02 - Soldagem

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Soldagem, união e 
projeto de junções 
permanentes 
MEC033 – Elementos de Máquinas 01
Prof. Dr Edmundo Abreu e Lima
Engenharia Mecânica – FEAR – UPF
Sumário
1. Tipos de juntas e soldas
2. Tensões em soldas
3. A solda como uma linha
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Introdução
• A soldagem é um processo metalúrgico de fabricação, onde busca-
se obter, na junção, a continuidade das propriedades mecânicas do 
material de base.
• Quando as secções a serem unidas são finas, usam-se processos 
como a soldagem, brasagem, colagem, etc.
• Este tipo de união pode levar a uma economia significativa, devido 
a eliminação de fixadores individuais.
• Uma solda tem como objetivo manter unidas uma coleção e formas 
metálicas cortadas em configurações particulares.
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Tipos de juntas e soldas
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JPC - Junta de penetração completa
JPP - Junta de penetração parcial
Nomenclatura do cordão
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Áreas
Área de garganta
 Menor área resistente do cordão
𝐴𝑔 = 𝑡 𝑙
Área de fusão
 Determina onde o cordão se 
separa do metal de base
𝐴𝑓 = 𝑤 𝑙
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Especificação – Padrão AWS
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Especificação simplificada
• L - Comprimento da solda
• P - Passo de soldas
• R - Símbolo básico
• S - Dimensões do cordão
• T - Especificações, processo, 
outros
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Simbologia de soldagem
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Tensões em 
soldas
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Tensões na área de solda
Geralmente carregamento de 
tração ou cisalhamento direto
• Tensão normal:
𝜎𝑥 =
𝑃
𝐴
• Tensão cisalhamento:
𝜏𝑥𝑦 =
𝑃
𝐴𝑐𝑖𝑠
• P - Carga aplicada
• A - Ag ou Af , a menor
• Nunca incluir o reforço para 
calcular a área.
• Junta sob fadiga - reforço deve 
ser removido
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Resistência estática de soldas
• Teoria da energia de 
distorção - materiais dúcteis -
define nível seguro de 
tensões.
Especificação do eletrodo
• Nº de referência (EXXXX): 
define a tensão de ruptura em 
kPsi
 E70XX - Sut = 70kPsi
 E110XX - Sut = 110kPsi
• Norton recomenda que a 
resistência do eletrodo seja 
aproximadamente igual ao do 
material de base (devido as 
tensões residuais)
• Budynas recomenda que o 
material de solda sempre seja o 
metal mais forte da junta.
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Direção de carregamento
• Carregamento transversal 
resiste em media 50% a mais 
que longitudinal.
• A norma AWS D1.1 especifica 
que a seja utilizada a área de 
garganta para o 
dimensionamento em qualquer 
direção.
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Tensão admissível e espessura 
mínima de filete
• A tensão admissível em 
cisalhamento é dada por:
𝜏𝑎𝑑𝑚 = 0,30 𝑆𝑢𝑡
• Fator de segurança embutido de 
aproximadamente 2,5
Fonte: AWS D1.1 Structural Welding Code
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Exemplo 16-1
• Uma seção Tê de 0,5in de 
espessura por 4in de largura, 
de aço ASTM A36 laminado a 
quente será soldada em 
ambos os lados.
• Determine a dimensão da 
garganta t necessária.
• Carga estática no centro da 
alma, com P = 16.800lbf
atuando no furo de diâmetro 
1in.
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A solda como 
uma linha
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Tratando a solda como uma linha
• Método mais simples e direto.
• Representa a carga por 
unidade de comprimento 
(lbf/in ou N/m) permissível 
para a solda
• A área de solda e a carga são 
normalizados para uma 
unidade de comprimento de 
garganta.
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Carga por comprimento de garganta
• As tensões podem ser 
convertidas para carga por 
comprimento de garganta.
• Tração/Compressão
𝑓𝑛 =
𝑃
𝐴𝑤
• Cisalhamento
𝑓𝑠 =
𝑉
𝐴𝑤
• Flexão
𝑓𝑏 =
𝑀
𝑆𝑤
• Torção
𝑓𝑡 =
𝑇 𝑐
𝐽𝑤
• Aw – Comprimento da solda
• Jw – Momento polar unitário
• Sw – Módulo de flexão
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Carga resultante
• Dependendo da combinação de carregamentos, deve-se 
encontrar a carga resultante unitária FR.
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Especificação do cordão
•Tamanho da garganta
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𝐹𝑅
𝜏𝑎𝑑𝑚
•Comprimento da perna
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𝑡
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Exercício 9.4
• Uma barra de aço de 8 mm é 
soldada a um suporte vertical 
como mostra a figura. 
• Qual é a tensão de 
cisalhamento na garganta 
das soldas se a força F for 
140 kN?
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Exemplo 16-3
• Determine o tamanho do 
cordão necessário para 
suportar um carregamento 
P = 2700lbf
• Chapas aço ASTM A36. 
• Eletrodo E70XX. 
• Tubo Sc40 diâmetro 4,5in e 
0,24in de espessura. 
• a = 15in e r = 10in
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Exemplo 16-5
• Determine o tamanho do cordão para uma carga estática P = 4000lbf
• Verifique o escoamento na viga.
• Aço A36. Eletrodo E70XX. Espessura das placas 1/2 in. 
• a = 12in, b = 3in, d = 6in
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