta a influência das tensões residuais na estabilidade dimensional de um componentes
sendo usinado. Por que um tratamento térmico pode reduzir o nível das tensões residuais?
76. Como aparecem distorções em uma junta soldada? Quais as
consequências principais destas? Como estas podem ser eliminadas ou
minimizadas? Estime a distorção transversal para a junta indicada na
figura ao lado (aço carbono).
77. (a) Explique a formação de porosidade em uma solda de aço carbono devido à absorção, na
poça de fusão de (a.1) nitrogênio e (a.2) oxigênio. (b) Discuta a influência da existência de
porosidade no desempenho de uma solda.
78. Discuta a influência do oxigênio e do nitrogênio nas propriedades mecânicas da zona fundida
de um aço carbono.
79. Defina basicidade de escória na soldagem de aço e discuta o efeito dessa na composição e
propriedades mecânicas da solda.
80. Fluxos e eletrodos básicos são recomendados para a soldagem de estruturas de aço de grande
espessura e que tenham elevada responsabilidade em serviço. Explique.
81. A tabela abaixo mostra os principais constituintes (%peso) de fluxos para a soldagem ao arco
submerso. Classifique cada fluxo como ácido, básico ou neutro e coloque-os em ordem
crescente quanto aos teores esperados de oxigênio e enxofre em metais de solda depositados
com estes fluxos.
Fluxo CaO CaF2 MgO Fe2O3 MnO Na2O SiO2 TiO2 ZrO2 Al2O3
A 30 10 5 2 4 -- 40 4 2 3
B -- 4 15 3 28 1 45 -- -- 4
C 15 5 3 1 2 1 40 15 -- 18
D 18 28 22 2 4 -- 14 2 2 8
45º
2
12
15
82. Mostre a macroestrutura usual de uma peça fundida e compare-a com a de uma solda. Discuta
a influência do formato da poça de fusão na macroestrutura da solda.
83. Desenhe esquematicamente a poça de fusão de uma solda a arco e indique, nesta, os locais em
que a solidificação do cordão de solda se inicia e onde a velocidade de solidificação é
máxima. Compare o início da solidificação na poça de fusão com o de uma peça fundida.
84. Cite as principais formas de segregação na poça de fusão e explique a sua formação.
85. Por que a região parcialmente fundida e a região não misturada são potencialmente mais
problemáticas que a região misturada da zona fundida?
86. A figura abaixo mostra esquematicamente a região da poça de fusão durante a soldagem.
Discuta como ocorre a solidificação nesta poça e a influência de sua forma (elíptica) na
estrutura de solidificação do cordão de solda.
ArcoD
B
C
A
Cordão
de soldav
87. Discuta o efeito das condições de soldagem no formato da poça de fusão e desta na
macroestrutura de uma solda.
88. (a) Defina diluição. (b) Seja a deposição de uma camada de revestimento com eletrodo de aço
ABNT 309 (0,07%C, 1,16%Mn, 0,34%Si, 23,5%Cr e 12,8%Ni) sobre um substrato de aço
carbono (0,26%C, 0,52%Mn e 0,28%Si). Estime a faixa de diluição para que o teor de cromo
do depósito esteja entre 18 e 20% e, para esta faixa, estime a composição do deposito
supondo a ausência de interação com o ambiente.
89. Foram usados eletrodos de aço ligado com (a)
2%Cr e (b) 12%Cr, na soldagem SAW com
um fluxo ativo cujo ∆Cr varia segundo a figura
ao lado. Defina ∆Cr e discuta esta figura.
Estime o teor de cromo nas soldas supondo
que o metal base não era ligado ao cromo, a
diluição foi de 50% e os valores de tensão de
soldagem usados são os indicados na figura.
90. A figura abaixo mostra esquematicamente uma “almofada” de solda com 5 camadas. Se, para
cada camada, a diluição da camada anterior for, em média, 40%, estime a diluição final do
metal base na última camada. Se o teor de cromo do metal base e do metal de adição forem
0,10% e 17% respectivamente, estime o teor de cromo de cada camada supondo ausência de
interação com o ambiente.
0 3 6 9 12 15 18
-3
-2
-1
0
1
2
3
29V
35V
∆
C
r 
(%
)
%Cr
16
1ª camada
5ª camada
4ª camada
91. A figura abaixo (de S.S. Babu) mostra a microestrutura da ZF de um aço C-Mn. Identifique
os principais constituintes microestruturais e discuta suas características.
92. As figuras abaixo (S.S. Babu) mostram microestruturas da ZF de aços C-Mn com composição
similar exceto pelos teores de Ti. Indique as diferenças de microestrutura e discuta suas
possíveis coisas.
