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Cadeira de Elementos de Mquinas II Notas de aula sobre soldas
Professor Constantino Ribeiro
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Soldagem:
Processo de juno de materiais que produz a coalescncia dos materiais mediante o aquecimento deles a temperatura apropriada com ou sem a aplicao de presso ou com a aplicao apenas de presso e com ou sem o uso de material de enchimento
Nomenclatura e tipos
Brasagem
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Nomenclatura e tipos (continuao):
Fuso:
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Nomenclatura e tipos (continuao)
Caldeamento:
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Motivao para o uso:
Facilidade:
Mquinas portteis / Baixo custo / uso disseminado
Rapidez:
Operador mais especializado / pode ser atomatizado
Componentes finos e de dimenses reduzidas:
Vrios mtodos / cabe automatizao / grande gama de materiais
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No passado:
Uso de rebites como elementos de unio:
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Uso de rebites como elementos de unio (continuao):
Desvantagens:
Custos de montagem
Necessidade de elementos extras para vedaes
Motivos para cair em desuso:
Evoluo nas tecnologias de: Parafusos e porcas de alta resistncia
Soldagem custo menor e maior confiabilidade
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Smbolos de soldagem:
Solda unio de varias formas metlicas cortadas satisfazer um critrio de fabricao
Devem ser especificadas desenho de montagem
Uso de smbolos soldagem AWS (American Welding Society)
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Smbolos de soldagem: Elementos:
Linha de referncia
Seta
Smbolos bsicos
Dimenses e outros dados
Smbolos suplementares
Smbolos de acabamento
Cauda
Especificao ou processo
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem: Conceitos: Linha de referncia: obrigatria sem ela no h
smbolo
Seta: liga a linha de referncia do smbolo com a junta a ser soldada obrigatria
Cauda: para ser usada referncia ao processo ou especificao opcional
Smbolo bsico da solda: podem ser iguais ou diferentes exemplo: 2 tipos de solda na mesma junta
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Smbolos de soldagem: Nomenclatura: A : ngulo do chanfro
(E) : dimenso da solda de chanfro altura do cordo sem reforo
F : smbolo de acabamento mtodo a ser usado no acabamento
L : comprimento da solda comprimento do filete solda intermitente importante clculo do consumo de solda
(N) : nmero de soldas por ponto
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Smbolos de soldagem: Nomenclatura (continuao):
P : passo distncias entre centros de solda intermitentes soldas de filetes
R : abertura da raiz altura do enchimento de soldas tampo
S : profundidade do chanfro controle de qualidade em algumas soldas
T : especificao / processo / outra referncia usado em aplicaes especiais
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Smbolos de soldagem:
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Projeto de estruturas soldadas simples
Ligaes:
Aplicado a todos os detalhes construtivos usados em unio de partes da estrutura entre si ou a sua unio com elementos externos a ela, como, por exemplo, fundaes
O conceito aplicado : ligao da alma com mesa em perfil I soldado:
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Ligaes (continuao) :
ligao de coluna com viga de prtico:
emenda de viga I:
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Ligaes (continuao) :
ligao flexvel de viga I com coluna:
ligao de pea tracionada:
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Ligaes (continuao) :
As ligaes elementos de ligao + meios de ligao
Elementos de ligao componentes includos no conjunto para permitir ou facilitar a transmisso dos esforos: enrijecedores;
placa de base;
cantoneiras;
chapas de gusset;
talas de alma e de mesa;
parte das peas ligadas envolvidas
localmente na ligao.
