microestrutura de aços inoxidáveis

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8/20/2019 Microestrutura de aços inoxidáveis http://slidepdf.com/reader/full/microestrutura-de-acos-inoxidaveis 1/82 HERBERT ERNO MARKUS   , 201

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Page 1: Microestrutura de aços inoxidáveis

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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HERBERT ERNO MARKUS

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Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo

membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof Gil Eduardo Guimaratildees Dr Eng - Orientador

________________________________________

Prof Roger Schildt Hoffmann - Mestre

Panambi de marccedilo de 2014

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AGRADECIMENTOS

Agrave Empresa Bruning Tecnomental Ltda pelo auxilio de laboratoacuterio material

maacutequinas e equipamentos na execuccedilatildeo dos ensaios e corpos de prova

Aos colegas de trabalho da empresa Bruning pelo auxiacutelio prestado na

preparaccedilatildeo dos corpos de prova

Aos professores que ajudaram na elaboraccedilatildeo do trabalho

Agrave minha famiacutelia que teve compreensatildeo e me apoiou durante o curso

Ao professor Gil Eduardo Guimaratildees pela orientaccedilatildeo e apoio recebido

durante a elaboraccedilatildeo do trabalho

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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14

formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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18

A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 2: Microestrutura de aços inoxidáveis

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2

HERBERT ERNO MARKUS

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983120983137983150983137983149983138983145983122983123

2014

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3

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Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo

membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof Gil Eduardo Guimaratildees Dr Eng - Orientador

________________________________________

Prof Roger Schildt Hoffmann - Mestre

Panambi de marccedilo de 2014

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4

AGRADECIMENTOS

Agrave Empresa Bruning Tecnomental Ltda pelo auxilio de laboratoacuterio material

maacutequinas e equipamentos na execuccedilatildeo dos ensaios e corpos de prova

Aos colegas de trabalho da empresa Bruning pelo auxiacutelio prestado na

preparaccedilatildeo dos corpos de prova

Aos professores que ajudaram na elaboraccedilatildeo do trabalho

Agrave minha famiacutelia que teve compreensatildeo e me apoiou durante o curso

Ao professor Gil Eduardo Guimaratildees pela orientaccedilatildeo e apoio recebido

durante a elaboraccedilatildeo do trabalho

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6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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18

A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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19

114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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20

do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 3: Microestrutura de aços inoxidáveis

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3

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983110983125983118983239983235983119 983108983105 983126983105983122983113983105983239983235983119 983108983119 983120983119983123983113983107983113983119983118983105983117983109983118983124983119 983108983119 983109983116983109983117983109983118983124983119

983126983109983122983124983113983107983105983116

Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo

membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof Gil Eduardo Guimaratildees Dr Eng - Orientador

________________________________________

Prof Roger Schildt Hoffmann - Mestre

Panambi de marccedilo de 2014

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4

AGRADECIMENTOS

Agrave Empresa Bruning Tecnomental Ltda pelo auxilio de laboratoacuterio material

maacutequinas e equipamentos na execuccedilatildeo dos ensaios e corpos de prova

Aos colegas de trabalho da empresa Bruning pelo auxiacutelio prestado na

preparaccedilatildeo dos corpos de prova

Aos professores que ajudaram na elaboraccedilatildeo do trabalho

Agrave minha famiacutelia que teve compreensatildeo e me apoiou durante o curso

Ao professor Gil Eduardo Guimaratildees pela orientaccedilatildeo e apoio recebido

durante a elaboraccedilatildeo do trabalho

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6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 4: Microestrutura de aços inoxidáveis

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4

AGRADECIMENTOS

Agrave Empresa Bruning Tecnomental Ltda pelo auxilio de laboratoacuterio material

maacutequinas e equipamentos na execuccedilatildeo dos ensaios e corpos de prova

Aos colegas de trabalho da empresa Bruning pelo auxiacutelio prestado na

preparaccedilatildeo dos corpos de prova

Aos professores que ajudaram na elaboraccedilatildeo do trabalho

Agrave minha famiacutelia que teve compreensatildeo e me apoiou durante o curso

Ao professor Gil Eduardo Guimaratildees pela orientaccedilatildeo e apoio recebido

durante a elaboraccedilatildeo do trabalho

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6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 6: Microestrutura de aços inoxidáveis

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6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 ndash Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do material depositado14

Figura 2 ndash Ensaio do corpo de prova15

Figura 3 ndash Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real16

Figura 4 ndash Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento17

Figura 5 ndash Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo17

Figura 6 ndash Reforccedilo soldado20

Figura 7 ndash Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais20

Figura 8 ndash As dimensotildees22

Figura 9 ndash Dimensotildees baacutesicas do filete de solda22

Figura 10 ndash Corpo de prova ensaio de Impacto de Charpy aparecircncia de fratura24

Figura 11- Concentraccedilatildeo de tensotildees30

Figura 12 ndash Porosidade num filete de solda32

Figura 13 ndash Exemplo de trincas33

Figura 14 ndash Trincas a quente35

Figura 15 ndash Alivio de tensotildees35

Figura 16 ndash Trinca com entalhe obliacutequo36

Figura 17 ndash Tipos baacutesicos de juntas soldadas37

Figura 18 ndash Tipos de chanfros em T38

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 255339

Figura 20 ndash Simbologia usada pela norma de soldagem DIN 2255340

Figura 21 ndash Indicaccedilatildeo de largura de solda41

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta41Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto41

Figura 24 ndash Largura da solda42

Figura 25 ndash Indicadores de solda43

Figura 26 ndash Identificaccedilatildeo das dimensotildees43

Figura 27 ndash Caacutelculo de massa44

Figura 28 ndash Caacutelculo de aacuterea45

Figura 29 ndash Robocirc de solda Motoman46Figura 30 ndash Plasma PMX-105 CSA MULTHITERM47

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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14

formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 7: Microestrutura de aços inoxidáveis

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7

Figura 31 ndash Lixadeira Cinta 2 x25 ACE RBI47

Figura 32 ndash Politriz lixadeira DP 1048

Figura 33 ndash Soluccedilatildeo Nital 10-25 aacutelcool48

Figura 34 ndash Microscoacutepio Mitutoyo49

Figura 35 ndash Gabarito de solda50

Figura 36 ndash Calccedilo51

Figura 37 ndash Calccedilo51

Figura 38 ndash Posicionamento da tocha52

Figura 39 ndash Altura da solda52

Figura 40 ndash Peccedila usinada54

Figura 41 ndash Amostra54

Figura 42 ndash Ensaio56

Figura 43 ndash Corpo de prova57

Figura 44 ndash Dimensotildees da lente61

Figura 45 ndash Efeito do deslocamento sentido A73

Figura 46 ndash Corpo de prova padratildeo 1 A 1074

Figura 47 ndash Efeito de deslocamento sentido B74

Figura 48 ndash Corpo de prova padratildeo 1 B 1074

Figura 49 ndash Efeito de deslocamento sentido C75

Figura 50 ndash Corpo de prova padratildeo 1 C 1075

Figura 51 ndash Comparativo76

Figura 52 ndash Padratildeo76

Figura 53 ndash 1 A 1077

Figura 54 ndash 1 B 1077

Figura 55 ndash 1 C 1078

Figura 56 ndash Comparativo entre as aacutereas de corpo de prova79Figura 57 ndash Comparativo entre a aacuterea um dos corpos de prova79

Figura 58 ndash Comparativo entre a aacuterea dois dos corpos de prova80

Figura 59 ndash Comparativo entre a aacuterea trecircs dos corpos de prova80

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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14

formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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18

A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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19

114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 8: Microestrutura de aços inoxidáveis

