TCC2_Arthur_Dumba_REV4

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
TCC II 
 
 
 
Análise Comparativa da Tenacidade de Soldas pelo Processo 
GMAW para Dois Tempos Distintos de Tratamento Térmico Pós 
Soldagem 
 
 
 
 
 
Autor: Arthur Dumbá Ferreira Gomes 
Orientador: Prof. Ivanilza Felizardo, Dra. 
 
 
 
 
Novembro de 2018 - Belo Horizonte 
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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
Análise Comparativa da Tenacidade de Soldas pelo Processo 
GMAW para Dois Tempos Distintos de Tratamento Térmico Pós 
Soldagem 
 
Monografia apresentada por Arthur Dumbá Ferreira Gomes ao Curso de Engenharia 
Mecânica do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET MG, e 
submetida à aprovação de uma banca examinadora constituída pelos membros: 
 
Professora Orientadora: Ivanilza Felizardo 
Departamento de Engenharia Mecânica – CEFET MG 
 
Etiene Pereira de Andrade 
Mestrando em Processos de Fabricação - DEMEC - UFMG 
 
Luiz Antônio Callegari 
Engenheiro Mecânico da empresa KOT Engenharia. 
 
 
 
 
 
Novembro de 2018 - Belo Horizonte 
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AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço primeiramente a Deus, o criador de todas as coisas, por mostrar-me o caminho 
da engenharia e abençoar-me com seu amor infinito durante todos os dias da minha trajetória. 
Aos meus ídolos eternos, meus pais Valdeir e Maria Regina, obrigado pelo amor 
incondicional e pelo exemplo de vida e perseverança. O que fizeram por mim para que eu 
pudesse usufruir de uma educação de qualidade jamais será esquecido. 
Aos meus avós, que ensinaram-me valores importantes e contribuíram com minha 
educação. 
À minha querida namorada Anna, pela compreensão da minha ausência por vários 
momentos, pelas palavras carinhosas e incentivos que fizeram-me acreditar cada vez mais no 
meu futuro como engenheiro e pelas risadas em tempos de estresse. Essa vitória é nossa! 
Aos meus amigos e familiares pela força e incentivo. 
À minha orientadora pela atenção, suporte, correções e incentivo. 
Aos amigos Diógenes e Marcelo que se prontificaram a ajudar na usinagem dos corpos 
de prova. 
À empresa ESAB pelo suporte com os testes realizados e usinagem das amostras. 
E a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito 
obrigado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
As propriedades mecânicas das juntas soldadas possuem relação direta com sua 
integridade. Quando solicitadas, a tenacidade propicia o comportamento dúctil necessário para 
a união suportar os carregamentos presentes, evitando falhas estruturais que podem resultar em 
catástrofes. O tratamento térmico de alívio de tensões é empregado corriqueiramente na 
indústria devido à redução, a limites aceitáveis, das tensões provocadas pelas operações de 
soldagem, trazendo como benefício o aumento da ductilidade e tenacidade do metal de solda. 
O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência do tempo de tratamento térmico 
pós-soldagem na tenacidade de soldas GMAW (Gas metal Arc Welding). As soldas foram 
realizadas em chanfros “V” de chapas de aço-carbono ASTM A36, com abertura de raiz de 13 
mm, na posição plana, utilizando a técnica puxando para preenchimento de chanfro por 
múltiplos passes. Os consumíveis utilizados foram o arame eletrodo AWS ER70S-6,com 1,2 
mm de diâmetro, e o gás de proteção CORGON 20 - 80 Ar/20CO2. A influência do tratamento 
térmico pós-soldagem para alívio de tensões sobre a tenacidade do metal de solda foi avaliada 
em duas condições distintas: condição A, 620 °C por 10,5 horas, e condição B, 620 °C por 1 
hora. Ensaios mecânicos, como tração e Charpy, foram utilizados para caracterização mecânica 
do metal de solda e análise qualitativa dos corpos de prova nas condições “como soldado” e 
após tratamento térmico. Os resultados mostraram que a condição de tratamento térmico A 
apresentou maior valor médio de tenacidade em relação à condição de tratamento térmico B, 
na qual cerca de 57,25 % a mais de energia foi absorvida até a fratura. Foi possível a realização 
do ensaio de tração, para obtenção das propriedades mecânicas do material de solda, somente 
para a condição B de tratamento térmico. O trabalho mostrou que há relação da tenacidade ao 
impacto do metal de solda com o tempo de patamar do tratamento térmico, sendo maior o ganho 
de tenacidade para maiores tempos de patamar. Por meio da comparação dos valores obtidos 
no teste de tração com os valores estabelecidos pela norma AWS ASME II-Parte C, para o 
arame utilizado, na condição “como soldado”, foi possível verificar melhorias das propriedades 
mecânicas para a condição B de tratamento térmico. 
Palavras-chave: GMAW, tenacidade, ensaio Charpy, ensaio de tração, alívio de tensões. 
 
 
 
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ABSTRACT 
 
The mechanical properties of welded joints are directly related to its integrity. When 
working under critical conditions, toughness will provide the ductile behavior required for the 
joint to withstand the stresses present, avoiding structural failures that can result in catastrophes. 
The stress relief heat treatment is commonly applied in industry processes due to the fact that 
the stresses caused by welding processes are reduced to acceptable limits and benefits, such as 
the increase in ductility and impact toughness of the weld material can be achieved when stress 
relief is used. The main purpose of this work is to identify the influence of post-weld heat 
treatment time in the toughness of welds performed by Gas Metal Arc Welding process using 
a robot. The welds were performed in single V-groove butt joints of ASTM A36 carbon steel 
plates, root opening 13 mm, in flat position, using the pulling technique. The consumables used 
were the AWS ER70S-6 electrode wire, with 1,2 mm diameter, and the CORGON 20-80 Ar / 
20CO2 shielding gas. The influence of the post-weld heat treatment for stress relief on the 
toughness of the weld metal was evaluated under two different conditions: condition A, 620 ° 
C for 10,5 hours, and condition B, 620 ° C for 1 hour. Mechanical tests such as tensile test and 
Charpy impact test were used for mechanical characterization of the weld metal and for a 
qualitative analysis of specimens in "as welded" and “post-weld” condition. The results showed 
that the heat treatment under condition A presented a higher average value of impact toughness 
in relation to the condition B, in which about 57.25% more energy was absorbed until the 
fracture. The tensile test to obtain the mechanical properties of the weld material was only able 
to be performed for the heat treatment condition B. It was showed that there is a relation of the 
weld metal’s impact toughness with heat treatment time, where greater values of toughness can 
be achieved with longer heat treatment times. By comparing the values obtained in the tensile 
test with the values established by AWS ASME II-Part C, for the wire used, under "as welded" 
condition, it was possible to verify improvements of the mechanical properties under condition 
B of post weld heat treatment . 
 
Keywords: GMAW, impact toughness, tensile test, post weld heat treatment 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 8 
2. OBJETIVOS ................................................................................................... 11 
 Objetivos Gerais .............................................................................................11 
 Objetivos Específicos ..................................................................................... 11 
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 12 
 Fundamentos do processo de soldagem GMAW ............................................ 12 
 Modo de transferência metálica ...................................................................... 15 
 Equipamentos da soldagem GMAW .............................................................. 18 
 Consumíveis .................................................................................................... 20 
 Vantagens e desvantagens do processo GMAW ............................................ 21 
 Variáveis do processo ..................................................................................... 22 
3.6.1. Corrente de soldagem ............................................................................... 23 
3.6.2. Comprimento do eletrodo ou Stickout ...................................................... 24 
3.6.3. Velocidade de soldagem ........................................................................... 26 
3.6.4. Tensão de soldagem (Tensão do arco elétrico) ......................................... 27 
 Aporte térmico ................................................................................................ 29 
 GMAW robotizado e novas tendências .......................................................... 30 
 Tenacidade ...................................................................................................... 33 
 Tenacidade em juntas soldadas ................................................................... 35 
 Ensaio de tenacidade ao impacto ................................................................ 36 
 Ensaio de Tração ......................................................................................... 39 
 Tratamento térmico pós-soldagem e influência na tenacidade da solda ..... 40 
4. METODOLOGIA ............................................................................................... 42 
 Metal de base .................................................................................................. 42 
 Consumíveis .................................................................................................... 43 
7 
 
 Equipamento de soldagem .............................................................................. 44 
 Planejamento experimental ............................................................................. 45 
4.4.1. Preparação das chapas para soldagem ...................................................... 45 
4.4.2. Procedimento de soldagem ....................................................................... 47 
4.4.3. Ensaio de impacto Charpy ....................................................................... 49 
4.4.4. Ensaio de tração ........................................................................................ 52 
4.4.5. Tratamento térmico pós-soldagem ........................................................... 54 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................... 57 
 Soldagem das chapas ...................................................................................... 57 
 Obtenção dos corpos de prova ........................................................................ 59 
 Tratamento térmico pós-soldagem .................................................................. 61 
 Ensaio Charpy ................................................................................................. 62 
 Ensaio de tração .............................................................................................. 64 
6. CONCLUSÃO .................................................................................................... 66 
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .............................................. 67 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 68 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Dá-se o nome de soldagem ao processo de união entre duas partes metálicas, no qual 
uma fonte de calor é utilizada, com ou sem aplicação de pressão. Já a solda é a resultante desse 
processo (WAINER et al 2014). 
MARQUES et al (2009) ressalta que é possível soldar materiais que não sejam 
metálicos e que o processo em si pode ocorrer sem fusão. 
O desenvolvimento dos processos de soldagem foi impulsionado pela II Guerra Mundial, 
com a fabricação de navios e aviões soldados, embora o arco elétrico tenha sido desenvolvido 
somente no século XIX. Na Figura 01 apresenta-se a evolução cronológica dos processos de 
soldagem. 
 
