Este documento discute uniões soldadas, incluindo definições, tipos de processos de soldagem, formação da junta soldada, vantagens e desvantagens, e recomendações de projeto. O documento também fornece exemplos de cálculos de resistência mecânica de uniões soldadas.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Departamento de Engenharia Mecânica
ElementosdeMáquinasI–ElementosdeUnião

2. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
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ElementosdeMáquinasI–UniõesSoldadas
Uniões Soldadas
1. INTRODUÇÃO
1.1.DEFINIÇÕES USUAIS
"Processo de união de metais por fusão".
(não só metais e não apenas por fusão)
"União de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada,
a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas".
(é possível soldar materiais diferentes)
"Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na
região de contato entre as peças que estão sendo unidas, de
ligações químicas de natureza similar às atuantes no interior dos
próprios materiais."

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1. INTRODUÇÃO
AWS – American Welding Society
“É a técnica de reunir duas ou mais partes constitutivas de um todo,
assegurando entre elas a continuidade geométrica, as características
mecânicas, metalúrgicas e químicas do material.”
1.1.DEFINIÇÕES USUAIS (cont.)

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Idealmente, a soldagem ocorre pela aproximação das superfícies das peças a uma distância
suficientemente curta para a criação de ligações químicas entre os seus átomos.
Este efeito pode ser observado, por exemplo, quando dois pedaços de gelo são colocados
em contato.
Porque não acontece a solda ?

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Partículas de poeira
ionizadas
Gordura
Umidade
Óxido
Metal
Gás absorvido
Metal + Óxido
A criação de ligações químicas
entre os seus átomos é
dificultada pela:
- rugosidade microscópica,
- camadas de óxido,
- umidade,
- gordura,
- poeira e
- outros contaminantes
existentes em toda superfície
metálica.

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
Esta dificuldade é superada de duas formas principais:
- Deformar as superfícies em contato e
- Aquecer localmente a região a ser soldada até a sua fusão.
Assim, os diferentes processos de soldagem podem ser agrupados
em dois grandes grupos baseando-se no método dominante de se
produzir a solda:
- processos de soldagem por PRESSÃO (ou por deformação)
- processos de soldagem por FUSÃO.

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por pressão (ou por deformação)

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por fusão.
Soldagem por resistência a ponto (a) e
costura (b). (I - corrente de soldagem).
Soldagem manual a arco.

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1.2. Formação da Junta Soldada
1. INTRODUÇÃO
- processos de soldagem por fusão.

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1.3. Vantagens e Desvantagens de Uniões Soldadas
VANTAGENS DESVANTAGENS
1. Juntas de integridade e eficiência elevadas;
2. *Maior resistência e menor peso (maior seção);
3. Grande variedade de processos;
4. Aplicável a diversos materiais;
5. Operação manual ou automática;
6. Pode ser altamente portátil;
7. *
Juntas contínuas e estanques (isentas de vazamentos);
8. Custo, em geral, razoável;
9. *
Junta não apresenta problemas de perda de aperto.
1. Não pode ser desmontada – PERMANENTE;
2. Pode afetar microestrutura e propriedades das partes;
3. Pode causar distorções e tensões residuais;
4. Requer considerável habilidade do operador;
5. Pode exigir operações auxiliares de elevado custo e duração;
(ex.: tratamentos térmicos)
6.Estrutura resultante é monolítica e pode ser sensível a falha
total.
1. INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO
1.4. O ESTUDO DE SOLDAGEM SE DIVIDE BASICAMENTE, EM
3 TÓPICOS:
A) Processo de Soldagem;
B) Tecnologia de Soldagem;
C) Dimensionamento e Projeto de Peças e Estruturas Soldadas.

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A) Processos de Soldagem (Existem cerca de 50 processos catalogados pela AWS.)

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B) Tecnologia de Soldagem
Envolve o estudo dos aspectos metalúrgicos, físicos e químicos da solda.
Estudos envolvendo a tecnologia, em conjunto com os processos de
soldagem, permitem a especificação da união soldada mais adequada e
com as propriedades mecânicas e físicas desejadas.
C) Dimensionamento e Projeto de Peças e Estruturas Soldadas

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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
metal de
base
solda
ZTA
Esquema da seção
transversal
de uma solda de topo
por fusão
Seção transversal de uma solda de topo
por fusão

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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
Face do filete
Raiz da solda
G
arganta
Convexidade
Perna do filete
Perna do filete
Face da solda
Penetração
Reforço
Largura do
cordão
Raiz da solda
Nomenclatura de algumas regiões de soldas de topo e filete.

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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA

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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
- Exemplos

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2. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA
- Exemplos

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3. TIPOS DE
JUNTAS
SOLDADAS
60 a 80o
Junta de Topo com flange
Junta de Topo reta
(a)
(b)
Junta de Topo em "V" (a)
e duplo "V" (b)
(a)
(b)
Junta de Topo em "U" (a)
e duplo "U" (b)
Junta sobreposta
Junta de canto
Juntas em "T"

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3. TIPOS DE JUNTAS
SOLDADAS
4

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)
Tabela 1 - Preparação recomendada para juntas de topo

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)

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4. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO (cont.)

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5. Momento de Inércia
Filete de solda Área da garganta Localização do CG Segundo momento polar
de inércia unitário

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Filete de solda Área da garganta Localização do CG Segundo momento polar
de inércia unitário
5. Momento de Inércia (cont.)

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6. Fadiga em Juntas Soldadas
Se = ka x kb x kc x kd x ke x kf x ... x Se’
Se’ = 0.5 x Sut
*
1
kf
ke
=
Acabamento Superficial = fundido ou forjado
dimensão característica = perna da solda (h)
Idem

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TIPO DE SOLDA kf*
Solda de topo reforçada 1.2
Ponta de solda de filete transversal 1.5
Extremidade de solda paralela 2.7
Solda de topo em “T” com cantos aguçados 2.0
Tabela 9.5 – pág. 461
Fatores de Concentração de Tensões de Fadiga – kf*

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Tabela 9.4 – pág. 461
Tensões permitidas para o metal de solda e coeficientes de segurança
CS*

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7. EXERCÍCIOS
1. A tensão de cisalhamento admissível da solda mostrada abaixo é
140 MPa. Determine a força F que causaria a ruptura.
6
F
60 100
50
10

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2. Determine a tensão máxima atuante no filete de solda do elemento de
máquina mostrado abaixo.
8
8000 N
400
50
30

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3. A figura abaixo mostra elementos de uma estrutura unidos por solda.
Para um carregamento de 50 kN, determine:
a) a tensão máxima atuante no filete de solda;
b) a tensão admissível da solda;
c) o eletrodo mais adequado.
50 kN
2006 6
100
56
190
y
x
6
6

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4. Para a estrutura soldada mostrada na figura abaixo determine os fatores
de segurança utilizados nos seguintes casos:
a) Carga estática, F = 5000 N;
b) Carga variável e repetida, 0 < F < 5000 N.
5 kN 8
10
y
x
6
60
25
14
14
30°

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5. Determine a perna (h) mínima do filete de solda do elemento de
máquina mostrado abaixo, sabendo que a carga F vale 10 kN e
que sua tensão admissível é 660 MPa.
F
400
40
10
50
60°
h

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6. Calcular o coeficiente de segurança utilizado no filete de solda do elemento
de máquina mostrado abaixo.
DADOS: - tensão admissível: 350 MPa.
- cargas: F1 = 10 kN
F2 = 40 kN
6
F
120
80
60
F
1
2