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8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos19

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas de soldadas23

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por

fadiga25

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resistecircncia de juntas soldadas27

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas44Tabela 6 - Materiais53

Tabela 7 - Paracircmetros de solda55

Tabela 8 - Macrografia59

Tabela 9 - Macrografia e corpos de prova61

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova72

Tabela 11 - Aacutereas dos corpos de prova7

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9

SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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14

formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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18

A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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19

114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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20

do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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21

Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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22

Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 9: Microestrutura de aços inoxidáveis

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SUMAacuteRIO

INTRODUCcedilAtildeO11

Objetivos12

Objetivo Geral12

Objetivos Especiacuteficos12

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA13

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem13

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo13

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo14

113 Resistecircncia estaacutetica da junta soldada15

114 Resistecircncia do metal depositado19

115 propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo19

116 Tenacidade da junta de solda23

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila24

118 Eficiecircncia da junta de solda25

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas26

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no

projeto de estruturas soldadas29

11101 Metal-base29

11102 Materiais de consumo29

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais 291112 Concentraccedilatildeo de tensotildees30

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo31

1114 Porosidade31

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda32

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado32

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda33

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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20

do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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31

No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 10: Microestrutura de aços inoxidáveis

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10

1118 Trincas a frio na zona termicamente afetada35

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas36

1120 Simbologia de soldagem38

1121 Posicionamento dos siacutembolos401122 Indicaccedilatildeo do lado da seta41

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)42

1124 Caacutelculo de massa depositada44

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS46

21 Gabarito de solda59

211 Origem do teste50212 Posicionamento da tocha51

22 Materiais52

221 Corpo de prova53

222 Resultado do ensaio55

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova58

224 Anaacutelise dos resultados583 RESULTADOS OBTIDOS59

4 DISCUSSAtildeO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS73

5 CONCLUSAtildeO81

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS82

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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13

1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 11: Microestrutura de aços inoxidáveis

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12

processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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25

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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26

- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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27

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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28

Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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29

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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30

comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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31

No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 12: Microestrutura de aços inoxidáveis

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processa mediante a energia teacutermica para promover a referida fusatildeo dos

materiais

Atualmente satildeo conhecidos inuacutemeros diferentes processos de soldagem

que podem ser aplicados em diferentes juntas a ser soldado onde oferece as

melhores condiccedilotildees de aplicaccedilatildeo para cada caso procurando os meios mais

seguros e econocircmicos

Este trabalho tem como objetivo de mostrar o quanto a variaccedilatildeo de folga

pode impactar na uniatildeo de solda sem comprometer as propriedades mecacircnicas

dos materiais

Objetivos

Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral desenvolver um estudo de uniotildees de

chapa focado na variabilidade de ateacute 2mm de folga na junta a ser soldada

comparando as diferenccedilas entre as aacutereas Isso eacute um dos fatores determinantes na

resistecircncia da qualidade do produto final A junta de solda seraacute desenvolvida emum robocirc de solda com um dispositivo de posicionamento correto das peccedilas para

obter uma precisatildeo na junta soldada

Objetivos especiacuteficos

Os objetivos especiacuteficos deste trabalho satildeobull Realizar o estudo e revisatildeo bibliograacutefica dos conceitos das uniotildees de

junta de solda

bull Identificar os modos de falha das uniotildees de junta de solda

bull Realizar testes experimentais de laboratoacuterio para estimar medidas da

confiabilidade das juntas de solda

Estes resultados seratildeo obtidos atraveacutes de ensaios metalograacuteficos que

permitem avaliar a regiatildeo onde houve a fusatildeo do material

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1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 13: Microestrutura de aços inoxidáveis

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1 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

11 Fundamentos teoacutericos da metalurgia de soldagem

A soldagem eacute conhecida usualmente como processo de uniatildeo de duas ou

mais partes metaacutelicas Essas uniotildees quando soldadas satildeo expostas a ciclos

teacutermicos transformando a estrutura metaacutelica do material induzindo deformaccedilotildees e

tensotildees residuais que satildeo importantes no desempenho da construccedilatildeo soldada

Todas essas relaccedilotildees podem trazer defeitos de soldagem como

aparecimento de trincas ou outros problemas relacionados agrave estrutura do material

com consequecircncias que podem influenciar na seguranccedila das juntas soldadas

111 Solidificaccedilatildeo e estrutura da zona de fusatildeo

Na soldagem podem ocorrer vaacuterios defeitos como porosidade trincas em

funccedilatildeo da velocidade da solidificaccedilatildeo do material soldado Este mecanismo de

solidificaccedilatildeo por fusatildeo pode ser considerado semelhante ao processo de fundiccedilatildeo

de metais diferindo apenas nos seguintes pontos

a - maior velocidade de solidificaccedilatildeo

b ndash fusatildeo e solidificaccedilatildeo do material ocorrendo simultaneamente

c ndash movimentaccedilatildeo da fonte de calor

d ndash a solidificaccedilatildeo do material inicia no contorno do metal base onde ocorre

a fusatildeo e a liga do metal base

A figura 1 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta solda do

metal fundido com o metal-base O ponto A representa o iniacutecio da geraccedilatildeo da

estrutura do metal-base Esta linha de fusatildeo eacute de acordo com a fonte de calor

gerado durante o processo de soldagem Essa linha de fusatildeo os gratildeos grosseiros

satildeo parcialmente fundidos pelo calor gerado no arco eleacutetrico

Como os gratildeos cristalinos remanescem do metal-base que natildeo se fundem

pelo arco que atua no nuacutecleo durante a solidificaccedilatildeo natildeo haacute necessidade de se

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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formarem novos nuacutecleos para geraccedilatildeo da estrutura na linha de fusatildeo sendo

somente necessaacuteria agrave presenccedila dos gratildeos cristalinos do metal-base

Figura 1 - Direccedilotildees de solidificaccedilatildeo do metal depositado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p66)

112 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e micros segregaccedilatildeo

Os macros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo

ateacute o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes de vida a solidificaccedilatildeo descontiacutenua no cordatildeo de soldaOs micros segregaccedilatildeo indicam a transformaccedilatildeo dos componentes dentro

do contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

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Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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20

do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 15: Microestrutura de aços inoxidáveis

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 16: Microestrutura de aços inoxidáveis

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16

Figura 3 - Curva de tensatildeo de deformaccedilatildeo real

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p206)

A figura 3 mostra um diagrama de tensotildee e deformaccedilotildees de um corpo deprova cilindrico de um accedilo doce quando submetido ao ensaio de traccedilatildeo O ponto P

representa o limite proporcionalidade do material ou seja ateacute esse ponto as

tensotildees crecem linearmente com as deformaccedilotildees segundo a lei de Hooke O

ponto E representa o limite elaacutesticidade do material isto eacute se o corpo de prova for

carregado ateacute esse ponto e em seguida aliviado natildeo permaneceraacute qualquer

deformaccedilatildeo plastica permanente revelando portanto o comportamento elaacutestico do

material ateacute aquele ponto No ensaio convencional de trasatildeo eacute dificil determinareste ponto pois estes valores satildeo estipulados a um valor da tensatildeo

correspondente a uma deformaccedilatildeo de 0005 a 001 como sendo o limite de

elasticidade do material O ponto S1 por sua vez eacute o valor maacuteximo de tensatildeo que

se atinge antes de iniciar o escoamento e se caracteriza pelo fato da tensatildeo se

manter constante ou sofrer uma raacutepida queda em sua velocidade de crescimento

No ponto S1 eacute o limite de escoamento ou limite superior de escoamento O ponto

