SOLDA JUVINAL

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CAPÍTULO 11 
Juntas Rebitados, Soldadas 
e Colados 
........... ~---------------------------------------------
11.1 Intro~ 
Assim como no caso dos parafusos (Capítulo 10), existe uma 
grande variedade de rebites e, em geral, esses elementos apre-
sentam uma notável simplicidade. O breve tratamento aqui apre-
sentado tem como objetivo auxiliar o leitor na obtenção de algu-
ma familiaridade na seleção dentre as opções disponíveis e no 
ganho de mais confiança na aplicação dos princípios básicos 
relacionados à análise do carregamento e das tensões sobre eles 
atuantes. 
Poder-se-ia questionar se é adequado ou não a inclusão de 
temas como uniões soldadas e coladas neste livro, uma vez que 
não são, na realidade, componentes de máquinas. Todavia, como 
o engenheiro se depara freqüentemente com a necessidade de 
escolher entre os elementos de fixação rosqueados (que são com-
ponentes de máquinas) e os não-rosqueados, e as alternativas de 
união por soldagem ou por colagem, torna-se conveniente tratar 
dessas possibilidades neste texto, pelo menos brevemente. 
Dependendo do espaço disponível, uma altemattiva de união 
que poderia ser adotada é o projeto dos componentes de modo 
que possam ser unidos através de um ajuste por encaixe. Essa 
união pode ser projetada para ser permanente ou para permitir 
uma desmontagem, quando necessário. Esse méto.do de união, 
bastante econômico e satisfatório, é apresentado com detalhes 
na referência (3]. O engenheiro envolvido com o projeto de equi-
pamentos mecânicos deve se familiarizar com todas essas alter-
nativas de união. 
11.2 Rebite~~ 
Os rebites estruturais convencionais, ilustrados na Figura 11.1, 
são amplamente utilizados nos projetos de aviões, equipamen-
tos de transporte e outros produtos que requerem uniões com 
resistência relativamente alta. Eles também são utilizados na 
construção de prédios, aquecedores, pontes e navios, porém nas 
últimas décadas o uso de soldas tem aumentado para essas apli· 
cações. Em decorrência das considerações vitais de segurança, 
o projeto de uniões rebitadas para essas últimas aplicações é re-
gulado por normas de construção elaboradas por sociedades téc· 
nicas como a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técni-
cas), a AISC (American Institute of Steel Construction) e a 
ASME (American Society ofMechanical Engineers) . A Figura 
2.19 ilustra uma junta rebitada típica. Uma análise do carrega-
mento suportado pelas trajetórias de força redundantes é apre-
sentada na Seção 2.6. A análise das tensões de tração e de cisa-
lhamento transversal atuantes nos rebites é comparável com aque-
la utilizada para os parafusos na Seção 10.4. Os Problemas Re-
solvidos 10.3, 10.4 e 10.5 (Seção 10.10) também são aplicáveis 
aos rebites. Pré-cargas iniciais relativamente altas são aplicadas 
aos rebites durante sua instalação, deixando-os, por vezes, aver-
melhados pelo calor dissipado na operação. A força de tração se 
desenvolve sob resfriamento e contração térmica. 
Enquanto o desenvolvimento de modernos equipamentos de 
soldagem tem reduzido a importância dos rebites nas aplicações 
estruturais de grande porte, o desenvolvimento de modernas 
máquinas de rebitagem tem expandido de forma significativa seu 
uso na fixação de componentes menores em uma grande varie-
dade de produtos industriais associados às áreas automotiva, de 
aparelhos eletrodomésticos, eletrônica, mobiliária, máquinas de 
escritório e outras. Os rebites têm, com freqüência, substituído 
os elementos rosqueados nessas aplicações, tendo em vista seu 
menor custo de instalação. Os rebites são mais baratos do que os 
parafusos, e as modernas máquinas de rebitagem a alta veloci-
dade - algumas das quais produzindo mais de 1000 uniões por 
hora - propiciam a montagem de conjuntos a baixo custo. Os 
rebites também podem servir como eixo pivô (como no apoio de 
uma peça de madeira em um móvel), contatos elétricos, baten-
tes e guias de encaixe. 
Comparativamente aos elementos de ftxação rosqueados, os 
rebites não são susceptíveis de um desaparafusamento involuntá-
Antes da fixação 
Após a fixaçao 
'\.. 
FlGilllA 11.1 Rebite maciço convencional antes e depois de sua fixação. 
254 PARTE 2 • Arur.AÇOF.S 
rio, porém em alguns casos eles impedem uma desmontagem 
e uma manutenção que seriam desejadas. Muitos .leitores cer-
tamente já passaram pela experiência de desejar desmontar um 
aparelho elétrico para realizar um simples reparo (talvez o rom-
pimento de um fio elétrico no interior da caixa de um relógio 
com alarme, ou da extremidade de uma corda de aço) e verifi-
car que rebites foram utilizados na fixação dos componentes. 
Nesse caso, o aparelho geralmente é descartado e um novo deve 
ser comprado. Assim, apesar da economia inicial durante o 
processo de fabricação, essas aplicações de rebites. apresentam 
uma economia e um senso ecológico questionáveis. Por outro 
lado, a produção de um dispositivo elétrico de modo que não 
possa ser desmontado e acessado por um usuário leigo pode 
representar um bom quesito de segurança. Esta situação ilus-
tra como uma decisão de engenharia aparentemente simples 
em geral requer a consideração em profundidade de diversos 
fatores. A melhor solução global pode exigir decisões imagi-
nativas, novas metodologias de projeto visando a uma otimi-
zação dos custos, segurança e uma análise dos aspectos eco-
lógicos! 
A fabricação dos rebites pode utilizar qualquer material dúctil: 
os mais comumente utilizados são o aço-carbono, o alumínio e 
o latão. Diversos revestimentos, pinturas e coberturas oxidantes 
podem ser aplicados. Em geral, um rebite não propicia uma união 
tão forte quanto um parafuso do mesmo diâmetro. Da mesma 
forma que ocorre com os parafusos, deve-se ter muito cuidado 
com a seleção dos materiais a serem unidos devido à possibili-
dade das ações galvânicas. 
Os rebites industriais são de dois tipos básicos: tubular e cego. 
Cada um desses tipos pode se apresentar em diversas configura-
ções. 
A Figura 11.2 mostra vários rebites tubulares. A configura-
ção semitubular é a mais comum. A profundidade do furo em 
sua extremidade não excede a 112% do diâmetro do corpo. Os 
rebites autoperfurantes realizam seu próprio furo quando são 
instalados por uma máquina de rebitagem. Os rebites totalmente 
tubulares são em geral utilizados em couro, plásticos, madeira, 
telas ou outros materiais macios. Os rebites bipartidos ou com 
fendas podem ser utilizados para unir lâminas metálicas de bai-
xa espessura. Os rebites metálicos perfurantes podem unir me-
tais como aço e alumínio com dureza da ordem deRa 50 (apro-
ximadamente 93 Bhn). Os rebites sob compressão possuem duas 
partes, confom1e mostrado. Os diâmetros são selecionados de 
modo a propiciar um ajuste com interferência apropriado em cada 
interface. Os rebites de compressão podem ser utilizados em 
madeiras, plásticos frágeis ou outros materiais com baixo risco 
Tub<Jiar completo 
(o) 
Semttubular 
Btfurcado <com fenda) 
Metal·perlurante 
(b) 
Autoperfurante 
(d 
Por compre.ssJo 
FtGL'IlA 11.2 Tipos básicos de rebites tubulares [7j. (a) Semllubular. (b) Autoperfurantes. (c) Sob compressão. 
