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INSPEÇÃO DE SOLDAGEM
Controle de
Deformações
Prof.:M.Sc. Antonio Fernando Mota

Controle de Deformações
 Introdução
 Deformação é um dos mais sérios problemas na
fabricação de estruturas e equipamentos
soldados.
 Grande número de variáveis na soldagem
fazem com que a previsão acurada da
deformação seja difícil.
 Equipamentos são projetados para serviços,
dimensões e tolerâncias específicas. Se a
deformação não for prevista e controlada as
dimensões requeridas podem não ser obtidas,
as premissas do projeto invalidadas e a
aparência do produto afetada.

 Analogia da barra aquecida
 Comportamento dos materiais durante o ciclo de
aquecimento e resfriamento.
 Peça sem restrição de movimento
 Quando aquecida expande em todas as direções
 Quando resfria contrai uniformemente, retornando às
dimensões originais

aquecimento e resfriamento
 Peça com restrição de movimento
 Quando aquecida a expansão lateral não pode ocorrer.
 A expansão do volume tem que ocorrer, por isso a barra
expande em maior quantidade na direção vertical

aquecimento e resfriamento.
 Peça com restrição de movimento
 Voltando a temperatura ambiente a barra contrai em todas as
direções.
 A barra será agora mais fina e com maior comprimento, ou
seja sofreu deformação permanente.

Weldment Distortion
The Procedure Handbook
Of Arc Welding.
The Lincoln Eletric Company

 Causas da deformação
 Nas juntas soldadas as mesmas forças de dilatação e
contração atuam no metal base e zona fundida.
 Quando o metal de adição é depositado e se funde com o
metal de base, ele está no seu estado de expansão
máximo.
 No resfriamento o metal de solda tende a se contrair
para o volume que normalmente ocuparia em
temperatura mais baixas, mas como ele está ligado ao
metal base a contração fica restringida.
 Se o esforço de contração for suficiente para “puxar”
todo o metal base ocorrerá uma grande deformação.
 A restrição à contração tem influência direta na
deformação.

VARIAÇÃO DAS PROPRIEDADES COM A TEMPERATURA
Low temperature
High temperature
σ
ε

 O cálculo da deformação promovida pela soldagem torna-se
difícil tendo em vista a influência da temperatura nas
propriedades dos materiais.
Variação das propriedades mecânicas com a temperatura – aço carbono

 Com o aumento da temperatura
 Decresce:
 Limite de escoamento
 Módulo de elasticidade
 Condutividade térmica
 Aumenta
 Coeficiente de dilatação térmica
 As variações afetam o escoamento e a uniformidade
de distribuição de calor, tornando o difícil o cálculo
preciso da deformação.

 Fatores que influenciam a deformação
 Energia de soldagem
 O volume de metal de base adjacente à solda que
contribui para a deformação, pode ser controlado pela
quantidade de calor (energia) introduzido na soldagem.
 Quanto maior a energia de soldagem maior a
quantidade de metal de base adjacente aquecido e maior
a deformação

 Grau de restrição
 Quanto maior o grau de restrição maior será o nível de
tensões internas e menor será a deformação.
 Importante: Maior a possibilidade de trinca

 Tensões internas
 Componentes geralmente tem tensões internas por
laminação, dobramento, corte, conformação, etc.
 Calor da soldagem tende a aliviar as tensões.
 Tensões internas são geralmente imprevisíveis podendo
aumentar ou diminuir as deformações da soldagem.
 Na prática é aconselhável aplicar medidas para
controlar os movimentos durante a soldagem.

Propriedades dos materiais
 Coeficiente de dilatação
Materiais diferentes tem expansão diferente
quando aquecidos.
Coeficientes de dilatação do metal de base e do
metal de solda têm influência importante da
deformação.
Quanto maior o coeficiente de dilatação maior a
tendência a deformação na soldagem. Exemplo:
Estrutura em aço inoxidável deforma sempre
mais que uma estrutura similar em aço carbono,
devido ao maior coeficiente de dilatação do aço
inoxidável.