S2 as tensotildees comeccedilam a crescer novamente correspondente ao aumento de

deformaccedilotildees que eacute o limite inferior de escoamento

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17

Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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19

114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 17: Microestrutura de aços inoxidáveis

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Figura 4 - Limite elaacutestico e limite convencional de escoamento

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

Eacute dificil distinguir de alguns materiais qual o ponto das tensotildees-

deformaccedilotildees encontrado no diagrama atraveacutes de ensaios de traccedilatildeo Eacute comum

especificar para materiais um limite de escoamento convencional que eacute definido

como uma tensatildeo correspondente a uma deformaccedilatildeo de 02 conforme indica na

figura 4

Figura 5 - Fratura de corpos de prova para ensaio de traccedilatildeo

(seccedilatildeo transversal) (seccedilatildeo transversal)

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p207)

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A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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23

Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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25

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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26

- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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29

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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30

comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 18: Microestrutura de aços inoxidáveis

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18

A ductilidade do material eacute estimado atraveacutes da medida da alongamento

obtido no ensaio de traccedilagraveo medida eacute efetuada entre os pontos de referecircncia

marcado sobre a parte uacutetil do corpo de prova conforme figura 5 O alongamento eacute

calculado pela equaccedilatildeo

- Comprimento da base de referecircncia

ndash Comprimento entre os pontos de referecircncia apoacutes ruptura do

corpo de prova

Nos corpos circulares pode se estimar a ductilidade do material por meio

de reduccedilatildeo da aacuterea que ocorre durante o ensaio de traccedilatildeo A reduccedilatildeo da aacuterea

expressa em porcentagem da aacuterea original do corpo de prova calculado pela

equaccedilatildeo

X 100 ()

- aacuterea de seccedilatildeo transversal original do corpo de prova

ndash aacuterea de seccedilatildeo transversal do corpo de prova apoacutes a ruptura

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19

114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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114 Resistecircncia do metal depositado

Em juntas soldadas de accedilo o material-base tem uma resistecircncia menor agrave

traccedilatildeo do que o metal depositado desde que o processo de soldagem e os

materiais de consumo sejam apropriados para uma junta de solda sem apresentar

defeitos consideraacuteveis condenaacuteveis O metal depositado varia no alongamento e

ductilidade dependendo do processo de soldagem e os materiais de consumo

utilizado Dessa forma os dois paracircmetros deveratildeo ser selecionados de acordo

com o procedimento de soldagem e as propriedades do material a ser soldado

A resistecircncia do metal depositado varia de acordo onde ele for depositado

na junta soldada eacute importante especificar de onde deve ser retirado o corpo de

prova para a realizaccedilatildeo do ensaio de traccedilatildeo conforme figura 4 A tabela 1

apresenta os valores das propriedades mecacircnicas do metal depositado com

eletrodos revestidos

Tabela 1 - Propriedade mecacircnica especificada para metais depositados de

eletrodos revestidos para accedilos

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p208)

115 Propriedades de traccedilatildeo de juntas de topo

A resistecircncia agrave traccedilatildeo de junta de solda pode ser considerada equivalente a

do metal-base desde que os processos e materiais de soldagem sejamrecomendados para cada caso considerado Em uma junta de solda dependendo

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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do caso pode ser executado por um ou mais passes desde que o cordatildeo final

tenha uma saliecircncia em relaccedilatildeo agrave superfiacutecie do metal-base denominada reforccedilo do

cordatildeo ou da solda A altura do reforccedilo natildeo eacute recomendaacutevel a exceder os 3mm

figura 6

Figura 6 - Reforccedilo soldado

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

A transiccedilatildeo entre o metal-base e reforccedilo denominada peacute da solda eacute

considerada uma descontinuidade de forma o que pode originar uma concentraccedilatildeo

de tensotildees Essa concentraccedilatildeo depende do formato do peacute do cordatildeo e da

existecircncia de mordeduras Dependendo do formato do cordatildeo o grau de

concentraccedilatildeo de tensotildees na ordem de 13 a 18 vezes a tensatildeo superficial

conforme figura 7

Figura 7 - Concentraccedilatildeo de tensotildees superficiais

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p209)

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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25

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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26

- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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27

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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29

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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30

comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 21: Microestrutura de aços inoxidáveis

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Pode se formar uma concentraccedilatildeo de tensotildees residuais na aacuterea adjacente

da junta soldada que pode afetar a resistecircncia da junta Na junta pode se originar

trincas no metal depositado o que diminui consideravelmente a resistecircncia agrave traccedilatildeoda junta soldada o mesmo natildeo acontece no caso de porosidades tendo um efeito

menor sobre a resistecircncia da junta

A distribuiccedilatildeo de tensotildees que se formam na junta devido ao seu formato a

concentraccedilatildeo de tensotildees satildeo de alta intensidade que podem ocorrer na raiz ou no

peacute da solda O fator de concentraccedilatildeo de tensotildees pode atingir valores da ordem de

6 a 8 na raiz e de 2 a 6 no peacute do filete de solda A resistecircncia agrave traccedilatildeo da junta

soldada eacute definida como sendo uma carga que ocasiona a ruptura da garganta daseccedilatildeo transversal eacute expressa sob a forma de tensatildeo pela equaccedilatildeo

P ndash carga de ruptura do filete (Kg)

ndash comprimento efetivo da solda

983150983150983150983150 991251991251991251991251 983150983290983149983141983154983151983155 983140983141 983142983145983148983141983156983141 983141983142983141983156983145983158983151983155

983085 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983112983112983112983112 991251 983137983148983156983157983154983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 22: Microestrutura de aços inoxidáveis

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Figura 8 - As dimensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Figura 9 - Dimensotildees baacutesicas no filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

991251 983107983151983149983152983154983145983149983141983150983156983151 983151983157 983137983148983156983157983154983137 983140983137 983152983141983154983150983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983108983145983149983141983150983155983267983151 983138983265983155983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

983085 983088983084983095983088983095 991251 983143983137983154983143983137983150983156983137 983156983141983283983154983145983139983137 983140983151 983142983145983148983141983156983141

991251 983111983137983154983143983137983150983156983137 983154983141983137983148

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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Tabela 2 - Resistecircncia a traccedilatildeo de juntas soldadas

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p210)

Na tabela 2 haacute uma comparaccedilatildeo entre as resistencias do metal depositado

de juntas em filete e de topo

116 Tenacidade da junta soldada

A resistecircncia do material a carregamento estaacutetico eacute diferente no

comportamento em relaccedilatildeo a solicitaccedilotildees dinacircmicas A tenacidade eacute a capacidade

do material absorver consideraacutevel niacutevel de energia antes de romper Existe uma

consideraccedilatildeo difundida quanto maior a resistecircncia a ruptura do material maior

seraacute sua tenasidade Mesmo assim considerando dois metais com valores de

limite de ruptura igual sua tenacidade pode vaacuteriar consideravelmente em funccedilatildeo

da composiccedilatildeo quiacutemica

Uma avaliaccedilatildeo quantitativa da tenacidade dos materiais pode ser feita pela

energia absorvida pelos corpos de prova durante o ensaio de impacto A

tenacidade do metal diminui em funccedilatildeo da temperatura do meio ateacute um

determinado valor Essa diminuiccedilatildeo da tenacidade eacute denominada transiccedilatildeo

caracteriacutestica do metal quando a temperatura do meio se torna inferior

estabelecido o material se torna fraacutegil Figura 10

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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25

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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24

Figura 10 - Corpo de prova para ensaio de impacto Charpy aparecircncia de fratura

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p212)

