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Fundamentos_de_transferência_de_calor_aplicados_à_soldagem_2019-2

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Docente: Sérgio R. Barra, Dr. Eng. 2019.2
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
Aspectos introdutórios da metalurgia da soldagem
Tópico: Fundamentos da transferência de calor aplicados na 
fabricação por soldagem
Sysweld
TWI
SYNL
Ceq = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Cu + %Ni)/15
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Índice (conteúdos abordados):
 Apresentação geral do conteúdo;
 Importância do estudo da Metalurgia da Soldagem;
 Fundamentos da transferência de calor aplicados à soldagem;
 Previsão do tempo para a solidificação da Zona Fundida e da sua possível forma;
 Fundamentos da formação da Zona Termicamente Afetada;
 Princípios da transformações de fases, no estado sólido, decorrentes da operação 
de soldagem (ligas ferrosas).
Referências básicas:
KOU, Sindo. Welding Metallurgy; WAINER, Emilio. Soldagem: Processos e Metalurgia; MESSLER, 
R.. Principles of Welding: Processes, Physics, Chemistry, and Metallurgy; MACHADO, Ivan. 
Soldagem e Técnicas Conexas: Processos; ASM. ASM Handbook: Welding, Brazing and Soldering; 
AWS. Welding Handbook: Welding Science and Technology; OYSTEIN, Grong. Metallurgical 
Modelling of Welding; BLONDEAU, Régis. Metallurgy and Mechanics of Welding; MESSLER, R.. 
Joining of Materials and Structures; BONNET, C. Le Soudage Métallurgie et Produits; ISF Aachen. 
Welding Metallurgy; Revista Soldagem & Inspeção; Revista Welding Journal.
Consultas/dúvidas: barra@ct.ufrn.br
mailto:barra@ct.ufrn.br
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
O que é soldagem e quais os pontos chaves a serem considerados?
É um processo de fabricação, do grupo dos processos de
união, que visa o revestimento, ou manutenção ou a união
(construção/reparo) de materiais, em escala atômica, com
ou sem o emprego de pressão e/ou com ou sem a
aplicação de calor, de modo a possibilitar a fabricação em
condições geométricas, metalúrgicas (microestruturais) e
econômicas que satisfaçam os requisitos almejados pelo
cliente e/ou determinados em norma / contrato. Nesse
caso, sempre que a ideia se refira a operação
(preparação, execução e/ou avaliação), o termo correto a
ser utilizado é soldagem. Fonte: Site da Soldagem
Pontos chaves a serem considerados na conceituação e/ou no estudo da soldagem:
1) Continuidade
Exemplos: (a) A soldagem de duas chapas de aço inoxidável austenítico de mesma composição química ou (b) 
a soldagem dissimilar – metal com cerâmica, aço carbono com alumínio, outros. 
2) Não se une, por soldagem, apenas os materiais metálicos
3) Soldagem é a ação combinada de calor e pressão
4) Operação com necessidade ou não de uso de material de adição
5) Soldagem é aplicada para produzir/reparar um conjunto/estrutura
(ausência de interrupção física, em escala atômica, não implicando em 
continuidade química e/ou homogeneidade na microestrutura?!)
(E os materiais poliméricos, 
cerâmicos e dissimilares?)
(pode ter ação isolada!?)
(geometria x composição)
(Caracteriza-se como uma função!)
Uma visão geral do caminho a ser percorrido (problema) no estudo do 
processo de fabricação por soldagem a arco elétrico
Planejamento e definição do processo, 
do procedimento (variáveis) e da 
execução da operação.
Como o processo forma a 
região do arco e agitação 
da poça de fusão x 
transferência de massa
Relação entre formação e agitação da 
poça x campos de temperatura e de 
velocidade x dinâmica de transferência 
de calor x modo de salificação
Alterações metalúrgicas no estado 
sólido x geometria x MS x ZTA x ZR x 
t8/5 x Ceq x estado de tensões x 
defeitos x TTPS x ENDs
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da metalurgia da soldagem
Física do arco elétrico x transferência metálica x análise de sinais
Interface processo x metalurgia
Modo de solidificação x 
gradiente de concentração 
e temperatura x velocidade 
da frente de salificação x 
granulometria x taxa de 
resfriamento.
G, Co, Tm, Ts, R e Rs
Propriedade x 
Uso
Interface projeto x processo 
Interface 
processo x inspeção
Como evitar?
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos de transferência de calor
a) Pela necessidade do estudo dos conhecimentos complementares para embasar o entendimento de como a
operação de soldagem influencia na qualidade do depósito (Vertentes trabalhadas: processo de soldagem, física
do arco, metalurgia da soldagem, projetos mecânicos, outros);
b) Pelo fato de que a maioria dos processos de soldagem, utilizados comercialmente, emprega o calor
(quantidade e intensidade) como fonte de fusão e formação do depósito (isso é bom ou ruim?);
c) Pela necessidade do entendimento dos mecanismos envolvidos na solidificação, nas transformações de fases
no estado sólido (tipo e fração volumétrica de fases e microconstituintes), na formação de defeitos
(descontinuidades físicas) e na incidência de tensões residuais (tensão interna/distorção);
Qual a importância do estudo da metalurgia da soldagem?
Efeito do ciclo térmico 
sobre a mudança de 
estado/fases, incidência de 
defeitos e/ou formas de 
distorções oriundas da 
operação de soldagem 
(Fonte: IIW / Lincoln)
Transformação de fase na ZF e deformações possíveis de ocorrência 
e um aço ABNT 1020. (Fonte: Barra, 2003 /TWI).
Imagem: Kou (2002)
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
e) Propiciar conhecimentos científicos que viabilizem o desenvolvimento de teorias e modelos matemáticos que
sirvam de ferramentas para análises térmicas, estruturais e metalúrgicas (interação ciência, tecnologia
confiabilidade e redução de $$).
d) Entender os diferentes processos físicos ocorrendo devido a interação da fonte de calor com o material de
base (diferentemente da fundição). Adicionalmente, a excursão térmica experimentada pelo material varia de
região para região (por exemplo, na ZF “fusão e solidificação”, na ZTA “aquecimento acima da temperatura crítica
- Tc” e MB “microestrutura não afetada”);
A definição do material e do processo (EPS)
A formação e os efeitos na Zona Fundida
O depósito após a operação de soldagem 
(ZF, ZTA, transformação de fases, ciclos 
térmicos associados, outros)
Fem Fem
Fpa
Fgota
FF
Fpa
Fb
Metal de basePoça
Gota
Tocha
Região
do Arco
Região de
impacto das gotas
As forças 
atuantes na 
poça de fusão 
Convecção na poça de fusão
Fem provoca movimentação central 
do fluxo da superfície para a raiz 
da ZF; Fb induz fluxo central do 
fundo para superfície da ZF e F
induz fluxo do centro para as 
bordas da ZF.