Figura 01 - Evolução dos processos de soldagem ao longo do tempo. 
 
Fonte: Adaptado de Wainer et al 2014. 
 
Os processos de soldagem possuem vasta aplicação em diversos setores da indústria. 
São utilizados para fabricar produtos e estruturas metálicas, aviões e veículos espaciais, navios, 
locomotivas, veículos ferroviários e rodoviários, pontes, prédios, oleodutos, gasodutos, 
plataformas marítimas, reatores nucleares e periféricos, trocadores de calor, utilidades 
domésticas, componentes eletrônicos, dentre outros. 
9 
 
É evidente a importância da soldagem para a indústria e a sociedade como um todo. 
Primeiro devido à sua importância econômica, uma vez que sua vasta utilização se dá devido 
aos processos de soldagem reduzirem custos de produção e fabricação; segundo, devido à 
confiabilidade que a mesma deve garantir. A solda, ao falhar, gera prejuízos financeiros e pode 
colocar a vida de terceiros em risco. 
A indústria atual, principalmente a Metalmecânica, tem como premissa a busca por 
maior produtividade aliada ao menor custo de fabricação. Na área de soldagem, destacam-se os 
processos GMAW (Gás Metal Arc Welding) e FCAW (Flux Cored Arc Welding). Barbedo 
(2001) apud Moreira (2008) explica que a grande utilização dos processos GMAW e FCAW 
acontece devido ao seu contínuo desenvolvimento, qualidade, custo e flexibilidade, sendo os 
mesmos também, adequados à mecanização e robotização. 
As soldas são regiões críticas de uma estrutura devido à contração e expansão dos 
materiais envolvidos, nucleação e propagação de trincas em razão da concentração de defeitos 
tais como: falta de fusão, vazios e segregação. Além disso, juntas soldadas apresentam 
microestrutura heterogênea, e alterações estruturais (como o aumento do tamanho de grão em 
relação ao metal de base), o que tende a reduzir a tenacidade do material. Estruturas soldadas 
também podem apresentar tensões residuais de tração elevadas na região da solda, que 
associadas às solicitações externas da estrutura podem levar a fratura frágil. 
 Nesse sentido, as propriedades mecânicas das soldas são extremamente relevantes para 
que sua integridade possa ser garantida. Propriedades como a tenacidade, por exemplo, podem 
definir de maneira direta se a solda falhará ou não. 
A tenacidade é uma propriedade do metal requerida quando há a necessidade de 
comportamento dúctil quando se trabalha sob condições críticas. Garante-se que uma trinca, 
por exemplo, não seja capaz de propagar rapidamente de maneira instável e leve o material a 
falhar sob baixos níveis de tensão (fratura frágil). Uma solda com baixa tenacidade é suscetível 
a sofrer fraturas catastróficas com crescimento da trinca predominantemente instável e 
deformação plástica mínima, sendo baixo o nível necessário de energia requerida. 
A indústria utiliza de várias técnicas para melhoria das propriedades mecânicas das 
soldas. Dentre elas, o procedimento mais difundido e utilizado é o tratamento térmicopós 
soldagem para alívio de tensões. Além de reduzir as tensões prejudiciais à solda, formadas 
durante o processo, é capaz de propiciar melhoria das condições metalúrgicas, levando ao 
aumento de ductilidade e redução de dureza. 
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O alívio de tensões é importância para a fabricação de uma vasta gama de componentes 
na indústria, principalmente os constituídos de chapas de grande espessura. Nesses, durante a 
soldagem, os gradientes térmicos são maiores e resultam em níveis de tensões residuais 
elevados, colocando em risco a integridade do componente. 
Pode-se perceber então que a tenacidade é uma propriedade de alta relevância a ser 
considerada na fabricação de componentes soldados, principalmente estruturas que necessitam 
manter sua integridade em temperaturas negativas. Um estudo nesta área de atuação é de 
indiscutível importância para vários setores da indústria. Neste contexto, o presente trabalho 
tem como objetivo estudar a influência dos tempos de tratamento térmico de alívio de tensões, 
comercialmente utilizados, na tenacidade das soldas. 
 
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2. OBJETIVOS 
 
 Objetivos Gerais 
 
O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar, por meio de ensaios mecânicos , o 
efeito do tratamento térmico pós-soldagem, comercialmente utilizados, na tenacidade ao 
impacto de soldas obtidas pelo processo GMAW robotizado em múltiplos passes de solda. 
 
 Objetivos Específicos 
 
• Realizar uma revisão bibliográfica, abordando os conceitos fundamentais da soldagem 
GMAW, bem como seus equipamentos, principais parâmetros de controle e estado da 
arte em GMAW robotizado. 
• Estabelecer parâmetros para soldagem de aços ASTM A36 pelo processo MIG/MAG; 
• Verificar a tenacidade ao impacto e resistência mecânica de soldas comercialmente 
utilizadas. 
• Avaliar de maneira quantitativa as propriedades mecânicas da junta soldada do ASTM 
A36 submetidas a condições distintas de tratamento térmico pós-soldagem de alívio de 
tensões (620 °C por 1h e 620 °C por 10,5 h ); 
• Realizar ensaios mecânicos - ensaio de impacto Charpy-V e ensaio de tração – para 
verificação da influência do tempo de patamar na tenacidade do metal de solda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 Fundamentos do processo de soldagem GMAW 
 
A soldagem a arco elétrico com proteção gasosa (GMAW - Gas Metal Arc Welding), 
também nomeada por soldagem MIG/MAG (MIG - Metal Inert Gas e MAG – Metal Active 
Gas), utiliza o calor gerado pelo arco elétrico estabelecido entre o eletrodo metálico maciço nu 
(arame solido), consumível e continuamente alimentado, e o metal de base (peça de trabalho) 
para garantir a união de peças metálicas. O processo incorpora a proteção para a poça de 
soldagem e arco elétrico contra contaminações advindas do meio externo (atmosfera) pelo 
fluxo de um gás de proteção - geralmente os gases utilizados são inertes (MIG), como argônio 
e hélio, ou ativo (MAG), tais como CO2 e O2 ou mistura desses com argônio - fornecidos por 
uma fonte externa (MARQUES et al, 2009). Na Figura 02, ilustra-se o processo de forma 
esquemática. 
 
Figura 02 - Ilustração da soldagem MIG/MAG. 
 
 
Fonte: ESAB 
 
Segundo Felizardo et al (2006), o processo GMAW de soldagem pode ser operado tanto 
pelo método manual, no qual alimenta-se de forma automática o arame eletrodo por um 
alimentador motorizado, sendo o soldador o responsável pelo deslocamento da tocha de 
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soldagem ao longo da junta a ser soldada, quanto pelo método automático. Nesse caso, a 
soldagem pode ser realizada com ou sem a utilização de robôs, sendo que todos os parâmetros 
de soldagem são executados e controlados por sistemas eletrônicos. 
A combinação entre fonte de energia e unidade de alimentação do arame mais utilizada 
para que a autorregulação do comprimento do arco elétrico, inerente ao processo GMAW, seja 
atingida é a utilização de uma fonte de tensão constante – capaz de propiciar uma curva de 
tensão x corrente quase plana (Figura 03) – e unidade de alimentação de eletrodo de velocidade 
também constante (AWS HANDBOOK, 2004; BRACARENSE,2013). 
 
Figura 03 - Curvas Características de fontes de tensão constante. 
 
Fonte: LAB SEND (UFMG). 
 
Quando a combinação mais frequente é utilizada, ou seja, tensão e velocidade de 
alimentação do arame constantes, a mudança da posição da tocha (no sentido de afastamento 
ou aproximação da tocha e peça de trabalho) acarreta na mudança da corrente de soldagem 
devido à alteração da extensão do arame eletrodo. 
 Tem-se que quando a distância entre a tocha e a peça de trabalho é instantaneamente 
aumentada, o tamanho do arco, estabelecido pelo ajuste da tensão na máquina de soldagem, por 
consequência, se torna momentaneamente maior, o que implica na redução da corrente de 
soldagem, devido ao ligeiro aumento da tensão do arco, fazendo com que, nesse instante, a 
taxa de fusão do eletrodo diminua. 
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 Porém, como a alimentação do arame eletrodo é contínua, o comprimento do arco 
elétrico é diminuído e a corrente aumentada até que a taxa fusão do arame seja igual a taxa de 
alimentação do mesmo, autorregulando o comprimento do arco elétrico durante a soldagem, 
este efeito é apresentado na Figura 04 (AWS HANDBOOK, 2004). 
 
Figura 04 - Regulagem automática do comprimento do arco elétrico no processo 
GMAW. 
 
Fonte: AWS adaptado (2018). 
 
A Soldagem MIG/MAG pode ser utilizada em uma vasta gama de materiais de diversas 
espessuras, tantos materiais ferrosos quanto não ferrosos. Possui ainda aplicações variadas 
como: recobrimento de superfícies metálicas, recuperação de peças, fabricação e manutenção 
de equipamentos, entre outros (MARQUES et al, 2009). 
 