117 Tensatildeo admissiacutevel e coeficiente de seguranccedila

Num projeto estrutural deve-se conhecer qual a tensatildeo maacutexima admissiacutevelque a estrutura pode trabalhar Essas tensotildees devem ser consideradas com

valores maacuteximos na faixa de trabalho e para considerar seguras sempre levar em

consideraccedilatildeo as propriedades mecacircnicas do material-base e do metal depositado

e o tipo de esforccedilo utilizado na junta O valor da tensatildeo admissiacutevel do material

depende da importacircncia e a confiabilidade que a estrutura deve suportar sendo

normalmente especificado como uma fraccedilatildeo adequada a resistecircncia a traccedilatildeo do

material-base

O coeficiente de seguranccedila num projeto a ser considerado eacute o regime

elaacutestico e a relaccedilatildeo entre a tensatildeo de escoamento e de ruptura Estes coeficientes

satildeo considerados como uma incerteza na capacidade de deformaccedilatildeo ou de ruptura

da estrutura e eacute estabelecido para fazer frente a diversos fatores desconhecidos

que podem influenciar na estrutura No caso de juntas soldadas a proacutepria flutuaccedilatildeo

da qualidade da solda eacute considerada um fator de incerteza que pode influir na

determinaccedilatildeo do coeficiente de seguranccedila conforme tabela 3

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Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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25

Tabela 3 - Exemplos de tensotildees admissiacuteveis sem considerar fratura por fadiga

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p214)

118 Eficiecircncia da junta soldada

A eficiecircncia da junta eacute considerada pelo caacutelculo da tensatildeo admissiacutevel da

junta soldada e pode ser definida como sendo um fator de reduccedilatildeo de tensatildeo em

relaccedilatildeo a tensatildeo admissiacutevel do metal-base Eacute determinado em funccedilatildeo do material

soldado procedimento meacutetodo de inspeccedilatildeo e das condiccedilotildees de serviccedilo da junta

soldada sendo expressa pela relaccedilatildeo

Os fatores que influenciam na eficiecircncia da junta soldada satildeo

- material de solda

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26

- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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- processo de soldagem (arco eletrico com eletrodo revestido MIGMAG

etc)

- ambiente de soldagem e posiccedilatildeo (plana verticalsobrecabeccedila etc)

- tratamento teacutermico (alivio de tensotildees etc)

- acabamento

- tipo de junta a ser soldada

119 Caacutelculo da resistecircncia estrutural das juntas soldadas

O caacuteculo da resistecircncia das juntas soldadas eacute feito com base nos criteacuterios

das tensotildees admissiacuteveis Sendo assim satildeo consideradas todas as pequenas

deformaccedilotildees e a relaccedilatildeo entre as tensotildees e deformaotildees obedecendo a lei Hooke

O esforccedilo que induz na estrutura uma tensatildeo maacutexima valor igual a tensatildeo

admissiacutevel previamente estabelecida Os caacutelculos satildeo relativamente complicados

mas para simplificar se adota o valor atuante na garganta do filete como sendo a

tensatildeo meacutedia na junta A tabela 4 abaixo mostra as formulas simplificadas para

caacutelcular a junta soldada adotado pela ISO

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Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 27: Microestrutura de aços inoxidáveis

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27

Tabela 4 - Expressotildees para caacutelculo da resitecircncia de juntas de soldadas

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28

Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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29

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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30

comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 28: Microestrutura de aços inoxidáveis

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28

Continuaccedilatildeo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p216)

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29

1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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30

comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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31

No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

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ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1110 Problemas potenciais e cuidados que devem ser tomados no projeto de

estruturas soldadas

11101 Metal-base

Um dos pontos criacuteticos eacute conhecer claramente os requesitos de projeto

esforccedilo requerido ambiente de trabalho condiccedilotildees extremasseleccedilatildeo correta dos

materiais a serem empregados Estes cuidados satildeo necessaacuterios para obter uma

estrutura livre de problemas nas juntas soldadas

O bom desempenho de uma estrutura soldada depende de cada junta nela

existente e com a escolha correta de materiais-base com exelente soldabilidade

processo qualificaccedilatildeo do procedimento e controles adequados e fundamentais

para a construccedilatildeo de estruturas que oferecem alta confiabilidade

11102 Materias de consumo

A seleccedilatildeo do material de consumo a ser empregado deve-se efetuar com

criteacuterios rigorosos para assegurar a qualidade requerida pelas juntas soldadas

Para isso o projetista de estrutura deve estar atualizado nos uacuteltimos

desenvolvimentos e teacutecnicas de soldagem para a escolha adequada dos materiais

a serem empregados Uma escolha de material baseado somente nas propriedaes

mecacircnicas pode redundar no emprego de materiais de difiacutecil processamento

gerando defeitos potenciais no processo de soldagem

1111 Distorccedilotildees e tensotildees residuais

As juntas soldadas se deformam devido ao ciclos teacutermicos que ocorrem

durante a soldagem o metal se aquece e se expande plasticamente e na fase de

esfriamento o material sofre uma contraccedilatildeo na tentativa de retornar ao seu estado

natural criando um complexo campo de deformaccedilatildeo o que ocasiona a geraccedilatildeo

das tensotildees residuais As distorccedilotildees e tensotildees residuais no processo de soldagem

fazem parte do projeto os mesmos devem ter um cuidado especial para natildeo

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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comprometerem a qualidade da estrutura Alguns cuidados para minimizar as

tensotildees

- selecionar materiais com alta tenacidade

- evitar executar juntas proacuteximas entre si natildeo convergir as juntas para um

uacutenico ponto

- usar uma sequecircncia de soldagem que atenuem os efeitos de uma junta

excessivamente vinculada

- projetar as juntas soldadas para opter o miacutenimo de material de

enchimento

- reduzir o nuacutemero de passes no preenchimento da junta

- adotar o melhor processo de soldagem que se adapte a estrutura

soldada

1112 Concentraccedilatildeo de tensotildees

Sempre que houver uma mudanccedila na geometria estrutural existe uma

tendecircncia que as tensotildees se concentrem neste local O fator de concentraccedilatildeo de

tensotildees ou coeficiente de forma eacute definido como quociente entre a maacutexima tensatildeo

elaacutestica atuante devida a descontinuidada e a tensatildeo meacutedia resultante

da divisatildeo do valor do esforccedilo solicitante pela aacuterea seccional miacutenima da regiatildeo em

estudo

Figura 11 - Concentraccedilatildeo de tensotildees

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p232)

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31

No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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No processo de soldagem os aspectos geomeacutetricos provocam mudanccedilas

nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas do metal devido aos ciclos teacutermicos a que

satildeo submetidos Devido a estes fatores o projeto e a execuccedilatildeo das juntas

soldadas devem merecer os devidos cuidados com as concentraccedilotildees de tensotildees

para garantir uma estrutura segura

1113 Reaccedilotildees metaluacutergicas na solidificaccedilatildeo

Na solidificaccedilatildeo existem trecircs tipos de segregaccedilatildeo macrossegregaccedilatildeo na

ondulaccedilatildeo do cordatildeo e microssegregaccedilatildeo

A macrossegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo gradual na linha de fusatildeo ateacute

o centro cordatildeo de solda

A segregaccedilatildeo na ondulaccedilatildeo do cordatildeo indica o tipo de transformaccedilatildeo dos

componentes devida agrave solidificaccedilatildeo descontinua no cordatildeo de solda

