ESTUDO DO EMPENAMENTO DE CHAPAS DE AÇO SAE 1020 E INOX AISI 304L EM SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS

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ESTUDO DO EMPENAMENTO DE CHAPAS DE AÇO SAE 1020 E INOX AISI 304L 
EM SOLDAGEM COM ELETRODOS REVESTIDOS 
 
Mateus Antônio Queiroz
1
, Warley Augusto Pereira
2
 
 
RESUMO 
O presente trabalho estudou a influência da corrente de soldagem, da espessura da chapa e 
do metal de base sobre o empenamento de chapas de aço SAE 1020 e AISI 304L, em 
soldagem com eletrodo revestido. Ambos os aços são muito comuns na indústria, e 
possuem características operacionais parecidas como ductilidade e resistência ao desgaste, 
ao mesmo tempo em que se comportam diferente dependendo das condições que forem 
submetidos. Para a verificação da influência dos parâmetros sobre o empenamento das 
chapas, foi realizado um planejamento estatístico fatorial com dois níveis de corrente, dois 
níveis de espessura e dois níveis de materiais, com duas réplicas de cada, totalizando 16 
corpos de prova, cujas dimensões finais foram de 66 mm x 50,8 mm, com uma junta “V” no 
centro. Foram soldados manualmente, tendo os sinais de corrente e tensão capturados em 
tempo real por um sistema de aquisição de sinais auxiliado por computador. Os 
empenamentos foram medidos com relógio comparador, e foi feita uma macrografia para 
verificação da macroestrutura e dimensões dos cordões. Houve diversas semelhanças de 
comportamento entre os materiais, porém com algumas diferenças pontuais, como o maior 
nível de empenamento e ocorrência de defeitos nas chapas de inox 304L, e penetrações 
mais efetivas nos cordões executados nas chapas de SAE 1020. Foram obtidos resultados 
condizentes com as respectivas propriedades de cada material, mas é válido que sejam 
feitos novos estudos semelhantes, avaliando outras diferenças e semelhanças de cada um. 
 
Palavras-chave: Cordão de solda. Aquecimento. Deformação. Penetração. Macrografia. 
 
Abstract 
The following work studied the influence of the welding current, the thickness of the plate and 
the base metal in the warping of steel plates of SAE 1020 and AISI 304L, in welding with 
coated electrode. Both steels are very common in the industry, having similar operational 
characteristics like ductility and resistance against attrition, at the same time they behave 
differently depending on the conditions they are submitted. For verification of the parameters 
influence on the warping of the plates, it was realized a factorial statistic planning with two 
levels of current, two levels of thickness and two levels of materials, with two replicas of 
each, totalizing 16 prove bodies, which had final dimensions of 1 5/8” x 2” with a “V” joint on 
the center. They were welded manually, having the signals of tension and current being 
captured in real time by a signal acquisition system aided by computer. The warps were 
measured by a comparator clock, and submitted to macrography, for verifying the 
macrostructure and dimensions of the beads. There were some similarities on the behavior 
of the materials, although with some punctual differences, like the higher level warping and 
defect occurring on the beads executed in 304L plates, and a more effective penetration in 
the beads executed in 1020 plates. There were gotten befitting results with the respective 
properties of each material, but its valid the making of other similar studies, evaluating other 
differences/similarities of each. 
 
Key words: Weld bead. Heating. Deformation. Penetration. Macrography. 
 
1
 queiroz9670@hotmail.com, Universidade de Rio Verde, Faculdade de Engenharia Mecânica. 
2
 warley@unirv.edu.br, Universidade de Rio Verde, Faculdade de Engenharia Mecânica. 
mailto:queiroz9670@hotmail.com
mailto:Warley@unirv.edu.br
 