Controle de Deformações (continuação)
 Condutividade térmica
 Materiais com alta condutividade térmica dissipam
o calor rapidamente (alumínio, e cobre).
 Soldagem com metais com baixa condutividade
térmica (aço inoxidável, ligas de níquel) resulta em
maior zona plastificada, o que aumenta os efeitos
de contração na solda e áreas adjacentes.

 Propriedades dos materiais
 Limite de escoamento
 As tensões de soldagem podem facilmente atingir o
limite de escoamento do material na temperatura
ambiente.
 Quanto maior for o limite de escoamento do material, na
região soldada, maior será o nível de tensões residuais
que poderá atuar deformando a estrutura soldada.
Inversamente, a deformação em metais de menor limite
de escoamento é menos provável e menos severa.
 Módulo de elasticidade
 É a medida da rigidez do material em relação às
deformações.
 Materiais com altos módulos de elasticidade resistem
mais às deformações

 Propriedades dos materiais
Uma estrutura de aço inoxidável tende a deformar
mais que uma de aço carbono, considerando-se as
mesmas dimensões e mesma energia de soldagem.
(ver condutividade térmica e coeficiente de
dilatação)

LE – Limite de Escoamento
CDL – Coef. De dilatação Térmica
CT –Condutividade Térmica
ME- Módulo de Elasticidade
deformação
Deformação

21
 CAUSAS DA DEFORMAÇÃO
 Propriedades dos Materiais
PROPRIEDADE VALOR DEFORMAÇÃO
Coeficiente de Dilatação  
Térmica
ALTO ALTA
BAIXO BAIXA
Condutividade Térmica  
ALTO BAIXA
BAIXO ALTA
Módulo de Elasticidade  
ALTO BAIXA
BAIXO ALTA
Limite de Escoamento  
ALTO ALTA
BAIXO BAIXA

 Tipos de deformações
As formas que a deformação pode
aparecer são:
Contração transversal
Contração longitudinal
Deformação angular
Empenamento (principalmente em
materiais finos)

 Contração transversal
 É a redução de dimensão perpendicular ao eixo
do cordão de solda. Quanto maior a seção
transversal da zona fundida maior a contração

 É a redução de dimensão perpendicular ao eixo do cordão de
solda. Quanto maior a seção transversal da zona fundida maior
a contração
 Cada 1 pol2 provoca ¼ pol de contração transversal
(aproximado)
 Diminui com o aumento no grau de restrição da peça
 Aumenta com o aumento da extensão da curva de repartição
térmica (energia de soldagem, temperatura de préaquecimento
e número de passes)
 Diminui com o martelamento da solda
 A ação dos fatores deve ser vista em conjunto.
 Preaquecimento x resfriamento mais regular
 Número de passes x grau de restrição
 Martelamento evita grande parte da deformação.
Martelamento excessivo é prejudicial.

 Previsão para espessura maior que 25 mm, soldada sem
restrição
 O coeficiente 0,2 pode ser reduzido para 0,18 para chapas < 25
mm
 Não se aplica para espessuras < 6mm
 Arco submerso – deformação 50% menor (menor energia por
unidade de comprimento de solda)
 A contração transversal é desprezível para solda em ângulo

 Contração longitudinal
 Redução do
comprimento da solda
 Depende da relação
entre a seção
transversal da zona
fundida e a seção
restante da peça
 Figura mostra
contração longitudinal
para soldas de topo.
 A contração tende a um
valor constante quando
a seção total excede
valores da linha
tracejada.
Área da seção transversal da chapa (pol2)

 Contração longitudinal
 Quando em seção transversal a área das peças não
excede em 20X a área da zona fundida é válida a
relação da figura.
 A contração longitudinal está sujeita aos mesmos
fatores de influência que a contração longitudinal
Cálculo da contração longitudinal