A microssegregaccedilatildeo indica a transformaccedilatildeo dos componentes dentro do

contorno de gratildeo cristalino ou nos gratildeos menores

1114 Porosidade

A porosidade no metal depositado numa junta de solda eacute provocada pela

accedilatildeo dos gases que se formam durante o processo de soldagem trazendo

inconveniecircncias na junta tais como

a ndash liberaccedilatildeo de gases pela diferenccedila de solubilidade entre liacutequidos e

soacutelidos na temperatura de solidificaccedilatildeo na junta de soldab ndash liberaccedilatildeo de gases nas reaccedilotildees quiacutemicas no metal depositado na fusatildeo

dos materiais

c ndash os gases fiacutesicos da atmosfera do arco

Os gases satildeo gerados na fusatildeo de solda pelas diferenccedilas de solubilidade

entre o nitrogecircnio e pelo hidrogecircnio contido nos accedilos Os gases gerados pela

reaccedilatildeo quiacutemica satildeo representados pelo monoacutexido de carbono na poccedila de fusatildeo

Essas causas satildeo compreendidas pelos gases inertes na soldagem ou pelaatmosfera externa na junta de solda

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 32: Microestrutura de aços inoxidáveis

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32

Figura 12 - Porosidade num filete de solda

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p67)

1115 Propagaccedilatildeo de trincas na zona de solda

Nas juntas de solda forma-se uma regiatildeo com alta sensibilidade com uma

estrutura fraacutegil isso ocorre principalmente nos accedilos Se uma fratura fraacutegil ocorre

nos accedilos com resistecircncia insuficiente ela pode se propagar com uma velocidade

muito alta na ordem de 2000ms atingindo toda estrutura quase instantaneamente

Na junta de solda a microestrutura torna-se fraacutegil podendo provocar

fraturas concentraccedilatildeo de tensotildees e existecircncia de defeitos de soldagem Dessaforma eacute muito importante estimar a resistecircncia na zona de solda contra a

nucleaccedilatildeo da fratura para garantir a seguranccedila da solda Outros fatores influenciam

na ocorrecircncia da fratura tais como velocidade de deformaccedilatildeo tensotildees residuais

entalhes concentraccedilatildeo de tensotildees e descontinuidades estruturais Estes fatores

devem ser estudados atraveacutes de ensaios e corpos de prova

1116 Propagaccedilatildeo de trincas do metal depositado

Eacute desnecessaacuterio lembrar que as propriedades do metal depositado

dependem de sua estrutura como no caso o metal-base da zona termicamente

afetada Para melhorar a qualidade do metal depositado eacute necessaacuterio controlar os

diferentes fatores que influenciam na propagaccedilatildeo da fratura O metal depositado se

diferencia termicamente na zona afetada pois ela se funde e solidifica durante o

processo de soldagem incluindo grande quantidade de impureza como oxigecircnio

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 33: Microestrutura de aços inoxidáveis

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33

A composiccedilatildeo quiacutemica do material depositado depende do processo de

soldagem e a mesma se constitui do material-base de consumo Importante

considerar a influecircncia das impurezas incluiacutedas no material a ser soldado

particularmente o oxigecircnio como a estrutura do material base para evitar

propagaccedilatildeo de trincas

1117 Trincas que ocorrem na zona de solda

Existem vaacuterios tipos de trincas que podem ocorrer durante o processo de

soldagem podendo ser classificadas em fraturas a frio e fraturas a quente

A fratura a frio se origina agrave temperaturas inferiores a 300 graus ela ocorre

na zona termicamente afetada e na regiatildeo do material depositado A fratura a frio

que ocorre na zona de solda satildeo mostrados na Figura 13

As principais trincas que ocorrem na zona termicamente afetada satildeo

trincas no cordatildeo trincas na raiz trincas no peacute da solda e trincas lamelar As

trincas que ocorrem no metal depositado podem ser longitudinais ou transversais

As trincas a quente podem ser encontradas e se originam no metal de

solda ou na zona termicamente afetada em altas temperaturas superiores a 900

graus durante a solidificaccedilatildeo da zona de solda

Figura 13 - Exemplo de trincas

Trincas no cordatildeo

Trincas na raiz

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34

Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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Fonte Filho (2008 p35)

Aleacutem das trincas mencionadas acima temos as trincas devido ao alivio detensotildees que ocorre na zona afetada quando o accedilo eacute de baixa liga e soldado apoacutes

o reaquecido entre 550-700graus para efeito de alivio de tensotildees

As trincas a quente ocorrem quando o material depositado se encontra na

fase de solidificaccedilatildeo na zona soldada satildeo trincas na cratera e as trincas

longitudinais conforme Figura 14 As trincas originadas no alivio de tensotildees

ocorrem geralmente durante o tratamento teacutermico e se inicia no peacute do cordatildeo na

zona termicamente afetada como mostrado na Figura 15

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 35: Microestrutura de aços inoxidáveis

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36

Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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Figura 16 - Trinca com entalhe obliacutequo

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p 91)

As trincas a frio na zona termicamente afetada satildeo causadas pela accedilatildeo

conjunta dos seguintes fatores

a ndash estrutura da zona teacutermica afetada

b ndash accedilatildeo do hidrogecircnio na junta soldado

c ndash tensatildeo na junta

1119 Classificaccedilatildeo das juntas soldadas

A solda eacute realizada na peccedila sobre as juntas Devido primeiramente ao

requisito de projeto espessura das peccedilas e ao processo de soldagem e a

distorccedilatildeo admissiacutevel as juntas devem apresentar nas bordas diferentes

configuraccedilotildees para serem unidas de forma econocircmica e tecnicamente aceitaacutevel

As juntas de solda mais utilizados em estruturas de accedilo satildeo classificadas

como junta de topo juntas em T juntas de canto e sobrepostas

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Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 37: Microestrutura de aços inoxidáveis

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37

Figura 17 - Tipos baacutesicos de juntas soldadas

Junta de topo

Junta em T

Junta em cruz

Junta em quina

Junta com reforccedilo

Junta de arresta paralela

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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38

Junta sobreposta

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p179)

Pode se mencionar padrotildees de junta de solda com chanfro essas podem

variar entre si conforme o tipo de aplicaccedilatildeo e ser decisivamente na preparaccedilatildeo de

um chanfro para manter a qualidade da junta soldada

Figura 18 - Tipos de chanfros em T

Fonte Okumura amp Tamighuchi (1982 p181)

1120 Simbologia de soldagem

A simbologia de soldagem eacute uma ferramenta importante para uma

especificaccedilatildeo de uma junta de solda em desenho atraveacutes da simbologia o

projetista transmite as instruccedilotildees necessaacuterias ao soldador para execuccedilatildeo da junta

de solda com qualidade e seguranccedila O siacutembolo de solda eacute uma forma de transmitir

ao soldador as informaccedilotildees necessaacuterias para obter o formato da junta de solda os

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 39: Microestrutura de aços inoxidáveis

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39

meios aparecircncia acabamento do cordatildeo e o seu comprimento Existem vaacuterias

normas internacionais para os siacutembolos referentes agrave solda dentro das quais se

destacam as AWS JIS DIN ISO e ABNT A simbologia usada pela norma ISO

2553 representado na Figura 19

Figura 19 ndash Simbologia usada pela norma ISO 2553

Fonte ISO 2553

A simbologia usada na representaccedilatildeo de solda segundo a norma DIN e da

ISO satildeo baseadas nas seguintes regras

A ndash os siacutembolos de solda deveratildeo indicar o tipo de junta ou uniatildeo de duas

peccedilas a ser soldado

b ndash os siacutembolos devem ser indicados sobre a linha de referencia do cordatildeo

de solda

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 40: Microestrutura de aços inoxidáveis

