07V Uniões Soldadas_C

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UNIÕES SOLDADAS
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UNIÕES FIXAS
Uniões fixas são aquelas que se caracterizam pela 
impossibilidade de separar as peças previamente unidas 
sem danificar o conjunto.
Procedimentos largamente utilizados, que se assemelham 
nesta categoria e que merecem destaque são:
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SOLDAGEM BRASAGEM COLAGEM
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SOLDAGEM
"Processo de união de materiais usado para obter 
coalescência (junção de duas ou mais partes) 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.” Definição American Welding Society
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Desde que devidamente projetadas, são mais leves que as 
peças fundidas e que as peças rebitadas ou parafusadas de 
mesma rigidez e resistência.
dificuldade de verificar a qualidade da junção soldada e o 
controle do processo e execução. O processo de soldagem 
requer cuidados especiais principalmente com o 
repuxamento e as tensões de contração. Quando o processo 
não é automatizado, requer treinamento de pessoal.
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FALHAS EM JUNTAS SOLDADAS
A soldagem sempre afeta a estrutura do material. Alguns 
são mais sensíveis e podem apresentar fragilizações e 
descontinuidades como trincas e poros.
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http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=-O6lLz_-_PyfwM&tbnid=PacLJdg6h4ZoPM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.metalica.com.br/o-que-e-soldagem&ei=744HUoOZDdP3yAHg8IHgAQ&bvm=bv.50500085,d.b2I&psig=AFQjCNGfFlOvje5TT8OzQXLl6Tg8G_9Emg&ust=1376313141370550
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=-O6lLz_-_PyfwM&tbnid=PacLJdg6h4ZoPM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.mfengenharia.com/intestr.html&ei=qI8HUrz7ObOAygGAi4HIAw&bvm=bv.50500085,d.b2I&psig=AFQjCNGfFlOvje5TT8OzQXLl6Tg8G_9Emg&ust=1376313141370550
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FORMATO DAS JUNÇÕES
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FORMATO DAS JUNÇÕES
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JPC
JPP
NOMENCLATURA
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SIMBOLOGIA
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RECOMENDAÇÕES DE PROJETO
1. Avalie e respeite o fluxo de carga ao posicionar um cordão de solda
2. Evite colocar as soldas em flexão. Posicione os cordões para que 
sofram essencialmente tração e cisalhamento, se possível
3. Evite aplicar cargas de tração através da espessura de uma peça
4. Onde ocorrem mudanças de tamanho, faça uma transição cônica
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JUNÇÃO DE TOPO (JPC)
As tensões normais e cisalhantes médias podem ser obtidos por:
Observe que o valor de h não inclui o reforço, que é utilizado para 
compensar possíveis falhas e produz concentrações de tensões.
LL
adm
hL
F
 


adm
hL
F
 


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CISALHAMENTO
As figuras abaixo ilustram um modo de carregamento típico que gera tanto 
tensões cisalhantes como tensões normais.
Uma equação considerada conservadora é adotada para este caso:
hL
F


707,0

Garganta
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TORÇÃO
Quando numa solda é aplicada uma torção, a tensão de corte é o 
resultado vetorial da tensão de corte direto (primário) e da tensão de 
corte de torção (secundário). Assim a reação nos apoios da viga é uma 
força cisalhante V e um momento M.
Tensões nos filetes de solda:
A força cisalhante causa 
um cisalhamento primário 
(’) nas soldas:
 2211707,0 LhLhA 
h1
h2
L1 = L2
A
V
'
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O momento causa uma torção (’’), cujo valor será:
Sendo:
r = distância do centróide do grupo de soldas até o ponto de interesse. 
Geralmente este ponto é aquele que está mais distante do centróide.
J = momento polar de inércia do grupo de soldas em relação ao centro 
de gravidade do grupo.
Geralmente a cota h de um cordão de solda é muito menor que L. 
Assim, cada cordão de solda pode ser considerado como sendo uma 
linha. Neste caso, o momento de inércia unitário resultante (Ju) 
independe das dimensões da solda.
Considerando que a garganta da solda é 0,707h, pode-se estabelecer 
uma relação entre os momentos de inércia como:
J
rM 
''
uJhJ  707,0
uJh
rM



707,0
''
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(polar)
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FLEXÃO
Uma barra soldada a um suporte é solicitada mediante um esforço de 
flexão.
O diagrama de corpo livre mostra uma reação de corte V e uma reação 
M devido ao momento fletor.
A reação de corte provoca uma tensão de corte (’) primária:
A
V
'  2211707,0 hbhbA 
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O momento M produz uma tensão cisalhante na garganta 
da solda equivalente a 0,707..
Tratando os cordões de solda como linhas é possível obter 
o momento de inércia de segunda ordem unitário assim:
Assim como o momento polar de inércia, o momento de 
inércia de segunda ordem se relaciona com o unitário 
assim:
Desta forma, a tensão de cisalhamento secundária (’’) na 
garganta da solda é dada por:
2
2db
Iu