 
Introdução 
 A AWS (American Welding Society) define que “Soldagem é o 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” (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2005). 
 Segundo Modenesi, Marques e Santos (2012), a soldagem é uma solução funcional 
para muitos dos serviços de fabricação e reparo no cotidiano, porém em muitos casos ela 
pode agir de maneira muito agressiva, danificando o material de base e/ou a peça que está 
sendo soldada, tanto em sua estrutura interna quanto externa. O desconhecimento de certos 
fatores pode prejudicar um serviço tanto em baixa como em alta proporção, seja na 
produtividade, em gastos inesperados, ou até mesmo em vidas nos casos mais extremos. 
 Um dos problemas enfrentados durante operações de soldagem são as distorções 
provocadas no material de base e na zona termicamente afetada (ZTA). Marques e 
Modenesi (2014) definem que durante o processo de soldagem, toda a área do cordão de 
solda e mais as proximidades no metal de base são submetidas a intensas contrações e 
expansões térmicas que ocorrem conforme o limite de escoamento do material é 
ultrapassado. Devido às diferenças de temperatura ao longo do material, essas contrações 
ocorrem de maneira desigual, provocando uma estrutura irregular, ou seja, com distorção. 
 Marques, Modenesi e Santos (2012) afirmam que o nível destas distorções varia de 
acordo com diversas propriedades mecânicas e térmicas do material, em especial o módulo 
de elasticidade (E), condutividade térmica (k), coeficiente de expansão () e limite de 
escoamento (YS). Também afirmam que metais de módulo de elasticidade maior tendem a 
resistir mais à distorção. 
 Quanto às propriedades térmicas, Cordeiro (2015) cita a influência da condutividade 
térmica, que aumenta levemente conforme a temperatura do material aumenta. 
Condutividades térmicas maiores resultam em distribuição uniforme de calor ao longo da 
largura e espessura da chapa. Com isso, os gradientes térmicos responsáveis por tensões 
de encolhimento diminuem, reduzindo a distorção proveniente da soldagem. 
 Soares (2006) afirma que cada material possui um coeficiente de dilatação diferente e, 
por isso, expandem em proporções diferentes conforme são aquecidos, sendo que na 
soldagem isso pode ser considerado tanto para a contração do material de base quanto 
para o material que está sendo depositado. De forma geral, quanto maior o coeficiente de 
dilatação, maior a tendência à deformação/distorção. Além disso, ele afirma que a tensão de 
escoamento também é um parâmetro importante para prever/analisar a distorção em um 
dado material, sendo que materiais menos resistentes terão deformações mais amenas, 
 
 
enquanto materiais mais resistentes terão maiores distorções para amenizar as tensões 
residuais que se formarão durante o resfriamento. 
 Quanto à influência da espessura, Hashemzadeh, Chen e Soares (2014) realizaram 
em seu trabalho soldagens de topo entre duas chapas de aço inoxidável com espessuras 
diferentes e observaram que a deflexão uniforme na chapa com menos espessura é menor 
do que na chapa mais espessa. No lado mais espesso, a deflexão vertical é mais constante 
e próxima à zero. 
 Coraini, Kobayashi e Gonçalves (2011) explicam que os projetos modernos, mesmo os 
que envolvem soldagem são desenvolvidos com cada vez mais precisão, admitindo menos 
erros em suas dimensões e geometria. Portanto, uma indústria que não se atentar a 
problemas operacionais como a distorção estará sujeita a diversas falhas de produção e 
perda de confiabilidade. Considerado isso, é importante compreender o que pode causar e 
como evitar essas deformações, otimizando a qualidade e eficiência do seu serviço. 
 Assim, o objetivo desta pesquisa é estudar, de forma comparativa, as diferenças de 
comportamento de distorção na soldagem de chapas de aço carbono SAE 1020 e aço inox 
AISI 304L, com parâmetros similares (adequados ao material de acordo com o fabricante 
dos eletrodos) e previamente definidos, buscando verificar a influência do tipo de material, 
da espessura da chapa e da corrente utilizada sobre a distorção naschapas soldadas. 
 Para atingir esses objetivos, procurou-se obter dados relativos à distorção dos corpos 
de prova variando a intensidade da corrente e a espessura da chapa. Comparar os tipos e 
níveis de deformação dos corpos de prova de aço inox 304L com a dos de aço1020. 
Identificar e justificar alguma possível particularidade de comportamento de um material 
para outro, além de realizar uma macrografia após a soldagem dos corpos de prova. 
Identificar semelhanças e diferenças na macroestrutura dos corpos de prova quando 
submetidos aproximadamente às mesmas condições de ensaio. 
 