Qual a importância tecnológica 
destas informações?
Qual a importância do estudo da metalurgia da soldagem?
Imagem: Y.P. Yang et al. (2004)
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
a) Mudança física de estado (S L S);
b) Transformações metalúrgicas (fases, inclusões, intermetálicos, outras);
c) Transientes térmicos;
d) Segregação, aprisionamento, movimentação metálica e contração.
Como consequência, o depósito apresentará:
a) Descontinuidades físicas (velocidade de solidificação ou elevada energia);
b) Regiões com dimensões inadequadas e/ou com composições diferentes da liga
“zoneamento” e/ou com fases indesejadas (C/s podendo induzir fases /
precipitados deletérios);
c) Concentração de tensão e distorções (esforço “contração” acima do LE) e
mudança das propriedades (física, mecânica, estética, outras).
Zona fundida
Zona termicamente afetada
Metal 
de 
base
Zona reaquecida / regenerada (ZR)
Mudança de fase, inclusão, 
delimitação dos contornos de grão, 
outras (Fonte: Barra, 2003).
Trinca na ZTA (região 
grãos grosseiros –
vizinhança da linha de 
fusão)
Zona termicamente 
afetada
Distorção
Imagem: TWI
Vídeo sobre a liberação de H na 
soldagem do AWS E6010
Quais as possíveis alterações geradas pela movimentação física da fonte de 
calor durante a confecção do cordão (partição térmica x ciclo térmico)?
Prof. SérgioR. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Exemplos de deformações associadas com a operação de soldagem
Welding induced longitudinal residual stress
Welding induced deformation
Different types of welding distortions. The arrows indicate the 
shrinkage direction of the weld metal which causes the 
corresponding distortion .
Imagens: Van Der Aa (2007), Soul and Hamdy (2012), Gao et al. (2013).
Schematic representation, (a, b, c) temperature vs stress during welding; d) final longitudinal residual 
stress.
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
O que provoca mudança no valor do rendimento térmico ()?
Causas da perda de energia da fonte de 
calor para a peça/meio. Como 
consequência, o valor de “” pode 
mudar para um mesmo processo ou 
para diferentes processos de soldagem 
ao arco elétrico.
Fonte: Messler (2004) 
Típicos valores de rendimento térmico “” para os processos de 
soldagem por fusão.
O rendimento térmico do arco elétrico “eficiência da fonte de calor” ()
Lembrar que:
Heat input = Calor aportado = Is.Us./vs
Chama
Arco
enclausurado
Arco
Não enclausurado
Fonte: Messler, 2004
Em (a) o efeito da densidade de 
potencia (W/mm2) sobre a qualidade e 
as caraterísticas operacionais e, em (b), 
para um mesmo heat input, como o 
valor de “” muda em função do 
processo de soldagem.
Fonte: ISF Aachen (2005) / Kou (2003) 
(a)
(b)
 = (Calor-efetivamente transferido.t-soldagem)/(Calor-imposto pelo processo.t-soldagem) = Calor-efetivamente transferido/Calor-imposto pelo processo
Efeito do tipo de 
corrente/polaridade
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
i ) As características apresentadas pela Zona Fundida (ZF) dependerão das 
seguintes condições:
a) Gradiente térmico (G) – °C/mm (avaliar a inclinação da curva da
partição térmica);
b) Taxa de solidificação (velocidade da frente de solidificação Rs) – mm/s
(avaliar a evolução da interface sólido x líquido e sua relação com a taxa de
extração de calor pela vizinhança);
c) Taxa de resfriamento (R) – °C/s (avaliar a inclinação da curva do ciclo 
térmico). Observar que R tem a mesma dimensão do produto G.Rs); 
d) Interface sólido-líquido (frente de solidificação x expulsão de soluto).
Quais os processos físicos atuantes na soldagem a arco elétrico?
Exemplos:
Como já discutido, o tamanho da poça e a direção do 
fluxo irão determinar o grau de diluição e a 
penetração. Efeito adicional é induzido pelos 
impactos das gotas transferidas.
(a) Solidificação lenta
Possibilidades:
 Baixa vs
 Uso de pré-aquecimento 
 Chapa “fina”
 Baixa condutividade térmica
 Elevada Is
(b) Solidificação rápida
Possibilidades:
 Elevada vs
 Chapa “grossa”
 Elevada condutividade 
térmica 
 Sem aplicação de pré-
aquecimento 
 Baixa Is
Fonte: Phase Transformations & Complex Properties Research Group
Quais destes processos físicos também afetam a ZTA (como)?
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
(a) ZTA decorrente da 
condição simples 
deposição e adoção de 
corrente contínua.
(b) ZTA decorrente de aplicação de 
dupla pulsação de corrente (MIG 
Térmico)
E no caso (b) como ficaria a ZTA?
Diagrama 
Fe-Fe3C
Z
F ZTA
•MB
723 °C
1147 °C
+
Imagem: Barra, 2003
Fonte: Easterling, 1992.
ZTA
ZF
MB
 550 C
ii) As características apresentadas pela Zona Termicamente Afetada (ZTA) dependerão das seguintes condições: 
(a) Temperatura de pico (Tp), (b) formato da partição térmica, (c) To e (d) formato do ciclo térmico
Escamas
Dpt
Detalhe A
Detalhe A
 Zona fundida (ZF)Seção transversal
 Região de análise
 (micrografias)
 
Seção longitudinal 
ZTA
Zona fundida
A
C
B
D
F
E
ZTA
Metal de base
Pontos de análise
 metalográfica
Quais os processos físicos atuantes na soldagem a arco elétrico?
911 °C
A1
A3
1392 °C
1536 °C
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
iii) Como as características apresentadas por uma zona(solida) dependem da ordem da Energia,
tem-se, para a operação de soldagem por fusão/estado sólido, que:
a) O Ciclo térmico (T = f(t)) dará informações sobre as potenciais mudanças de fases, tamanho e forma dos
grãos, t8/5, outras;
b) O t8/5 (tempo associado ao resfriamento), para um aço e na curva de resfriamento, representa a passagem
(lapso de tempo “t”) entre 800 e 500 C (T mostra a janela AC3 x última região metalurgicamente alterada!?);
c) A Partição térmica (T = f(d)) dará informações sobre as possíveis dimensões das regiões afetadas
termicamente (sub-regiões da ZTA, por exemplo, ZGG, ZRG, ZPT, outras?);
d) A Temperatura de pico (Tp) dará informação sobre qual a região atingida no diagrama (isoterma T) no ponto
avaliado (ZTA?).
