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Causas da deformação na soldagem

Existem diversos fatores que podem contribuir para a deformação durante a soldagem, e destes, o aquecimento não uniforme da junta soldada pelo arco ou chama, é o mais importante. A restrição deliberadamente imposta ou a que surge da natureza dos componentes também tem influência. Contudo, a previsão acurada da deformação se toma difícil uma vez que as propriedades físicas e mecânicas nas quais se baseariam os cálculos de deformação, variam com a temperatura, que por sua vez depende da energia de soldagem aplicada.

Com o aumento da temperatura, o limite de escoamento, o módulo de elasticidade e a condutividade térmica do aço decrescem e o coeficiente de dilatação térmica aumenta. Estas variações, por sua vez, afeiam o escoamento e a uniformidade de distribuição do calor, tomando difícil o cálculo preciso da deformação.

Assim, é de grande valor na fase de projeto ou de fabricação, o entendimento prático das causas da deformação, dos efeitos da contração nos vários tipos de estruturas e equipamentos soldados e os métodos para controlar e usar de forma vantajosa as forças de contração. Os principais fatores de influência na deformação são:


· Energia de soldagem - Para compreendermos como a deformação ocorre, imaginaremos que tenhamos que soldar duas chapas numa junta de ângulo, conforme figura (a). Se, a partir da temperatura ambiente, estas duas chapas fossem aquecidas uniformemente e com completa liberdade para se mover em todas as direções, elas retornariam as suas forma original se lhes fosse permitido resfriar uniformemente até a temperatura ambiente.

Contudo, durante a soldagem o aquecimento não é uniforme e, no resfriamento, a contração desigual do metal de solda e das chapas ocorre. Se o cordão de solda não estivesse ligado às chapas, este ao se resfriar, estaria conforme indicado na figura (c).

Tensões e deformações em uma solda
Tensões e deformações em uma solda

Desta forma, para que ele se ligasse às chapas conforme indicado na figura(b), seria necessário esticá-lo longitudinalmente e transversalmente, por forças que excederiam a tensão de escoamento do material. O que ocorre, porém, na realidade, é que as tensões internas que surgem na solda e no metal de base durante o resfriamento encontram alívio na deformação, e assim a forma e dimensões da peça mudarão quando ela retornar a temperatura ambiente.

A variação do tamanho e da forma das peças soldadas depende portanto da energia de soldagem,, da natureza da fonte de energia e da maneira na qual esta energia é aplicada. O calor, além daquele aplicado pelo processo de soldagem, pode também influir na deformação. O pré-aquecimento é um exemplo disso, e o pré-aquecimento local mal aplicado pode aumentar a deformação.


· Grau de restrição - Se imaginarmos agora que as chapas tivessem restringidas as suas possibilidades de deformação, o nível de tensões internas se elevaria, haveria escoamento do cordão de solda e ao final a peça se acomodaria na temperatura ambiente com um pequeno grau de deformação. Contudo, a restrição imposta à acomodação das tensões internas pela deformação, pode se tomar muito séria, no caso de grandes espessuras, onde o surgimento de trincas pode se tomar inevitável.

Tensões internas - Tensões internas estão geralmente presentes nos componentes de uma estrutura mesmo antes de sua fabricação e são causadas por vários processos como laminação, dobramento, corte, conformação e oxi-corte. A magnitude destas tensões vai depender da severidade do processo empregado. O calor aplicado durante a soldagem tende a aliviar estas tensões e a deformação final é uma combinação do processo de soldagem aplicado com as tensões internas da peça.

 

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