Material e métodos 
 Para a realização desta pesquisa, foi utilizado o processo de soldagem por eletrodo 
revestido, utilizando a máquina de solda transformadora para eletrodo revestido do 
Laboratório de Soldagem da Faculdade de Engenharia Mecânica da UniRV (Modelo Bantam 
250 Serralheiro da ESAB, até 250 A). Além disso, foi utilizado um computador com um 
programa responsável por ler e identificar a corrente e tensão médias relativas ao tempo de 
duração do cordão de solda. 
 Para a verificação da influência dos parâmetros sobre o empenamento das chapas, foi 
realizado um planejamento estatístico fatorial com posterior análise de variância. Neste 
planejamento foram usados dois níveis de corrente, dois níveis de espessura e dois tipos de 
 
 
material, com duas réplicas de cada, totalizando 16 corpos de prova, sendo oito de aço 
carbono SAE1020 e oito de aço inox AISI 304L. 
 Para os corpos de prova, foram usadas chapas com espessura de 1/8” (3,175 mm) e 
3/16” (4,76 mm), todas com largura de 2” (50,8 mm). Os eletrodos utilizados foram 
selecionados de acordo com o tipo de material, sendo no caso do SAE1020 um eletrodo 
AWS E6013, e para o 304L um eletrodo E308L-16. Todos os eletrodos com diâmetro da 
alma de 2,5 mm. 
 A preparação dos corpos de prova seguiu as seguintes etapas: 
- primeiramente foram feitos chanfros de aproximadamente 45° em uma das 
laterais de todas as chapas, utilizando esmerilhadeira com disco flap, de modo 
que os corpos de prova quando prontos formassem uma junta tipo “V”; 
- os materiais foram cortados utilizando esmerilhadeira (disco de corte) em pedaços 
de 205 mm de comprimento, e posteriormente ponteados com eletrodo revestido 
em pares iguais com a máquina de solda transformadora e o auxílio de uma 
morsa (que limitou a distorção, não desejada nesse momento). Foi utilizado um 
arame de 0,8 mm como gabarito para padronizar a folga na raiz de todas as juntas 
dos corpos de prova; 
- ainda durante a etapa do ponteamento, mesmo com o uso da morsa já se podiam 
observar pequenas distorções em todos os corpos de prova, e por isso foi 
necessária a execução de ajustes por martelamento nos mesmos, para que antes 
do ensaio todos estivessem com ângulo mais próximo possível de 0º. Uma 
observação importante é que durante esta etapa foi observada uma tendência nos 
corpos de prova de reduzirem a folga na raiz das juntas em “V”, logo após o ato 
do ponteamento, prensando o arame que ali estava posicionado, sendo que as 
chapas de 1/8” tendiam a se aproximar mais do que as de 3/16”; 
- após o ponteamento das chapas, todos os pedaços de 205 mm foram repartidos 
em três (com esmerilhadeira e disco de corte), e finalmente passando por uma 
etapa de acabamento com disco flap nas laterais submetidas ao corte. 
 Ao final desta preparação, foram confeccionados então os 16 corpos de prova, sendo 
oito de inox 304L (quatro de 1/8” e quatro de 3/16”) e oito de SAE 1020 (quatro de 1/8” e 
quatro de 3/16”). Cada corpo de prova passou a ter no final um comprimento nominal de 66 
mm (variando 0,5 mm para mais ou para menos) e mantendo a largura de 2”. A Figura 1 
mostra um dos corpos de prova. 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Corpo de prova pronto 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Para a execução da soldagem final nos corpos de prova, as chapas foram 
posicionadas em um apoio feito por duas cantoneiras presas de frente entre si por uma 
morsa, de modo que os corpos de prova estivessem firmes o bastante para serem soldados, 
e ao mesmo tempo não houvesse nenhum agente limitador da distorção (Figura 2). A 
cantoneira neste caso também foi usada como material de base para abertura do arco antes 
que este fosse conduzido ao corpo de prova. 
Figura 2: Apoio para soldagem 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Os corpos de prova foram então soldados na posição plana de forma manual com a 
máquina disponível, com o eletrodo atuando no sentido da esquerda para a direita, visando 
apenas o preenchimento da junta. Durante a soldagem, um sistema de aquisição de sinais 
controlado pelo software RsView, simultaneamente capturou os sinais de corrente e tensão 
do arco elétrico das soldagens, através de um transformador de corrente TC conectado ao 
cabo terra e ao porta eletrodo da máquina de solda. 
 A corrente de soldagem utilizada foi selecionada de acordo com as respectivas 
definições do fabricante para cada tipo de eletrodo. Segundo o catálogo de eletrodos da 
ESAB, a corrente para o E6013 para a bitola de 2,5 mm varia entre 60 e 100 A, e para o 
eletrodo de inox E308L-16, a corrente varia de 60 a 90 A. Neste caso, os dois níveis de 
corrente selecionados para os testes foram de 70 A e 90 A. 
 Os corpos de prova seguiram as seguintes nomenclaturas em função dos parâmetros 
de ensaio (com “I” referente a inox e “A” referente a aço carbono): 
 