 
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 Modo de transferência metálica 
 
O modo de transferência metálica refere-se à maneira pela qual o metal de adição do 
eletrodo é transferido para a poça de fusão, sendo um fator de elevada importância no processo 
GMAW por afetar características como: nível de respingos, estabilidade do arco, quantidade de 
gases absorvidos pelo metal fundido e possibilidade de aplicação em diferentes posições de 
soldagem (MARQUES et al, 2009). 
A transferência metálica é dependente do gás de proteção, intensidade e tipo da corrente 
de soldagem aplicada, comprimento, composição química e diâmetro do arame eletrodo 
(BARBEDO, 2011 apud CAMPUS, 2005). 
Segundo MARQUES, MONDENESI e BRACARENSE (2009) há quatro formas 
básicas de transferência de metal de adição do eletrodo para a peça : curto-circuito, globular, 
por “spray” e controlada, as quais serão apresentadas a seguir. 
Transferência por curto-circuito: o metal de adição é transferido para poça de fusão 
durante uma série de curtos-circuitos ocasionados pelo contato do metal fundido na ponta do 
eletrodo consumível com a poça de fusão. Sendo assim, não há transferência de metal através 
do arco elétrico. 
A transferência por curto circuito propicia a união de metais utilizando-se das menores 
faixas de corrente de soldagem e diâmetros de eletrodo associados ao processo GMAW. É 
possível soldar materiais de pequenas espessuras e em diversas posições, uma vez que a poça 
de fusão gerada é pequena e de rápido resfriamento (AWS HANDBOOK, 2004; BARBEDO, 
2011 apud QUITES, 2002). Na Figura 05 está apresentado a transferência por curto-circuito. 
 
Figura 05 - Transferência por curto-circuito. 
 
Fonte: Marques et al (2013). 
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Transferência Globular: envolve a queda de gotas de metal de adição fundido (gostas 
geralmente com diâmetros maiores que o diâmetro do eletrodo) através do arco elétrico, sob 
ação principal daforça gravitacional, o que limita a sua utilização na posição plana de soldagem. 
A transferência globular ocorre a valores intermediários de corrente e tensões, maiores que os 
utilizados no modo por curto-circuito (AWS HANDBOOK, 2004; BARBETO, 2011 apud 
QUITES,2002). Na Figura 06 está apresentado o modo de transferência globular. 
 
Figura 06 - Transferência globular 
 
Fonte: Marques et al (2013). 
 
Transferência Spray: A transferência spray ocorre quando minúsculas gotas em 
número bastante elevado do arame eletrodo fundido são depositadas pelo arco elétrico devido 
à ação de forças magnéticas sobre as gotas – capazes de sobreporem à ação da força 
gravitacional – atuantes nas direções radiais e axiais. Para que o modo de transferência spray 
ocorra é necessária a utilização de corrente contínua, polaridade inversa e nível de corrente 
acima de uma faixa estreita de valores, chamada de corrente de transição, na qual abaixo, ocorre 
o modo de transferência globular e, acima, ocorre a mudança brusca para o modo de 
transferência spray (AWS HANDBOOK, 2004; MARQUES et al, 2009). 
O modo de transferência em questão somente ocorre para determinados gases ou 
misturas de gases. Apresenta arco elétrico estável e a ocorrência de respingos é praticamente 
eliminada. Além disso, propicia a obtenção de um cordão de solda suave e regular. Ao utilizar-
se argônio em porcentagem rica como gás de proteção (pelo menos 80%) é possível a obtenção 
do modo de transferência spray muito estável e livre de respingos (AWS HANDBOOK, 2004; 
MARQUES et al 2009). 
Devido aos altos níveis de corrente necessários para que o modo de transferência spray 
ocorra, a soldagem de chapas finas é inviabilizada e a soldagem nas posições verticais e sobre 
17 
 
cabeça são dificultadas devido à propensão à ocorrência de escorrimentos a partir da poça de 
fusão, que se torna grande e de difícil controle (AWS HANDBOOK,2004; MARQUES et al, 
2009). Na Figura 07 está apresentado o modo de transferência por spray. 
 
Figura 07 - Transferência por spray. 
 
Fonte: Marques et al (2013). 
 
Transferência pulsada: Tipo de transferência metálica com características próximas às 
da transferência globular. Porém, de maneira mais uniforme e estável, alcançada pela pulsação 
de corrente de soldagem em dois patamares diferentes, um inferior à corrente de transição e um 
superior à esta (MARQUES et al 2009). 
 Fortes (2005) explica que o metal é transferido para a peça durante a aplicação da 
corrente de pico (acima da corrente de transição) garantindo que a região que fomenta a 
estabilidade do arco na soldagem em spray seja atingida. O período de baixa corrente é 
responsável por manter o arco elétrico ativo e reduzir a corrente média. 
O modo de transferência por corrente pulsada é possível pela utilização de fontes 
eletrônicas de soldagem que permitem a introdução de perturbações controladas na corrente de 
soldagem. Dessa forma, pela transferência controlada de metal de adição é possível a obtenção 
das características desejáveis da transferência spray a níveis mais baixos de corrente, 
possibilitando a soldagem de chapas finas ou em qualquer posição de soldagem, (MARQUES 
et al 2009). Na Figura 08 está apresentado o modo de transferência por corrente pulsada. 
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Figura 08 - Transferência pulsada 
 
Fonte: Marques et al (2013). 
 
 Equipamentos da soldagem GMAW 
 
MARQUES et al (2009) cita como equipamentos básicos do processo GMAW: fonte de 
energia, alimentador de arame, tocha de soldagem e uma fonte de gás de proteção, além de 
cabos e mangueiras como apresentado na Figura 09. 
 
Figura 09 - Componentes da máquina de solda e instalações para soldagem manual. 
 
Fonte: ESAB (2018). 
 
a) Cabo de solda (negativo) 
b) Refrigeração da tocha(água) 
c) Gás de proteção 
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d) Gatilho da tocha 
e) Água de refrigeração para a tocha 
f) Conduíte do arame 
g) Gás de proteção vindo do cilindro 
h) Saída de água de refrigeração 
i) Entrada de água de refrigeração 
j) Entrada de 42 V (CA) 
k) Cabo de solda (positivo) 
l) Conexão para a fonte primária (220/380/440 V) 
 
Fonte de energia: é responsável por fornecer a corrente de soldagem ao processo 
MIG/MAG. Mais comumente, utiliza-se de uma fonte de energia que propicie uma curva 
característica de tensão constante para, junto com um alimentador de arame, manter o 
comprimento do arco constante. As fontes de energia convencionais são geralmente do tipo 
transformador, devido à utilização de corrente contínua aplicada no processo GMAW, e possui 
ajuste de tensão de saída numa faixa de aproximadamente 18V a 50V com alimentação trifásica. 
Alimentador de Arame: contempla o motor de alimentação de arame de corrente 
contínua e o conjunto de roletes de alimentação. Possui como função a alimentação de arame 
consumível à tocha de soldagem, fornecendo velocidade de alimentação constante e ajustável 
em uma ampla faixa. Devido às características da fonte e do processo, ao ajustar-se a velocidade 
de alimentação do arame, ajusta-se a corrente de soldagem fornecida pela máquina. 
Tocha de soldagem: é composta basicamente por um punho, responsável por sustentar 
um bico de contato para energização do arame, de um bocal para orientação de gás de proteção 
e de um gatilho de acionamento do sistema. Possui como função principal o direcionamento da 
alimentação de arame, do fluxo de corrente elétrica e do gás de proteção para a poça de fusão. 
As tochas GMAW podem ser refrigeradas a água ou pelo próprio gás de proteção, dependendo 
da sua capacidade e fator de trabalho. Quanto ao seu formato, a tocha de soldagem pode ser do 
tipo reta, curva ou do tipo “pescoço de ganso” dependendo da aplicação. 
Fonte de gás: geralmente, a fonte de gás para proteção da poça de fusão consiste de um 
cilindro do gás ou mistura de gases a serem utilizados, além de reguladores de pressão e vazão. 
Pode-se utilizar também instalações centralizadas para armazenamento e distribuição de gases 
em locais que possuam grande número de equipamentos. 
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 Consumíveis 
 
Os principais consumíveis utilizados, segundo Marques et al (2009) são: arame e gás de 
proteção. 
Os arames mais comumente utilizados são feitos de aço cobreado. A camada de cobre é 
importante para a proteção do arame contra a corrosão e para a melhoria do contato elétrico 
entre o próprio arame e o bico de contato da tocha de soldagem. O arame a ser utilizado em 
uma dada aplicação é selecionado em termos da composição química do metal de base, do gás 
de proteção e da composição química e propriedades mecânicas desejadas para solda 
(MARQUES et al 2009). Na Tabela 01 estão relacionados as especificações AWS para arames 
empregados no processo GMAW. 
 
Tabela 01 - Especificação AWS para materiais de adição empregados no processo 
GMAW. 
Especificações Materiais 
AWS – A 5.7 – XX Cobre e suas ligas 
AWS – A 5.9 – XX Aço Inox e aço com alto Cr 
AWS – A 5.10 – XX Alumínio e suas ligas 
AWS – A 5.14 – XX Níquel e suas ligas 
AWS – A 5.16 – XX Titânio e suas ligas 
AWS – A 5.18 – XX Aço Carbono 
AWS – A 5.19 – XX Magnésio e suas ligas 
AWS – A 5.20 – XX Aço baixa liga 
Fonte: própo autor. 
 
Os critérios estabelecidos para a classificação dos metais de adição de aços ao carbono 
para soldagem por arco elétrico com proteção gasosa são estabelecidos segundo especificações 
AWS A 5.18 E A 5.28. Esta especificação classifica os arames sólido com base em suas 
composições químicas e nas propriedades mecânicas do metal de solda na condição “Como 
soldado” (SCHIO, 2013). 
21 
 
A classificação, a título de ilustração, segundo especificação AWS de um aramesólido 
é representada na Figura 10 com respectivo significado: 
 
Figura 10 - Classificação dos arames de acordo com a AWS A 5.18 e A 5.28. 
 
Fonte: Marques et al 2009 adaptado. 
 