uIhI  707,0
uIh
cM



707,0

I
cM 

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DIMENSÕES 
DE SOLDA
FLEXÃO TORÇÃO
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FLEXÃO TORÇÃO
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RESISTÊNCIA DOS ELETRODOS
A compatibilidade de propriedades entre o material do eletrodo com 
relação ao material de base deve ser observada, assim como a 
habilidade do operador e o aspecto geral da junta soldada.
A tabela abaixo especifica as propriedades de alguns tipos de eletrodo:
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RESISTÊNCIA DOS ELETRODOS
O Instituto Americano de Construçãode Aço (AISC) publicou uma série 
de normas com recomendações para a construção civil com enfoque 
em juntas soldadas.
A tabela abaixo indica tensões admissíveis para diferentes tipos de 
carregamentos aplicados em juntas soldadas:
O AISC também indica os fatores 
de concentração de tensão 
apresentados na tabela ao lado 
para carregamentos em fadiga
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BRASAGEM
Uma operação parecida e confundida com soldagem é a brasagem. 
Neste caso ocorre que as peças nunca se fundem, ao contrário do 
primeiro processo.
Consiste na união de metais através do aquecimento abaixo da 
temperatura de fusão dos mesmos, adicionando-se uma liga de solda 
(metal de adição) no estado líquido, a qual penetra na folga entre as
superfícies a serem unidas. Ao se resfriar, a junta formada torna-se 
rígida e resistente.
Ao contrário da soldagem, o material de adição ou de brasagem é 
diferente e tem um ponto de fusão mais baixo do que o material de 
base que está sendo soldado. A temperatura de liquefação do material 
de base não é atingida.
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Comparação entre soldagem e brasagem
Vantagens da soldagem em relação a brasagem:
- Maior resistência sob elevadas temperaturas de atuação;
- Praticamente sem limitações sobre a dimensão das peças;
- Menor preparação das partes;
- Metal de adição de menor custo.
Vantagens da brasagem em relação a soldagem:
-Menores: tempo de operação, consumo de energia, 
modificação da estrutura do metal, tensão de resfriamento e 
deformação;
-Pequena ou nenhuma necessidade de acabamento posterior;
- Permite a junção de peças de pequenas dimensões e de 
difícil acesso e penetração;
- Maior facilidade na disjunção quando necessário ;
- Possibilidade de união de uma gama diversificada de 
materiais dissimilares;
- Faz uso do fenômeno da capilaridade. 29
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Falhas em juntas brasadas
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JUNTAS COLADAS
A união por adesivos é um método pelo qual diferentes 
materiais podem ser unidos para formar uma montagem, sendo uma 
alternativa à maioria dos métodos tradicionais de união.
O uso de colas é descrito em passagens do Egito antigo, na 
Bíblia e em documentos da Idade Média que contém receitas para sua 
fabricação. Porém, os grandes avanços na área se deram a partir do 
século XX, com o advento dos adesivos sintéticos.
DEFINIÇÕES BÁSICAS
Uma montagem feita com adesivo é chamada de junta colada. 
Os materiais sólidos numa junta colada são chamados de aderentes e 
o fenômeno que permite o adesivo transferir carga para os aderentes é 
conhecido como adesão.
- Adesivos mono componente: dependem da temperatura para curar;
- Adesivos bi componente: promovem a cura quimicamente.
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JUNTAS COLADAS
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JUNTAS COLADAS
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JUNTAS COLADAS
Ensaio de Tração conforme ASTM D 1002
Resistência ao cisalhamento de juntas coladas pode ser obtida 
por meio de ensaios de tração de corpos de prova unidos de forma 
sobreposta, conforme a norma ASTM D1002, ilustrado abaixo.
Tais ensaios permitem, não apenas a determinação da 
resistência ao cisalhamento da junta colada, mas também a análise do 
seu modo de falha, que é tão ou mais importante.
Os corpos de prova são de alumínio com superfície 
devidamente atacada por processo químico definido na norma.
Corpos de prova de alumínio
Adesivo
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JUNTAS COLADAS
Ensaio de Tração conforme ASTM D 1002
Valores típicos de resistência de cisalhamento em colas estão 
entre 2 e 40 MPa.
Existem dois tipos de falha característico em juntas coladas –
falha adesiva e falha coesiva.
Quando a falha é do tipo adesiva, a cola deixa completamente 
uma das superfícies do substrato. Isto acontece quando a resistência 
adesiva de certo material é menor do que a sua resistência coesiva.
No caso de falhas coesivas, a resistência da cola em si não é 
suficientemente grande para suportar as forças aplicadas a ela, 
deixando partes da cola em ambos substratos.
Falha 
coesiva
Falha 
adesiva
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PROJETO DE JUNTAS COLADAS
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JUNTAS 
COLADAS
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JUNTAS COLADAS
Original Melhorada Original Melhorada
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Referências Bibliográficas
NORTON, Robert L. “Projeto de Máquinas”, 2004
SHIGLEY, J. E., Mishcke, C.R. “Projeto de Engenharia 
Mecânica”, 2006
POCIUS, Alphonsus. “Adhesion and Adhesives Technology –
An Introduction”, 2002
www.epotek.com/site/
www.pomacom.unze.ba/
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