 Deformação angular
 A disposição irregular da zona
plastificada em relação à linha
neutra da peça é a principal razão
da deformação angular.
 A assimetria do chanfro determina
uma maior contração na região do
reforço da solda do que na raiz. O
mesmo raciocínio se aplica à
distribuição dos cordões de solda
em torno da linha neutra de um
perfil.
A – Durante a soldagem
B – Durante o resfriamento
C – Após o resfriamento

 Deformação angular
 Peças finas
 Fórmula evidencia medidas preventivas:
Soldas de tamanhos diferentes, depositadas em distâncias
também diferentes da linha neutra: - procurar equilibrar os
esforços de contração, soldando em primeiro lugar os cordões
mais próximos da linha neutra
Cordões maiores devem ser localizados próximos da linha neutra
(projeto)

 Prevenção e controle da deformação
 Evitar soldagem excessiva
 Reduzir ao mínimo a quantidade de metal depositado
 Chanfros devem ter abertura e espaçamento pequenos
 Ângulo do chanfro pode ser diminuído se o espaçamento for
aumentado ou utilizado chanfro em “J” ou “U”

 Usar chanfros duplos
 Junta em “X” requer cerca da metade da quantidade de metal
depositado que junta em “V” numa mesma espessura. Possibilita
equilíbrio dos esforços de contração
 Usar soldas intermitentes
A – Solda em cadeia
B- Solda em escalão

 Usar menor número possível de passes
 É preferível usar poucos eletrodos de grande diâmetro (figuras da
esquerda)
 A contração causada por cada passe tende a ser cumulativa
quando não se aguarda o resfriamento necessário entre os passes,
aumentando a contração total.
 Quando for possível aguardar o resfriamento entre passes o ideal
é fazer passes mais finos (figuras da direita)

 Posicionar as soldas próximas à linha neutra
 A deformação é menor quando se tem o menor braço da alavanca
possível para as forças de contração puxarem o perfil fora do seu
alinhamento.
 Seqüência de soldagem pode evitar a deformação

 Balancear as soldas próximas à linha neutra

Vigas Alveolares em lugar de perfis soldados

 Utilizar a soldagem com passe a ré
 Seqüência da soldagem aumenta a restrição

 Utilizar pré-deformação
 Pré-deformação pode ser determinada experimentalmente

 Utilizar disposição dorso a dorso
 Soldagem de peças idênticas
 Forma conjuntos simétricos
 Separar as peças após tratamento térmico ou utilizar pré-
encurvamento

 Gabaritos e dispositivos auxiliares de fixação e montagem
 Em estruturas e equipamentos pesados, quando o balanceamento
natural de forças de contração não está presente, realiza-se o
balanceamento pela criação de forças opostas ou de restrição
através de gabaritos e dispositivos.
 O número de dispositivos que impedem a contração transversal
deve ser minimizado.
 Preferível dispositivos que limitam a contração angular
(embicamento) da junta soldada e que permitem a contração
transversal livre.

 Gabaritos e dispositivos auxiliares de fixação e montagem

 Planejar a seqüência de soldagem
 Seqüência de soldagem bem planejada envolve a deposição de
material em diferentes pontos de um conjunto que está sendo
soldado, assim à medida que o conjunto contrai num ponto, ele
irá interagir com forças de contração de soldas já executadas.

 Planejar a seqüência de soldagem

 Martelamento e tratamento térmico
 Martelamento
 Interação com as forças de contração
 Deforma o cordão de solda aliviando, por deformação
plástica, as tensões.
 Não pode martelar o passe de raiz e o passe de acabamento
(pode encobrir trincas e efeito indesejável do encruamento)
 Tratamento térmico
 Aquecimento controlado a uma temperatura elevada seguido
de resfriamento controlado.

 Minimizar o tempo de soldagem
 Geralmente é desejável terminar rapidamente a
soldagem, antes que um grande volume de metal
adjacente à solda se aqueça e se expanda.
 Grau de contração e deformação são afetados
por:
Tipo de processo de soldagem
Tipo e diâmetro dos eletrodos (com pó de
ferro: (-) deformação)
Intensidade da corrente de soldagem
Velocidade de soldagem

 Prevenção e controle da
deformação
 Planejar a seqüência de
montagem

 Correção de deformações
 Nem sempre é possível controlar as deformações
principalmente em produtos novos.
 Deformações podem ocorrer de forma
inesperada.
 É possível corrigir deformações se não forem
muito grandes para atender às tolerâncias
dimensionais requeridas para a peça.