 Vantagens e desvantagens do processo GMAW 
 
O processo GMAW tem sido vastamente utilizado e vem substituindo o processo 
SMAW (Shielded Metal Arc Welding), também conhecido por soldagem com eletrodo 
revestido, por ser um processo eficiente e que pode ser utilizado para soldar todos os metais e 
suas ligas comercialmente utilizados, incluindo aço carbono, aço baixa liga de alta resistência, 
aço inoxidável, alumínio, cobre, titânio e ligas de níquel. 
De acordo com Marques et al (2009), o processo GMAW apresenta como principais 
vantagem sobre o processo de soldagem com eletrodo revestido: alta taxa de deposição e alto 
fator de ocupação do soldador; versatilidade em relação ao tipo de material soldado e espessuras 
aplicáveis; não utilização de fluxo de soldagem – o que elimina operações de remoção e limpeza 
de escória, além de eliminar o risco de inclusão de escória na soldagem em vários passes. 
Além disso, podem ser acrescentados as seguintes vantagens ao processo GMAW: 
aplicável em todas as posições; a velocidade de soldagem é maior que a velocidade obtida no 
processo SMAW devido à alimentação contínua do arame e a taxa de deposição é maior; soldas 
longas são realizadas sem paradas intermediarias; é um processo com baixo teor de hidrogênio, 
22 
 
sendo uma boa opção para a soldagem de materiais suscetíveis à fragilização por hidrogênio; o 
soldador pode ser facilmente habilitado a soldar em todas as posições (AWS HANDBOOK, 
2004). 
Segundo Marques et al (2009), a principal limitação do processo GMAW se encontra 
na sensibilidade à variação dos parâmetros elétricos de operação do arco de soldagem, que 
possuem influência direta na qualidade do cordão de solda. Para se obter determinada 
característica para o cordão de solda há a necessidade de um ajuste rigoroso de parâmetros 
interdependentes que possuem influência direta no resultado final, o que dificulta a definição 
dos mesmos. O maior custo de equipamento, com maior necessidade de manutenção e menor 
diversidade de consumíveis são limitações deste processo. 
WAINER et al (2004) acrescenta ainda como limitações do processo GMAW: a 
soldagem deve ser protegida de correntes de ar; o equipamento é mais complexo e menos 
portátil do que o equipamento do processo SMAW; devido à necessidade da pistola de 
soldagem ficar próximo do metal de base a ser soldado (entre 10 mm e 19 mm segundo dados 
da AWS) a operação é dificultada em locais de difíceis acessos e, por último, o processo resulta 
em altos níveis de radiação e calor, o que acarreta na resistência do operador quanto ao mesmo. 
 
 Variáveis do processo 
 
Segundo Fontes (2003), os quatro parâmetros de soldagem mais importantes são: 
corrente, extensão do eletrodo, tensão do arco elétrico e velocidade de soldagem. Além disso, 
segundo Bracarense (2013), variáveis como polaridade, orientação do eletrodo, posição da junta, 
diâmetro dos eletrodos e composição do gás de proteção e fluxo de saída são de suma 
importância ao processo. 
BRACARENSE (2013) ressalta ainda que os valores considerados ótimos de cada 
variável variam de acordo com o tipo de metal base, composição do eletrodo, posição de 
soldagem e pela qualidade requerida à solda. Além disso, as variáveis não são por completo 
independentes, uma vez que mudanças feitas em um parâmetro requerem mudanças em outros, 
o que acarreta a dificuldade de definição dos mesmos. 
 
23 
 
3.6.1. Corrente de soldagem 
 
A corrente de soldagem afeta de forma direta a geometria do cordão de solda, em 
especial a penetração e a taxa de deposição do metal de adição, além do modo de transferência 
metálica. Sua definição é relacionada à espessura da peça de trabalho, diâmetro do eletrodo e 
características desejadas ao cordão de solda. A escolha correta da corrente de soldagem é, então, 
de suma importância para a execução da solda. 
Observa-se um comportamento não-linear da variação da corrente de soldagem com o 
a velocidade de alimentação do arame ou taxa de fusão do arame. Para efeito de análise, 
considerando-se todas as outras variáveis constantes, quando a velocidade de alimentação do 
arame é alterada, a corrente de soldagem varia na mesma direção – variação direta: um aumento 
na velocidade de alimentação do arame acarreta em aumento da corrente de soldagem e vice-
versa. A relação de queima do arame AWS ER70S-3 – relação entre a corrente de soldagem e 
a velocidade de alimentação do arame – para diferentes diâmetros é representada na Figura 11 
(FONTES, 2005). 
 
Figura 11 - Relação Velocidade de alimentação do arame x corrente de soldagem 
 
Fonte: ESAB 
 
Percebe-se a variação direta da corrente de soldagem com o aumento da velocidade de 
alimentação do arame, como citado anteriormente. Percebe-se também que há um 
comportamento quase linear das curvas de queima a baixos níveis de corrente para os diferentes 
diâmetros do arame. Entretanto, ao aumentar-se progressivamente a corrente de soldagem, 
24 
 
constata-se que a curva de queima passa a possuir um comportamento não-linear, mais 
acentuado quanto menor o diâmetro do arame (FONTES, 2005). Esse comportamento é 
atribuído ao efeito Joule ocorrido na extensão do eletrodo que provoca o aquecimento resistivo 
do mesmo quando a velocidade de alimentação, e consequentemente, a corrente de soldagem 
são aumentadas (AWS HANDBOOK, 2004). 
Extrai-se ainda das curvas de queima apresentadas na Figura 11 que ao se fixar a 
velocidade de alimentação do arame eletrodo, o aumento do diâmetro do eletrodo demanda 
aumento da corrente. A relação entre a velocidade de alimentação do arame e corrente de 
soldagem possui ainda influência da composição química do mesmo, uma vez que a 
temperatura de fusão e resistência elétrica do eletrodo variam de material para material. 
FONTES (2005), pela Figura 12, demonstra a variação direta da corrente de soldagem 
com a penetração da solda. Aumentando-se ou diminuindo-se a corrente de soldagem, aumenta-
se ou diminui-se a penetração do cordão de solda. 
 
Figura 12 - Efeito da corrente de soldagem na penetração da solda – aço carbono, 
curto-circuito, Ar – 25% CO2. 
 
Fonte: (Fontes,2005). 
 
3.6.2. Comprimento do eletrodo ou Stickout 
 
O comprimento do eletrodo ou “Stickout” é definido como a distância entre a 
extremidade do bico de contato e a extremidade do arame eletrodo. Devido à dificuldade de 
25 
 
medir-se o stickout, da maneira definida acima, é comum medir-se o stickout como sendo a 
distância da extremidade do bico de contato à peça. (FISCHER, 2011 apud BRACARENSE, 
2007). 
 
Figura 13 - Distância do bico de contato à peça. 
 
Fonte: (Fischer, 2011) 
 
Há uma relação direta entre o comprimento do eletrodo e sua resistência elétrica, o que 
afeta a geometria e penetração do cordão de solda. Havendo aumento na extensão do eletrodo, 
há um aumento da resistência elétrica do mesmo que promoverá seu aquecimento por efeito 
Joule resultando em um pequeno aumento, momentâneo, da taxa de fusão do arame eletrodo. 
Por sua vez, há redução da tensão entre a ponta do eletrodo e a peça de trabalho, devido ao 
aumento da resistência elétrica do eletrodo, acarretando na diminuição da corrente de soldagem, 
pela máquina de soldagem, reduzindo a taxa de fusão do eletrodo e o comprimento do arco 
elétrico (AWS HANDBOOK,2004; FORTES,2003). 
Trabalhando-se com grandes extensões de eletrodo é provável obter-se como resultado 
um cordão de solda com baixa penetração e geometria desfavoráveldevido ao excesso de 
depósito de material de solda com baixo calor do arco. Adicionalmente, tem-se formação de 
um arco elétrico instável ao trabalhar-se com distâncias bico de contato-peça maiores (FORTES, 
2005). Na Figura 14 está apresentado a influência do stickout no cordão de solda. 
 
26 
 
Figura 14 - Influência do stickout no cordão de solda. 
 
Fonte: (Júnior,2003). 
 
O comprimento de eletrodo desejável geralmente varia entre 6 mm a 13 mm para 
transferência por curto-circuito e de 13 mm a 25 mm para transferência globular e spray (AWS 
HANDBOOK,2004). 
 
3.6.3. Velocidade de soldagem 
 
A velocidade de soldagem é definida como a taxa linear na qual o arco se move ao longo 
da junta a ser soldada. É o tempo de percurso do arco ao longo da peça de trabalho (AWS 
HANDBOOK,2004). Quando não controlada, a velocidade de soldagem pode resultar em 
defeitos como mordedura, por exemplo. 
 Há um valor intermediário de velocidade no qual a penetração da solda é máxima. 
Mantendo-se as outras variáveis constantes para efeito de análise, ao diminuir-se a velocidade 
de soldagem aumenta-se a deposição do material fundido por unidade de comprimento. Isso 
ocorre até que, a partir de um ponto, o arco elétrico passa a possuir maior influência sobre a 
poça de fusão do que no metal de base, levando à redução da penetração efetiva da solda (AWS 
HANDBOOK,2004). 
Ao aumentar-se a velocidade de soldagem, aumenta-se (no primeiro momento), a energia 
térmica por unidade de comprimento de solda transferida do arco elétrico para o metal de base, 
devido à ação direta do arco no metal de base. Com posteriores acréscimos da velocidade de 
soldagem, menor quantidade de energia térmica por comprimento de solda é direcionada para 
o metal de base. Sendo assim, a taxa de fusão do metal de base primeiro aumenta com o aumento 
27 
 
da velocidade de soldagem e depois diminui com o contínuo aumento da velocidade, 
acarretando na deposição insuficiente de metal de adição ao longo do caminho fundido pelo 
arco elétrico, aumentando as chances de ocorrência de defeitos de soldagem como mordedura 
(AWS HANDBOOK,2004). 
 