Quais os fatores que afetam o ciclo térmico 
(por sua vez a taxa de resfriamento “R”)?
a) O calor aportado (Is.Us./vs);
b) A geometria da junta (tipo e dimensões –
topo, filete, sobreposta, outras);
c) A espessura do metal de base;
d) A temperatura de pré-aquecimento (To);
e) A temperatura de interpasse (Tint);
f) O tipo de material (propriedades termofísicas);
g) Outros.
Fonte: Bonnet, 2001.
Efeito da variação isolada do heat input
(indiretamente Is) e de To (indiretamente 
temperatura de interpasse) sobre o valor de 
t8/5.
Quais os processos físicos atuantes na soldagem a arco elétrico?
Efeito da espessura e do tipo de junta (conjunto x 
espessura) sobre os perfis das isotermas e taxa de 
resfriamento.
Quais as possíveis variações na taxa de resfriamento (R) em decorrência de 
características geométricas (tipo de junta e espessura) e do processo de soldagem (calor 
aportado/densidade de energia)?
Efeito do tipo de processo de 
soldagem “densidade de 
energia” sobre o perfil do ciclo 
térmico.
Fonte: Murry
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Ciclos térmicos impostos na ZTA, onde é 
possível visualizar os efeitos da espessura “e”, 
do calor aportado (Hinput) e do pré-
aquecimento “To” sobre a taxa de resfriamento 
“R”.
Fonte: Xavier et al. (2016)
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Cortes da região do 
depósito mostrando 
os perfis das 
isotermas nos 
planos XY(a), XZ 
(c), e ZY (d)
Representação 
esquemática da forma 
de medição do ciclo 
térmico e do efeito da 
distancia sobre o a 
temperatura de pico (Tp)
Exemplos do procedimento para simulação e/ou mapeamento do 
ciclo térmico e dos perfis das isotermas (linhas de iso-temperatura)
Fonte: Murry
Imagem: Dynamic Systems Inc. 
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
O tamanho da Zona Termicamente “Alterada” (ZTA ou Zona Regenerada “ZR”) dependerá da partição
térmica apresentada (temperatura x distância) e, por sua vez, as modificações da estrutura “dinâmica”,
em um determinado ponto da zona, serão função do ciclo térmico (temperatura x tempo).
Para um determinado ponto (superfície sob a mesma isoterma), o efeito metalúrgico da taxa de
resfriamento dependerá da temperatura de pico atingida no referido referencial.
Soldagem multipasse com processo convencional, 
por exemplo, MAG (representação didática dos 
efeitos da partição e do ciclo térmico )
Diferentes condições de soldagem 
multipasses com processo 
convencional de soldagem (efeito 
da partição térmica).
Regiões brancas representam as 
ZTAs / ZRs (regiões atingindo 
“reaustenitização”).
Qual a aplicação 
tecnológica desta 
informação?
Fonte: Barra (2003)
Fonte: Phase Transformations & Complex Properties 
Research Group
(University of Cambridge)
Considerações sobre o que foi discutido
?
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Estados térmicos apresentados pelos processos de soldagem:
a) Transiente (início e fim da formação do cordão, sendo a última região a de principal 
interesse metalúrgico – trinca de cratera) – cratera e reparorápido;
b) Quase-estacionário (passagem do arco induzindo mudança de estado, expansão e 
contração térmica “ZF x ZTA” – anisotropia, concentração de tensão, deformação e 
possibilidade de fases metaestáveis após ciclo térmico).
Como definir (estimar) as regiões com comportamento (a) ou (b)?
Usando o conceito de Constante de Tempo (t) , a partir da qual se determina o tempo e a 
distância necessários para se atingir o regime quase-estacionário, considerando a abertura 
do arco. Neste caso, podendo ser estimada por : 
Considerando 16 = x2/k.t e sendo x = vs.t, tem-se t = 16.k/vs
2 (equação 1)
Onde: x – distância até onde o calor se propaga no instante t; t – tempo e k – difusividade térmica do material (fonte: Wainer et al., 2004)
Diferença na distância 
necessária para atingir o regime 
quase-estacionário em função 
do tipo de material 
(difusividade). 
Fonte: Barra (2003)
Qual o processo físico atuante na soldagem a arco elétrico?
Calcular “x” e “t” 
para:
Aço  k = 0,1 cm2/s
vs = 0,25 cm/s
Aço carbonoAl-Mg
Quais as 
informações 
práticas 
possíveis de 
extrair da 
equação 1 
(atividade em 
grupo)?
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
a) No procedimento de soldagem (elaboração da EPS?!) deve ser considerado o aporte de calor 
(heat input = .Is.Us/vs) que garanta o controle sobre as taxas de solidificação e resfriamento e a
maximização do taxa de deposição. Situação similar pode ser obtida atuando em To e/ou Tint?
b) Em alguns casos é necessário o uso de pré e pós-aquecimento (nem sempre possível);
c) O procedimento de soldagem pode, por exemplo, atuar no controle/distribuição de segregação 
(fase eutética x trinca a quente) e na evolução e liberação de gases dissolvidos na ZF 
(minimização da ocorrência de trinca induzida por H “trinca a frio” e/ou formação de porosidade).
Efeito do pré-aquecimento no perfil da curva 
de temperatura.
Fonte: Wainer (2000)
(a) Representação esquemática da formação da trinca 
de solidificação, (b) trinca localizada no centro do 
cordão e (c) porosidade interdendrítica. 
(Fonte: Barra (1999); Kou (2002)
(b)
Filme líquido
Tensões devido 
 à contração
 Direção de 
solidificação
(a)
(c)
Considerações sobre o que foi discutido
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Considerações para a modelação:
a) Fonte de calor (arco) com movimento 
constante ao longo de uma trajetória linear;
b) Existência de transiente térmico (aquecimento 
antes de atingir o a condição de regime –
quase-estacionário);
c) Distribuição de temperatura estacionária na 
região de regime;
d) O centro da fonte de calor é considerado 
como ponto de origem.
Observações:
a) O arco elétrico provoca fusão localizada (ZF);
b) Na região do arco há existência de perda de calor
por convecção, radiação e condução (impacto sobre
o valor do rendimento térmico “”);
c) Para materiais termo-mecanicamente tratados, o
processo de aquecimento e resfriamento induz a
observação de três regiões metalúrgicas distintas
(ZF, ZTA e MB).
Eletrodo
Arco
Poça
ZF
ZTA
W
Fonte: ASM Handbook, Vol 6.