JlDFl 
Lado de Ir~ ..ao-acessível 
ntun: Quina aguda 
Un•oes em estruturas leves Montaeens de tubos e lonhas flu1das 
FtGL'IlA 11.3 Aplicações típicas em que são utilizados rebites cegos (7]. 
Rebite cego 
dê auto-encaixe 
Rebite cego 
puxado através 
de seu corpo 
A extremidade 
fechada queb<a 
o corpo do rebele 
eeeo 
A extremidade 
aberta quebra o 
corpo do rebite 
cego 
Pino-gula do 
rebtte cego 
O corpo tompe após 
a rixação e a 
~ expansao do reb 1te / Corpo retificado ): '/ ou esmenlhado 
t 
~ O corpo se rompe quando t o rebite é e)4>andido e 
__ \..,.~I l-~-----1 puxado através de seu corpo 
V 1L Lado J 
cego v1rado 
t 
'------llffl-1 --=u= 1[ Lado 
cego virado 
~Lado } 
cego virado 
ir ~ ~lF/ 
Lado 
ceBO virado 
FIGURA I lA Diversos tipos de rebites de expansão mecânica com o corres-
pondente procedimento de Instalação [7]. 
de abertura de fendas durante sua instalação. Uma aplicação tí-
pica ocorre no ramo da cutelaria. As superfícies próximas e o 
ajuste com interferência das lâminas rebitadas não devem apre-
sentar folgas onde partículas sujas possam se acumular. 
A Figura 11.3 mostra algumas situações em que rebites ce-
gos, que requeiram acesso por apenas um dos lados da junta, são 
mais apropriados. A Figura 11.4 ilustra uma variedade de rebi-
tes cegos. 
(o) (b) 
Capítulo 11 • Juntas Rebitadas, Soldadas e Coladas 255 
Informações mais detalhadas sobre os rebites estão disponí-
veis em outras referências, como, por exemplo, ( 4, 5 e 7]. 
11.3 Proceaos de Soldagem 
Os novos desenvolvimentos das técnicas e dos equipamentos de 
soldagem forneceram ao engenheiro diversas opções atrativas 
para a fixação de componentes, em substituição aos parafusos 
ou rebites, e para a fabricação de componentes. Relativamente 
aos processos de fundição e forjamento, os elementos de máqui-
nas soldados geralmente podem ser fabricados a custos meno-
res. Exemplos típicos são mostrados na Figura 11.5. 
Muitas das soldas industriais são realizadas por fusão, com 
o material das peças a serem unidas fundido em suas superfíci-
es comuns. O calor é aplicado por um arco elétrico que passa 
entre um eletrodo e o componente, através de uma corrente 
elétrica de alta amperagem que passa pelo material a ser fundi-
do. O calor pode também ser aplicado por meio de uma chama 
produzida pela queima de um gás. A soldagem por arco elétri-
co se apresenta de diversas formas, dependendo (1) de como o 
material a ser fundido (eletrodo consumível) é aplicado e (2) 
da forma com que o metal de solda em fusão é protegido dos 
efeitos da atmosfera: 
1. A soldagem a arco com metal protegido (SMA W - Shielded 
metal are welding), também conhecida como soldagem por 
vareta, é o processo manual (não-automatizado) mais comum 
utilizado em reparos e na soldagem de grandes estruturas. O 
soldador alimenta com um eletrodo consumível a área de tra-
balho. O fluxo de cobertura do eletrodo libera um gás de 
proteção e também forma uma escória no entorno do metal 
de solda. Esse arco de solda é, em geral, utilizado com aços. 
2. A soldagem a arco gás-metal (GMAW - Gas metal are 
welding), também conhecida como soldagem MIG (metal-
inert gas) é um processo em geral automático que produz 
soldas de alta qualidade a altas velocidades de soldagem uti-
lizando diversos metais. O eletrodo consumível não é reves-
tido. Ele se projeta de um bocal que libera um gás de prote-
ção - argônio para o alumínio e outros metais não-ferrosos, 
e dióxido de carbono de baixo custo para aços. 
3. A soldagem a arco gás-tungstênio (GTA W - Gas tungsten 
are welding), também conhecida como soldagem TIG 
(tungsten-inert gás), emprega um eletrodo de tungstênio não-
consumível, com o material de enchimento algumas vezes 
alimentado separadamente. Um bocal circundando o eletro-
do de tungstênio libera o gás hélio ou argônio como prote-
ção. Esse processo é mais lento do que o GMA W, porém pode 
ser utilizado em metais mais nobres, tanto ferrosos quanto 
Cd 
FIGURA U.5 Componentes de máquinas 
fabricados pelo processo de soldagem por 
fusão: (a) volante, (b) alavanca de controle 
e (c) bloco de mancai. 
256 PARTF. 2 • Aru r.AçOv.s 
não-ferrosos. O processo resulta em soldas de alta qualidade 
em metais não-ferrosos e não-similares, e pode ser totalmente 
automatizado. 
4. A soldagem a arco com fluxo nucleado (FCA W - Flux-cored 
are welding) é similar à SMA W, exceto pelo fato de o fluxo 
ocorrer em um núcleo oco do eletrodo consumível, em vez 
de sobre sua superfície externa. Um gás de proteção (usual-
mente dióxido de carbono) algumas vezes é fornecido atra-
vés de um bocal que circunda o eletrodo. O processo produz 
uma solda rápida e limpa em metais ferrosos. 
5. A soldagem a arco submerso (SA W - Submerged are 
welding) é realizada em regiões de trabalho planas. Uma li-
nha de fluxo granular é depositada na região de trabalho, 
adiante do eletrodo consumível em movimento. O fluxo se 
funde para produzir uma camada de escória fundida proteto-
ra sob a qual é realizada a deposição da nova solda. O pro-
cesso é comumente utilizado em seções espessas que requei-
ram uma certa profundidade de penetração da solda. 
Na soldagem por resistência, a corrente elétrica, que gera calor 
a urna taxa igual a PR, passa através da região de trabalho en-
quanto une firmemente as partes a serem soldadas. Nenhum flu-
xo ou proteção é utilizado, porém o processo pode ocorrer em 
um ambiente de vácuo ou de gás inerte. Em geral não é utilizado 
um material de preenchimento. A soldagem por resistência é 
especialmente indicada na produção em larga escala de soldas 
contínuas (como na costura das tubulações) ou nas soldas pon-
teadas de diversas ligas de aço e de alumínio. A espessura do 
material situa-se na faixa de 0,004 a 0,75 in. 