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40

c ndash a linha descrita deve ser indicada na linha de referecircncia e de chamada

indicando onde a uniatildeo deve ser soldado A linha de referecircncia deve ser reta e

horizontal A linha de chamada deve formar um acircngulo de 60 graus em relaccedilatildeo agrave

linha de referencia ela deve ser reta

Figura 20 ndash Simbologia de soldagem DIN em ISO 22553

Fonte ISO 2553

1121 Posicionamento dos siacutembolos

a ndash na solda simeacutetrica a linha tracejada pode ser omitida

b ndash preferencialmente o siacutembolo da solda sempre seraacute colocado no lado

inferior da linha cheia

c ndash quando natildeo indicado o processo de solda eacute considerado MAG

d ndash quando natildeo indicado o comprimento do cordatildeo de solda significa que a

solda deve ser executada em toda a extensatildeo indicada pela seta

e ndash a indicaccedilatildeo da largura da solda eacute feita atraveacutes do dimensionamento no

desenho Figura 21

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 41: Microestrutura de aços inoxidáveis

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41

Figura 21 - Indicaccedilatildeo da largura da solda

Fonte ISO 2553

1122 Indicaccedilatildeo do lado da seta

Quando o siacutembolo for colocado em cima da linha de referecircncia cheia

indica que a solda deve ficar diretamente no lado indicado pela seta Figura 22

Figura 22 ndash Indicaccedilatildeo do lado da seta

Fonte ISO 2553

Quando o siacutembolo for incluiacutedo na linha de referecircncia tracejada indica que a

solda deve ficar diretamente no lado oposto agrave face indicada pela seta Figura 23

Figura 23 ndash Indicaccedilatildeo do lado oposto

Fonte ISO 2553

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 42: Microestrutura de aços inoxidáveis

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42

Natildeo eacute permitido indicar a solda para indicaccedilatildeo da largura da solda esta

indicaccedilatildeo estaraacute errada figura 24

Figura 24 - Largura da solda

Fonte ISO 2553

1123 Garganta (a) Perna (z) e Penetraccedilatildeo (s)

A indicaccedilatildeo de uma solda em acircngulo existe dois meacutetodos de indicar as

dimensotildees transversais Por esse motivo a letra ldquoardquo ou ldquozrdquo deve preceder agrave

respectiva dimensotildees

As soldas de acircngulo principalmente de grande penetraccedilatildeo a espessura da

solda de acircngulo principalmente de grandes penetraccedilotildees a espessura de solda

pode ser indicado por ldquosrdquo figura 25 Para casos especiais onde eacute necessaacuteria uma

penetraccedilatildeo efetiva e paralela a superfiacutecie da peccedila pode ser indicada por ldquoserdquo figura

26

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 43: Microestrutura de aços inoxidáveis

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43

Figura 25 ndash Indicaccedilotildees de solda

Fonte ISO 2553

Figura 26 - Identificaccedilatildeo de dimensotildees

Fonte Fonte ISO 2553

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 44: Microestrutura de aços inoxidáveis

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44

1124 Caacutelculo de massa depositada ( )

= L ρ ρ= densidade da solda (tabela 15)

= eacute a aacuterea transversal do cordatildeo associado com o metal

depositado

L= comprimento do cordatildeo

Figura 27 ndash Caacutelculo da massa

Fonte Modenesi (2001 p 2)

Tabela 5 - Densidade de algumas ligas

983108983141983150983155983145983140983137983140983141983155 983137983152983154983151983160983145983149983137983140983137983155 983140983141 983137983148983143983157983149983137983155 983148983145983143983137983155

983116983145983143983137 983108983141983150983155983145983140983137983140983141 (983143 )

983105983271983151 983139983137983154983138983151983150983151 78

983105983271983151 983145983150983151983160983145983140983265983158983141983148 80

983116983145983143983137983155 983140983141 983107983151983138983154983141 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983118983277983153983157983141983148 86

983116983145983143983137983155 983140983141 983105983148983157983149983277983150983145983151 26

983116983145983143983137983155 983140983141 983124983145983156983266983150983145983151 47

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 45: Microestrutura de aços inoxidáveis

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45

Caacutelculo de

= + + +

= +

= =

= t f

= wr 4 ou alternativamente

= ( + 1)[ 2( t - + ]

= ou alternativamente

= sup2

Figura 28 ndash Caacutelculo da aacuterea

Fonte Modenesi (2001 p 2)

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 46: Microestrutura de aços inoxidáveis

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46

2 MEacuteTODOS E MATERIAIS

O processo foi desenvolvido numa maacutequina estacionaacuteria robocirc de solda

motoman com as seguintes caracteriacutesticas

bull Fabricante YASKAWA MOTOMEN ROBOTICA DO BRASIL

bull Modelo CEacuteLULA DE SOLDA COM DOIS ROBO MA ndash 1900 ndash A00

bull Tipo de Controle DX100

bull Nuacutemero de Seacuterie 24093940

bull Ano de Fabricaccedilatildeo 2013

Figura 29 - Robocirc de solda Motoman

Fonte Bruning 2014

Outros equipamentos utilizados para a anaacutelise dos corpos de provas foram

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 47: Microestrutura de aços inoxidáveis

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47

Figura 30 - PLASMA PMX ndash 105 CSA MULTHITERM

Fonte Bruning 2014

Figura 31 - LIXADEIRA CINTA LX2S ACERBI

Fonte Bruning 2014

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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72

4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 48: Microestrutura de aços inoxidáveis

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48

Figura 32 - POLITRIZ LIXADEIRA DP ndash 10

Fonte Bruning 2014

Figura 33 - SOLUCcedilAtildeO NITAL 1025 ndash 1025HNO3 ndash 9025ALCOOL

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 49: Microestrutura de aços inoxidáveis

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49

Fonte Bruning 2014

Figura 34 - MICROSCOacutePIO Mitutoyo Modelo 70520 Ampliaccedilatildeo 200x

Fonte Bruning 2014

21 Gabarito de solda

Acessoacuterio desenvolvido para obter um perfeito posicionamento do corpo de

prova no momento de soldar e para garantir o posicionamento dos demais corpos

de prova para que as variaacuteveis deste processo sejam sempre as mesmas e os

resultados obtidos sejam confiaacuteveis Figura 35

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 50: Microestrutura de aços inoxidáveis

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50

Figura 35 - Gabarito de solda

Fonte Bruning 2014

211 Origem do teste

Calccedilo usado para dar o espaccedilamento de 02mm de cada corpo de prova

chegando ateacute os dois miliacutemetros conforme os testes realizados Figura 36 e 37

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 51: Microestrutura de aços inoxidáveis

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51

Figura 36 - Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 37 - Calccedilo

Calccedilo

Fonte Fonte Bruning 2014

212 Posicionamento da tocha

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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56

Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 52: Microestrutura de aços inoxidáveis

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52

O posicionamento da tocha e a altura do cordatildeo foram efetuados conforme

a figura 38 e 39

Figura 38 ndash Posicionamento de tocha

Fonte Fonte Bruning 2014

Figura 39 ndash Altura da solda

Fonte Bruning 2014

22 Materiais

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 53: Microestrutura de aços inoxidáveis

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53

O material utilizado para os corpos de prova eacute uma chapa de accedilo CGT DIN

EM ndash 10025 5275 JRARS2 de espessura de 950mm este material eacute adquirido da

Usiminas podem variar ateacute plusmn10 da espessura do material A composiccedilatildeo quiacutemica

do material conforme fabricante mostrada na tabela 6

Tabela 6 - Materiais

Composiccedilotildees quiacutemicas

Propriedades mecacircnicas

C Mn P Si Limite de

escoamento

Alongamento

011 089 00022 0009 278 3600

Fonte Bruning 2014

221 Corpo de prova

Para definir o tamanho do corpo de prova foi utilizada a norma DIN EM

ISO 15614 ndash 1 Os corpos de prova foram cortados no Plasma e depois

endireitados numa planqueadeira apoacutes foi fresado uma das extremidades para

obter a melhor junta de solda mostrado na figura 40

Figura 40 ndash Peccedila usinada

Face usinada

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 54: Microestrutura de aços inoxidáveis