Como modelar o arco elétrico (transferência de calor)?
file:///G:/Pasta em uso 2011/Filmes/TIG/TIG alimentado.wmv
file:///G:/Pasta em uso 2011/Filmes/TIG/TIG alimentado.wmv
a) Modelo analítico (problemas com respostas lineares e utilizando valores experimentais como 
ponto de calibração – determinação da largura da ZTA);
b) Modelo numérico (variação contínua de seus valores numéricos em função de sua posição –
solidificação da ZF). Sobre condições severas o estudo da ZTA lança mão de modelos 
numérico – soldagem subaquática.
Observação:
Os problemas térmicos em soldagem podem ser
categorizados em:
I) Taxa de resfriamento na ZTA /
e vizinhança (transformações de fases);
II) Taxa de solidificação da ZF (tamanho e forma do grão /
segregação);
III) Deformações térmicas (contrações x tensões residuais). Imagem: Miller Welds
O processo físico atuante na soldagem a arco – considerações 
Modelos utilizados na simulação/análise de problemas térmicos em soldagem (adotando-se 
adequadas condições de simplificação e contorno):
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos de transferência de calor
Balanço de energia em um sistema
Acumulada = Entrada – Saída + Gerada – Consumida
Condições de contorno adotadas:
i) As coordenadas (x, y e z) movem-se a mesma velocidade da fonte de calor –  ou vs (arco como 
uma fonte pontual – centro da poça de fusão);
ii) Considera-se, na condição quase-estacionária, distribuição de temperatura constante em relação 
a fonte pontual e inexistência de fontes ou sorvedouros de energia no interior do material;
iii) Distribuição de calor gaussiana (distribuição temperatura e geometria da poça não se alteram no 
decorrer de “t”) e sem perdas na superfície da peça.
Onde:
Q – temperatura; r – densidade; Cp – calor específico; t – tempo; Q – taxa de geração volumétrica de calor;  – operador diferencial 
vetorial (gradiente f é o  num campo escalar f);  – velocidade da fonte (soldagem); l – condutividade térmica. 
Formulação matemática (fundamento científico)
Propriedades físicas do material
Procedimento de soldagem
Comportamento da temperatura
em função do t e/ou da direção 
Quais as informações de 
interesse da soldagem que 
podem ser extraídas da 
equação?
Possibilidade de correlacionar propriedades 
do material (metalurgia) com o 
procedimento de soldagem (processo). 
Imagem: ASM Handbook, Vol 6.
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
X- f +
Observação: Equação geral do balanço de energia (possibilidade de aplicação no estudo do fluxo de calor na soldagem)
f
 Na prática, a significante fonte de calor (arco) pode ser considerada restrita a um círculo de
raio ra, onde de 0 a r há uma queda do fluxo de calor qo, do centro para a borda, na ordem de
1/100.
 Existe uma distância a partir da qual o aumento de temperatura não é significante
metalurgicamente (efeito de borda?!).
 A perda de calor na superfície, por convecção, é predominante para temperaturas inferiores a
550 °C. Acima deste valor prevalece a perda por radiação.
Onde:
C – constante de forma do arco (função da 
diâmetro da coluna do plasma e da relação 
entre o calor concentrado e calor realmente 
utilizado). 
Fonte: ASM Handbook Vol 6.
Formulação matemática (fundamento científico)
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Rosenthal foi o primeiro a utilizar o conceito de estado de equilíbrio para simplificar o tratamento
matemático do fluxo de calor durante a soldagem (fonte pontual, sem fusão - singularidade, não
variação das propriedades térmicas, sem perda de calor pela superfície, peça infinita, ZTA
homogênea e linearidade).
Solução analítica proposta por Rosenthal (1935/1941/1946)
Sistema de coordenadas adotados para a simulação da condução de calor na 
soldagem
Observação:
 As soluções não são aplicáveis a 
pontos vizinhos a fonte de calor (interior 
da poça), devido a adoção de que a fonte 
de calor é “pontual” – problema de 
singularidade matemática;
 As equações são aplicáveis para 
determinar condições metalúrgicas e na 
vinhaça do metal de solda.
Onde:
to – tempo de soldagem (arco 
aberto)
t1 – tempo após a soldagem
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos de transferência de calor
Imagem: ASM Handbook, Vol. 6.
a) Solução para a determinação da temperatura de pico Tp (local de uma isoterma),
considerando um determinado ponto do metal de base adjacente ao metal de solda (ZF)
Onde:
Tp – temperatura de pico (°C); r – densidade (g/mm
3); Cp – calor específico do metal sólido (J/g.°C); t – espessura do metal de base 
(mm); Hnet (.I.U/vs) – calor aportado (J/s.mm); T0 – temperatura inicial do metal de base (°C); Tm – temperatura de fusão (°C); Y –
distância da temperatura de pico em relação a linha de fusão (mm). 
Possíveis aplicações paraa solução particular “equação”:
- Localização da Tp e sua permanência em uma determinada 
região da ZTA;
- Determinar a largura da ZTA;
- Avaliar o efeito do pré-aquecimento e do Hinput sobre a largura 
da ZTA (posicionamento de uma isoterma); 
- Avaliar a influência do material;
- Avaliar a posição e a largura de uma determinada sub-região 
da ZTA (para o aço inoxidável, a faixa onde ocorrerá 
sensitização).
Aplicações tecnológica das soluções particulares da EGBE
Qual o interesse nas soluções particulares da equação da conservação de energia?
a) Avaliação da distribuição e localização da temperatura de pico (Tp) na ZTA;
b) Avaliação da taxa de resfriamento (R) no metal de solda e na ZTA;
c) Avaliação da taxa de solidificação da Zona Fundida (tempo para que a poça 
solidifique – St).
Fonte: ASM Handbook, Vol 6.
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Fundamentos da transferência de calor
Equação de Adams
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Fundamentos da transferência de calor
Problema de 
singularidade (Tp  ) 
na região da poça –
consideração de fonte 
pontual e constância nas 
propriedades físicas do 
material na formulação 
de Rosenthal (Fonte: 
Kou, 2002).
Exemplos:
Fonte: Kou (2002).
Como base nos valores da tabela, qual a relação esperada 
para To x l? Al – Inox uma ordem de grandeza de  e de k
Exercício:
a) Determinar a localização temperatura de pico (Tp) para a linha “isoterma” Ac1, em relação a linha de fusão, na 
soldagem de uma chapa de aço baixo-carbono apresentando a espessura de 5 mm.
Tp (Ac1) 730 °C
Is 200 A
Us 20 V
vs 5 mm/s
Pré-aquecimento (T0) 25 °C
Eficiência do processo () 0,90
Hnet 720 J/mm
+
Y = 5,9 mm (isso representa o valor da largura da ZTA!?)
b) Determinar qual o efeito de T0 = 200 °C na largura da ZTA.
c) Considerando T0 = 200 °C, qual o novo Hnet necessário para manter ZTA = 5,9 
mm. 