 
- I1, I2 (304L), A1 e A2 (1020): espessura 1/8” com corrente teórica de 70 A; 
- I3, I4, A3 e A4: espessura 3/16” com corrente teórica de 70 A; 
- I5, I6, A5 e A6: espessura 1/8” com corrente teórica de 90 A; 
- I7, I8, A7 e A8: espessura 3/16” com corrente teórica de 90 A. 
 A Figura 3 mostra as primeiras oito réplicas das combinações de parâmetros para os 
dois materiais. 
Figura 3: Primeira réplica de corpos de prova soldados 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Após a soldagem, o ângulo de distorção dos corpos de prova foi medido com um 
relógio comparador (Figura 4). A distorção foi medida posicionando a superfície frontal da 
chapa em contato com uma morsa de precisão (morsa da fresadora). O ponto onde se 
iniciou a medição foi considerado como 0, e comparado com o último ponto de contato entre 
a ponta de contato e o corpo de prova. Neste caso, empenamento positivo ou para cima 
significou um deslocamento vertical para cima da ponta de contato e vice-versa. O mesmo 
padrão de medição foi repetido em três pontos diferentes do corpo de prova (extremidade 
esquerda, meio e extremidade direita) definindo-se assim uma medida de distorção das 
chapas soldadas tanto longitudinalmente quanto verticalmente. 
Figura 4 - Medição das distorções após soldagem: (a) início de medição relógio posicionado no 0; (b) 
final da medição, com relógio indicando empenamento 
 
(a) (b) 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 
 
 Após as medidas dos empenamentos, foi feita uma macrografia da seção transversal 
das juntas em oito corpos de prova (um de cada combinação de parâmetros) para verificar 
as dimensões do cordão de solda. O corte dos corpos de prova foi feito pelo policorte 
refrigerado do Laboratório de Metalografia e Ensaios Mecânicos da Faculdade de 
Engenharia Mecânica da UniRV. As lixas utilizadas foram sequencialmente 120, 220, 320, 
400 e 600, utilizando-se uma lixadeira manual. 
 O ataque químico foi feito pelos reagentes Nital 5%, para as amostras de aço 1020 e 
pelo reagente Hcl/ HNO3/ CuCl2/ FeCl2, para o inox 304L. 
 As dimensões do cordão foram obtidas em um sistema de aquisição e medição de 
imagens composto por um estereomicroscópio NOVA OPTICAL SYSTEMS e uma câmera 
digital “BEL PHOTONICS” de 1,3 Megapixel, ambos disponibilizados pelo Laboratório de 
Metalografia e Ensaios Mecânicos da Faculdade de Engenharia Mecânica da UniRV. 
 
 
Resultados e discussão 
 Conforme mencionado anteriormente, os corpos de prova foramsoldados com ajuste 
de corrente de 70 A e 90 A, sendo que nos dois níveis de corrente, todos os corpos de 
mesma corrente foram soldados sem que houvesse alteração no ajuste da máquina. Apesar 
disso, foi detectado pelo computador que as correntes reais tiveram pequenas diferenças 
daquelas selecionadas na máquina. 
 Na Tabela 1 são apresentadas as correntes e as tensões médias obtidas pelo sistema 
de aquisição de sinais, juntamente com os respectivos tempos de duração da soldagem 
para cada corpo de prova soldado. 
Tabela 1 – Valores de corrente, tensão e tempo de soldagem 
Corpo de 
prova 
Espessura da 
chapa (pol.) 
Corrente média 
(A) 
Tensão média 
(V) 
Tempo de soldagem 
(s) 
I1 1/8 60 28 30 
I2 1/8 62 28 27 
A1 1/8 66 23 28 
A2 1/8 70 21 28 
I3 3/16 62 25 34 
I4 3/16 60 27 30 
A3 3/16 68 22 33 
A4 3/16 68 23 33 
I5 1/8 76 33 24 
I6 1/8 78 30 22 
A5 1/8 82 26 24 
A6 1/8 85 27 24 
I7 3/16 80 28 26 
I8 3/16 74 30 26 
A7 3/16 88 24 27 
A8 3/16 84 25 25 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 
 