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Ligaes (continuao) : Meios de ligao promovem a unio entre as partes da
estrutura formar a ligao
Exemplos meios de ligao soldas, parafusos e barras roscadas (chumbadores)
Clculo de uma ligao verificao de todas as partes que a compem os elementos de ligao e os meios de ligao
NBR 8800 elementos de ligao + meios de ligao dimensionados resistncias de clculo correspondentes aos estados limites em considerao maiores que as solicitaes de clculo
Resistncias de clculo calculadas como uma porcentagem especificada da resistncia dos elementos ou meios de ligao determinado efeito (o estado limite)
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Ligaes (continuao) : Solicitaes de clculo considerao a esse mesmo estado limite
calculadas anlise da ligao sujeita s aes multiplicadas pelos coeficientes de ponderao
Classificao das ligaes Segundo a sua rigidez:
Capacidade de impedir a rotao relativa local das peas ligadas
Responsvel pelo comportamento final da estrutura em termos de rotaes e deslocamentos
Alm das barras compem a estrutura ligaes devero estar convenientemente concebidas e dimensionadas pena da estrutura no se comportar adequadamente: deslocamentos e rotaes
Ligaes projetadas conforme as hipteses feitas para os ns das barras anlise estrutural
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Classificao das ligaes segundo a sua rigidez (continuao):
Onde:
Rigidez detalhes impeam a rotao relativa das partes
Rotao relativa partes detalhes demonstrem a possibilidade desta rotao
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Ligao semi-rgida:
Restrio rotao entre 20 e 90 por cento daquela teoricamente necessria para evitar qualquer rotao
Momento transmitido atravs da conexo: maior que zero (ou prximo de zero - caso de ligaes flexveis) e menor que o momento mximo (ou prximo dele - caso de conexes rgidas)
Ligao semi-rgida conhecer a relao de dependncia entre o momento resistente e a rotao
ligaes semi-rgidas raramente utilizadas --> dificuldade de se estabelecer esta relao
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Diagrama Momento/Rotao :
Apresentar graficamente o comportamento dos trs tipos de ligao para diversas ligaes
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Diagrama Momento/Rotao (continuao) : Indicadas curvas relativas s ligaes rgidas / semi-rgidas /
flexveis + reta que relaciona momentos e rotaes nos apoios para uma viga submetida a carga uniforme
Para a viga com carga uniforme temos:
Considerando as conexes nas extremidades teoricamente rgidas, o momento nos apoios e ser:
Considerando que a ligao no teoricamente rgida e permite alguma rotao das sees dos apoios (), o alvio de momento nos apoios ser:
Momento real nos apoios ser a soma dos dois valores:
Para = 0 --> ligao teoricamente rgida:
Para M = 0 (ligao teoricamente flexvel):
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Meios de Ligao: Formas possveis de ligaes --> soldas / parafusos / rebites
Clculo da ligao --> verificao de grupos de: parafusos / linhas de solda / rebites
Soldas resistir a tenses de trao, compresso e/ou cisalhamento
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Esforos atuantes sobre as soldas:
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Esforos atuantes sobre as soldas (continuao):
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Consideraes construtivas sobre as soldas:
Soldas de filete: Face de fuso: regio da superfcie original do metal base onde
ocorreu a fuso do metal base e do metal da solda
Raiz da solda: linha comum s duas faces de fuso
Perna do filete: menor dos lados, medidos nas faces de fuso, do maior tringulo inscrito dentro da seo transversal da solda
Garganta efetiva: a distncia entre a raiz da solda e o lado externo do tringulo inscrito
Comprimento efetivo da solda: o comprimento da linha que liga os pontos mdios das gargantas efetivas ao longo do filete
rea efetiva, A w: a rea considerada como resistncia da solda, igual garganta efetiva multiplicada pelo comprimento efetivo
rea terica da face de fuso, A MB: a rea considerada como de resistncia no metal base junto solda, igual perna do filete multiplicada pelo comprimento efetivo
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Consideraes construtivas sobre as soldas:
Soldas de entalhe: Soldas de entalhe penetrao total (ou