3.6.4. Tensão de soldagem (Tensão do arco elétrico) 
 
Os termos tensão do arco e comprimento do arco elétrico são utilizados como sinônimos 
em soldagem – por existir relação entre a tensão do arco e o comprimento do mesmo - embora 
possuam definições físicas distintas (BRACARENSE,2013). 
O comprimento do arco elétrico é a variável crítica do processo MIG/MAG a ser 
cuidadosamente controlada. Porém, mesmo sendo o comprimento do arco elétrico a variável de 
interesse do processo, especifica-se a tensão do arco nos procedimentos de soldagem por ser 
mais facilmente monitorada (AWS HANDBOOK,2004). 
A variação da tensão ao longo do arco é dividida em três regiões principais: zona de queda 
catódica; coluna de plasma e zona de queda anódica. Na Figura 15 apresenta-se as regiões 
principais do arco elétrico. 
 
Figura 15 - Distribuição esquemática de potencial em um arco e suas regiões: (a) 
Zona de Queda Catódica, (b) Coluna do Arco e (c) Zona de Queda Anódica. 
 
Fonte: LAB SEND (UFMG). 
28 
 
 A tensão no arco, para um dado valor de corrente, pode ser obtida pela reta em função 
de la dada pela Equação 1 (como representado na Figura 15): 
 
𝑉 = 𝑈𝑎 + 𝐸. 𝑙𝑎 + 𝑈𝑐 
 
Segundo Bracarense (2013), a tensão do arco elétrico relaciona-se, além do 
comprimento do arco, com outras variáveis do processo como: composição e dimensão do 
eletrodo, gás de proteção, técnica de soldagem, extensão do eletrodo, comprimento dos cabos 
de soldagem – uma vez que a tensão de soldagem pode ser medida na máquina de soldagem. 
Contudo, mantendo-se todas as outras variáveis constantes, há relação direta entre a tensão do 
arco e o comprimento do mesmo. 
 Na Figura 16, está apresentado o efeito da tensão de soldagem na penetração da solda. 
O efeito da tensão de soldagem é similar aos efeitos da velocidade de soldagem citados 
anteriormente. Há um aumento progressivo da penetração da solda com aumento da tensão de 
soldagem, até que se atinja um valor que promova penetração máxima da solda onde a partir 
dele, a penetração diminui com o contínuo aumento da tensão de soldagem. O fato é explicado 
pela estabilidade do arco, que no caso da Figura 16, possui valor ótimo de 24V, e garante o arco 
mais estável. A instabilidade do arco reduz a penetração da solda. Para a Figura 16, a maior 
penetração da solda foi obtida para tensão de 24 V, uma tensão maior ou menor reduz a 
penetração do cordão de solda (FONTES, 2005). 
 
Figura 16 - Efeito da tensão de soldagem na penetração da solda. 
 
Fonte: ESAB. 
29 
 
Partindo de um valor de tensão de arco, há tendência de achatamento do cordão de solda 
e aumento da largura da zona fundida com o aumento da tensão de soldagem. Valores 
excessivamente altos de tensão de arco podem levar ao surgimento de porosidade, respingos e 
mordedura. Quando o contrário ocorre, ao reduzir-se a tensão de soldagem, tem-se a formação 
de um cordão de solda estreito com coroa alta e elevada penetração. Quando tensões muito 
baixas são atingidas, pode haver contato do eletrodo com a poça de fusão, podendo o eletrodo 
solidificar-se na falta de uma corrente por curto-circuito. Vale ressaltar, a necessidade da 
realização de testes para alcance da tensão do arco que produza características adequadas para 
o arco elétrico e cordão de solda, uma vez que a tensão de arco ótima depende de vários fatores 
como: material a ser soldado, modo de transferência, espessura do metal, tipo de junta, posição 
de soldagem, tamanho e composição do eletrodo e tipo de solda (AWS HANDBOOK, 2004) 
 
 Aporte térmico 
 
O aporte térmico corresponde á quantidade de calor adicionada a um material por 
unidade de comprimento linear. É usualmente representado em soldagem pela letra “E” cuja 
unidade usual é dado em kJ/mm (INFOSOLDA, 2018). 
 
Na soldagem por arco elétrico o valor de E, em kJ/mm, é dado pela Equação 2: 
 
𝐸 = 𝜂.
𝑉. 𝐼
𝑣
 
Onde : 
• η é a eficiência de transferência; 
• V é a tensão em Volts, I é a corrente elétrica em Ampères; 
• ν é a velocidade linear de soldagem, em mm/s. 
O calor gerado no arco elétrico, por ser a principal fonte de energia do processos de 
soldagem por fusão, influencia o resultado final de uma junta soldada. A boa qualidade da união 
irá depender da quantidade e intensidade correta de energia aplicada aos processos de soldagem. 
O aporte térmico afeta diretamente as transformações metalúrgicas que ocorrem na 
solda, bem como governa os fenômenos mecânicos que ocorrem no material, em consequência 
30 
 
dos ciclos térmicos impostos ao material devido às temperaturas nos quais os mesmos são 
submetidos. O aporte térmico irá, então, influenciar as propriedades mecânicas finais das juntas 
soldadas. 
 
 GMAW robotizado e novas tendências 
 
A soldagem robotizada é definida pela AWS (American Welding Society) como: 
“Soldagem com equipamento (robô, manipulador, etc.) que executa operações de soldagem, 
após programação, sem ajuste ou controle por parte do operador de solda”. 
A aplicação de robôs na soldagem vem crescendo rapidamente na indústria moderna de 
produção por automação. Especialmente, os processos GMAW e FCAW tem sido, segundo 
Marques et al 2009, os procedimentos de soldagem que apresentaram maior crescimento, em 
termos de utilização em robôs pela indústria, nos últimos anos, em escala mundial. Estes 
processos, devido às suas vantagens de aplicação, tornam-se, dentre os demais processos de 
soldagem a arco elétrico, os mais adequados à soldagem robotizada.Os Robôs na soldagem vêm sendo utilizados em uma vasta gama de aplicações 
industriais e seu uso é justificado pelos seguintes fatores: 
• Melhoria das condições de trabalho do ser humano, devido a eliminação de 
atividades de risco e insalubres de seu contato direto; 
• Diminuição de custos dos produtos fabricados por reduzir o número de pessoas 
envolvidas na produção, aumentar a produtividade (maior produção por 
quantidade de tempo) e melhorar a utilização de matéria-prima (redução de 
perdas, aumento de precisão e otimização do processo); 
• Realização de atividades pelo robô julgadas impossíveis de serem controladas 
manualmente ou intelectualmente pelo ser humano, como coordenar 
movimentos complexos e atividades muito rápidas. 
Na Figura 17 está apresentado a ilustração de um conjunto constituído por um 
manipulador mecânico e um painel de controle de um robô. De maneira geral, um manipulador 
é constituído de uma estrutura formada por seções rígidas, os elos, ligadas entre si por 
articulações, as juntas, propiciando ao sistema realizar movimentos diversos. Já o painel de 
controle, constitui a unidade de controle do robô responsável por gerenciar e monitorar os 
31 
 
parâmetros operacionais requeridos para realizar as tarefas do robô via CLP (Controlador 
Lógico Programável). De forma geral, estão presentes nos robôs: atuadores, sensores, 
efetuadores entre outros (FERREIRA, 2014). 
 
Figura 17 - Conjunto constituído por um manipulador mecânico e um painel de 
controle de um robô 
 
Fonte: TUSSET et al 2008. 
 
Vários trabalhos têm sido realizados com o objetivo de comprovar, via métodos 
comparativos, o melhor desempenho de uma solda realizada por robô frente a uma solda 
realizada por um soldador habilitado. 
Tusset et al 2008 realizou um estudo comparativo entre soldas MIG robotizada e MIG 
manual, com soldador qualificado segundo a Norma AWS D1.1, utilizando-se da análise de 
variância para peças preparadas com e sem chanfro, sendo capaz de verificar, por ensaios 
mecânicos, que os corpos de provas soldados por uma célula robotizada apresentam forças de 
ruptura mais elevadas, além de uma Zona Termicamente Afetada (ZTA) de menor dimensão 
em relação ao processo de soldagem MIG manual. 
Schio (2013), em seu trabalho de conclusão de curso, realizou uma análise comparativa 
entre soldagem manual e robotizada GMAW de 108 amostras de aço SAE 1020 soldadas com 
arame AWS ER70-S6, conforme especificação AWS A5.18 (2001), chegando à conclusão de 
que a solda realizada por robô é mais resistente e mais uniforme que a solda manual, passando 
a diferença da carga máxima de ruptura da ordem de 1000 Newtons. 
32 
 
Novos estudos sobre GMAW robotizado vem sendo desenvolvidos no sentido de 
melhorar o tempo de setup dos robôs e permitir mecanismos que propiciam o auto ajuste do 
estado da peça de trabalho, durante o processo de soldagem, permitindo assim, acomodar 
mudanças devido a distorções causadas pela distribuição desigual de calor, variabilidade do vão 
e bordas escalonadas. 
Nesse sentido, Xu et al (2017) apresentou um sistema robótico para o processo GMAW 
“ self-guided ”, baseado em um sensor de visão, sendo o robô capaz de verificar a natureza da 
soldagem em tempo real (Figura 18 e Figura 19). Foram realizados experimentos no qual a peça 
de trabalho foi aleatoriamente afastada cinco vezes durante o processo de soldagem utilizando 
o método de sensoriamento, onde o robô foi capaz de reajustar o ponto de contato do centro da 
costura com erro de 0.45 mm para mais ou para menos, fato que, segundo o próprio autor, vai 
de encontro aos requisitos necessários para a automação com a utilização de robôs na soldagem. 
 