 Ressoldar
 Ex.: Junta de topo embicada
 Solução: Abrir chanfro sobre a região convexa do
embicamento e ressoldar. As forças de contração da
nova solda serão utilizadas para a correção.
 O tamanho do chanfro dependerá das dimensões da junta
e do ângulo de embicamento (experimental).

 Correção de
deformações
 Uso de prensas e martelos
 Deformação
(geralmente) a frio
 Proteger o metal de base
das marcas da presa
e/ou martelo

 Uso de aquecimento localizado (técnica muito difundida)
 O local aquecido tende a expandir e é contido pelo metal mais frio adjacente, deformando
plasticamente.
 No resfriamento o ponto aquecido se contrai principalmente no sentido da espessura da chapa.

 Uso de aquecimento localizado

 Aquecimento deve ser em forma de cunha

 Método experimental.
 Maior perigo é a supercontração que pode causar deformação
pior que a original.
 Supercontração pode ser causada pelo aquecimento de uma área
muito grande ou temperatura muito alta.
 Temperatura deve ficar entre 600 a 650 °C. Deve ser
rigorosamente controlada.
 Maçarico não requer altas temperaturas mas grande chama para
que o aquecimento seja rápido.
 Sucesso depende do gradiente entre o local que recebe a chama e
região circunvizinha.
 Regra GERAL: A região aquecida diminuirá de dimensão após o
aquecimento.
 Não deve ser realizado em estruturas e regiões com alta restrição
(pode elevar o nível de tensões).

 Pode ser mais eficiente e sensivelmente acelerada pela utilização de
resfriamento mais rápido da região aquecida

 Peça empenada

 Aquecimento em linha reta – Correção de deformação angular
 Pode ser acompanhado de resfriamento pelo lado oposto

a
b
a/b ≤ 0,34 para evitar
trinca a quente

Minimizar o tempo de soldagem
 Soldar com processo automático
 Quando a vel. de sold. A ZAT
 Solda manual - Solda automática (ideal)
acúmulo de deformação aquece e resfria de uma só vez
vários aquecimentos
e resfriamentos

Seqüência de montagem de uma Esfera

Fórmula adotada pelo Welding Institute: CE = C +Mn + Cr + Mo + V + Ni + Cu
6 5 15
CE < 0,4 = fácil soldagem / não é temperavel
CE > 0,4 = exige cuidados na soldagem / temperavel

AWS E 6013
O revestimento é;
a) Celulósico
b) Rutílico
c) Básico.

Controle de Deformações - Exercícios

X
Obs.: a contração longitudinal é que depende da seção transversal
das chapas (peças), pág. 217, e não a contração longitudinal, pág. 216.

X
Obs.: para a prevenção e controle da deformação, pág. 225
outro método, além do martelamento, para remoção das forças de contração
é pelo uso de tratamento térmico de alívio de tenções, com o objetivo de
eliminar as tensões residuais oriundas da fabricação (laminação, calandragem
e até soldagens anteriores), isto é, o aquecimento controlado de um equipamento
ou estrutura soldada a uma temperatura abaixo de 650ºC, seguido por um
resfriamento controlado.
Módulo 2- terminologia de soldagem:
Tratamento térmico – qualquer tratamento subseqüente à soldagem

Apenas duas delas
X
Obs.: resposta e = c + d

Quando o embicamento é grande : Ressoldar na região convexa
Chanfro aberto por goivagem com eletrodo de carvão ou oxi-corte
Existem várias respostas entretanto, deve-se ater em aplicar calor na região
Convexa da estrutura onde houve a deformação.
Gás – GLP
Maçarico – chuveiro com uso de dispositivos para auxiliar a correção de deformação

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