parcial) manter a continuidade total (ou parcial) da espessura do elemento conectado transmisso do esforo atravs da ligao / questes construtivas solda de filete no pode ser empregada
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Clculo das tenses as soldas (continuao): Solda de entalhe V carregamento cisalhamento F
Tenso normal mdia:
=
Onde: F: Fora de trao / compresso
h: garganta da solda
l : comprimento da solda
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Clculo das tenses as soldas: Solda de entalhe V carregamento
trao/compresso F
Tenso normal mdia:
=
Onde: F: Fora de trao / compresso
h: garganta da solda
l : comprimento da solda
Observao: no incluir reforo A no clculo produz concentrao de tenses
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Clculo das tenses as soldas (continuao): Solda de filete:
Isolando um dos componentes, teremos:
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Solda de filete (continuao):
Aplicando o diagrama de corpo livre na poro isolada:
= fora de cisalhamento
= fora normal
Aplicando a lei dos cossenos:
45 =
(90 +45)=
(135 )=
2
+
Soluo para comprimento da garganta :
=
+
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Solda de filete (continuao):
As tenses nominais de na solda, , :
=
= (+)
=
( + 2)
==
(+)
=
2 +
Teso de Von Mises teoria da energia mxima / teoria da distoro mxima:
= (2 + 32)12 =
[(2 + )2 +
3(2 + )2]1
2
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Solda de filete (continuao):
Teso de Von Mises (continuao):
Maior tenso de Von Mises = 62,5 = 2,16 ()
Valores correspondentes de :
= 1,196 () = 0,623 ()
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Solda de filete (continuao):
Teso de cisalhamento mxima:
Diferenciar
=
+ 2 , em relao a e igualar a
zero
Ponto estacionrio = 67,5 = 1,20 = 0,5 ()
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Solda de filete (continuao):
Analise das tenses (Norris):
Concentrao de tenses em A e B na perna horizontal
Concentrao de tenses em B na perna vertical
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Solda de filete (continuao):
Analise das tenses (Salakian):
Tenses na garganta usadas no projeto
Concentrao de tenses em B
Consideraes sobre somente sobre o metal da solda
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Solda de filete (continuao):
Analise das tenses (continuao):
No uma anlise robusta
Existem tenses de flexes excentricidade
Usar modelo simples e conservadora
Considerar carregamentos externos na rea da garganta
Ignorar tenso normal na garganta
Usar as energias de distoro para tenses significativas
Casos tpicos usar cdigo do desenho
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Solda de filete (continuao):
Analise das tenses (continuao):
Modelo base da anlise:
=
0,707 =
1,414
F tenso de cisalhamento rea da garganta mnima
Infla a tenso mxima de cisalhamento fator: 1,414 1,207 = 1,17
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Tenses em juntas soldadas sob toro: Viga em balano de comprimento l Soldada em uma coluna Soldas de filete Fora de cisalhamento V Momento M Tenso de cisalhamento nas soldas:
=
A rea de garganta de toda solda Tenso secundria / toro das soldas:
" =
r distncia do centroide do grupo de soldas de interesse
J segundo momento polar da rea do grupo de solda ao redor do centroide do grupo
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Tenses em juntas soldadas sob toro: Soldas em grupo
Retngulos reas de garganta de soldas
Solda 1 largura de garganta: 1 = 0,7071
Solda 2 largura de garganta: 2 = 0,7072
1 e 2 tamanhos de solda
rea de gargantas duas juntasDigite a equao aqui. soldas = 1 + 2 = 11+ 22
Segundo momento da rea ao redor do
eixo x: = 11
3
12
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Tenses em juntas soldadas sob toro: Segundo momento da rea ao redor do
eixo y : = 11
3
12
Segundo momento polar da rea da solda 1 ao redor do prprio
centroide: 1 = + = 11
3
12 +
113
12
Segundo momento polar da rea da solda 1 ao redor do prprio
centroide: : 1 = 22
3
12 +
223
12
Centroide G do grupo de solda em x e y:
= 11+ 22
=
11+ 22
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Tenses em juntas soldadas sob toro: Distncias r1 e r2 G1 e G2 para G:
1 = | 12 + 2|
12
2 = | 2 2 + 2
2|12
Segundo momento polar de rea do grupo de solda:
= 1 + 112 + 2 + 22
2
Tamanho de solda linha largura de garganta: 0,707
= 0,707