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 55: Microestrutura de aços inoxidáveis

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55

Fonte Bruning 2014

Para iniciar o processo de soldagem foram utilizados os valores da tabela 7

e apoacutes ajustados os paracircmetros ateacute atingir uma solda desejada

Tabela 7 - Paracircmetros de solda

Fonte ISO 2553

222 Resultado do ensaio

Os ensaios realizados no laboratoacuterio da Bruning conforme relatoacuterio de

inspeccedilatildeo figura 42

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Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 56: Microestrutura de aços inoxidáveis

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Figura 42 ndash Ensaio

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 57: Microestrutura de aços inoxidáveis

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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74

Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 58: Microestrutura de aços inoxidáveis

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58

223 Cuidados na aquisiccedilatildeo dos corpos de prova

As chapas foram cortadas nas dimensotildees conforme figura 42 foram

planificadas e fresadas apoacutes foram limpas removendo o excesso de sujeira Em

seguida se utilizou o gabarito de solda para garantir o melhor posicionamento dos

corpos de prova

O cuidado na construccedilatildeo do dispositivo de solda tem como finalidade obter a

melhor centragem possiacutevel entre os corpos de prova para que o resultado seja o

mais confiaacutevel possiacutevel com a menor variaccedilatildeo na junta de solda

No ponto de vista praacutetico diversas soldas foram efetuadas e os paracircmetros

cuidadosamente controlados ateacute obter o melhor resultado nos corpos prova

conforme figura 134 Todas as variaacuteveis foram mantidas constantes nos eixos A

B C figura 43 com exceccedilatildeo de uma a qual uma foi modificada dentro de limites

estabelecidos 02mm a cada corpo de prova chegando ateacute 200mm de

deslocamento e os resultados desenvolvidos devidamente anotados e foram

modificados uma de cada vez

Apoacutes a soldagem as amostras foram inspecionadas visualmente e em

seguida cortadas para anaacutelise metalograacutefica e atacadas quimicamente com uma

soluccedilatildeo aacutelcool etiacutelico

224 Anaacutelise dos resultados

Os resultados foram elaborados graficamente ilustrado atraveacutes de uma

macrografia e os valores anotados do menor para o maior de cada variaacutevel de

solda considerado

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 59: Microestrutura de aços inoxidáveis

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59

3 RESULTADOS OBTIDOS

Os paracircmetros iniciais de solda do processo foram baseados na tabela 7Os valores analisados e ajustados ateacute se obter uma solda dentro dos padrotildees

definidos na norma e os modelos de corpo de prova citado na tabela abaixo A

partir dessa definiccedilatildeo foram elaboradas as variaacuteveis para ensaio conforme tabela 8

Tabela 8 - Macrografia

VALORES ENCONTRADOS NO ENSAIO DE MACROGRAFIA

PernaHorizontal =PH

PernaVertical =PV

PenetraccedilatildeoVertical =pV

PenetraccedilatildeoHorizontal =pH

Garganta =G

Amostra CORPO DE PROVA

A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A1 A2 A3

Padratildeo 800 800 800 900 900 900 300 200 300 400 350 380 600 600 600

A1=02 90O 900 900 900 800 900 120 12O 200 400 400 300 600 600 600

A2=04 900 800 900 800 800 800 100 200 210 300 310 300 600 520 600

A3=06 900 900 800 880 900 900 100 200 200 400 320 320 600 600 600

A4=08 850 800 800 900 900 900 200 200 300 400 250 250 600 600 600

A5=10 900 870 800 800 900 900 200 300 200 400 350 300 600 600 600

A6=12 900 800 750 900 900 100 180 250 300 400 300 300 600 600 600

A7=14 800 800 800 900 900 100 220 200 280 230 350 200 600 600 600

A8=16 800 800 700 900 100 900 300 400 300 300 200 300 600 600 600

A9=18 800 800 700 900 900 100 200 300 400 350 300 200 600 600 600

A10=20 900 900 900 800 900 800 170 200 170 400 350 400 600 600 600

B1=02 700 700 800 900 900 900 200 300 280 300 300 230 600 600 600

B2=04 800 800 700 850 900 100 250 400 400 400 320 260 600 600 600

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60

B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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63

1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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69

1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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70

1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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71

1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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B3=06 900 700 700 900 100 900 200 400 400 300 300 220 600 600 550

B4=08 900 700 800 900 900 100 300 300 300 400 200 250 600 500 600

B5=10 700 700 700 900 900 900 400 400 400 400 300 200 600 600 550

B6=12 700 700 700 950 100 100 300 300 400 300 200 200 600 600 600

B7=14 700 600 600 900 800 100 300 400 500 200 200 200 600 600 600

B8=16 700 700 700 100 100 100 400 400 400 300 400 300 600 600 600

B9=18 700 500 600 100 900 900 450 500 480 300 250 150 600 500 600

B10=20 700 600 600 100 950 100 380 400 500 100 110 200 700 600 650

C1=02 900 900 900 900 800 900 180 100 200 400 400 300 600 600 600

C2=04 900 900 800 800 900 900 200 100 200 400 400 400 600 600 500

C3=06 900 800 800 900 900 900 120 200 220 400 400 220 600 600 600

C4=08 900 900 850 800 900 900 200 130 300 400 400 320 600 600 600

C5=10 900 900 900 900 800 900 280 170 300 320 400 400 600 600 600

C6=12 900 900 800 800 900 900 200 100 300 300 400 400 600 600 600

C7=14 900 900 800 800 900 900 300 300 400 130 400 400 600 600 600

C8=16 800 900 800 800 900 900 300 300 300 300 400 400 600 600 600

C9=18 900 900 800 800 800 900 300 300 300 450 400 300 600 600 600

C10=20 900 800 800 800 800 900 400 400 400 300 400 400 600 600 600

Fonte Bruning 2014

A forma e valores foram mantidos constantemente para todos os corpos de

prova sempre considerando os valores da tabela 18

As dimensotildees da lente de solda foram determinadas conforme a figura 44

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

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DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

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ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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imperfections in metallic materials

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 62: Microestrutura de aços inoxidáveis

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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64

1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

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400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

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300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

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450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

httpslidepdfcomreaderfullmicroestrutura-de-acos-inoxidaveis 7682

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

httpslidepdfcomreaderfullmicroestrutura-de-acos-inoxidaveis 8282

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 A 4 1 a 1 08 850 900 200 400 600

1 a 2 800 900 200 250 600

1 a 3 800 900 300 250 600

1 A 5 1 a 1 10 900 800 200 400 600

1 a 2 870 900 300 350 600

1 a 3 800 900 200 300 600

1 A 6 1 a 1 12 900 900 180 400 600

1 a 2 800 900 250 300 600

1 a 3 750 100

0

300 300 600

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1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

400 200 600

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 A 7 1 a 1 14 800 900 220 230 600

1 a 2 800 900 200 350 600

1 a 3 800 100

0

280 200 600

1 A 8 1 a 1 16 800 900 300 300 600

1 a 2 800 100

0

300 200 600

1 a 3 700 900 400 300 600

1 A 9 1 a 1 18 800 900 200 350 600

1 a 2 800 900 300 300 600

1 a 3 700 100

0

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

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1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

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1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

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1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

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1 b 2 700 100

0

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0

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

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380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