 As Figuras 5 e 6 mostram a tela do software usado para aquisição e tratamento dos 
sinais da soldagem para testes em inox e aço 1020, respectivamente. 
Figura 5 - Gráfica de tensão e corrente no corpo de prova I4 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
Figura 6 - Gráfica de tensão e corrente no corpo de prova A4 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Através dos valores coletados nos gráficos e apresentados na Tabela 1, observou-se 
que as soldagens dos corpos de prova de inox 304L tenderam a ter uma tensão de 
soldagem maior e uma corrente menor quando comparados aos de aço 1020 de mesma 
espessura e para os mesmos ajustes na fonte de soldagem. Provavelmente a queima mais 
fácil do revestimento do eletrodo de inox que gera um gás de menor potencial de ionização, 
 
 
promoveu a elevação do arco e, consequentemente a elevação da tensão e redução da 
corrente. 
 Verificou-se também que a espessura do material não teve influência significativa na 
variação de corrente se comparados a outras amostras de mesmo tipo de material, já no 
caso da tensão, houve uma tendência à queda (muito pequena) na tensão de soldagem das 
espessuras mais grossas. 
 Observou-se que, para os mesmos ajustes, os gráficos de corrente apresentaram 
variações pequenas para ambos os materiais, enquanto os gráficos de tensão mostraram 
comportamentos diferentes de um material para outro. Os corpos de prova de aço 1020 
tiveram gráficos sempre mais lineares se comparados aos de inox 304L, conforme 
exemplificado nas figuras 5 e 6; 
 O tipo de material não influenciou significativamente nos tempos de soldagem, ou seja, 
para os mesmos níveis de corrente as taxas de deposição foram equivalentes entre os dois 
materiais testados. 
 A Tabela 2 apresenta as dimensões do cordão obtidas através da macrografia dos 
corpos de prova. 
Tabela 2 – Dimensões dos cordões obtidos na macrografia 
Corpo de prova 
Penetração no fundo 
do chanfro (mm) 
Largura do cordão 
(mm) 
A2 - 1020 de 1/8”, corrente 70 A 2,06 12,11 
A4 - 1020 de 3/16”, corrente 70 A 2,66 10,88 
A6 - 1020 de 1/8”, corrente 90 A 3,39 (penetração completa) 12,78 
A8 - 1020 de 3/16”, corrente 90 A 3,36 11,21 
I1 - 304L de 1/8”, corrente 70 A 2,61 10,31 
I4 - 304L de 3/16”, corrente 70 A 2,67 10,52 
I6 - 304L de 1/8”, corrente 90 A 3,18 (penetração completa) 11,12 
I7 - 304L de 3/16”, corrente 90 A 2,55 11,78 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Os cordões de solda realizados nos aços 1020 com a corrente mais alta tenderam a 
penetrar mais, inclusive havendo ocorrência de um furo no corpo de prova A5 (Figura 7). 
Figura 7 - Corpo de prova A5, com penetração profunda e furo 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 
 
 Tanto para o aço 1020 quanto para o inox 304L, houve falta de penetração na raiz da 
solda quando soldados com a corrente ajustada em 70 A, conforme se observa na Figura 8. 
Figura 8 - Vista traseira dos corpos de prova: (a) corpo de prova A3; (b) corpo de prova I3 
 
 (a) (b) 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 As larguras dos cordões de solda nas chapas de 1/8” do aço 1020 tenderam a ser 
maiores que nas chapas de 1/8” de inox 304L. Já nas chapas de 3/16” a variação não foi 
significativa de um material para outro, conforme observado na Tabela 2. 
 Para os dois tipos de material analisado, as únicas condições onde houve penetração 
completa foi para chapas de 1/8” com corrente ajustada em 90 A, conforme se observa nas 
figuras 9 (a) e (b). 
Figura 9 - Vista traseira dos corpos de prova: (a) A6; (b) I5 
 