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Tenses em juntas soldadas sob flexo:
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Tenses em juntas soldadas sob flexo:
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Tenses em juntas soldadas sob toro:
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Resistncia de junes soldadas:
Fatores a considerar:
Compatibilidade entre as propriedades material da solda / material base
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Resistncia de junes soldadas:
Fatores a considerar:
Velocidade + qualidade + resultado final da juno
Melhor ao solda rpida e econmica
Todos os aos so soldveis guardadas condies mnimas
Melhores resultados UNS G10140 a G10230 boa resistncia a trao
Escolher fatores de segurana / tenses permissveis de trabalho boa prtica cdigo da American Institute of Steel Construction (AISC) resistncia ao escoamento + aos estruturais ASTM
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Resistncia de junes soldadas:
Observaes: Solda por eletrodo mais comum material mais forte
Dois tipos de ao solda mistura dos dois
Pea soldada propriedades de fabricao substitudas por propriedades de laminado a quente nas cercanias da solda
Metal solda mais forte verificar tenses metal base
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Resistncia de junes soldadas:
Tenses permissveis:
Cdigo AISC e AWS:
Sugestes de tenses permissveis juntas soldadas especialmente quando a fadiga estiver presente
Lembrar sempre que: tenso reais no podem ser maiores que as tenses permissveis
Alguns fatores sugeridos:
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Resistncia de junes soldadas:
Tenses permissveis: Cdigo AISC e AWS: Sugestes de carga permanente e tamanhos mnimos de filete
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Solda por resistncia: Aquecimento + presso uso da resistncia a
passagem da corrente eltrica
Soldagem de ponto / soldagem de costura
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Solda por resistncia:
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Solda por resistncia: Falhas cisalhamento da solda rasgamento do
metal ao redor da solda
Evitar carregamentos de trao
Projetar para carregamento de cisalhamento puro
Usar a pea de menor dimenso para o clculo das tenses de cisalhamento
Boa prtica obter valor desta resistncia atravs de experimentos usar fatores de segurana adequados quando usar este tipo de solda
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Tabelas com valores de trabalho:
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Tabelas com valores de trabalho:
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Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Tabelas com valores de trabalho:
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Tenses de deformaes em soldagens:
Soldagem envolvem a fuso dos materiais variao no uniforme e rpida da temperatura
Implica um aquecimento localizado muito alto consequncia dilatao da regio sofre restries das partes adjacentes da junta soldada
Diferentes regies da junta soldada submetidas a variaes trmicas diferentes expanses e contraes ao longo de toda a extenso afetada
Resultado final da soldagem tenses residuais e deformaes podem atingir o valor do limite de elasticidade do material
Tenses e deformaes podem afetar estabilidade dimensional da pea soldada
Estas tenses podem ser otimizadas conhecimento de suas caractersticas atravs de medidas para sua preveno e controle
Aparecimento de tenses residuais peas e estruturas soldadas gera diversos problemas: formao de trincas, maior tendncia para a ocorrncia de fadiga do material, surgimento de corroso sob tenso e o aparecimento da fratura frgil
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Tenses de deformaes em soldagens (continuao):
O alvio das tenses residuais por tratamentos trmicos ou tratamentos mecnicos
Alvio termicamente nos aos geram modificaes de carter metalrgico podem ser desfavorveis no caso de ciclos repetidos ou de permanncia por longos perodos em temperaturas altas
Exemplo de desenvolvimento de tenses internas em uma junta soldada: (1) assim que depositado metal de adio aquecido e no estado
lquido maior volume
(2) Na temperatura ambiente mesma quantidade de metal solidificado menor volume
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Tenses de deformaes em soldagens (continuao): Para o metal de base ligaes em nveis atmicos durante o