A soldagem a gás - usualmente realizada de forma manual, 
com um maçarico de oxiacetileno - é relativamente lenta, requer 
um maior aquecimento da região de trabalho e é utilizada com 
mais freqüência na realização de reparos. Um filete alimentador 
é geralmente utilizado, porém não é essencial. 
As soldagens por feixe a laser, arco de plasma,feixe de elé-
trons e escória elétrica são também processos de soldagem por 
Tabela 11.1 Soldahilidade dos Metais de Uso Comum 
Metal Arco Gás 
Aço-carbono 
Baixo e médio carbono B' B 
Alto carbono B R' 
Aço ferramenta R R 
Aço fundido, carbono comum B B 
Ligas de ferro fundido e ferro fundido cinzento R B 
Ferro macio R R 
Aços de baixa liga, alta resistência 
No-Cr-Mo e Ni-Mo R R 
Outros B B 
Aço inoxidável 
Cromo B R 
Cromo-níquel B B 
Alumfnio c ligas de alumfnio 
Puro comercial B B 
LigaAI-Mn B B 
Ligas Al-Mg-Mn e AI.Si-Mg B R 
Liga AI-Cu-Mg-Mn R X 
' B -bom; comumente utilizado. 
' X - não utilizado. 
' R - razoável; ocasionalmente utilizado sob condições favoráveis. 
fusão utilizados em pequena escala, em aplicações muito espe-
cíficas. 
Os processos que não utilizam a fusão, ou soldagem no esta-
do sólido, usam uma combinação de calor e pressão na união de 
componentes, porém a temperatura (exceto em locais rugosos) 
geralmente fica abaixo do ponto de fusão dos materiais. Um 
exemplo é a soldagem por inércia. A energia cinética armaze-
nada em um volante é convertida, por atrito, em calor quando 
urna região conectada ao volante é forçada contra um componente 
estacionário. Em um segundo exemplo, a soldagem ultra-sõnica, 
os componentes são presos pelas garras de um dispositivo me-
cânico e a vibração induzida por um ruído a uma determinada 
freqüência u!tra-sônica produz sua união. Observe o paralelo 
existente entre esses processos e o grimpamento, discutido sob 
o tema desgaste dos adesivos na Seção 9.9. 
Diversos metais e ligas comumente disponíveis para os proces-
sos de soldagem a arco e a gás são relacionados na Tabela 11.1. 
Os termoplásticos podem ser soldados de forma muito si-
milar aos metais. O calor pode ser aplicado por um gás quente, 
geralmente inerte, em conta to com placas metálicas aquecidas, 
ou eletricamente, pelo aquecimento dielétrico e por indução. 
No aquecimento dielétrico filmes finos, largamente utilizados 
em embalagens, se rompem sob alta tensão e alta freqüência 
para produzir o calor necessário à fusão. No aquecimento por 
indução, as correntes de indução eletromagnética são geradas 
no metal inserido ou nos grãos metálicos depositados. As téc-
nicas de soldagem por inércia (chamada de soldagem por ro-
tação quando utilizada com materiais plásticos) e por ultra-som 
são aplicáveis aostermoplásticos. A fricção dos componentes 
a serem unidos através de freqüências ultra-sônicas (geralmente 
120Hz) também é efetiva, com a união plena geralmente obti-
da após dois ou três segundos. Esta é a chamada soldagem por 
vibrações. A colagem (por solvente) de termoplásticos pode ser 
obtida quando os componentes são amaciados através de um 
revestimento por solvente e, em seguida, unidos por 10 a 30 
segundos, tempo suficiente para as moléculas plásticas se mis-
Metal Arco Gás 
Liga de magnésio x• B 
Cobre c ligas de cobre 
Cobre desoxidado R B 
Ponto, elctrolílica c lake B R 
Bronze comercial, bronze vermelho e 
latão de baixa liga R B 
Latão de mola, de alta liga, 
comum e comercial R B 
Metal Muntz, latão naval, 
bronze-magnésio 
R B 
Bronze fosfórico, broJU.ioa e 
brooze de. sioo B B 
Bronze-alumínio B R 
Bronze-berílio B 
Níquel e ligas de níquel B B 
Chumbo X B 
turarem. Os componentes se unem definitivamente quando o 
solvente evapora. 
11.4 Jrmta8 Soldada.8 SuJeit08 a 
Carregamento E8tátieo Axial e 
Ci.8alhamento Direto 
Geralmente os elementos soldados, como os mostrados na Figu-
ra 11.5, são fabricados a partir de componentes de aço-carbono 
mantidos em posição através de dispositivos de fixação durante 
a realização da soldagem. A resistência das juntas soldadas de-
pende de diversos fatores, os quais devem ser devidamente con-
trolados para que se possam obter soldas de alta qualidade. O 
calor envolvido no processo de soldagem pode causar alterações 
metalúrgicas na estrutura do metal nas vizinhanças da solda. Em 
decorrência dos gradientes térmicos, as tensões residuais (e os 
conseqüentes empenamentos dos componentes) podem introduzir 
expansões e contrações diferenciais, variações nas forças de fi-
xação e variações na resistência ao escoamento com a tempera-
tura. As tensões residuais e os problemas de empenamento são 
mais pronunciados na soldagem de componentes de espessura 
variável e formas irregulares. As providências que podem ser 
tomadas para controlar esses problemas incluem o aquecimento 
(a) (b) 
Capítulo 11 • Juntas Rebitadas, Soldadas e Coladas 257 
das partes a uma temperatura uniforme antes da soldagem, com 
o cumprimento detalhado da "boa prática de soldagem" relacio-
nada à aplicação envolvida, o que fornece aos componentes sol-
dados um alívio de tensões a baixa temperatura por recozimento 
após a soldagem e aplicando-se um processo de shot-peening 
Qateamento por impacto) à área soldada após o resfriamento. 
Nos casos de soldagem aplicada à construção de prédios, 
pontes e vasos de pressão, a lei exige o uso de normas apropria-
das (como a da referência ( l )). Geralmente, nas aplicações com-
plexas, quando existem incertezas em relação ao processo de 
soldagem a ser utilizado, é recomendada a realização de testes 
de protótipos de juntas soldadas em laboratório. 
O conceito básico da soldagem por fusão é a fusão dos mate-
riais que se unem, formando um único componente- idealmen-
te, homogêneo. As propriedades das varetas de solda (material 
de preenchimento) devem, obviamente, ser compatíveis com as 
dos materiais a serem unidos. Sempre que possível, as análises 
de tensões e de resistência devem ser realizadas como se a peça 
como um todo fosse fabricada a partir de um único bloco do 
material. 
As especificações de resistência e ductibilidade do material 
do eletrodo de solda têm sido padronizadas pela American 
Welding Society (A WS) e pela American Society for Testing 
Materiais (ASTM). Por exemplo, os eletrodos (varetas) de 
soldagem das séries E60 e E70 são designados por E60XX e 
E70XX. Os números 60 e 70 indicam que as resistências à tra-
(<) 
FIGURA 11.6 Representação de soldas de topo e por nuthuras: (a) junta de topo com abertura quadrada, (b) cltaofro simples em V, (c) cltanfro duplo em 
V e (ti) j unta de topo em ângulo. 