(a) (b) 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 ESAB (2019) afirma que há diferença na capacidade de metais absorverem e 
transmitirem calor mais rapidamente que outros, sendo estes classificados como de alta 
condutividade térmica, o que pode justificar a ocorrência de furo no corpo de prova A5 e 
visível maior penetração do corpo de prova A6 (de aço 1020) quando comparando com o I5 
de inox. 
 Através da macrografia, também foi possível observar diferenças de comportamento 
de um material para outro, levando em conta a macroestrutura interna, especificamente se 
tratando de defeitos. Foi observada uma pequena falta de fusão em três dos corpos de 
prova de inox 304L, além de uma trinca na chapa de 1/8” submetida à corrente ajustada em 
 
 
90 A, cuja penetração foi completa. Já nos corpos de prova de aço SAE 1020 não foi 
percebido nenhum defeito, o que indica possível propensão maior a defeitos de soldagem 
no aço inox 304L (nos casos de falta de fusão, pode ser que tenha uma relação entre as 
correntes reais mais baixas da solda de inox). Os corpos de prova com defeitos são 
mostrados na Figura 10. 
Figura 10 - Corpos de prova com defeitos: (a) CP I6, com trinca; (b) CP I1, com falta de fusão; (c) CP 
I4, com falta de fusão; (d) CP I7, com falta de fusão 
 
(a) (b) 
 
(c) (d) 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Quanto aos empenamentos verticais, foram obtidas as medidas dispostas na Tabela 3, 
onde as medidas positivas significam empenamento para cima e medidas negativas 
empenamento para baixo. 
 Vale ressaltar que nem todos os corpos de prova estavam rigorosamente em 0° 
quando ponteados, visto que o martelamento por si só não proporcionou precisão suficiente 
para tal. Por esse motivo, para os cálculos da média geral de empenamento vertical, foi 
considerada uma margem de erro de ± 10 centésimos de mm. 
 
 
Tabela 3 - Medidas de distorções dos corpos de prova 
Corpo de Prova. 
Medida aferida na 
extremidade direita, meio e 
extremidade esquerda do 
corpo de prova, 
respectivamente (centésimos 
de mm). 
Média geral de empenamento 
vertical, já calculada com a 
margem de erro (centésimos 
de mm). 
I1 95, 78, 22 68 ±10 
I2 90, 93, 75 86 ±10 
A1 130, 118, 105 118 ±10 
A2 29, 18, 20 22 ±10 
I3 -90, -102, -109 -100 ±10 
I4 -183, -186, -193 -187 ±10 
A3 43, 45, 31 40 ±10 
A4 44, 60, 69 58 ±10 
I5 31, 27, 23 27 ±10 
I6 137, 142, 152 144 ±10 
A5 21, 29, 22 24 ±10 
A6 146, 107, 70 108 ±10 
I7 -139, -148, -153 -147 ±10 
I8 -3, -5, -18 -9 ±10 
A7 -13, 7, 16 3 ±10 
A8 -36, -55, -104 -65 ±10 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 Analisando os dados demonstrados na Tabela 3, mais uma vez pode-se notar 
diferenças de comportamento relativas à variação do tipo de material e espessura, além de 
algumas semelhanças e tendências. Pode-se observar que: 
- na maior parte dos corpos de prova, a extremidade esquerda (local onde foram 
iniciados os cordões) tendeu a ter maior distorção pra cima do que a extremidade 
direita (local onde o cordão foi finalizado); 
- em relação às medidas de distorção, os corpos de prova de 1/8” de ambos os 
materiais comportaram-se de maneira similar entresi, independente da corrente 
utilizada; 
- apenas corpos de prova com espessura 3/16” tiveram empenamentos para baixo, 
sendo que os mais expressivos ocorreram em corpos de prova de inox 304L; 
- os corpos de prova de 3/16” de inox submetidos à corrente menor tiveram 
empenamentos relativamente expressivos, enquanto os de 3/16” de 1020 
submetidos à mesma corrente tiveram empenamentos discretos; 
- os corpos de prova de inox AISI 304L apresentaram tendência a deformações 
maiores, visto que quatro dos oito corpos de prova tiveram empenamento de 
ordem superior a 1 mm (I3, I4, I6 e I7), enquanto que apenas dois corpos de prova 
do aço SAE 1020 passaram dessa medida (A1 e A6). 
 