processo volume ocupado ao final da operao mesmo inicial sujeito a um nvel elevado de tenso e de deformao
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Anlise das tenses em uma pea soldada: Aquecimento de uma pea metlica suas dimenses aumentaro
proporcionalmente variao de temperatura:
l= l l0 = l0..t
Onde:
l: variao do comprimento inicial
l0: comprimento inicial
l: comprimento final
: coeficiente de dilatao linear
Sem restries ao aumento de sua dimenso sem efeitos mecnicos tenses indesejadas
Existem restries expanso gerao de tenses e/ou deformaes em casos extremos inviabilizar utilizao com segurana
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
O cordo de solda e as regies adjacentes valores de tenses de trao prximos do limite de escoamento do material
Tenses residuais desenvolvem-se ao longo do cordo de solda caso de peas espessas ao longo da espessura adjacente ao cordo
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Falha de componentes estruturais cargas de compresso bem diferente peas submetidos trao ou toro
Especialmente peas delgadas comprimento muito maior do que as dimenses transversais ou submetidas a cargas fora da linha de centro
Nesses casos pode ocorrer falha por flambagem devido a deflexo lateral (a) do componente submetido compresso
Quando atinge valor crtico falha instvel do componente com uma carga menor que o limite de escoamento do material
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
J existem tenses residuais compresso em regies mais afastadas da solda e trao prximo da solda
Tenses residuais nessas regies reduz a resistncia flambagem de estruturas soldadas
Estruturas soldadas tendem a apresentar distores Flambagem est associada:
Deformaes perpendiculares ao eixo ou plano do componente Aplicao de cargas fora de centro Distores causadas por soldagem Ou outros processos podem comprometer seriamente a resistncia
flambagem
Em juntas soldadas chapas ou outros componentes de pequena espessura distoro por flambagem resultante das tenses trmicas e residuais podem ocorrer dando junta um aspecto irregular ou enrugado
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas 2
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Uma das maneiras que as tenses residuais atuam sobre uma junta soldada na resistncia fadiga
Fadiga forma mais comum de falha em componentes mecnicos submetidos a tenses que variam com o tempo
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas 2
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Fratura por fadiga: pela nucleao e o crescimento de trincas tenses de trao variveis, mas frequentemente de intensidade inferior ao limite de escoamento
Presena de tenses residuais de compresso superfcie de um componente reduz a chance de inicio de trincas de fadiga tendem a reduzir o efeito das tenses de trao nucleao e crescimento de trincas de fadiga
No entanto um componente soldado presena de tenses residuais de trao efeito negativo desempenho fadiga, embora no existam resultados claros quanto a este efeito devido
Recomendaes: Sob a ao de cargas variveis tenses residuais de
soldagem parcialmente aliviadas Irregularidades superficiais tipo: reforo, mordeduras
e escamas atuam como concentradores de tenso efeito mais marcante na reduo da resistncia fadiga
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas 2
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao): Estruturas soldadas propensas falhas por fratura
frgil
Falhas por fratura frgil ocorrerem em componentes metlicos onde deformao plstica - associada ao desenvolvimento de uma ruptura dctil - inibida
Fratura frgil induzida pela presena de concentradores de tenso trincas
Ocorre tenso relativamente baixas inferiores ao limite de escoamento do material sbita e rapidamente
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao): Principais fatores que contribuem para a ocorrncia
da fratura frgil: Estrutura soldada monoltica no apresenta
interfaces - rebite e/ou parafusos - que interrompem a propagao de uma trinca de fratura frgil
Regio da solda alteraes estruturais caracterizadas aumento do tamanho de gro em relao ao metal de base em materiais de estrutura cristalina CCC tende a diminuir a tenacidade do material
Regio da solda pode apresentar descontinuidades ou defeitos - trincas, incluses de escria, falta de fuso - podem atuar como concentradores de tenso / pontos de inicio da fratura