(u") 
Cordlo de solde 
cOOc:a.o (conftauraçllo L_ _____ _, 
pouco utlhtade) 
(t) 
Carregamento paralelo 
(a) 
I= 0,707 
(JJ 
Carregamento transversal 
(h) 
(r) 
Carregamento transversal FIGURA 11.7 Filetes de solda. 
258 P.urn: 2 • APucAçOr.s 
ção são de no mínimo 60 ou 70 ksi, respectivamente. Os últi-
mos dois dfgitos (XX) indicam os detalhes do processo de 
soldagem. As resistências ao escoamento especfficas para os 
eletrodos das séries E60 e E70 são, aproximadamente, 12 ksi 
abaixo das resistências à tração, e a elongação mínima está entre 
17 e 25%. Todas essas propriedades são aplicáveis ao material 
quando soldado. 
A Figura 11.6 mostra quatro variedades de soldas de topo com 
penetração total. Se essas soldas forem de boa qualidade, cada 
uma será tão resistente quanto as placas que estão sendo unidas, 
e sua eficiência (resistência da peça com a solda/resistência da 
peça como se fosse única) será de 100% (lembre-se de que essa 
análise é válida para carregamentos estáticos- e não para carre-
gamentos por fadiga). 
As soldas por filetes, ilustradas na Figura 11.7, são geral-
mente classificadas de acordo com a direção do carregamento: 
carga para.Lela (Figura 11.1c) ou carga transversal (Figuras 
11.7d e 11.7e). No caso do carregamento paralelo, ambas as 
placas exercem uma carga de cisalhamento sobre a solda. No 
caso de carregamento transversal, uma placa exerce uma carga 
de cisalhamento e a outra uma carga de tração (ou de compres-
são) sobre a solda. A dimensão da solda é definida pelo com-
primento h (Figura 11.7a). Em geral, porém não necessariamen-
te, as duas dimensões possuem o mesmo comprimento. A prá-
tica convencional da engenharia considera a tensão mais sig-
nificante da solda como sendo a tensão cisalhante atuante na 
seção mais estreita, tanto para carregamento paralelo quanto 
transversal. O comprimento 1 (Figura 11.7a) é definido como a 
menor distância medida a partir da interseção das placas até (i) 
a linha reta que une as extremidades das duas regiões das pe-
ças em contato com a solda (Figura 11.7a') ou (2) até a super-
freie do filete (Figura 11.1a "), a que for menor. Para o caso 
usual de uma solda convexa com dimensões iguais, 1 = O, 707h. 
A área utilizada para o cálculo das tensões é, assim, igual ao 
produto tL, onde L é o comprimento da solda. A Figura 11.7b 
mostra que para as soldas com superfícies convexas atingindo 
uma penetração significativa nos materiais das placas a área da 
seção de solda de alumínio, no caso real, pode ser significati-
vamente maior do que tL. Embora as normas de s·oldagem e a 
prática-padrão conservadora não dêem crédito a essa área adi-
cional, não há razão para não se considerá-la no projeto dos 
componentes não-cobertos pelas normas, desde que a capaci-
dade de carga extra calculada possa ser verificada através de 
ensaios e o processo de produção de soldagem seja suficiente-
mente bem controlado para assegurar que todas as soldas real-
mente atinjam a área de seção aumentada. 
A dimensão h da solda deve ser compatfvel com a espessura 
das placas que vão ser soldadas. Por razões práticas, cm geral 
considera-se uma dimensão h de no mínimo 3 mm para placas 
com espessura inferior a 6 mm-e de no mínimo IS mm para 
placas com espessura acima de 150 mm. 
PROBLEMA REsOLVIDO ll.l Estim.adva da 
Resistência Estádca de um Cordão d e Solda 
Carregado Paralelamente 
As placas da Figura 11.7c possuem 12 mmdeespessuraesãode aço 
com S1 = 350 MPa. Elas são unidas através de um cordão de solda 
convexo ao longo dos ladosAB e CD, cada um dos quais com 50 mm 
de comprimento. A resistência ao escoamento do metal da solda é de 
350 MPa. Qual é a carga estática F que pode ser suportada por um 
cordão de solda com dimensão h = 6 mm, considerando um fator de 
segurança de 3 (baseado na resistência ao escoamento)? 
SoLUÇÃO 
Conhecido: Duas placas estaticamente carregadas, com resistências 
conhecidas, são unidas por um cordão de soldacuja geometria e re-
sistência são também conhecidas. 
A S er Detem 1irw.do: Determine a capacidade de carga estática das 
soldas carregadas paralelamente. 
Esquemaa e Dado• Fornecidos: Veja a Figur.1 11.7c. 
Hipóte1e: As placas cm si não falham, e a falha por cisalhamento 
ocorre na área útil da solda. 
Análue: 
1. A área útil total das duas soldas é A = (0,707)(6)(100) = 424 
mm'. 
2. Esta área útil total está sujeita a uma tensão cisalhante. Utilizan-
do a teoria da energia de distorção, tem-se S.., = 0,5851 = 203 
MP a 
3. F = S,,N FS = (203 )( 424)13 = 28.700 N, ou 28, 7 kN. 
Come~atárioa: Se a placa superior possuir uma áreii de seçào trans· 
versai A = (40 mm)( 12 mm) = 480 mm' , então F = S /1. = (350 
MPa)(480 mm') = 168 kN; e acapacidadedecargada plaJa fica bem 
maior que a da solda. 
PROBLE.UA REsOLVIDO ll.2 Estimadn da 
Resistência Estádca de um Cordão de Solda 
Carregado Transvenalmente 
Repita o Problema Resolvido 11.1, desta vez considerando as soldas 
nos lados AD e BC e tomando, assim, a junta soldada similar à mos-
trada na Figur.1 11.1d. 
SOLUÇlO 
Co11hecido: Duas placas de resistências conhecidas e carregadas 
estaticamente são unidas por cordões de solda cujas geometrias e 
resistências são especificadas. 
A Ser Determil•ado: Determine a capacidade de carga estática das 
soldas sujeitas ao carregamento transversal. 
&quenuu e Dado• Fornecidos: Veja a Figura 11.1d. 
Hipótues: 
1. A tensão critica atua na menor seção útil, definida pelo produto 
tL, que suporta toda a carga cisalhante F. 
2. As placas em si não falham. 
Ar~áliae: As soldas são carregadas transversalmente, com a interfa-
ce horizontal da solda sendo carregada por cisalhamento e a interfa-
ce vertical carregada por tração. Como a carga flui através do metal 
da solda (lembre-se dos conceitos apresentados na Seção 2.6), o car-
regamento ger.1 proporções distintas de tração e cisalhamento. Con-
forme admitido, a tensão crítica atua na menor seção 6til. defmida 
pelo produto tL, que supona toda a carga F na forma de carga 
cisalhante. Assim, 
F - s..,.AIFs = 28.7 kN 
exatamente como no Problema Resolvido 11.1. 