Figura 18 - Sistema robótico para soldagem GMAW “ self-guided ”. 
 
Fonte : Xu et al 2017. 
 
 
 
 
 
33 
 
Figura 19 - Imagens dos testes realizados por Xu et al 2017 para verificação da precisão da 
soldagm GMAW “ self-guided ”. 
 
Fonte : Xu et al 2017. 
 
 Tenacidade 
 
Chiaverini (1986, p.112) define tenacidade da seguinte forma: “A tenacidade 
corresponde à capacidade de o material deformar-se plasticamente e absorver energia antes da 
fratura.”. Já Callister (2007, p.111), define tenacidade como: “A tenacidade é uma medida da 
habilidade de um material em absorver energia até a sua fratura.” 
Callister (2007) explica que na presença de um entalhe (concentrador de tensão) e para 
condições de carregamento dinâmico (elevada taxa de deformação), a tenacidade ao impacto é 
medida pelo uso de um ensaio de impacto. Já a tenacidade à fratura, indicada pela resistência 
do material a fraturar em termos da propagação de uma trinca presente no mesmo, utiliza-se 
dos conceitos da mecânica da fratura para sua caracterização. 
Ainda segundo CALLISTER (2007), em situações em que haja pequenas taxas de 
deformação, estáticas, pode-se determinar a tenacidade de um metal a partir dos resultados de 
um ensaio de tração, no qual a área sob a curva tensão x deformação até o ponto de fratura 
representa a tenacidade. A unidade utilizada para tenacidade possui dimensão de energia por 
unidade de volume do material, mesma unidade para a propriedade mecânica resiliência. 
34 
 
Para que um material seja considerado tenaz, deve ser tanto resistente (em termos 
mecânicos) quanto dúctil. Sendo que matérias dúcteis apresentam maiores valores de 
tenacidade que os matérias frágeis. Dessa forma, embora matérias frágeis apresentem valores 
maiores para limite de escoamento e limite de resistência a tração, os mesmos são menos 
tenazes que os matérias dúcteis, em virtude da sua falta de ductilidade. Esse fato, pode ser 
observado pela comparação das áreas ABC e AB’C’ da Figura 20. 
 
Figura 20 – Comportamento tensão x deformação para matérias frágeis e materiais 
dúcteis carregados até fratura. 
 
Fonte : Callister (2007), adaptado. 
 
 Uma série de fatores influenciam a tenacidade de um aço, como por exemplo: 
microestrutura, temperatura de operação, velocidade de deformação, estado de tensão dentre 
outros. Um material pouco tenaz é suscetível a sofrer fraturas instáveis com um grau de 
deformação plástica, visível, baixo - fratura frágil - podendo ocorrer de maneira inesperada e 
instantânea para níveis de tensão relativamente baixos, a valores inferiores ao limite de 
escoamento do material. A tenacidade se torna um fator importante a ser considerado na 
fabricação de uma vasta gama de estruturas e materiais soldados, principalmente estruturas que 
necessitam manter sua integridade a baixas temperaturas. 
Sendo assim, a compreensão dos fatores controladores da tenacidade, que se relacionam 
com as demais propriedades mecânicas e metalúrgicas da solda, na estrutura do metal de solda 
35 
 
se faz necessária, uma vez que a integridade das juntas soldadas possui relação com esta 
propriedade. 
 
 Tenacidade em juntas soldadas 
 
Estruturas soldadas estão presentes em uma vasta gama de aplicações em engenharia. 
Soldas são utilizadas em tubos, vasos de pressão, plataformas de petróleos etc. As soldas são 
regiões críticas de uma estrutura, no que diz respeito à nucleação e propagação de trincas, 
devido à concentração de defeitos tais como: falta de fusão, vazios e segregação. Além disso, 
juntas soldadas apresentam uma microestrutura altamente heterogênea. 
Silva (1998) apud Hadley e Dawes (1996), explica que há um contratempo nos ensaios 
de caracterização da tenacidade à fratura devido à ocorrência de tensões residuais presentes na 
junta como soldada. Há tendência de influência no crescimento da pré-trinca, levando-o 
também a ser desigual. As tensões residuais presentes em soldas tambémafetam a tenacidade 
do material ao ponto de causar a necessidade da utilização de técnicas de alívios de tensões 
anteriormente à realização dos ensaios em soldas. 
Silva (1998), ressalta ainda que não há normas para os ensaios de tenacidade à fratura 
que referenciam os problemas específicos com os ensaios de juntas soldadas, sendo o know-
how destes conhecimentos específicos, de laboratórios de pesquisa e parte das industrias 
atuantes nesta área. 
A tenacidade à fratura das soldas pode ser afetada por diversos fatores tais como: 
processo de soldagem e consumíveis utilizados, espessura da junta, temperatura de interpasse, 
aporte térmico, configuração da junta, tratamento térmico pós soldagem, dentre outros. Sendo 
assim, a principal atenção requerida para os ensaios de tenacidade à fratura em juntas soldadas 
é a aproximação da representatividade da estrutura de interesse. Nesse sentido, deve-se 
aproximar ao máximo a espessura do corpo de prova da espessura da chapa. 
Devido à heterogeneidade microestrutural das soldas, sua tenacidade pode variar 
notavelmente a curtas distâncias. Desta forma, localizar corretamente o entalhe e a pré-trinca é 
de suma importância para os testes. 
No geral, procura-se determinar a tenacidade à fratura das regiões mais frágeis da solda, 
que varia de material para material de acordo com a microestrutura formada, tamanho de grão 
36 
 
e região intercrítica da ZTA (Zona afetada termicamente pelo calor). A identificação das regiões 
de baixa tenacidade da solda pode ser feita com auxílio de ensaios de microdureza, uma vez 
que alta dureza, geralmente, relaciona-se com comportamento frágil (SILVA,1998). 
 
 Ensaio de tenacidade ao impacto 
 
O ensaio de impacto é um ensaio dinâmico para análise de materiais capaz de fornecer 
a energia necessária para a fratura de uma amostra padronizada. 
Há basicamente duas formas de ensaios de impacto, o Charpy e o Izod, sendo o último 
pouco comumente utilizado nos dias de hoje. Ambos os ensaios seguem a padronização de 
normas como a ASTM E23 e AWS ASME II – parte C entre outras (COSTA, 2014 apud 
GARCIA et al 2013). 
 Os corpos de prova para o ensaio Charpy são os mais comumente utilizados para 
avaliação da tenacidade ao impacto de materiais por serem de fácil usinagem, econômicos e por 
apresentarem uma análise simples e rápida dos resultados. Possuem seção transversal quadrada 
ou retangular no qual um entalhe é usinado. Compreendem três subtipos (A,B,C) de acordo 
com a forma do entalhe (Figura 21). 
O entalhe a ser usinado deve obedecer às tolerâncias dimensionais estabelecidas nas 
normas para que a reprodutibilidade dos testes realizados seja garantida, uma vez que variações 
dimensionais do entalhe afetam diretamente os resultados. Dos três tipos de entalhes 
apresentados o tipo C é o mais severo por apresentar maior área de entalhe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
Figura 21 - Corpos de prova de impacto, conforme a norma ASTM E23. (a) corpo de prova 
do ensaio Charpy e (b) localização do corpo de prova no ensaio Charpy e (c) Izod. 
 
Fonte: Apostila SENAI (2018). 
 
O ensaio de impacto Charpy tem como princípio de operação a liberação de um martelo 
pendular de uma posição conhecida (altura H). Em seguida, o martelo é solto e colide com o 
corpo de prova posto a uma altura h, levando-o ao seu rompimento na região do entalhe. A 
energia absorvida (EA), pela amostra após o impacto poder ser calculada multiplicando-se a 
diferença de altura (H-h) pelo peso do martelo (W)(Figura 22). A medição da energia absorvida 
no impacto é feita por meio do cursor que acompanha o martelo em todo seu curso até seu 
retorno, indicando a diferença de energia entre o estado inicial e final (COSTA, 2014). 
Fortes (2013) salienta que após o ensaio, além da energia absorvida, pode-se medir a 
expansão lateral (em mm) e a aparência da fratura (em %). Além disso, é inerente aos ensaios 
de impacto Charpy a dispersão de resultados. Por isso, um resultado de ensaio Charpy é 
considerado normalmente como a média de três ensaios executados à uma mesma temperatura 
ou, em alguns casos, realiza-se cinco ensaios a uma mesma temperatura, despreza-se os valores 
máximos e mínimos e toma-se como resultado a média dos três valores intermediários. 
Tanto Costa (2014) quanto Callister (2007) salientam ainda que os resultados gerados 
no ensaio de impacto fornecem apenas uma indicação qualitativa da tenacidade, sendo válidos 
38 
 
apenas para comparar materiais entre si ou com valores determinados em uma especificação. 
Os resultados gerados pelo ensaio Charpy – valores absolutos - possuem pouca utilidade para 
fins de projeto. 
Os resultados obtidos para tenacidade ao impacto não são completamente iguais aos 
resultados obtidos por ensaios de tenacidade à fratura. Porém, há uma tendência de aproximação 
assim como da temperatura de transição. 
A diferença entre ensaio de tenacidade ao impacto e tenacidade à fratura consiste no 
fato de que os corpos de prova Charpy não são capazes de reproduzirem o estado tri axial das 
tensões nem deformação da ponta da trinca. Além disso, não há garantia de crescimento da 
trinca sobre a região de interesse devido ao grande raio do entalhe dos corpos de prova. Para 
medidas quantitativas mais precisas recomenda-se utilizar ensaios de tenacidade à fratura, tais 
como CTOD e integral-J (DIAZ, 2016). 
 