Tenses residuais elevadas de trao na regio da solda
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao): Fratura frgil favorecida:
Baixa temperatura do material
Elevada taxa de deformao
Elevada espessura do componente
Presena de concentradores de tenso
Por uma microestrutura de baixa tenacidade - de elevada dureza, com granulao grosseira ou com precipitados e incluses grandes
Vrios fatores como os expostos acima podem estar presentes em uma estrutura soldada
Durante a fratura frgil uma ou mais trincas podem se propagar sob tenses inferiores ao limite de escoamento com altas velocidades - limitadas pela velocidade do som no material - praticamente sem deformao plstica
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao): Quando ocorre estas situaes tenses residuais
associadas com a junta soldada suficientemente elevadas ou que se adicionem s tenses externas situao que pode levar a fratura frgil
Este risco componentes soldados devem ser tratados termicamente para alvio de tenses residuais e/ou refino da estrutura na regio da solda
Exemplos de falha por fratura frgil de componentes soldados com grande perda material e de vidas humanas O exemplo mais citado pela literatura relacionado aos problemas surgidos nos navios construdos em larga escala na II Guerra Mundial Liberty Ships
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Liberty Ships: Falhas estruturais:
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Trincas frequentemente formadas em soldas
Podem ser associadas a dois fatores: Uma solicitao tenses mecnicas de trao
Uma incapacidade (fragilizao) muitas vezes momentnea do material de acomodar esta solicitao deformao plstica
Exemplos de ocorrncias:
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Fragilizao da regio da solda / regies adjacentes ela diversos motivos: Formao de filmes de lquido em contornos de gro
Devido a alta temperatura
Crescimento de gro
Presena de hidrognio dissolvido no material
Precipitao
A fragilizao pode ocorrer durante e aps a soldagem
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Presena de ambiente agressivo pode desenvolver trincas de corroso de forma acelerada presena de tenses de trao
Para aos estruturais ao carbono ou de baixa liga fenmeno desencadeado pelo contato com hidrxidos ou com sulfeto de hidrognio
Em estruturas soldadas as tenses residuais so muitas vezes suficientes desenvolvimento de corroso sob tenso dependendo do material e do ambiente
Algumas normas impem limitaes dureza mxima da zona termicamente afetada - inferior a 325 HV forma de limitar o nvel da tenses residuais prevenir a corroso sob tenso tubulaes soldadas para transporte de petrleo (ambiente que pode apresentar teores perigosos de H2S)
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Componente soldado usinado / submetido outra operao de remoo de material equilbrio das foras responsveis pelas tenses residuais perturbado
Para restaurar o equilbrio de foras e de momento componente pequenas distores que causam uma redistribuio das tenses residuais
Princpio usado para a medio de tenses residuais mas pode tambm causar problemas: exemplo, na usinagem de preciso de componentes com tenses residuais
Distores de peas soldadas alteraes de forma e dimenses permanentes resultado do movimento de material (deformao plstica) funo das tenses trmicas desenvolvidas processo de soldagem
A distoro final de um componente soldado sempre oposta e da mesma ordem de grandeza do movimento de material ocorrido durante a soldagem
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Durante a soldagem aquecimento maior expanso trmica da regio superior da pea consequente distoro
Final da soldagem o resfriamento do material na regio da solda sua contrao
Regio superior da pea foi a mais aquecida a maior deformao plstica pea apresenta uma distoro final voltada para a direo oposta da distoro transiente mxima
Em juntas simples 3 tipos bsicos de distoro: (1) contrao transversal (perpendicular
linha da solda) (2) contrao longitudinal (paralela linha da
solda) (3) distoro angular (rotao em torno da
linha da solda)
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Estas distores bsicas distores mais complexas em juntas reais de solda como: o dobramento e a toro de vigas / a distoro por flambagem em juntas de peas de pequena espessura