Comentário~: Em virtude da hipótese adotada, deve•se enfatizar que 
a solução, nesse caso, é menos rigorosa que a do Problema 11 .1. 
ll.S Junto.IJ Sol.dodas Sujeita.IJ o 
Conoeg~UJ~ento Estótieo de l1emo 
e1brção 
As Figuras 11.8 e 11.9 ilustram dois exemplos do que, em geral, 
é conhecido como carregamento excêntrico. Na Figura 11.8 a 
carga está no plano do grupo de soldas, submetendo, portanto, a 
junta soldada à torção, bem como a um carregamento direto. Na 
Figura 11.9 a carga está fora do plano do grupo de soldas, pro-
duzindo, assim, uma flexão superposta a um carregamento dire-
to. Observe que além da torção ou da flexão existe uma compo-
nente de carregamento direto atuante na solda, o que correspon-
de à situação da carga considerada na seção anterior. Os segmen-
tos de solda BC na Figura 11.8 e, BC e AD na Figura 11.9 estão 
sujeitos a um carregamento paralelo; todos os demais segmen-
tos de solda nas duas figuras estão carregados transversalmente. 
Uma análise rigorosa das tensões atuantes em diversas re-
giões de cada segmento soldado mostrado nas Figuras 11.8 e 
11.9 seria uma tarefa muito complexa, envolvendo um estudo 
detalhado tanto da rigidez dos componentes que estão sendo 
unidos quanto da geometria da solda. Os vários segmentos 
incrementais da solda representam uma multiplicidade de fi. 
xações redundantes, cada uma das quais sustentando, depen-
dendo de sua rigidez, uma parte da carga (reveja as Seções 2.5, 
2.6 e 4.2 e, particularmente, a Figura 4.2). Os procedimentos 
descritos a seguir são baseados em hipóteses simplificadoras 
y 
X-- r 
150 
L~ 
c 
I 
y 
295.7 
(u) 
Capítulo 11 • Junta• Rebitad.u, Soldada• e Colada• 259 
comumente utilizadas para se obter resultados suficientemen-
te precisos que possam ser utilizados em muitas (e não cm to-
das) aplicações da engenharia. 
As tensões atuantes nas soldas dos dispositivos mostrados nas 
Figuras 11.8 e 11.9 consistem na superposição dos seguintes 
efeitos: 
1. Tensões cisalha.ntcs diretas, calculadas conforme discutido 
na seção anterior. Essas tensões são inicialmente admitidas 
como uniformemente distribuídas ao longo do comprimente 
de todas as soldas. 
2. As tensões superpostas de torção, ou de flexão, ou ambas, 
são calculadas a partir das fórmulas clássicas 7' = Tr/J eu = 
Mcll. Os componentes a serem unidos são considerados como 
totalmente rígidos. 
Os valores de I e J para os padrões comuns de soldagem con-
siderados para os diversos segmentos lineares podem ser calcu-
lados conforme sugerido na Figura ll.l O. O processo é ilustra-
do nos Problemas Resolvidos 11.3 e 11.4. 
PROBLEt\IA RESOLVIDO 11.3P Determinação da 
Dimensão da Solda Sqjeita a nm Carregamento 
Excêntrico em Seu Plano 
Determine a dimensão necessária à solda ilustrada na Figura II .Sa 
utilizando varetas E60 (S, = 345 MPa) e um fator de segurança de 
2,5 baseado no escoamento. 
5600N•m 
691.9 
-,-
7(20) 131.4 
-J-;-,-
(b) 
Tensões torcionais 
1 
69().() 
(t) 
Superpos1çllo das tensOes CISIIhantes totttOniiS e duetas 
FIGt;RA 11.8 Carregamento 
excêntrico no plano da soldll. 
260 P ARTE 2 a i\J>UCAÇ0 1•:S 
SoLUÇÁ O 
Conhecido: Uma solda de configuração e resistência ao escoamen-
to definidas, situando-se no plano da carga conhecida, é carregada 
de forma excêntrica. 
A Ser Determinado: Determine a dimensão da solda. 
Esquerruu e Dado• For-Mcido~: Veja a Figura 11.8. 
Hipótuu: 
1. O componente engastado em si não falha; isto é, a falha ocorrerá 
na área da solda. 
2. As tensões cisalhantes diretas atuantes na solda podem ser cal-
culadas como VIA, onde V é a força cisalhante de 20 kN e A é a 
área útil da solda, 2501 mm' . 
3. A teoria da energia de distorção pode ser aplicada. 
Análise: 
1. A carga aplicada de 20 kN é equivalente a essa mesma carga atu-
ante no centro de gravidade G do cordão de solda, superposta a 
um momento no sentido horário igual a (20.000)(300 - x) N·mm. 
Inicialmente, deve-se determinar as dimensões x e ji que posi-
cionam o centro de gravidade G. 
2. Seja A, a área do segmento de solda ex, e y1 as coordenadas do 
centro de gravidade de qualquer segmento retilíneo de solda cons-
tituinte do grupo de soldas. Assim, 
_ ~A,x, ( 1001)(50) + ( 1501)(0) 
t """ -- - """ 20 mm 
' ~A 1001 + 1501 
!A,y, ( 1001)(0) + ( 1501)(75) S 
.
i' = 4 mm ~A 1001 + 1501 
3. O momento polar de inércia do grupo de soldas em relação a G é 
igual à soma das contribuições realizadas por cada um dos seg-
mentos da solda. A partir das relações desenvolvidas na Figura 
I 1.10, J = I.Clx + I,) para cada segmento de solda. Consideran-
do apenas a solda lateral, tem-se 
Par.t a solda na região superior, tem-se 
1003r J = -- + 1001[452 - (50 - 20)2) = 375.8331 
I )2 
J = J, + J, = 852.0831 
4. A Figura 11.8b mostra as tensões torcionais atuantes nas extre-
midades A e C da solda, que são as duas regiões onde as tensões 
combinadas de tOJ'ÇiiO e de cisalhamento direto são maiores. A ten-
são torcional resultante em cada um desses pontos vale Tr/J, onde 
T = (20.000)(280) N ·mm e J = 852,0831 mm' . O valor de r para 
cada ponto é igual à raiz quadmda da soma dos quadrados das 
dimensões dos triílngulos retil.ngulos, porém não há necessidade 
de calcular r, uma vez que apenas as componentes horizontal e 
vertical da tensão torcional são necessárias, conforme avaliado na 
própria figurJ. 
S. A Figura ll.Sc mostra o vetar soma da tensão torcional e da ten-
sãocisalhante direta nos pontos A e C. A tensãocisalhante dire-
ta foi, obviamente, admitida como sendo simples mente VIA = 
20.00012501 = 80/1 MPa. Nesse caso, o ponto C possui a maior 
tensão resultante de 697JI MPa. Igualandoessa tensão à resis-
tência ao cisalhamento por escoamento estimado (utilizando a 
teoria da energia de distorção) e aplicando o fator de segurança, 
tem-se 
692 345(0.5!!) 
2,5 
r ~ 8.65 mm 
6. Pela relação geométrica mostrada na Figura 11.7a', tem-se 
I 8,65 11 = -- = = 1223mm 
0.707 0.707 . 