Comportamento do ciclo térmico 
experimentado por um ponto a ZTA 
(Fonte: ASM Handbook, Vol 6)
Considerações e Exemplos
(a)
(b)
(c)
(d)
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Fundamentos da transferência de calor
Ponto A
Ponto B
Ponto C
T
TA
TB
TC
TA
tA tB tC
 Observa-se que o ciclo térmico é formado por três regiões, ou seja: I – aquecimento 
vigoroso (a), II – obtenção da temperatura máxima (Tp) (b) e III – resfriamento gradual (c).
 O ciclo térmico, experimentado por um determinado ponto, será função da sua 
distância em relação a fonte de calor.
 O conjunto de temperaturas (d) será função de: intensidade da fonte, propriedades 
termodinâmicas, To, vs e das coordenadas (x, y e z). 
A B C
Exercício de fixação: 
Para uma aço ABNT1040, determine largura da região, na 
ZTA, correspondente as linhas AC1 e AC3.
Considerar: To = 25 °C; material aço 1020/Al; Hnet = .Is.Us/vs; Is = 200 A; Us = 25 V; vs = 
20 cm/min; t = 6 mm; rCp = 0,0044 J/mm
3C, Processos GMAW ou SMAW.
Vs
800 C
500 C
t8/5
Qual a importância tecnológica?
t
Fonte: Marques e Modenesi (2014)
Possibilidade de estimação do t8/5
Considerações sobre os perfis esperados das isotermas:
Observações:
 O incremento da densidade de corrente (J – A/mm2) aumenta a faixa das isotermas, mas não afeta sua forma;
 O incremento nos valores da condutividade e difusividade térmica irá alterar tanto a forma quanto a faixa das isotermas 
(dependência do tipo de material); 
 A fonte de calor pode ser dividida em: instantâneas (descarga capacitiva), contínuas (CC-) e periódicas (pulsação térmica).
Fina Espessa
Variação de l provocando mudança no formato 
das isotermas “função do tipo de material“ (Fonte: 
Kou, 2002)
Incremento da espessura
provocando “fechamento / 
contração” no formato das 
isotermas (Fonte: Kou, 
2002)
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Fundamentos da transferência de calor
a) Efeito da espessura da chapa sobre o perfil e a distribuição da temperatura (forma e 
localização das isotermas);
b) Efeito do tipo de material (condutividade térmica) sobre o perfil e a distribuição da
temperatura.
Como se 
comporta o 
G?
b) Solução para a determinação da taxa de resfriamento (R – C/s) na 
região do depósito
Aplicações:
- Ajuda na determinação da R crítica, 
atuando no cordão de solda, para uma 
liga “tratável termicamente”, quando 
esta passa por a uma temperatura crítica 
“isoterma de interesse” (Tc) e/ou por t8/5.
- Auxilia a predizer a possível 
microestrutura (especialmente nos aços 
tratáveis termicamente e nos FoFo).
- Juntamente com o G (C/mm), permite 
estimar o comportamento da velocidade 
da frente de solidificação e do possível 
modo de salificação na ZF.
(b) Tridimensional 
(chapa espessa)
(a) Bidimensional 
(chapa fina)
(variação da T desprazível ao 
longo da espessura)
Usando o valor da espessura relativa da
placa () como referência, ou seja:
Fina –  < 0,75 (bidimensional)
Espessa –  > 0,75 (tridimensional)
Como é possível afirmar se um regime térmico, imposto pela
condição de fabricação, terá característica de dissipação de calor
bi ou tridimensional e, ao mesmo tempo, como é definida se uma
chapa “condição geométrica” é fina ou espessa?
Fonte: Kou, 1987.
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Fundamentos da transferência de calor
Q
Q
Q
Q
Onde:
Tc – temperatura critica de interesse (°C); r – densidade (g/mm
3); l - condutividade térmica (J/mm.s.°C); Cp – calor específico do metal sólido 
(J/g.°C); Hnet (.I.U/vs) – calor aportado (J/mm); T0 – temperatura inicial do metal de base (°C). 
R1
R2
R2 < R1
Observação: Para o aço carbono, o cálculo de R, por exemplo, deve levar em consideração Tc = 
550 °C (cotovelo da curva de transformação CCT – possibilidade da passagem direta por Ms).
Considerações:
O valor de R (°C/s) é reduzido com a elevação de T0
(efeito equivalente pode ser obtido com o uso da 
temperatura de interpasses);
O valor de R (°C/s) é reduzido com o incremento do aporte 
de calor por unidade de comprimento (R1 > R2);
Para um mesmo Hnet, o valor de R aumenta a medida que 
a espessura da chapa é incrementada;
O conhecimento de t8/5 é importante por representar o 
tempo de passagem pela faixa de temperaturas críticas à 
transformações na ZTA (janela 800 – 500 C).
Efeito do calor aportado 
sobre o perfil da taxa de 
resfriamento (Fonte: 
Kou, 2002). 
0,8 kJ/mm (b)
1,3 kJ/mm (a)
Diagrama TTT para a 
condição de 
transformação sob 
resfriamento continuo 
(CCT) mostrando o feito 
de diferentes R sobre a 
mudança de fases no 
estado sólido. 
Diagrama TTT para a 
condição de 
transformação 
isotérmica (ITT) –
mostrando o feito de 
diferentes T sobre a 
mudança de fases no 
estado sólido. 
T1
T2
Fonte: MATTER, 2008 (University of Liverpool) / Costa e Silva, 2011. 
T2 < T1
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Fundamentos da transferência de calor
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Fundamentos da transferência de calor
Efeito do teor de carbono sobre a posição da curva TTT e o início de 
transformação martensítica (aços 0,5 e 0,8% de C).
Efeito do teor de elementos de liga sobre a posição da 
curva TTT (aço 0,8% de C).
Diagrama TTT x capacidade de transformação martensítica (soldabilidade?!)