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1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

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1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

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1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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httpslidepdfcomreaderfullmicroestrutura-de-acos-inoxidaveis 8282

82

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 65: Microestrutura de aços inoxidáveis

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66

1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

0

300 250 600

1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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68

1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 B 3 1 b 1 06 900 900 200 300 600

1 b 2 700 100

0

400 300 600

1 b 3 700 900 400 220 550

1 B 4 1 b 1 08 900 900 300 400 600

1 b 2 700 900 300 200 500

1 b 3 800 100

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1 B 5 1 b 1 10 700 900 400 400 600

1 b 2 700 900 400 300 600

1 b 3 700 900 400 200 550

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1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

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1 b 3 700 100

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1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

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1 B 8 1 b 1 16 700 100

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1 b 2 700 100

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

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1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

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1 b 2 600 950 400 110 600

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1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

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1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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76

Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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77

Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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78

Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

Page 67: Microestrutura de aços inoxidáveis

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67

1 B 6 1 b 1 12 700 95 300 300 600

1 b 2 700 100

0

300 200 600

1 b 3 700 100

0

400 200 600

1 B 7 1 b 1 14 700 900 300 200 600

1 b 2 600 800 400 200 600

1 b 3 600 100

0

500 200 600

1 B 8 1 b 1 16 700 100

0

400 300 600

1 b 2 700 100

0

400 400 600

1 b 3 700 100

0

400 300 600

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

0

500 200 650

1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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httpslidepdfcomreaderfullmicroestrutura-de-acos-inoxidaveis 8082

80

Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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httpslidepdfcomreaderfullmicroestrutura-de-acos-inoxidaveis 8282

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 B 9 1 b 1 18 700 100

0

450 300 600

1 b 2 500 900 500 250 500

1 b 3 600 900 480 150 600

1 B 10 1 b 1 20 700 100

0

380 100 700

1 b 2 600 950 400 110 600

1 b 3 600 100

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1 C 1 1 c 1 02 900 900 180 400 600

1 c 2 900 800 100 400 600

1 c 3 900 900 200 300 600

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

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1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

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1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 C 2 1 c 1 04 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 200 400 500

1 C 3 1 c 1 06 900 900 120 400 600

1 c 2 800 900 200 400 600

1 c 3 800 900 220 220 600

1 C 4 1 c 1 08 900 800 200 400 600

1 c 2 900 900 130 400 600

1 c 3 850 900 300 320 600

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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1 C 5 1 c 1 10 900 900 280 320 600

1 c 2 900 800 170 400 600

1 c 3 900 900 300 400 600

1 C 6 1 c 1 12 900 800 200 300 600

1 c 2 900 900 100 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 7 1 c 1 14 900 800 300 130 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

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1 C 8 1 c 1 16 800 800 300 300 600

1 c 2 900 900 300 400 600

1 c 3 800 900 300 400 600

1 C 9 1 c 1 18 900 800 300 450 600

1 c 2 900 800 300 400 600

1 c 3 800 900 300 300 600

1 C 10 1 c 1 20 900 800 400 300 600

1 c 2 800 800 400 400 600

1 c 3 800 900 400 400 600

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

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1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

8202019 Microestrutura de accedilos inoxidaacuteveis

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LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

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4 DISCUSSOtildeES SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS

Os resultados da tabela abaixo satildeo valores meacutedios encontrados nos corposde prova conforme mostra na tabela 10 mostrando um comparativo entre cada

ensaio realizado

Tabela 10 - Valores encontrados na lente de solda em cada corpo de prova

Meacutedia dos corpos de prova

Amostra PH (mm) PV(mm) pV (mm) pH (mm) G(mm)

Padratildeo 800 900 267 377 600

1 A 1 900 867 147 367 600

1 A 2 867 800 170 303 573

1 A 3 867 893 167 347 600

1 A 4 817 900 233 300 600

1 A 5 850 867 233 350 600

1 A 6 817 933 243 333 6001 A 7 800 933 233 260 600

1 A 8 767 933 333 267 600

1 A 9 767 933 300 283 600

1 A 10 900 833 180 383 600

1 B 1 733 900 260 277 600

1 B 2 767 917 350 327 600

1 B 3 767 933 333 273 583

1 B 4 800 933 300 283 567

1 B 5 700 900 400 300 583

1 B 6 700 983 333 233 600

1 B 7 633 900 400 200 600

1 B 8 700 1000 400 333 600

1 B 9 600 933 477 233 567

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

Fonte Bruning 2014

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Figura 55 - 1 C 10

Fonte Bruning 2014

Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

Fonte Bruning 2014

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

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Figura 46 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 A 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

A partir dos valores meacutedios encontrados nas macrografias conforme tabela

10 avanccedilando no sentido B observa-se que o PH diminuiu na largura e o PV e pV

teve um aumento significativo e o pH diminuiu e o G apresentou uma alta conforme

figura 47 Pode-se concluir que houve uma perda de massa fundida fragilizando o

processo de solda

Figura 47 Efeito do deslocamento no sentido B

Fonte Bruning 2014

Figura 48 (a) Corpo de prova Padratildeo (b) Corpo de prova 1 B 10

(a) (b)

Fonte Bruning 2014

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

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Figura 53 1 A 10

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Figura 54 1 B 10

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Figura 55 - 1 C 10

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Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

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Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

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metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

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Figura 53 1 A 10

Fonte Bruning 2014

Figura 54 1 B 10

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Figura 55 - 1 C 10

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Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

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Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

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DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

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ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

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Figura 51 - Comparativo

Fonte Bruning 2014

Comparativo de aacuterea dos corpos de prova origem 1 A 10 1 B 10 e 1 C 10

essas aacutereas foram medidas num programa conforme a figura geomeacutetrica da fusatildeo

do material nos corpo de prova conforme figura 51

Figura 52 Padratildeo

Fonte Bruning 2014

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Figura 53 1 A 10

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Figura 55 - 1 C 10

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Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

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Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

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metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

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ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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Figura 53 1 A 10

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Figura 54 1 B 10

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Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

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DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

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ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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Figura 55 - 1 C 10

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Tabela 11 Aacutereas dos corpos de prova

AacuteREAS DOS CORPOS DE PROVA

Aacutereas em mmsup2

Amostra 1 2 3=4

Padratildeo 527162 137664 183407

1 A 10 509858 117302 142807

1 B 10 476097 300313 96242

1 C 10 290763 102711 220289

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

LTC ndash Engenharia de Soldagem e Aplicaccedilatildeo ndash Livros Teacutecnica e Cientiacutefica Editora

SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

Universidade Federal de Minas Gerais ndash Departamento de Engenharia Metaluacutergica

e de Materiais

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Fonte Bruning 2014

Figura 59 Comparativo entre a aacuterea trecircs=quatro dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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SA e The Association For International Promotion

DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

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ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

their alloys (beam welding excluded)

BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

imperfections in metallic materials

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Figura 58 Comparativos entre a aacuterea dois dos corpos de prova

Fonte Bruning 2014

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DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

metallic materials

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BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

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ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

welds in metallic materials

ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

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BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

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ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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ISO 6220-1-1998 Welding and allied processes ndash classification of geometric

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DIN EM ISSO 15614ndash1 Specification and qualification of welding procedures for

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ISO 5817-02-2006 Welding ndash Fusion ndash Welded Joints in Steel

DIN EN ISO 5817-2003-12 Fusion ndash Welded joints in Steel Nickel Titanium and

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BS EN ISO 9692-12003 has the status of a British Standard

ESAB Mig Welding Handbook ndash ESAB Welding amp Cutting Products

ISO 17635 Non ndash destructive examination of ndash Welds ndash General rules for fusion

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