7. A dimensão da solda seria normalmente especificada através de 
um número inteiro em millmetros. A escolha entre urna solda de 
12 mm (fornecendo um fator de segurança calculado de 2,45) e 
uma solda de 13 mm (calculada com o uso de um fator de segu-
rança de 2,66) depende das circunstincias e do julgamento de en-
genharia. No caso aqui tratado pode-se estabelecer arbitrariamente 
a resposta final como h = 13 mm. 
8. Embora apenas no ponto C seja necessária uma solda de I 3 mm, 
uma solda de mesma dimensão seria normalmente especificada 
para qualquer outra região. A solda pode ser especificada de for-
ma distinta pam regiões distintas, apresentando saltos nas regiões 
onde o vetor soma das componentes de tensão seja relativamente 
pequeno. 
Comenlários: É importante compreender a aproximàção reàlizada 
no procedimento anteriormente descrito, que é utilizado convencio-
nalmente por simplicidade. A dimensão crftica 1 é admitida como 
possuindo uma orientação a 45•, no cálculo do c isalhamento trans-
versal e nas tensões axiais; porém, a mesma dimensão é adlllltida no 
plano do cordão de solda no cálculo das tensões torcionais. Após essas 
tensões serem somadas vetorialmente e um valor para 1 ser determi-
nado, a resposta fmal para a dimensão h da solda assume novamente 
a dimensão 1 como estando em um plano a 45•. Embora não seja ri-
gorosamente correto, esse procedimento conveniente é considerado 
justificado quando utilizado por um engenheiro que entende o que 
está fazendo e que interpreta os resultados de forma correspondente. 
Note que a mesma simplificação aparece ao se analisar as cargas de 
flexão, conforme ilustrado pelo próximo problema resolvido. 
,..--
PROBLE.llA REsoLVIDO U.4P Determinação da 
Dimensão da Solda SqJelta a um Clll"l'egamento 
Excênerlco Fora de Seu Plano 
Determine a dimensão necessária à solda ilustrada na Figura I 1.9a 
utilizando varetas E60 (5
1 
= 345 MPa) e um fator de segurança de 3. 
SOLUÇÁ O 
Conhecido: Uma solda de configuração e resistência ao escoamen-
to definidas, situando-se fora do plano da carga conhecida, é carre-
gada de forma excêntrica. 
A Ser Deoorminado: Determine a dimensão da solda. 
Esquem.as e Dados Fom ecido!: Veja Figura 11.9. 
Decisões e Hipóteses: 
1. No cálculo dos momentos de inércia dos segmentos lineares de 
solda, a largura efetiva da solda em seu plano é idêntica à dimen-
são 1 da área útil. 
2. Admite-se que a dimensiio 1 da área útil é muito pequena em com-
paração com as demais dimensões envolvidas. 
3. A tensão cisalbante transversal é avaliada pela simples expres-
são VIA, onde V é a força cisalbante e A é a área útil da solda. 
4. A tensiio cisalbante resultante atuante no plano da solda é obtida 
pela superposição das tensões cisalhantes transversal e de flexão. 
S. A teoria da energia de distorção é apliQvel na estimativa da re-
sistência ao escoamento por cisalharnento do material da solda. 
8 
26,3 
•=--/ I 
I 
124 Tenslo resultanle • 1 
(b) Tensões "" solda AB 
FtC~RA 11.9 Carregamento excênlrloo rora do plano da solda. 
6. A dimensão h necessária à solda é calculada utilizando a área útil 
a45•. 
7. Por razões práticas, a menor dimensão h geralmente é de 3 mm 
para placas cuja espessura é inferior a 6 mm. 
A náli1e: 
1. O carregamento envolve um cisalhamento direto superposto à 
flexão, com o momento devido à flexão sendo de (10.000)(160) 
N·mm. 
2. O momento de inércia em relação ao eixo neutro de flexão X con-
siste na contribuição das duas soldas venicais e das duas soldas 
horizontais; isto é, fx = 21, + 21 .. Considerando as dimensões 
mos tradas na Figura I 1.10, tem-se 
L3t (l20)3t 
I ~ - = -- = 144.000t ~ 12 12 
/h "' Lta2 = 70t(60)2 ~ 252.0001 
lx = 2/,, + 2h = 792.000r 
3. A tensão de flexão (trativa) atuante na solda AB v ale 
Me 
"= - = lx 
1.600.000(60) I 2 1 ,2 
792.000r = - ,- MPa 
e a tensão cisalhante transversal atuante em todas as soldas vale 
V I 0.000 26.3 T =-= =--MPa 
A ( 120 + 120 + 70 + 70)1 1 
4. A Figura 11. 9b mostra a resultante das tensões cisalhantes trans-
versal e devida à flexão como sendo igual a 124/t MPa. O proce-
dimento convencional é observar essa resultante como uma ten-
são cisalhante atuante no plano da área útil da solda e igualá-la à 
Capítulo 11 • }untns Rebitadas, Soldadas e Coladas 261 
tensão cisalhante admissível Utilizando a teoria da energia de 
distorção para se estimar uma resistência ao escoamento por ci-
salhamento (ou a teoria da tensão cisalhante máxima, que é me-
nos precisa porém mais conservadora) e aplicando o fator de se-
gurança de 3, tem-se 
I 24 345(0 .58) 
-- 3 MPa. OU I = 1.86 111111 I • 
S. Embora o plano da tensão cisalhante máxima calculado anteri-
ormente nno corresponda ao plano de seção mínima a 45° ilus-
trado na Figurd 11.7a', é habitual utilizar a área plana a 45° (me-
nor e, portanto, mais conservadora) para calcular a dimensão h 
necessária à solda. 
I l .l!6 Ir = -- = -- = 2 63 mm 0.707 0.707 • 
6. Normalmente não é prático aplicar uma dimensão h, para a sol-
da, menor que 1/8 in, ou 3 mm. Assim, a melhor resposta seria: 
utilize h = 3 mm. 
Comentários: Na prática, o uso de uma solda mais larga do que a 
teoricamente necessária que em geral é acompanhado por uma 
soldagem salteada ao longo do comprimento. Neste caso, toda a sol-
da da região CD poderia ser omitida. As tensões devidas à Oexão na 
região inferior do componente são compressivas, e podem ser supor-
tadas diretamente pelo componente sem a necessidade de uma solda. 
A omissão da solda dessa região inferior teria como conseqUência uma 
tensão cisalhante direta um pouco maior sobre as outras três soldas, 
porém essa condição não resultaria em efeitos significativos. 
r 
I G (CG de todo o IUUI'O de scldl$) 
Vt X 
b 
,y·-+--'-..;:-+.L.- ---- x· 
c;· tCG desse seamento de SOlda> 
t r 
FIGURA 11.10 ~1omento de inércia dos segmentos Uneares de solda. (Por sim-
plicidade é admitido que a largura efetlva da solda no plano da ngura seja 
idêntica à dimensão t da área útil, mostrada na Figura 11.7a' .) 