Diagrama 
Fe-Fe3C
Z
F
ZTA
•MB
723 °C
1147 °C
+
Imagem: Easterling (1992)
Exceto o Co
Tamanho do 
grão 
austenítico
Para o aço, este efeito pode ser avaliado pelo uso do conceito de Carbono
Equivalente (CE ou Ceq) – uma indicação do grau de “soldabilidade”
a) Equação proposta pelo IIW (International Institute of Welding)
Ceq = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo + %V)/5 + (%Cu + %Ni)/15
Recomendação API 5L para C > 0,12%
b) Equação de Ito-Bessyo (parâmetro do carbono equivalente)
PCM = %C + %Si/30 + (%Mn + %Cu + %Cr)/20 + %Mo/15 + %Ni/60 + %V/10 + 5x%B
Recomendação API 5L para C < 0,12%
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Fundamentos da transferência de calor
Soldabilidade x Carbono Equivalente x Taxa de Resfriamento
Imagem: Soeiro Junior et al. (2013)
Estimativa do valor de t8-5
t8-5 = (IsUs/2lvs)[1/(773 - To)] – [1/(1073- To)]
T em K
Isso permite a possibilidade de avaliar a taxa de resfriamento?!
R = T/t8-5 = 300/t8-5 
Análise do valor obtido para o Ceq
Faixa 1
Ceq < 0,4 (boa soldabilidade) – sem necessidade do uso de pré-aquecimento (To)
Faixa 2 
0,4 < Ceq < 0,5 (razoável soldabilidade) – necessário o uso de pré-aquecimento (To)
Faixa 3 
Ceq > 0,5 (baixa soldabilidade) – necessário o uso de pré-aquecimento (To) e de pós-aquecimento (Tpós)
Composição química do aço API 5L X80 (Fonte: Albuquerque et al., 2012).
Estimativa do valor da temperatura de pré-aquecimento (To) considerando o valor do Ceq
To (°C) = 450(Ceq-AWS – 0,42)
1/2
(Proposição de Skoda et al. (1990) – válida apenas Ceq > 0,42) 
Exercício de fixação:
Considerando as informações anteriores e
tendo o aço API 5L X80 como exemplo, qual
o valor do CE e sua faixa de soldabilidade?
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Fundamentos da transferência de calor
Taxa de resfriamento x transformação de fases?
CCT x R x mudança de fases (aço 
hipoeutetóide). 
Fonte: Babu (2004)
Nucleação de ferritas idiomórficas e 
alotriomorficas no grão austenítico 
primário.
Fonte: Bhadeshia 
Fonte: Wainer (2000)
Figura 
1
Consideração: 
O incremento do número de locais “sítios” 
para nucleação intragranular terá efeito 
positivo sobre o incremento da quantidade 
de ferrita idiomórfica (efeito sobre FA?!). 
Em contrapartida, ocorrerá uma redução na 
fração volumétrica da ferrita alotriomórfica. 
Neste caso, qual a interferência de R?
Fonte: Capdevila et al. (2005)
Onde:
T = R (oC/s) 
Qual a melhor 
condição “controle 
sobre R”?
Inclusão como 
sítio para a 
formação 
“nucleação” de 
FA. 
Fonte: (Kou, 2002)
Para o aço carbono, a redução da 
temperatura induz (sequência?!):
- FP(G) (transformação 
reconstrutiva  “difusional”)
- FS(SP) “Widmanstatten” 
(transformação displaciva -
cisalhamento)
- FA
- FS(A) “Bainita superior e inferior”
- Martensita
- Possibilidade de M-A dependendo 
da composição química
. Fonte: Kou (2003)
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Fundamentos da transferência de calor
Características da ZTA – aço carbono
Para um determinado aço, as condições impostas pelo processo de fabricação (combinação partição térmica x
ciclo térmico) produzirão alterações geométricas (tamanho e localização) e de morfologia (transformações e/ou
alterações nas frações das fases, precipitados, outros) na Zona Termicamente Afetada (ZTA).
Sub-regiões (zonas) observadas (informações
básicas):
a) Zona de grãos grosseiros (ZGG) – Tm a 1100 C
Região vizinha à ZF e compreendida após a Zona Pastosa
(ZP), onde o incremento no tamanho do grão austenítico
primário induz efeito deletério sobre a temperabilidade e
sobre a microestrutura final. Neste caso, sendo dependente
da composição química do substrato (Ceq). Apresenta
combinação inadequada de dureza x tamanho de grão. Há
possibilidade de ocorrência de M-A (composição química!?)
b) Zona de recristalização (ZRec) – 1100 C até AC3
Região onde ocorre a recristalização do grão austenítico
primário durante o resfriamento e há dificuldade de
dissolução de carbetos (composição química x R).
c) Zona intercrítica / parcialmente transformada (ZIc) –
Entre AC3 e AC1
Região onde ocorre a transformação parcial (decomposição)
da microestrutura do substrato (por exemplo, do ).
Necessária avaliação prévia da microestrutura x R, para
estimar o comportamento a ser observado.
c) Zona subcrítica (ZSc) – Entre AC1 e 550 C
Região onde podem ocorre os fenômenos de alívio de
tensões, revenimento ou envelhecimento dinâmico
(interações discordâncias x átomos induzindo
redistribuição).
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Fundamentos da transferência de calor
Características da ZTA – aço carbono
E o que acontece nas interseções das ZTA na soldagem multipasses?
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Tm 1510 °C
T0 25 °C
l (condutividade 
térmica)
0,028 J/mm.s.°C
(11,7 W/m.K)
r.Cp (calor volumétrico 
específico)
0,0044 J/mm3.°C
I 300 A
U 25 V
vs 6, 7, 8, 9 mm/s
Pré-aquecimento (T0) 25 °C
Eficiência do processo () 0,90
Exercício para resolução em sala:
Mantidas as demais condições, qual será o novo valor de T0 para: (a) uma velocidade de soldagem de 10 mm/s e 
(b) t = 12 mm para manter R igual a 5,7 °C/s (precisa reavaliar o valor de )?
Considerando as tabelas abaixo, determinar a taxa de resfriamento no centro do cordão para 
Tc = 550 °C, na soldagem de uma chapa de aço carbono (1045) apresentando a espessura de 
6 mm (evitar a formação de martensita na ZTA – risco de trinca na presença de H e da tensão 
atuante “carregamento”).
Solução: 
Passo I – Determinar a dureza para cada vs (limite 8 mm/s, com Hnet = 843,7 J/mm)
= 0,31 < 0,75 (fina)
= 5,7 °C/s
Exercício de fixação
Passo II – Determinar se a chapa é “fina” ou “grossa” () e calcular o valor máximo de R crítico
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Fundamentos da transferência de calor
Uso de gráficos/nomogramas para definir R e seus possíveis efeitos
Fonte: Easterling (1983)
Determinação de t8/5
em função da forma de 
deposição (junta), calor 
aportado e espessura.
Diagram of supercooled austenite transformations of elaborated steel containing 
0,24%C (CCT-diagram). 
Fonte: Grajcar (2008).
i) Determinação do efeito do tipo de junta, da 
espessura e do Hnet sobre o valor de R a partir 
do nomograma (proteção CO2/O2).
ii) Determinação da dureza, na região de interesse, 
sabendo-se o valor de R imposto.