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Estimativa da contrao transversal (CT) soldas de topo de ao ao carbono ou de baixa liga:
Onde: AW: rea da seo transversal da solda
t: espessura das chapas
f: abertura (fresta) da raiz do chanfro
Valor real de CT depende de vrios fatores: grau de restrio da junta e a quantidade de passes usados
Geralmente um maior nmero de passes - uso de eletrodos de menor dimetro / uma maior velocidade de soldagem - gera maiores contrao transversal e distoro angular
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas
Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
Contrao longitudinal menor que a transversal em torno de 1/1000 do comprimento da solda mas ela pode causar efeitos importantes dobramento ou flexo em peas soldadas fora de sua linha neutra / distoro por flambagem / enrugamento em chapas finas
Distoro angular a contrao transversal no uniforme ao longo da espessura da junta pode ocorrer tanto em soldas de topo como em soldas de filete
Figura ao lado ilustra as variaes angulares em juntas T
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Anlise das tenses em uma pea soldada (continuao):
O dobramento de uma viga de ao soldada ao longo de todo o seu comprimento (L) pode se estimado por :
=0,005
2
Onde:
: rea da seo transversal da solda ou soldas
: distncia do centro de gravidade da(s) solda(s) em relao linha neutra da viga
: momento de inrcia do elemento
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Controle e correo da distoro na soldagem: Medidas podem ser usadas para reduzir a
distoro em soldagem
No projeto de estruturas soldadas: Projetar estruturas com a menor quantidade possvel
de soldas
Usar chanfros que necessitem a deposio de menos metal de adio
Usar chanfros simtricos (X, K, duplo U, etc)
Posicionar soldas junto da linha neutra da pea ou em posies simtricas em relao linha neutra
Especificar o menor tamanho possvel das soldas compatvel com as solicitaes existentes
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Controle e correo da distoro na soldagem
(continuao): Na fabricao de estruturas soldadas:
Estimar distores posicionar as peas de forma a compensar estas distoro difcil de aplicar em estruturas complexas
Colocar peas na sua posio correta / prximo desta utilizar dispositivos de fixao ou outras tcnicas para aumento da restrio das peas ao movimento ponteamento antes da soldagem / gabaritos
Usar sequncia de deposio de cordes de solda deposio por partes, uso de mais de um soldador iniciando a operao no mesmo ponto e soldando em direes opostas montagem adequada montagem por subcomponentes minimizem a distoro
Usar tcnicas ativas de controle da distoro durante a soldagem fontes adicionais de aquecimento (e de resfriamento) gerar tenses trmicas adicionais capazes contrabalancear as tenses geradas pela soldagem reduzir distores exemplo: emprego de fontes de aquecimento (maaricos) lateralmente e deslocando-se junto com a tocha de soldagem
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Controle e correo da distoro na soldagem (continuao):
Aps a soldagem (correo da distoro):
Remoo a quente: Aquecimento localizado (isto , de forma similar ao que gerou
a distoro, mas de forma a contrabalance-la)
Aquecimento uniforme e conformao mecnica
Remoo a frio: Calandragem
Prensagem
Martelamento
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Cadeira de Elementos de Mquinas II Soldas Controle e alivio de tenses residuais:
Nvel de tenses residuais junta soldada diminudo reduzindo-se a quantidade de calor fornecido junta ou o peso de metal depositado
Pode ser feito otimizando-se o desenho do chanfro (reduzindo-se o ngulo do chanfro ou usando se preparaes simtricas, por exemplo) e evitando-se depositar material em excesso (evitando-se reforo excessivo em soldas de topo ou minimizando-se o tamanho de soldas de filete)
A seleo de processos de maior eficincia trmica (fonte de maior intensidade) possvel alternativa de controle difcil de ser justificvel economicamente na maioria dos casos
Tenses residuais tambm podem ser reduzidas uso de metal de adio com a menor resistncia permissvel no projeto assim como uma reduo dos vnculos externos da junta soldada (minimizando-se, assim, as tenses de reao)
Aps a soldagem tenses residuais aliviadas por mtodos trmicos ou mecnicos
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Controle e alivio de tenses residuais (continuao):