Momento de lnlrcw da seçilo rttangulilr em re/Qção aos eíxo• de simetria do 
segmento de soldt~ X' e Y' (a dimensão 1 é admitida como sendo multo pe-
quena em comparação com as demais dimensões): 
J . l.'r. . l:'t 11• - ' ti I = 2 v"(t<lvj- ., u 1 ... 
1, · 11 
Momenlo de inircia da stçiW rttangultu em relafiio aos ei.rot X e Y que p<JS· 
sam fH/o cenlTO de gravülaiú tk todo o grupo tú soldas: 
11 " 11 - -lb: = L'• - Ltb~ 12 
1, 1, t tu1 - l..tn! 
MomeliUJ polar de ln ire ia em rtlilçiW 11 um eixo perpendicular ao centro de 
gravidade do grupo dt soldas: 
J 
262 PARn: 2 • ArUCAÇÕES 
Ttabela 11.2 Fatores de Concentração de Tensões 
Aproximados contra Fadiga, K/ 
Tipo dt Solda K1 
Solda de topo. com "reforço" não removido, carga.• trativas 1,2 
Base do filete de solda, carregamento transversal 1,5 
Extremidade do lilctc de solda, carregamento paralelo 2,7 
Junta soldada de topo T, com quinas vivas, cargas trativas 2,0 
• Originalmente proposto por C. H. Jennings, "Wclding Design", Trans. ASME, 
58: 497·509 ( 1936), c largamente utilizado desde cntllo. 
11.6 CoJUJide~ sobre Fadiga JUI8 
Junto. Soldadas 
Quando as juntas soldadas são submetidas a um carregamento 
por fadiga, pequenos espaços vazios e inclusões que provocam 
pequenas variações na resistência estática representam pontos 
de concentração de tensões localizadas que reduzem a resistên· 
cia à fadiga. Além disso, o material da solda que ultrapassa o 
plano dassuperfícies das placas nas soldas de topo (Figura 
11.6), que é denominado "reforço", causa uma concentração de 
tensões óbvia nos bordos dos cordões de solda. Para um carre· 
gamenlo estático, esse material pode, de fato, representar um 
ligeiro "reforço", de modo a compensar os possíveis espaços 
vazios ou inclusões no metal de solda; porém, para um carre· 
gamento por fadiga a resistência é aumentada pela retificação 
ou esmerilhamento do "reforço" do cordão de solda nivelando 
a região de solda com as placas. Fatores de concentração de ten· 
são por fadiga aproximados, associados ao reforço da solda de 
topo e outras geometrias de soldas, são fornecidos na Tabela 
11.2. 
PUOBL&L\ REsOLVIDO ll.S Estimativa da 
Resistência à Fadiga de uma Solda d e Topo 
A carga de tração atuante em uma solda de topo (Figura 11.6a) flu-
tua rapidamente entre 5000 e 15.000 lb. As placas possuem~ in de 
espessura, e o "reforço" da solda não é retirado. A solda é realizada 
com varetas da série E60, com s. = 62 ksi e 5
7 
= 50 ksi Um fator de 
segurança de 2,5 deve ser utilizado. Qual é o comprimento (L) ne-
cessário para esta solda? 
SoLUÇÁ O 
Conhecido: Duas placas de espessum definida soldadas de topo são 
sujeitas a uma carga de tmção que varia entre dois valores conheci-
dos. As resistências à tração e ao escoamento do material da solda 
são conhecidas. 
A Ser Determiruulo: Determine o comprimento necessário à solda. 
E1quema1 e Dado• For-Meitúm Veja a Figura 11.6a. 
Hip6tue1: 
I. O metal de solda possui urna superfície rugosa comparável a uma 
superfície foijada. 
2. O fator gradiente CG é igual a 0,8, C, vale 1,0 e CR é de 1,0 (Ta-
bela 8.1). 
3. Os cálculos serão realizados pam uma vida infinita (106 ciclos). 
Análi.te: 
1. Como o "reforço" não é retirado, ocorre urna concentração de ten· 
sões nas bordas do metal de solda, K, = 1;1. (Tabela 11.2). 
2. Para uma superfície similar à foijada tem-se, pela Figura 8.13, 
C, = 0,55. 
3. Conforme admitido, CG = 0,8, C, = 1,0 e c.= 1,0. 
4. s. = s;c,.cc;Csc,c. = (62 ksi)( l)(0,8)(0,55)(1,0)(1,0) = 13,6 
ksi . 
5. Pam a sobrecarga de projeto de 12.500 a 37.500, tem-se 
K1 Pm ( 1,2)(25.000) 
Um = = 
A 0.5L 
60.000 
L 
K/ Pa 
A 
1 t.2>< 12.500> __ Jo_.ooo_ 
0.5L L 
6. A curva u~·u. pode ser construída para este problema. 
7. Pela Figura 11.11, u~ = 19.000 psi. Logo, 19.000 psi = 60.0001 
L, ou L = 3,16in. 
! "• 30 o< ti,._. 6õ •• Oll 
.. · 
"•(l<s>) 
FlctR.\ 11.11 Curva CT. ·u. pc~roo Problema ResoMdo li .S. 
Comentário~: Este valor calculado de L pode ser arredondado para 
3 ou 3 '1, in, dependendo das circunstâncias e da avaliação da enge-
nharia. 
11.7 Soldagem Forte (Bl"'.Sing) e 
Soldagem Branda (Soldering) 
A soldagem forte (braz.ing) e a soldagem branda (ou fraca) dife-
rem da soldagem tratada antes, basicamente pelo fato de as tem-
peraturas envolvidas no processo serem inferiores à do ponto de 
fusão das partes a serem unidas. O material de preenchimento 
na soldagem branda ou na soldagem forte atua como um adesi-
vo de metal derretido que se solidifica imediatamente sob resfri-
amento. Assim, a soldagem forte e a soldagem branda podem ser 
classificadas como processos de colagem. 
O processo de soldagem forte começa com o aquecimento das 
peças até uma temperatura específica, superior a 840°F (450°C). 
Colocado em conta to com as peças, o material de preenchimen-
to se funde e flui pelo espayo entre as peças. A ação capilar tor-
na o metal de preenchimento fundido muito efetivo; aberturas 
de 0,025 a 0,050 mm são normalmente recomendadas, porém 
algumas ligas especiais de material de preenchimento permitem 
aberturas dez vezes maiores do que essas. É importante que as 
superfícies sejam limpas inicialmente. Esse processo requer um 
material fundeme e uma atmosfera inerte. 
A soldagem fone é usualmente acompanhada pelo aquecimen-
to das partes através de um maçarico ou um fomo. Os metais de 
preenchimento são, geralmente, ligas de cobre, prata ou niquei. 
Cuidados especiais devem ser tomados ao se utilizar o pro-
cesso de soldagem forte em partes de alumínio, porque atempe-
ratura do ponto de fusão do material de preenchimento (uma liga 
de alumínio-silicio) não é muito inferior às temperaturas das 
partes de alumínio. 
A soldagem forte possui várias vantagens: metais distintos, 
metais fundidos e forjados, e mesmo materiais não-metálicos 
(apropriadamente revestidos) e metálicos podem ser unidos atra-
vés desse processo. Dispositivos complexos podem passar pelo 
processo de soldagem forte através de diversas etapas, utilizan-
do materiais de preenchimento com temperaturas de fusão pro-
gressivamente mais baixas. As juntas assim obtidas requerem 
pouco ou nenhum acabamento. 
