Tecnologia Soldagem - Parte 1

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Welerson Reinaldo de Aráujo
Tecnologia da Soldagem
2014
Processos Contínuos de Produção
1.1 Métodos de União de Metais
Os métodos de união de metais podem ser divididos em duas 
categorias distintas:
 União por forças macroscópicas entre as partes a serem 
unidas: Parafusagem e Rebitagem
 União por ação de forças microscópicas interatômicas e 
intermoleculares: Brasagem, Colagem e Soldagem
Processos Contínuos de Produção
1.1 Definição de Soldagem
 Definição AWS (American Welding Society): “Processo de 
união de materiais usado para obter a coalescência (união) localizada 
de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma 
temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou 
material de adição”
 “Processo de união de materiais baseado no estabelecimento de 
forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior 
dos próprios materiais, na região de ligação entre materiais que 
estão sendo unidos” (Inclui Brasagem)
FORÇAS INTERATÔMICAS
Processos Contínuos de Produção
 Operação de união de materiais metálicos através de
aquecimento localizado até uma temperatura
determinada, com ou sem emprego de metal de adição
e/ou aplicação de pressão, conferindo continuidade
metálica à junta e preservando as propriedades dos
metais de base.
1.1 Definição de Soldagem
Processos Contínuos de Produção
1.1 Caracterização da Tecnologia da Soldagem
Tecnologia de conjugação ou coalescência de metais ou ligas metálicas,
de modo a promover a eliminação da interface entre eles, conferindo
continuidade metálica à união.
união permanente e irreversível  dificuldade para desfazer a junta
soldada
integridade mecânica com ausência de interface entre os materiais 
caminho para a propagação de trincas
propriedades e características da junta soldada podem ser
modificadas, minimizados ou alteradas para uma situação desejada
através de tratamentos térmicos e mecânicos durante/após a soldagem,
restituindo as propriedades e características originais do
material/junta soldada, para um desempenho satisfatório em serviço
a qualidade pode ser controlada e avaliada através de ensaios e testes
de conformidade, sanidade, aceitabilidade e funcionalidade
Processos Contínuos de Produção
1.1 A Soldagem
a) preservar as propriedades e características originais dos
metais de base
b) conferir ao metal depositado ou junta soldada propriedades e
características similares e/ou apropriadas aos metais de base
Desempenho em Serviço
Processos Contínuos de Produção
1.1 Desempenho em serviço do objeto soldado
- resistência mecânica: limite 
resistência e escoamento
- dureza 
- ductilidade: alongamento e 
redução de área
- tenacidade: energia absorvida 
no impacto ou choque
- fluência: resistência à 
temperatura ambiente ou a 
quente
- resistência à fadiga: esforços 
cíclicos ou repetitivos
- características térmicas, 
elétricas: condutividade
- propriedades magnéticas
- resistência à corrosão e 
oxidação
- resistência ao desgaste por 
impacto, atrito, abrasão, fricção 
etc
Solicitações em Serviço
Processos Contínuos de Produção
1.2 Técnicas de Soldagem
Uma forma de agrupar os processos de soldagem é basear-se no
método dominante para produzir a solda (técnica de soldagem):
 Processos de soldagem por fusão.
 Processos de soldagem por pressão (ou deformação).
Processos Contínuos de Produção
1.2 Técnicas de Soldagem - Fusão
Fontes térmicas promovem a fusão do metal de adição e/ou metal
base na região da junta
-fontes elétricas: arco elétrico, plasma, resistência do material à
passagem de corrente (aquecimento por efeito Joule)
-fontes termoquímicas: chama oxicombustível (reação de
combustão) ou reação aluminotérmica (redução de óxidos
metálicos)
-fontes radiantes: Laser ou feixe de elétrons
fonte térmica
solda
junta soldada
fonte térmica metal de adição
solda
junta soldada
a) fusão do metal base, sem presença de metal de 
adição: processos autógenos
b) fusão do metal base, com presença
de metal de adição
Processos Contínuos de Produção
1.2 Técnicas de Soldagem - Fusão
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Processos Contínuos de Produção
1.2 Técnicas de Soldagem – Pressão e Deformação 
Plástica
Aplicação de pressão à junta é feita através de meios mecânicos:
pressão, forjamento, detonação. Para facilitar a deformação
pode-se gerar calor à junta, associado às fontes mecânicas.
a) aplicação de pressão a quente no estado sólido e sem
presença de metal de adição: processos autógenos
b) aplicação de pressão a frio no estado sólido e sem
presença de metal de adição: processos autógenos
pressão
temperatura ambiente
junta soldada
solda
fonte térmica
pressão
junta soldada
solda
Processos Contínuos de Produção
1.2 Técnicas de Soldagem – Pressão e Fusão
Fusão do metal base com aplicação de pressão, sem presença de
metal de adição: processos autógenos
fonte térmica pressão
junta soldada
solda
Processos Contínuos de Produção
1.2 Soldagem X outros Processos de Fabricação
 A soldagem é hoje o principal processo usado na união permanente 
de peças metálicas
 Possibilidade de união de materiais dissimilares
 Apresenta custo competitivo 
 Fabricação em uma grande variedade de espessuras 
 Possibilidade de fabricação e manutenção em campo e no chão de 
fábrica
Processos Contínuos de Produção
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Fabricação 
  