Figura 22 - Representação esquemática de um equipamento utilizado para ensaio 
Charpy. 
 
Fonte: COSTA, 2014. 
39 
 
 Ensaio de Tração 
 
 
O ensaio de tração é padronizado conforme a norma ASTM E8/E8M. Segundo 
CALLISTER (2007), esse teste consiste em deformar um corpo de prova padronizado, 
geralmente até a sua fratura, mediante a aplicação de um carregamento de tração acrescido de 
maneira gradativa e aplicado de forma uniaxial ao longo do eixo principal do corpo de prova 
(eixo de maior comprimento). 
O corpo de prova mais comumente empregado nos ensaios de tração possuem seção reta 
circular (AWS HANDBOOK, 2004). Porém, há a possibilidade da utilização de corpos de prova 
retangulares. Na Figura 23 está apresentado o corpo de prova padrão para ensaios de tração com 
seção reta retangular e circular. 
 
Figura 23 - Corpo de prova padrão para ensaios de tração com seção reta retangular e 
circular. 
 
Fonte: ASTM E8/E8M. 
 
A máquina utilizada nos ensaios de tração (Figura 24) é projetada para provocar o 
alongamento dos corpos de prova a uma taxa constante, além de medir de maneira contínua e 
simultânea, por meios de uma célula de carga, a carga instantânea aplicada e os alongamentos 
resultantes, por extensômetria. Os resultados do ensaio de tração são obtidos por um registrador 
40 
 
gráfico, ou computador, apresentando como resultado a relação carga ou força em função do 
alongamento. 
O ensaio de tração é amplamente utilizado na engenharia para avaliação das 
propriedades mecânicas dos materiais, sendo possível obter por meio deste ensaio o limite de 
resistência a tração e de escoamento, módulo de elasticidade, ductilidade ( entre outros). 
 
Figura 24 – Máquina para ensaio de tração. 
 
Fonte: edisciplinas.usp.br.(2018). 
 
 Tratamento térmico pós-soldagem e influência na tenacidade da solda 
 
O tratamento térmico em metais é um conjunto de operações envolvendo aquecimento, 
tempo de permanência em determinadas temperaturas e resfriamento sob condições controladas. 
Têm-se o objetivo de melhorar as propriedades do material ou conferir-lhe características pré-
determinadas (INFOSOLDA, 2018). 
Os principais tipos de tratamento térmico associados a soldagem são: recozimento; 
normalização; revenimento;solubilização; têmpera, pré-aquecimento; pós-aquecimento e 
alívio de tensões. 
Para os aços, o tratamento térmico de alívio de tensões é o mais empregado. Consiste 
no aquecimento abaixo da temperatura crítica de transformação, permanência por um dado 
período de tempo (geralmente proporcional ´à espessura do material) e resfriamento lento 
41 
 
posterior. Como efeito, as tensões prejudiciais provocadas pelas operações de soldagem são 
reduzidas a um limite mínimo e aceitável, levando a benefícios como : aumento de ductilidade, 
redução da dureza e melhorias das condições metalúrgicas da zona afetada pelo calor. O alivio 
de tensões depende fundamentalmente da temperatura e do tempo de permanência nessa 
temperatura (INFOSOLDA, 2018). 
Monteiro (2014), apud Jorge et al (2007), explica que o tratamento térmico pós 
soldagem contribui positivamente para a tenacidade de juntas soldadas, fato justificado pela 
ação combinada do alívio de tensões e revenimento da martensita. 
No trabalho de Couto et al (2014), o tratamento térmico pós soldagem provocou uma 
eventual redução da tenacidade dos metais de solda de aços de alta resistência devido à 
precipitação de carbetos em contornos de grão de austenita, mesmo havendo a decomposição 
dos constituintes A-M e revenimento da microestrutura. O fato, segundo Monteiro (2014), 
evidencia a importância da composição química do consumível utilizado, sendo o teor de 
Manganês – além de seu balanço com o teor de níquel – governante dos valores de resistência 
mecânica e tenacidade das soldas. 
 
42 
 
4. METODOLOGIA 
 
A seguir, é apresentado a metodologia aplicada neste trabalho, bem como os ensaios 
propostos, materiais e equipamentos utilizados. 
 
 Metal de base 
 
Como o objetivo do trabalho é verificar a tenacidade ao impacto e resistência mecânica 
de soldas comercialmente utilizadas , foram utilizadas duas chapas de aço carbono ASTM A36 
com as dimensões de 3/4” (19mm) de espessura, 250 mm de largura e 250 mm de comprimento, 
as quais foram bipartidas para realização da soldagem. 
A utilização do ASTM A36 pela indústria é justificada pelo fato do mesmo ser um aço 
de boa conformabilidade e excelente soldabilidade. O ASTM A36 é mais comumente aplicado 
no campo estrutural sendo utilizado em pontes, estrutura de equipamentos, edifícios, 
plataformas etc. 
Nas Tabela 02 e Tabela 03 estão apresentados, respectivamente, a composição química e as 
propriedades mecânicas do aço ASTM A36, estabelecidas em norma. 
 
Tabela 02 - Composição química (% em peso ) do aço ASTM-A36. 
Composição Química (%) 
C máximo 
0,28 
Mn 
0,60-0,90 
P máximo 
0,04 
S máximo 
0,05 
Si máximo 
0,04 
Cu mínimo 
0,2 
Fonte: Adaptado da norma ASTM A 36 (2008). 
 
Tabela 03 - Propriedades mecânica do aço ASTM-A36. 
Propriedades Mecânicas 
Limite de escoamento (Le) 250MPa 
Limite de ruptura (Lr) (400-550) MPa 
Alongamento 23% 
Fonte: Adaptado da norma ASTM A 36 (2008). 
43 
 
 Consumíveis 
 
O arame-eletrodo utilizado foi o arame sólido OK AristoRod 12.50 S, correspondente 
a classificação AWS ER70S-6, com diâmetro de 1,2 mm, não cobreado, de baixo teor de 
carbono. O mesmo, é indicado para soldagens mecanizadas e robotizadas, destinando-se a 
soldagem de aços não ligados, para o campo da construção em geral, fabricação Naval e 
Offshore e na indústria automotiva (ESAB, 2018). Na Tabela 04 está apresentado a composição 
química do arame. 
 
Tabela 04 - Composição química (% em peso) do arame AWS ER70S-6. 
Composição Química (%) 
C Mn Si P S Ni Cr Mo V Cu Ti Zr Al 
0,06 
a 
0,15 
1,40 
a 
 1.85 
0,80 
a 
1,15 
0,025 0,035 0,15 0,15 0,15 0,03 0,50 - - - 
Fonte: AWS ASME II – parte C. 
 
O gás de proteção utilizado foi o dióxido de carbono em argônio (CORGON 20 - 80 
Ar/20CO2 ), Figura 25,como indicado pelo catálogo do fabricante do arame eletrodo. Na Tabela 
05 estão apresentados as propriedades típicas de tensão para condição como soldado do ER70S-
6. 
Figura 25 - Cilindro do gás de proteção utilizado. 
 
Fonte: próprio autor. 
44 
 
Tabela 05 - Propriedades mecânicas do AWS ER70S-6 na condição como soldado. 
Alongamento Gás de proteção Limite de escoamento Resistência a tração 
28% EM 80Ar/20CO2 370 Mpa 540 Mpa 
Fonte: ESAB, 2018. 
 
 Equipamento de soldagem 
 
Para a realização deste trabalho, utilizou-se célula de soldagem robotizada da marca 
comercial Panasonic, modelo TM-1400WIII, Figura 26. O equipamento constitui-se, 
basicamente, de manipulador (robótico), fonte de soldagem, controlador programável, 
cabeçote alimentador de arame, tocha de soldagem refrigerada e unidade de refrigeração . 
O manipulador possui 6 eixos articulados e conta com sistema WeldNavigation que 
permite fácil parametrização de soldagem. 
 
Figura 26 - Robô de solda Panasonic TM-1400WIII utilizado para soldagem. 
 
Fonte: Panasonic, modicado pelo autor. 
45 
 
 Planejamento experimental 
 
Na Figura 27 está apresentado, de maneira esquemática, as etapas e procedimentos 
práticos realizados para o desenvolvimento do trabalho. 
 
 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.4.1. Preparação das chapas para soldagem 
 
Para a etapa de preparação das chapas de aço ASTM A36 objetivando o procedimento 
de soldagem, foi necessário realizar o corte das mesmas (bipartição), com o auxílio de uma 
serra de fita (marca Diplomat) de forma a obter-se 4 chapas de dimensões 250x125x19 mm, 
Figura 28. 
Figura 27 - Fluxograma do desenvolvimento do planejamento experimental. 
 
46 
 
Na sequência, com o auxílio de uma máquina fresado (Figura 29), usinou-se os chanfros 
em V, necessários para soldagem em múltiplos passes e obtenção dos corpos de prova. 
 