A soldagem fraca é similar à soldagem forte (brazing), exce-
to pelo fato de o metal de preenchimento possuir uma tempera-
tura de fusão inferior a 840•F ( 4500C) e apresentar uma resistên-
cia relativamente baixa. Muitas dessas soldas são ligas de esta-
nho-chumbo, porém as ligas com antimônio, zinco e alumínio 
também são utilizadas. Aproximadamente metade das aplicações 
desse processo de soldagem envolve partes elétricas e eletrôni-
cas. Uma outra aplicação comum é a vedação das costuras nos 
radiadores através de protetores de estanho. 
11.8 Ade8mo8 
A fixação de partes metálicas através de colas adesivas representa 
um campo de aplicação em grande expansão, que influencia o 
projeto de produtos de praticamente todos os tipos. O endereço 
na Internet h ttp: I /\V\V\v. 3m. com/bonding apresenta infor-
mações gerais e técnicas e dados sobre adesivos, fitas adesivas e 
elementos de fixação reutilizáveis. As vantagens dos adesivos 
são muitas. Diferentemente dos parafusos e rebites, necessitam 
de furos, que reduzem a resistência das partes. Não envolvem 
temperatura alta o suficiente para produzir empenamentos e ten-
sões residuais, como no caso da soldagem. Quando a junta é 
carregada as tensões são distribuídas sobre uma grande área, 
resultando apenas em concentradores de tensões menores nos 
bordos do contato. Essa condição geralmente permite o uso de 
componentes mais finos, resultando em uma diminuição de peso. 
As colagens através de adesivos admitem superfícies externas 
lisas e contínuas com boa aparência, acabamento mais fácil e 
atrito fluido reduzido em aplicações que envolvem o escoamen-
to de um liquido ou de um gás, como na asa de um avião ou nas 
pás da hélice de um helicóptero. Quase todos os materiais sóli-
dos podem ser colados com um adesivo apropriado. Ao se colar 
metais distintos a camada de adesivo pode propiciar um isola-
mento efetivo contra correntes galvânicas (o princípio é ilustra-
do na Figura 9.7). Por outro lado, o adesivo pode se tornar um 
condutor elétrico, se assim for desejado. A flexibilidade do ma-
terial adesivo pode ser trabalhada para acomodar a expansão de-
vida a um diferencial térmico dos componentes a serem unidos. 
Essa flexibilidade também auxilia na absorção das cargas de 
impacto. Além disso, as colas podem produzir um amortecimen-
to, reduzindo as vibrações e a transmissão de ruídos. As juntas 
coladas podem propiciar uma vedação efetiva contra vazamen-
tos de qualquer liquido que não ataque o adesivo. 
Por outro lado, os adesivos são mais sensíveis à temperatura 
do que os elementos mecânicos de fixação. Muitos adesivos de 
uso comum são limitados a operar na faixa de 129° a 260°F. A 
resposta dos adesivos varia significativamente com a tempera-
tura, e esta característica deve sempre ser considerada em sua 
Capítulo 11 • Juntas Rebitadas, Soldadas e Coladas 263 
seleção para uma aplicação específica. A inspeção, a desmon-
tagem e os reparos das juntas coladas podem não ser práticos, e 
a durabilidade de alguns adesivos é questionável. 
Talvez o fator mais motivador da difusão dos adesivos seja a 
redução docusto. Entretanto, o custo a ser considerado é o custo 
total da junta no contexto do componente, e esse custo pode ser 
maior ou menor do que o custo correspondente aos elementos 
mecânicos de fixação, dependendo de inúmeros fatores. Confor-
me observado anteriormente, a utilização de adesivos pode per-
mitir a união de superfícies mais finas e leves. Os custos de 
usinagem podem ser reduzidos pela eliminação da necessidade 
de se realizar furos e propiciar uma faixa maior para as tolerân-
cias. Por exemplo, o "espaço de preenchimento" para alguns 
adesivos pode eliminar a necessidade de baixas tolerâncias no 
ajuste das prensas. O custo do adesivo em si pode ser maior ou 
menor do que o dos elementos mecânicos de fixação correspon-
dentes. Um fator de custo geralmente superior nas juntas solda-
das é a preparação da superfície. Uma limpeza excessiva é re-
querida com freqüência, embora recentes avanços na pesquisa 
dos adesivos tenham tornado possível uma relaxação do padrão 
de limpeza para algumas aplicações. A automação visando a uma 
alta produção pode ser mais cara com os adesivos, particularmen-
te se a elaboração de misturas e um elevado tempo de cura fo-
rem necessários. 
Os adesivos funcionam como um componente de um sistema 
composto colado, com a interação entre o adesivo e os materiais 
colados influenciando as propriedades de ambos. Este fato, adi-
cionado à grande variedade de adesivos no mercado, geralmen-
te torna difícil a seleção do melhor adesivo para uma determina-
da aplicação. Na literatura técnica corrente especializada as in-
formações dos fornecedores dos adesivos e os resultados de en-
saios devem ser confiáveis. 
Os fatores de segurança e ambientais representam importan-
tes considerações na indústria dos adesivos. Nos EUA as nor-
mas regulamentadoras no nível federal controlam o uso de cer-
tos adesivos à base de solventes que são inflamáveis e geram 
gases tóxicos. Alguns adesivos não são utilizados para certas 
aplicações pelo fato de emitirem um odor desagradável durante 
sua cura. O petróleo é a matéria-prima para muitos adesivos, e 
muitos esforços na pesquisa são direcionados para a obtenção de 
alternativas. Diversos tipos de adesivos requerem uma tempera-
tura de cura na faixa de 95• a 26o•c, algumas vezes por diversas 
horas. Os aumentos no custo da energia aumentam a urgência 
da necessidade de desenvolvimento de adesivos equivalentes que 
requeiram um tempo de cura menor e uma temperatura de cura 
mais baixa. 
Quando possível, a união dos componentes deve ser projeta-
da de modo que as juntas coladas sejam carregadas por cisalha-
mento, já que como todos os adesivos as colas apresentam um 
melhor desempenho quando carregadas dessa forma. A Figura 
11.12 ilustra, de forma apropriada, alguns projetas representati-
vos. As juntas com adesivos também podem ser carregadas por 
tração, porém os carregamentos de descasque e a clivagem de-
vem ser evitados. 
Muitos adesivos utilizados na área estrutural ou na engenha-
ria são termocurados, em oposição aos do tipo termoplásticos 
(amolecidos por calor), como o cimento de borracha, a cola uti-
lizada em aviões e a fusão a quente. Os últimos são geralmente 
indicados para as aplicações em que as operações são leves e 
requerem uma baixa resistência. A resistência ao cisalhamento 
de alguns epóxis que curam sob a ação de calor é da ordem de 
70 MPa, porém muitos adesivos estruturais possuem resistência 
ao cisalhamento na faixa de 25 a 40 MPa.