Fonte: Murry, 
Parâmetros de 
soldagem - entrada
Tipo de junta e 
geometria do 
chanfro
Processo de 
soldagem
Pré-aquecimento
Determinação do 
t8/5 ou 7/3 em 
função de: 
parâmetros de 
soldagem, 
geometria do 
chanfro, espessura 
da chapa, pré-
aquecimento e 
processo de 
soldagem.
iii) Uso de nomogramas IRSID para definir R, conhecendo-se as condições de fabricação
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Fundamentos da transferência de calor
()
Heat input 
corrigido
Exemplo 1
Exemplo 2
Exercício de fixação – nomogramas x R
a) Considerando que, ao realizar a soldagem de um 
aço médio carbono (ASTM 1050), você tenha que emitir 
um parecer, usando o nomograma do IRSID1, sobre 
qual o pacote operacional (EPS) que, se aplicado, não 
tenderia a formar estrutura martensítica ao resfriar 
(considerar critérios custo x tempo como item de 
avaliação).
Condições: 
Máximo valor de R para não formar microestrutura martensítica 
= 30 oC/s
Condições de soldagem: Processos MIG ou ER; Is = 100 e 250 
A; Us = 25 V; Vs = 10 e 40 cm/min; Junta em “T”; s = a = 10 e 40 
mm; To = 25 e 200 
oC.
Faixa de t8/5 para os processos: (MIG/MAG = 4 a 30 s e ER = 
2 a 15 s). 
Fonte: Blondeau (2008)
b) Caso as condições apresentadas acima não 
permitam o controle da microestrutura, qual a sua 
recomendação?
(1) INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDÉRURGIE FRANÇAISE - IRSID
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Fundamentos da transferência de calor
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Fundamentos da transferência de calor
c) Solução para a determinação do tempo de solidificação da poça de 
fusão (St)
Onde:
L – calor latente de fusão (J/mm3). 
Aplicação:
Importância na determinação da estrutura metalúrgica presente na zona fundida após solidificação (resposta a 
tratamentos térmicos, alteração de propriedades e geração de defeitos “porosidade / trinca”). 
Exemplo:
Determinar o tempo de solidificação da ZF num passe de solda, 
quando um calor aportado de 800 J/mm é utilizado sobre uma chapa 
de aço baixo-carbono.
Tm 1510 °C
T0 25 °C
r.Cp (calor 
volumétrico 
específico)
0,0044 J/mm3.°C
L 2 J/mm3
Exercício de fixação:
Discutir o efeito do Hnet e T0 sobre o tempo de solidificação, ou seja, possíveis implicações.
Fonte: Phase Transformations & Complex Prorperties Research Group (University of Cambridge)
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Fundamentos da transferência de calor
a) Efeito da propriedade do material e da vs sobrea distribuição de temperatura
vs = 1 mm/s vs = 5 mm/s vs = 8 mm/s
O que se observa?
l  – redução no tamanho da poça (largura cordão) 
l  – abertura das isotermas e mudança de forma da poça 
de fusão
vs  – tamanho da poça (largura cordão) 
vs  – fechamento das isotermas e mudança na forma da 
poça
Conclusões sobre os fundamentos de transferência de calor
l
+
-
vs +-
Fonte: ASM Handbook, Vol 6.
Item Aço baixo-carbono 304 Alumínio
vs 1, 5 e 8 mm/s
Difusividade 
térmica (k)
7,56 mm2/s 4,6 mm2/s 80 mm2/s
Condutividade 
térmica (l)
50 W/m.K 26 W/m.K 347 W/m.K
Hnet 4,2 kJ/mm
Forma e posições das isotermas?!
E quais os efeitos sobre 
G e R?
Imagem: Internet
Conclusões – continuação 
b) Efeito do calor aportado (heat input) sobre a temperatura de pico ()
Condições:
Material – aço baixo-carbono com grande espessura ( >> 0,75)
Processo de soldagem GMAW
Observações:
Is  – Tp aumenta linearmente (a)
vs  – Tp diminui exponencialmente (b)
Para o aumento proporcional de Is em relação a vs (Is/vs = cte - manter constante o valo numérico do calor aportado), o valor de Tp
aumenta exponencialmente (este efeito é desprazível para pontos longe da poça de fusão), vide final da curva (c).
A 6,4 mm do centro
A 13 mm do centro
Is/vs = cte
Efeito da eficiência térmica
(eficiência de fusão?!) – veja curva “c”
(a)
(b)
(c)
Fonte: ASM Handbook, Vol 6.
Fonte: Kou (2002).
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Fundamentos da transferência de calor
(a)
(b)
(c)
Lembrar que o calor aportado (Q) = (Is x Us x )/vs J/mm
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Fundamentos da transferência de calor
Conclusões - Continuação
Efeito da densidade de potência sobre a 
geometria da poça (Fonte: Kou, 2002).
Soldagem com 
feixe de elétrons 
(um passe)
Soldagem ao arco elétrico 
sem a constrição do arco 
(dois passes)
Fonte: ISF Aachen, 2005
Fonte: Kou, 2002
c) Distribuição do calor aportado (constrição do arco elétrico) – partição térmica?!
Consequências:
 A concentração do calor aportado (constrição do arco) produz, para a mesma 
potência, cordões mais profundos e, em alguns casos, mais largos inicialmente, com 
estreitamento a medida que o calor e mais concentrado) ;
 Quanto maior o valor do comprimento do arco, maior será a perda de calor para a 
vizinhança, maior a área de contato com o metal de base (J – A/cm2) e, como resultado, 
menor será o rendimento térmico ().
 Alteração no fator de forma (índice de esbeltez) do cordão.
Conclusões – Continuação 
d) Distribuição de calor devida a agitação da poça de fusão
 A agitação da poça e fusão, por diferentes técnicas, aumenta o efeito convectivo do metal 
líquido e, como consequência, eleva o valor efetivo da condutividade térmica nesta região. Este 
efeito melhora a transferência de calor da poça para o metal de base (altera a penetração, induz 
queda de temperatura e ajuda a nucleação de embriões – possibilidade de grãos equiaxiais);
 A distribuição da densidade de corrente e a pressão do arco, também, influenciam no grau 
de agitação da poça.
Fem Fem
Fpa
Fgota
FF
Fpa
Fb
Metal de basePoça
Gota
Tocha
Região
do Arco
Região de
impacto das gotas
Fonte: Barra, 2003.
Comportamento da poça de fusão em função 
das forças atuante.
Diferença de pressão estática do 
gerada no arco entre o ânodo e 
cátodo (GTAW). 