 
93. Descreva a constituição da ZTA obtida na soldagem TIG de uma chapa de alumínio AA1100
(alumínio comercialmente puro) laminada a frio. Mostre esquematicamente o perfil de dureza
desta solda e discuta a possibilidade de se alterar este perfil.
7ppm Ti 32ppm Ti
17
94. Cite ligas endurecíveis por precipitação de uso estrutural. Descreva a constituição da ZTA de
uma liga deste tipo e esquematize o perfil de dureza nesta.
95. Descreva a constituição da ZTA de um aço de baixa liga temperado e revenido a 450oC e
indique a(s) região(ões) de maior probabilidadede degradação de propriedades mecânicas.
Discuta o efeito da energia de soldagem sobre a microestrutura e propriedades da região de
granulação grosseira da ZTA deste aço.
96. Descreva a constituição da zona termicamente afetada de aços carbono com (a) 0,2%, (b)
0,8% e (c) 1,0%C.
97. Na soldagem de uma chapa de 50mm de um aço C-Mn com eletrodos revestidos observou-se
uma ZTA com dureza máxima de cerca de 360 HV. Indique a região da ZTA em que esta
dureza foi observada e justifique. Este valor de dureza pode indicar a potencialidade de
diferentes problemas nesta solda. Discuta. Cite medidas que poderiam ser tomadas para
controlar (alterar de forma desejável) este resultado.
98. Discuta a influência da energia de soldagem na dureza e na tenacidade da GGZTA de um aço
de baixa liga. Qual seria o efeito do teor de carbono (por exemplo, 0,1 x 0,4%C) nestas
características.
99. Monte um quadro que resuma as principais características (localização e ocorrência da trinca,
aparência e fatores principais) dos mecanismos de fissuração que ocorrem de forma mais
comum na soldagem de aços carbono e de baixa liga.
100. Cite três descontinuidades estruturais de uma solda e indique causas operacionais na
soldagem a arco para a formação destas.
101. Cite e descreva um método de ensaio não destrutivo capaz de detectar uma trinca interna
localizada na ZTA de uma solda.
102. Explique a formação de inclusões de escória em uma solda de vários passes e indique as
principais coisas operacionais para a sua formação. Cite e descreva rapidamente um método
de inspeção não destrutiva para a detecção desta descontinuidade.
103. Descreva a formação de ferrita δ em uma solda de um aço inoxidável austenítico. Estime,
com o Diagrama de Schaeffler, a microestrutura do metal depositado pelos seguintes
eletrodos de aço inoxidável:
Elet. C Cr Ni Mo Mn Si
E308
E309
E310
E316
E430
E410
0,04
0,08
0,12
0,04
0,03
0,09
18,7
23,1
26,5
18,6
16,6
12,3
 9,5
12,9
21,2
11,7
 0,3
 0,3
--
--
--
2,6
0,4
0,3
1,5
1,8
1,8
1,8
0,4
0,4
0,42
0,50
0,40
0,45
0,40
0,42
OBS: Composições em % em peso.
Qual é o tipo de aço inoxidável de cada eletrodo? Cite, quando for o caso, problemas de
soldabilidade de cada eletrodo. Visite o site: http://engm01.ms.ornl.gov/index.html e,
18
utilizando a(s) rotina(s) lá disponível(is), estime o teor de ferrita na solda dos eletrodos e
compare os resultados.
104. Considere a deposição de um cordão de solda com um eletrodo E312 (0,05%C-1,7%Mn-
0,4%Si-28,5%Cr-9,1%Ni) sobre uma chapa de aço baixa liga (0,3%C-0,9%Mn-0,5%Si-
1%Ni). Estime as microestruturas desta solda para diluições de (a) 30 e (b) 60%. (c) Cite
eventuais problemas de soldabilidade desta solda para os dois casos anteriores
105. Você precisa depositar uma camada (um só passe de espessura) de aço inoxidável
(Cr > 10%) martensítico sobre uma chapa de aço baixa liga (0,3%C-0,9%Mn-0,5%Si-1%Ni)
dispondo de um metal de adição (eletrodo) de aço AISI 444 (0,03%C-1,2%Mn-0,4%Si-
18,1%Cr-2,1%Mo-0,4%Ni). Estime a faixa de diluição com que você poderá trabalhar
(explique eventuais suposições que você fizer).
106. Defina soldabilidade. Cite os principais problemas de soldabilidade dos aços de baixo
carbono e dos aços de baixa liga usados em aplicações estruturais.
107. Descreva o fenômeno de sensitização em aços inoxidáveis austeníticos e relacione-o com
a possibilidade de ocorrência de corrosão intergranular na ZTA destes aços.
108. Cite os principais problemas de soldabilidade dos aços inoxidáveis ferríticos.
109. Cite os principais problemas de soldabilidade dos ferros fundidos.