Prof. Dr. Auteliano Antunes dos Santos Junior
Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp
Elementos de Maquinas I - 2001
Dimensionamento de Juntas Soldadas
!
Identificar os tipos de solicitação em soldas
!
Auteliano A. Santos Junior - 2001
Dimensionar as soldas
2
Calcular as Tensões em soldas de topo e de filete
!
Ao final desta aula o aluno deve estar apto a:
Objetivos da Aula:
Exemplos
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Uso das Soldas
! Aquecimento:
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por gás, laser, feixe de elétrons, … ⇒ Fusão
por resistência: Passagem de corrente elétrica aquece as
superfícies em contato sob pressão causando a soldagem
! Soldagem
Submerso: Para superfícies planas. Material granular é
depositado na frente da solda e cobre a região a ser soldade. Eletrodo
consumível cria a solda protegido pelo filme que é criado sob
aquecimento a partir do material granular.
! Arco
- Eletrodo não consumível. Vareta de solda externa: usa hélio ou
argônio que envolve o eletrodo.
! TIG
(Solda com gás inerte) - Gas circunda eletrodo durante a
soldagem. Eletrodo consumível
! MIG
Elétrica: usa varetas de solda com revestimento que se
vaporiza, protegendo a soldagem (Ex. CO2 , Argônio)
! Solda
Tipos de Solda
permanente dos elementos envolvidos
!
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Shot-peening
! Alívio de tensões
! Aquecimento do conjunto à temperatura elevada antes da
soldagem
! Seguir códigos e normas pertinentes
! Casos de risco: testar previamente em protótipos
Soluções:
! Deformação
! Tensões residuais causadas pelo gradiente térmico
! Alterações metalúrgicas causadas pelo calor
Fatores que influenciam a qualidade da solda
Solda sob Tração e Cisalhamento
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⇒ Solda sem perda de propriedade dos materiais soldados
Solda de boa qualidade :
E = Tipo de Solda (eletrica)
60 = Resistência à tração [ksi]
XX = detalhes do processo de soldagem
- Especificação: AWS E60XX
- Semelhante ao material soldado
Eletrodo Consumível:
Solda sob Tração e Cisalhamento
Filete de Solda
Solda de Topo:
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Solda sob Tração e Cisalhamento
!Transversais
⇒ Cisalhamento e Tração
Classificação:
! Paralelos ⇒ Cisalhamento
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Solda sob Tração e Cisalhamento
!
!
!
- Cisalhamento da área transversal
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t : espessura transvesal
Solda com dimensões iguais e reta ⇒ t = 0,707 h
Critério de falha convencionado:
Área transversal de solicitação: A = t.L
15 mm ou mais para placas de 150 mm
Valores práticos: 3 mm para placas de até 6 mm de espessura
Tamanho da Solda ou do filete (h):
Solda sob Tração e Cisalhamento
Fig. 1
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Fig. 2
1) As placas na figura são de 12 mm de espessura e os materiais tem
Sy= 350 MPa. Cada solda tem 50 mm de comprimento e o material
tambem tem o mesmo limite de escoamento. Considerando altura
de solda de 6 mm, qual a força máxima que pode ser suportada pela
junção? Repetir o cálculo para o segundo arranjo. Adotar
coeficiente de segurança igual a 3.
Exemplo:
T .r F
+
τ=
J
A
Torção
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Juntas Soldadas sujeitas a Flexão e Torção
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M .c F
+
τ=
I
A
Flexão
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Juntas Soldadas sujeitas a Flexão e Torção
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Soldas a Flexao
2
2
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L3 .t
J = I X + IY =
+ L.t.(a 2 + b 2 )
12
I Y = I Y ' + A.a 2 = L.t.a 2
2
L3 .t
I X = I X ' + A.b =
+ L.t.b 2
12
IX'
2
L3 .t
= ∫ y dA = 2. ∫ y .t.dy =
12
0
L
IY ' = 0
Hipótese: t representa a largura do filete para o cisalhamento
Momentos de Inércia dos filetes
X`
L/2
L/2
t
y
Y`
a
X
Y
G`
b
G
2
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L3 .t
J = I X + IY =
+ L.t.(a 2 + b 2 )
12
I Y = I Y ' + A.a 2 = L.t.a 2
2
L3 .t
I X = I X ' + A.b =
+ L.t.b 2
12
IX'
2
L3 .t
= ∫ y dA = 2. ∫ y .t.dy =
12
0
2
L
IY ' = 0
Hipótese: t representa a largura do filete para o cisalhamento
Momentos de Inércia dos filetes
Exemplo:
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2) Determine as dimensões das solda para a
figura, considerando fator de segurança de
2,5 baseado no escoamento. Usar solda E60
(Sy = 345 MPa).
Exemplo:
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2) Especifique o tamanho da solda
necessária
para
supotar
o
carregamento da figura usando o
mesmo tipo de solda do exemplo
anterior
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Dimensionamento utilizando os modelos usuais de Fadiga
Valores para o Fator de Concentração de Tensões:
Concentradores de Tensão:
Excesso de solda (reforço), vazio, inclusões, …
Considerações sobre Juntas solicitadas à Fadiga
!
Identificar os tipos de solicitação em soldas
!
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Dimensionar as soldas
Calcular as tensões em soldas de topo e de filete
!
O Aluno deve estar apto a:
Verificação dos Objetivos da Aula