Manutenção 
   
Produção de 
peças, 
componentes 
ou estruturas 
novas 
 
Conferir forma 
Recobrir a superfície de uma 
peça ou estrutura nova, para 
conferir propriedades ou 
características 
superficiais 
 
Revestimento 
 Restauração de superfícies 
desgastadas em serviço ou 
com propriedades ou 
características superficiais 
perdidas pelo uso 
 
Revestimento corretivo 
Recuperação de 
peças ou 
componentes usados 
ou com defeitos de 
fabricação 
 
Enchimento corretivo 
Reconstituição de 
peças, componentes ou 
estruturas antigas ou 
com alteração de projeto 
original 
 
Reconstrução 
 
Emprego da tecnologia da soldagem: caldeiraria, autopeça, indústria
microeletrônica, metal-mecânica, planta petroquímica, mineração, serralheria, oficina
de manutenção, serviços de manutenção e prestação de serviços, criação artística
etc.
Processos Contínuos de Produção
R&MNaval & Offshore Energia
Pipemills Pipeline
Automotiva
Fabricação em Geral
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
soldagem
sub-aquática molhada
soldagem submarina em câmara seca
Cortesia: Prof. José Eduardo Brandão
Processos Contínuos de Produção
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Cortesia: Internet
Processos Contínuos de Produção
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Fabricação de nós de plataforma 
marítima para prospecção de petróleo
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
fixação das lâminas no 
suporte do aparelho de 
barbear
revestimento resistente ao desgaste
em pá misturadora de asfalto
enchimento engrenagem
com falha em serviço
1.3 Aplicação Industrial da Soldagem
Processos Contínuos de Produção
1.3 A soldagem em materiais metálicos
a) Conferir Forma ou Integridade Estrutural: Soldagem de 
Fabricação ou de Constituição - Soldagem artística
b) Revestir Superfícies: Soldagem de Revestimento ou 
Recobrimento Protetor.
c) Reconstituir Forma, Dimensão ou Propriedades: Soldagem de 
Manutenção ou de Reparação
ProcessosContínuos de Produção
Slides de Ubu – Pipe shop.
Vídeo Navio
a) Conferir Forma 
Processos Contínuos de Produção
b) Revestir Superfícies
Cortesia: ESAB – Inox 316L para ambiente corrosivo, Inconel para abrasivo e corrosivo
Processos Contínuos de Produção
b) Revestir Superfícies
Cortesia: Eutectic Castolin
Processos Contínuos de Produção
c) Reconstituir forma, dimensão e propriedade
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
c) Reconstituir forma, dimensão e propriedade
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
c) Reconstituir forma, dimensão e propriedade
Cortesia: ESAB
Processos Contínuos de Produção
Tipos de Juntas
Topo Ângulo Canto Aresta Sobre-posta
1.4 Elementos de Soldagem
Processos Contínuos de Produção
Elementos de chanfro ou bisel
Nariz (s): Parte não chanfrada
Abertura (f): Menor distância entre as peças a soldar
Ângulo de abertura (α)
Ângulo de chanfro (β)
Os elementos de chanfro são escolhidos de forma a 
permitir um fácil acesso a junta, mas, idealmente, com 
menor necessidade possível de adição de material
1.4 Elementos de Soldagem
Processos Contínuos de Produção
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
A
E X
F
a
F
N
X
F
A
E = espessura do material no local da
junta
F = fresta ou abertura da raiz da junta
A = ângulo da junta
a = ângulo do chanfro (ou do bisel)
X = profundidade que define a simetria do
nariz
N = nariz da junta
Processos Contínuos de Produção
travamento
junta(corte transversal)
junta
junta em anel ou virola 
calandrada
travamento
“aranha”
 