Figura 28 - Caracterização geométrica do chanfro realizado. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Após a usinagem do chanfro, as chapas de ASTM A36 foram jateadas à areia nas regiões 
a receberem as soldas, procedimento necessário para promover a remoção de óxidos. 
Visto a abertura de raiz de 13 mm (estabelecida na norma AWS ASME II – parte C), 
foi necessário a utilização de cobrejunta. Optou-se por utilizar uma chapa base metálica como 
cobre junta. Foi utilizado chapas de mesma composição química das chapas teste. As chapas 
base também foram jateadas para eliminação de impurezas. 
Os equipamentos utilizados para usinar, limpar e cortar as peças de trabalho são 
apresentados na Figura 29. 
47 
 
Figura 29 - Máquina fresadora utilizada (A), Jateadora de areia (B) e serra de fita (C). 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.4.2. Procedimento de soldagem 
 
Testes preliminares foram realizados para definição dos parâmetros de soldagem. 
Buscou-se para promover cordões de solda com aspectos visuais padrões, evitando-se ao 
máximo a ocorrência de defeitos nas soldas. Vale ressaltar que os parâmetros de soldagem 
foram determinados dentro das faixas especificadas pelo fabricante do arame-eletrodo (corrente, 
tensão, velocidade de soldagem , stickout e velocidade de alimentação do arame). 
A soldagem realizada foi do tipo robotizada para preenchimento de chanfro com 
múltiplos passes de solda. A mesma foi efetuada na posição plana, utilizando-se da técnica 
puxando, com a tocha levemente inclinada em relação a parede do chanfro. 
Os parâmetros de soldagem utilizados em cada camada de solda depositada foram 
selecionados e ajustados a cada cordão depositado, de acordo com a necessidade no momento 
da execução das soldas. 
Para a soldagem das peças de estudo, as mesmas foram fixadas sobre a mesa metálica, 
por meio de grampos tipo “C”. A fixação foi necessáriapara amenizar os efeitos das distorções 
sobre as chapas. 
48 
 
Na Figura 30 apresenta-se o posicionamento e fixação das chapas bem como o sentido 
de deposição dos cordões de solda. 
 
Figura 30 - Fixação do primeiro par chapas e sentido de soldagem. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
Conforme será apresentado posteriormente, para o primeiro para par de chapas foram 
necessários 17 cordões de solda para preenchimento do chanfro. Todos os cordões foram 
depositados no mesmo sentido apresentado na Figura 30. 
Com o término de cordão depositado, realizava-se inspeção visual e limpeza da chapa 
com escova de aço. 
Para a soldagem do segundo par de chapas, buscou-se reproduzir os procedimentos 
executados na soldagem do primeiro par de chapas. Foram utilizados as mesmas sequencias de 
movimentos do robô, parâmetros de soldagem, disposição dos cordões para preenchimento do 
chanfro e posição de fixação das chapas sobre a mesa metálica. Foram depositados 16 cordões 
de solda conforme será apresentado posteriormente. Na Figura 31, está apresentado o segundo 
par de chapas sobre a mesa metálica. 
 
49 
 
Figura 31 - Fixação do segundo par de chapas. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.4.3. Ensaio de impacto Charpy 
 
Foram extraídos das chapas soldadas, no sentido transversal ao material de solda, como 
exposto na Figura 32, um total de 8 corpos de prova para ensaio de Charpy-V. 
As amostras foram obtidas por meio da utilização de métodos convencionais de 
usinagem, como apresentado na Figura 33, baseando-se na norma AWS B4.0:2007 para a 
caracterização geométrica dos mesmos. Na Figura 34 apresentam-se as dimensões dos corpos 
de prova de Charpy utilizados no trabalho. 
 
 
 
50 
 
Figura 32 – Disposição dos corpos de prova extraídos das chapas. 
 
 
Fonte : Próprio autor. 
 
Figura 33 – Etapas de usinagem dos corpos de prova. As figura apresentam o desbaste 
da chapa teste (1 e 2) e início do acabamento (30). 
 
Fonte: próprio autor. 
 
51 
 
Figura 34 – Dimensões dos corpos de prova para ensaio de Charpy. 
 
Fonte: Modificado da AWS B4.0:2007. 
 
 O ensaio de tenacidade ao impacto foi realizado no laboratório de ensaios mecânicos 
da empresa ESAB, por meio de máquina de impacto universal para teste Charpy, marca 
Losenhausenwerk. 
Foram efetuados 8 ensaios para 3 condições - corpos de prova na condição como soldado 
(2 ensaios); tratados termicamente por 1h (3 ensaios) e tratados termicamente por 10,5 horas (3 
ensaios). Para todas as condições mediu-se a tenacidade das amostras a -30 °C. 
O resfriamento do corpo de prova foi obtido por meio de mistura de álcool e gelo seco, 
técnica que permite alcançar temperaturas de até 60 °C negativos. O tempo máximo para 
romper o corpo de prova após o resfriamento foi de 5 segundos. 
Na Figura 35 está apresentada a máquina utilizada para ensaio de Charpy e a técnica 
para resfriamento dos corpos de prova sendo aplicada. 
 
52 
 
Figura 35 – Máquina de Charpy do laboratório de ensaios mecânicos da ESAB (A) e 
resfriamento dos corpos de prova (B). 
 
Fonte : próprio autor. 
 
4.4.4. Ensaio de tração 
 
Utilizou-se para a confecção dos corpos de prova referentes ao ensaio de tração duas 
normas: a ASTM E8/E8M e AWS B4.0: 2007. Os mesmos foram retirados longitudinalmente 
ao material de solda, como apresentado pela Figura 32 , sendo, portanto, constituídos em suas 
totalidades por material de solda, uma vez que o ensaio de tração foi utilizado para verificar as 
propriedades mecânicas do material de solda. 
Os corpos de prova usinados do primeiro par de chapas foram de seção reta retangular, 
conforme estabelecido na norma ASTM E8/E8M. A caracterização geométrica dos corpos de 
prova retangulares é apresentada na Figura 36. 
 
 
 
 
53 
 
Figura 36 - Dimensões dos corpos de prova retangular para ensaio de tração. 
 
Fonte: ASTM E8/E8M , modificado (2018). 
 
O corpo de prova extraído do segundo par de chapas foi de secção cilíndrica conforme 
estabelecido pela a AWS B4.0: 2007. As dimensões apresentadas pela Figura 37 correspondem 
às de um corpo de prova reduzido estabelecido em norma. 
 
Figura 37 – Dimensões do corpo de prova cilíndrico utilizado para o ensaio e tração. 
 
Fonte : AWS B4.0: 2007, modificado (2018). 
 
O ensaio de tração foi realizado no laboratório de ensaios mecânicos da empresa Esab. 
A máquina utilizada para o ensaio de tração foi da marca Losenhausenwerk, equipada com 
sistema de aquisição de dados. Na Figura 38 apresenta-se a máquina universal para ensaio de 
tração utilizada no trabalho. 
54 
 
Figura 38 – Máquina para ensaio de tração. 
 
Fonte: Próprio autor. 
 
4.4.5. Tratamento térmico pós-soldagem 
 
Para o tratamento térmico pós-soldagem dos corpos de prova foi utilizado forno da 
marca Jung do tipo mufla. O qual, pode alcançar temperaturas de até 1000 °C e é equipado com 
programador de temperatura J300, digital, com sistema PID – proporcional integral derivativo. 
Na Figura 39 está apresentado o forno utilizado para o tratamento térmico dos corpos 
de prova, bem como suas especificações técnicas. 
O forno utilizado permite programar até 9 segmentos (rampas e/ou patamares): a 
temperatura que o forno deve atingir (set point), em quanto tempo deve chegar nesta 
temperatura (rampa) e o tempo em que ele deve permanecer na mesma (patamar). 
 
 
 
 
 
55 
 
Figura 39 – Forno Jung tipo mufla e especificações técnicas. 
 
 
Fonte : Próprio autor e site JUNG (2018). 
 
Realizou-se tratamento térmico pós-soldagem em 6 seis corpos de prova para teste 
Charpy e 2 corpos de prova para ensaio de tração, objetivando o alívio de tensões. 
Foram realizados dois tipos de tratamento térmicos: 
a) Condição A – aquecimento a 620 °C por 10,5 hora (primeiro par de chapas); 
b) Condição B – aquecimento a 620 °C por 1 horas (segundo par de chapas). 
Na condição A, os corpos de prova (3 para teste de Charpy e 1 para tração), foram 
submetidos a uma temperatura de 620 °C por 10,5 horas, aquecidos à taxa de 9 °C/min. A 
temperatura inicial foi de 30 °C. 
O resfriamento ocorreu de forma lenta e uniforme até a temperatura ambiente com o 
forno desligado e a chaminé aberta. Na Figura 40 está apresentado de forma esquemática a 
condição A analisada. 
 
56 
 
Figura 40 – Parâmetro para tratamento térmico dos corpos de provas extraídos do 
primeiro par de chapas. 
 
Fonte : ESAB adaptado (2018). 
 
Para a condição B de tratamento térmico, os corpos de prova (3 para teste de Charpy e 
1 para tração) adotou-se temperatura 620 °C, 1 hora de tempo de patamar e taxa de aquecimento 
de 9 °C/m. A temperatura inicial do tratamento térmico foi de 24 °C e, para o resfriamento, 
adotou-se o mesmo procedimento adotado na condição A. Na Figura 41 apresenta-se, de forma 
esquemática, a condição B de tratamento térmico analisada. 
 
Figura 41 – Parâmetro para tratamento térmico dos corpos de provas extraídos do segundo 
par de chapas. 
 
Fonte : ESAB adaptado (2018). 
 
57 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 Soldagem das chapas 
 
Na Figura 42 são apresentadas as duas chapas de teste soldadas . 
 
Figura 42 – Resultado do procedimento de soldagem para o primeiro par de chapas 
(A) e segundo par de chapas (B). 
 
Fonte : próprio autor. 
 
Destaca-se que os cordões de solda depositados apresentaram aspecto visuais padrões 
sem ocorrência de defeitos aparentes. Ao final da soldagem, as chapas apresentaram-se 
levemente distorcidas, o que não representou um problema para extração dos corpos de prova. 
O posicionamento