 
 
- os corpos de prova I6 e A6, cuja penetração foi completa conforme mostrado na 
macrografia, demonstraram empenamentos significativamente superiores às suas 
réplicas I5 e A5, cujo cordão visivelmente aqueceu mais a chapa. Pode-se 
observar na Figura 7 que o corpo de prova A5 chegou a furar, e pela Figura 11 
que a soldagem do I5 passou a aquecer a chapa demasiadamente a partir da 
metade do cordão, diferente de sua réplica I6, cujo aspecto do cordão foi mais 
constante (Figura 12). Pela Figura 13, nota-se também que o declive do cordão de 
solda no corpo de prova A6 foi mais acentuado que o do I5; 
Figura 11 - Corpo de prova I5, com elevação do aquecimento a partir da metade do cordão 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
Figura 12 - Corpo de prova I6, com aspecto do cordão mais constante 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
Figura 13 - Corpo de prova A6, com elevação do aquecimento já no início do cordão 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 
 
 A Tabela 4, segundo Marques, Modenesi e Santos (2012), apresenta as propriedades 
relativas dos materiais, considerando aço carbono = 1. 
Tabela 4: Valores relativos de propriedades de aços 
Material 
E (módulo de 
elasticidade) 
YS (limite de 
escoamento) 
 (coeficiente de 
expansão) 
k (condutividade 
térmica) 
Aço carbono 1,0 1,0 1,0 1,0 
Aço inoxidável 1,0 1,2 1,4 0,3 
Fonte: Marques, Modenesi e Santos (2012). 
 Através da Tabela 3, dos valores coletados no decorrer do trabalho, e das informações 
citadas dos autores, pode-se interpretar as influências das propriedades descritas na Tabela 
4 da seguinte maneira: 
- Módulo de elasticidade: Ambos possuem aproximadamente o mesmo valor de “E”, 
indicando que os dois aços estudados possuem aproximadamente a mesma 
resistência à distorção, caso se considere apenas essa variável. 
- Limite de escoamento: O fato de o aço inoxidável possuir um “YS” um pouco 
maior e as chapas de aço inox terem tendido a empenar mais concorda com o 
que foi explicado por Soares (2006), que materiais mais resistentes tendem a 
apresentar maiores deformações/distorções. 
- Coeficiente de expansão: O aço inox possui maior coeficiente de expansão, logo 
era esperado que os corpos de prova de 304L tendessem a apresentar maiores 
valores de distorção, conforme explicado por Soares (2006). 
- Condutividade térmica: O aço inox possui um “k” inferior ao do aço carbono, e 
conforme explicado por Cordeiro (2015), isso também pode justificar a maior 
tendência de empenamento nos corpos de prova de 304L. 
 Para verificar a influência da corrente, da espessura das chapas e do tipo de metal de 
base sobre o nível de empenamento das juntas soldadas foi realizado o planejamento 
fatorial apresentado no Quadro 1. Foram usados dois níveis de corrente (70 A e 90 A), dois 
níveis de materiais (aço SAE 1020 e Inox AISI 304L) e dois níveis de espessura das chapas 
(1/8” e 3/16”). 
Quadro 1 – Planejamento fatorial experimental 
Corrente ajustada na fonte de 
soldagem (A) 
Aço SAE 1020 Inox AISI 304L 
Espessura da chapa (polegada) 
1/8 3/16 1/8 3/16 
70 108; 12 30; 48 58; 76 -110; -197 
90 14; 98 -7; -75 17; 134 -157; -19 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 
 
 O Quadro 2 apresenta a análise de variância para verificar a influência da corrente de 
soldagem, do tipo de metal de base soldado e da espessura da chapa sobre o nível de 
empenamento da junta soldada. 
Quadro 2 – Análise de variância 
Variável 
Soma de 
Quadrados 
Graus de 
Liberdade 
Média 
Quadrática 
F0cal F0tab 
Efeito 
(centésimos 
de mm) 
Corrente 25 1 25 0,006 5,32 -2,5 
Metal de base 11342,25 1 11342,25 2,93 5,32 -53,25 
Espessura da chapa 63001 1 63001 16,30 5,32 -125,5 
Interação corrente-metal 
de base 
6241 1 6241 1,61 5,32 39,5 
Interação corrente-
espessura da chapa 
90,25 1 90,25 0,02 5,32 -4,75 
Interação metal de base-
espessura da chapa 
17689 1 17689 4,58 5,32 -66,5 
Interação corrente-metal 
de base-espessura da 
chapa 
4422,25 1 4422,25 1,14 5,32 33,25 
Erro 30923 8 3865,375 
 