(vista de 
cima)
apenso
junta
a) Apenso (“orelha”, “secretário” ou “babador”): prolongamento metálico, de mesma 
composição do metal base, fixado mecanicamente ou ponteado por solda nas extremidades 
da junta para iniciar e terminar a deposição de solda; o apenso é removido após o término 
da soldagem.
b) Travamento (“cachorro”, “sargento” ou “aranha”): dispositivo para fixar, evitar empeno 
ou distorção e manter as dimensões da junta, componente ou conjunto durante a soldagem. 
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
Processos Contínuos de Produção
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
Processos Contínuos de Produção
c) Cobrejunta (“mata-junta”, “backing”) e inserto: visam conter o metal líquido depositado 
para evitar excesso de penetração ou perfuração da junta. Podem ser metálicos, fita 
metalizada, cerâmicos ou em pó.
solda
tira de cobrefita metálica
inserto 
metálico
tira de metal
sapata de cobre
corte AA
cobrejunta integral
- Metálico:
Fusível / não removível (permanente): material similar ao metal base, solda depositada ou o próprio metal base.
Não fusível / removível (temporário)
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
Processos Contínuos de Produção
c) Cobrejunta (“mata-junta”, “backing”) e inserto
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
Processos Contínuos de Produção
fluxo granuladosuporte metálico
molde 
refratário ou 
grafita
peça
cerâmico
•- Não-metálico:
Fusível / removível (temporário)
Não fusível / removível (temporário)
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
Processos Contínuos de Produção
d) Confecção dos chanfros
a Frio: métodos mecânicos + controle por ensaios não destrutivos> guilhotina, 
tesoura, chanfradeira, usinagem, serra, jato hidro abrasivo
 Quente: métodos térmicos + desbaste mecânico + controle END> oxicorte, plasma, 
grafite, eletrodo revestido, LASER
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
e) Preparação das juntas: pré-montagem da junta no componente ou conjunto a ser
soldado
Ponteamento: com pontos de solda temporária ou definitiva
Fixação mecânica: gabaritos, cunhas, ferramentas de pressão
Processos Contínuos de Produção
f) Proteção do chanfro / junta
 chanfro: verniz anti-oxidante, sem necessidade de remoção para soldagem; óleo ou
produtos orgânicos / minerais
 junta soldada: pintura ou revestimentos protetores (galvanização, aluminização etc)
1.5 Elementos do chanfro e da junta - fusão
g) Furos de fuga: furos executados no metal base nas proximidades da junta com
configuração fechada, para possibilitar a saída de gases gerados pelo processo de
soldagem. Ex: flanges ou chapa de reforço em bocais de vasos de pressão
Esferas 
Processos Contínuos de Produção
Utilizam-se juntas de topo, sobrepostas ou em ângulo chanfradas ou não, em função
do tipo de processo/procedimento.
1.6 Elementos do chanfro e da junta – Pressão 
ou fusão + pressão
Vídeos Pipe e Fricção
Processos Contínuos de Produção
Por que 2 metais colocados em íntimo contato não se soldam 
espontaneamente ou naturalmente?
Quais seriam as vantagens de se unir por soldagem 2 chapas sem 
metal de adição?
Considere a soldagem entre aços carbonos resistentes à corrosão 
atmosférica, também chamados de aços patináveis (ao Cr, Cu, Si ou 
S): chapa USI SAC 350 + tubo sem costura VMB 350 COR – resist. 
Mecânica ~ 530MPa (dos dois).
a) Quais deverão ser as características e propriedades do metal 
depositado?
b) Seria possível depositar solda com resistência mecânica de 
950MPa? Justifique sua resposta.
Lista 1