Fonte: Eagar, 1983 
Efeito do impacto da gota e da 
pressão do arco sobre a agitação 
da poça de fusão
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Fundamentos da transferência de calor
../Filmes/Al va variando.avi
../Filmes/Al va variando.avi
Conclusões – Continuação 
e) Consideração sobre a importância das temperaturas de pós-aquecimento e interpasse
Fonte: ISF Aachen, 2005
Trinca de reaquecimento 
decorrente de pós-
aquecimento (Fonte: Kou, 2002)
Exemplo do uso de pré e pós-
aquecimento para alívio de tensões
A utilização do pós-aquecimento (Tpós) é útil para aliviar tensões internas (residuais), reduzir o aprisionamento de
hidrogênio, influenciar no comportamento à fadiga e, em alguns casos, recuperar/refinar produtos decorrentes do
resfriamento na região do depósito (por exemplo, revenimento da martensita e/ou transformação da austenita
retida) ou, negativamente, gerar trinca de reaquecimento. A temperatura de interpasse (Tint) controla a
temperatura mínima atingida entre cada passe e, tendo como consequência, o controle do valor de R.
Efeito da soldagem 
multipasse sobre o perfil 
de sucessivos 
aquecimento de um ponto 
do cordão (sem adoção 
de Tint).
Efeito do pós-aquecimento 
no conteúdo de hidrogênio 
residual no depósito (aço 
baixo carbono). Fonte: Kou, 
2002.
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Fundamentos da transferência de calor
Exercício: Ao avaliar duas Especificações de Procedimentos de Soldagem (EPS1 e 
EPS2), na soldagem de um aço baixa liga (tratável termicamente), você observa que 
há diferença entre os valores indicados nos documentos (EPS) para as temperaturas 
iniciais da chapa (pré-aquecimento - To), temperaturas de interpasse (Tint) e 
temperaturas de pós-aquecimento (Tpós). Com base nestas informações, explicar 
qual a importância tecnológica da correta seleção das referidas variáveis. 
Conclusões – Continuação 
f) Exemplos de aplicações das temperaturas de pós-aquecimento (Tpós) e interpasse (Tint) 
e pré-aquecimento (To)
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Operação de soldagem (recuperação de engrenagem) usando o 
controle das temperaturas de pré-aquecimento, interpasse e pós-
aquecimento (aquecimento e manutenção via sistema resistivo e 
manta térmica). 
Fonte: ADDN
Etapa de preparação: 
controle da temperatura 
inicial da peça To via 
operação de pré-
aquecimento a chama e 
uso manta térmica. 
Fonte: Imagem da internet
Etapa de pós-operação: 
Reaquecimento da parede 
do tubo, na região soldada, 
visando a recuperação 
estrutural (por exemplo, 
alívio de tensão e/ou 
revenimento). 
Fonte: Imagem da internet
Etapa de operação: 
acompanhamento da 
temperatura (interpasse) da 
região soldada entre a 
realização de passes – uso 
de lápis térmico.
Fonte: TheFabricator.com
Fundamentos da transferência de calor
Conclusões – Continuação 
e) Consideração sobre a importância das temperaturas de pós-aquecimento e interpasse
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Carbono Equivalente (CET)
Hidrogênio residual (HD = ml/100g)
Calor aportado = 3,5 kJ/mm
O pós-aquecimento (Tpós) é adotado para reduzir
as concentrações de hidrogênio, oriundas da
operação de soldagem, para níveis seguros.
Esta ação tem como objetivo o controle da
ocorrência da trinca induzida pelo hidrogênio
(trinca demorada ou trinca a frio).
Outro impacto da temperatura de pós-
aquecimento é a capacidade de recupaeração
de fases deletérias geradas na operação de
fabricação (por exemplo, martensita não
revenida ou austenita retida).
Calor Aportado = 0,5 kJ/mm
Conclusões – Continuação 
g) Uso da formação da ZTA para recuperação do MS ou para passe de revenimento
Uma possibilidade de recuperação (melhoria) da estrutura bruta de fusão da ZF é a utilização de soldagem 
multipasse e consequente maximização da zona regenerada (cuidado!!). Idem para o controle da dureza da ZTA 
(ZGG) via passe de revenimento.
Zona regenerada
Maximização do volume 
de regiões regeneradas 
através da redefinição 
do número de passes 
(em branco as Zonas 
Regeneradas).
Fonte: Phase Transformations & Complex
Properties Research Group
(University of Cambridge)
Fonte: Kou, 2002.
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Fundamentos da transferência de calor
Algumas indicações:
American Welding Society - AWS (www.aws.org/) 
Site da Soldagem (www.sitedasoldagem.com.br) 
Infosolda (www.infosolda.com.br/)
The International Institute of Welding - IIW (www.iiw-iis.org/)
University Cambridge (www.msm.cam.ac.uk/)
The Welding Institute and Welding & Joining Society - TWI (www.twi.co.uk/)
PATON Eletric Welding Institute(www.paton.kiev.ua/eng/inst/inst.html) 
ASM (http://asmcommunity.asminternational.org/portal/site/asm/)
Edison Welding Institute - EWI (www.ewi.org/)
Labsolda UFSC (www.labsolda.ufsc.br) / 
LRSS UFMG (www.demec.ufmg.br/Grupos/Solda/)
Graco – UnB (www.graco.unb.br/) 
Laprosolda – UFU (www.mecanica.ufu.br/Laboratorios/laprosolda/index.html) 
Welding and Joining Institute – Aachen (www.isf-aachen.de/eng/index_en.html) 
Associação Brasileira de Soldagem - ABS (www.abs-soldagem.org.br)
Portal de Periódicos CAPES (www.periodicos.capes.gov.br/)
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
Onde buscar informações sobre a área de soldagem?
http://www.aws.org/
http://www.sitedasoldagem.com.br/
http://www.infosolda.com.br/
http://www.iiw-iis.org/
http://www.msm.cam.ac.uk/
http://www.twi.co.uk/home.html
http://www.paton.kiev.ua/eng/inst/inst.html
http://asmcommunity.asminternational.org/portal/site/asm/
http://www.ewi.org/
http://www.labsolda.ufsc.br/
http://www.demec.ufmg.br/Grupos/Solda/
http://www.graco.unb.br/
http://www.mecanica.ufu.br/Laboratorios/laprosolda/index.html
http://www.isf-aachen.de/eng/index_en.html
http://www.abs-soldagem.org.br/
http://www.periodicos.capes.gov.br/
Obrigado pela atenção!
Contato com o docente:
Prof. Sérgio R. Barra, Dr. Eng.
E-mail: barra@ct.ufrn.br
mailto:barra@ct.ufrn.br

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