 
Total 133733,8 15 
 
 
Fonte: Próprio Autor (2019). 
 A análise de variância demonstrou que a um nível de significância  = 5%, apenas a 
variável espessura da chapa influenciou no nível de empenamento desta. Observou-se que, 
de acordo o resultado calculado do efeito, a mudança da espessura baixa para a alta 
causou uma diferença média de -125,5 centésimos de mm. Nem a corrente nem o metal de 
base demonstraram influência significativa e também não houve nenhum efeito de interação 
entre as variáveis. 
 
Conclusões 
 Os aços inox 304L possuem maior tendência de empenar e/ou acumular tensões 
residuais, enquanto os aços 1020 são mais sensíveis ao calor gerado. 
 A macrografia demonstrou a boa efetividade na penetração dos cordões nos corpos de 
prova de aço 1020, além de uma possível tendência do inox 304L de acumular mais 
defeitos, sobretudo por falta de fusão. 
 A análise de variância mostrou que nem a corrente de soldagem nem o material 
influenciaram significativamente no comportamento de empenamento dos corpos de prova. 
Mostrou também que a espessura foi a única variável que realmente afetou o empenamento 
dos aços devido à soldagem. 
 
 
 Sugere-se novos trabalhos semelhantes, que abordem outras questões não 
aprofundadas neste trabalho, como a propensão a defeitos, as dimensões da Zona 
termicamente afetada (ZTA), crescimento de grãos, se possível com cordões de solda feitos 
automaticamente que reduzam a variação da corrente e tensão. 
 
Referências 
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tecimento e sentido de laminação na distorção angular em soldagem GMAW-P robotizada 
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3&script=sci_arttext&pid=S0104-92242011000200005&lng=en&tlng=en> Acesso em 26 de 
abril de 2019. 
CORDEIRO, F.D.V. A Critical Analysis on Weld’s Distortion. Universidade de Coimbra, 
Faculdade de Ciências e Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica. Disponível 
em: 
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<https://www.esab.com.br/br/pt/education/apostilas/upload/apostilametalurgiasoldagem.pdf> 
Acesso em 30 de outubro de 2019. 
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butt weld with dissimilar thickness of thin stainless steel plate. International Journal of 
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MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J. Algumas equações úteis em soldagem. Soldagem & 
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MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: Fundamentos e 
Tecnologia. Editora UFMG, Belo Horizonte, 2005. 
MODENESI, P. J.; MARQUES; P. V.; SANTOS, D. B. Introdução à Metalurgia da Soldagem. 
UFMG. Disponível em: <http://demet.eng.ufmg.br/wp-content/uploads/2012/10/metalurgia.pdf> Acesso em 23 de abril de 2019. 
SOARES, H. C. G. Estudo de sequências de soldagem para redução e eliminação de 
distorções. UFMG. Disponível em: <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/ 
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http://www.scielo.br/scielo.php?frbrVersion=3&script=sci_arttext&pid=S0104-92242011000200005&lng=en&tlng=en
http://www.scielo.br/scielo.php?frbrVersion=3&script=sci_arttext&pid=S0104-92242011000200005&lng=en&tlng=en
https://eg.uc.pt/bitstream/10316/38969/1/A%20Critical%20Analysis%20on%20Weld%20s%20Distortion.pdf
https://eg.uc.pt/bitstream/10316/38969/1/A%20Critical%20Analysis%20on%20Weld%20s%20Distortion.pdf
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https://www.researchgate.net/publication/269290057_Numerical_and_experimental_study_on_butt_weld_with_dissimilar_thickness_of_thin_stainless_steel_plate
https://www.researchgate.net/publication/269290057_Numerical_and_experimental_study_on_butt_weld_with_dissimilar_thickness_of_thin_stainless_steel_plate
http://www.scielo.br/pdf/si/v19n1/a11v19n1.pdf
http://demet.eng.ufmg.br/wp-content/uploads/2012/10/metalurgia.%20pdf
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