Geral

As ligações soldadas em construções das mais diversas áreas de produção (por exemplo, estruturas metálicas, construção de veículos, engenharia mecânica, tanque e construções de tubos) podem estar sujeitos a diferentes tipos de carregamentos. Estes tipos de carregamentos podem resultar nos seguintes tipos de falhas:

1. Falha sob carregamento estático ou predominantemente estático.

– Fratura dúctil;

– Fratura frágil

– Trinca lamelar;

– Falha de Estabilidade;

• Falha sob tensão de temperatura;

– Influência de baixas temperaturas,

Fratura frágil;

– Influência de temperaturas elevadas;

Limite de escoamento dependendo da temperatura;

• Falha sob carregamento dinâmico.

– Fratura por fadiga.

Cada construção e cada uma de suas ligações soldadas devem resistir aos tipos de tensões da sua função sem ser prejudicado durante a durabilidade prevista.

Comportamento de ligações soldadas sob carregamento estático ou predominantemente estático.

Tipo de tensão uniaxial

Os diagramas tensão-deformação que foram determinados através do ensaio de tração uniaxial com amostras padronizadas são decisivos para o dimensionamento de ligações soldadas sob carregamento estático ou predominantemente estático. Eles fornecem informações importantes sobre a resistência estática e resistência dos materiais utilizados.

Nós diferenciamos entre metais com um extenso limite de escoamento visível, por exemplo, aços carbono (ver Figura 1) e materiais encruados sem intervalo de escoamento, por exemplo, ligas de alumínio (ver Figura 2).

Definições de acordo com a norma DIN 50145 (ensaio de tração):

Rp: Limite de Alongamento

A tensão deformação a qual não é proporcional (plástico, permanente) ep é atribuída, pela primeira vez, enquanto a força está a aumentando.

Rp 0,01: limite de alongamento de 0,01%

O limite de alongamento de 0,01% é também designado como limite elástico.

Rp 0,2: limite de alongamento de 0,2%

O limite de alongamento de 0,2% é determinado como “limite de escoamento equivalente” de materiais encruados.

Re: Limite de escoamento

Se o alongamento da amostra aumenta, embora a força de tensão seja constante ou tensão diminua, ocorre o chamado limite de elasticidade. Devemos diferenciar entre o limite de escoamento superior ReH e o limite de escoamento inferior ReL.

O típico tipo de falha em ligações soldadas que estão sob carregamento uniaxial, estático ou predominantemente estático é a fratura dúctil.

Neste contexto, temos também que falar da fratura plástica. Durante a ligação do componente é inadmissível que ocorra a fratura plástica. Ao estabelecer que não haja fratura plástica que geralmente não levam em consideração as tensões residuais, as concentrações de tensão e locais produzindo em entalhes estruturais ou de deformação plástica relacionada. De acordo com a norma DIN 18800, Parte 1, a análise pode assumir a forma dos três métodos seguintes:

Ao usar o método Elástico – elástico as tensões calculadas sd, td na seção transversal são comparados com o limite de tensão sR, d, tR, d. O limite tensão dependem do valor ReH ou Rp0,2 do material utilizado.

Ao utilizar o método elástico-plástico ou plástico-plástico a resistência de um componente ou de uma ligação é determinada na suposição de que há uma plasticidade parcial ou completa na secção transversal.

Carregamento multiaxial

Quando um componente é tensionado, não é apenas deformado na direção da força que atua, mas também nas direções transversais (ver também EWE-1 / 3,3).

As tensões transversais ocorrem com os sinais que são opostos para o sinal da tensão na direção da força que atua:

Tração salientando → contração Transversal

Compressão salientando → expansão Transversal

Quando o material está no intervalo linear elástico, as tensões transversais eq são proporcionais à tensão axial el. A constante de proporcionalidade é designada pela letra grega m e também é chamado de coeficiente de contração transversal ou coeficiente de Poisson (matemático francês, 1781-1840).

O valor de m não dimensional do aço é m = 0,3.

Tensões transversais são muitas vezes parcialmente ou completamente impedidas de componentes. Isto se aplica particularmente para a zona de entalhes.

Dentro da resistência dos materiais entalhes são geralmente considerados como distúrbios no fluxo de força em um componente. O fluxo de força pode ser representado graficamente por linhas de força. Os entalhes deste tipo são chamados entalhes estruturais. Em componentes soldados que ocorrem principalmente nas articulações.

Em um sentido figurativo entalhes levam a uma concentração das linhas de força e, portanto, a um aumento das tensões na área do entalhe. O aumento de tensão é relacionado com a densidade das linhas de força, por exemplo, mais profundo e mais penetrante do entalhe, quanto maior o aumento da tensão.

Sentença mnemônica:

Se imaginarmos as linhas de força a serem linhas de fluxo, as tensões são proporcionais à velocidade do fluxo.

As tensões axiais são resultantes de elevadas concentrações de tensão das tensões axiais no assim chamado entalhe de raiz, deve conduzir as contrações transversais proporcionais, tal como descrito acima. No entanto, estas contrações transversais são prejudicadas pelas áreas de materiais adjacentes. Isto leva a uma condição de tensões de tração triaxial. Isto, por sua vez, leva a uma alteração do comportamento do material, também no caso de materiais duros, que podem ser chamadas de fragilização, devido às condições de stress.

A figura acima mostra um aumento da resistência do material, enquanto a capacidade de deformação é reduzida, ao mesmo tempo. Isso pode levar ao fracasso frágil, por exemplo, uma fratura quebradiça num componente. Além das condições de tensão a capacidade de deformação é influenciada por:

· Tipo de material e condições do material;

· Temperatura ambiente;

· Velocidade de carregamento.

Condições de tensão multiaxial pode também ser causada pela acumulação de soldas.

Carregamento de laminação na direção da espessura.

Se os produtos laminados são tensionados na direção da espessura, a capacidade de deformação é muitas vezes menor do que no sentido longitudinal e transversal. A razão para isto é o arranjo das inclusões não metálicas em camadas paralelas à superfície durante a laminagem. Estas inclusões não têm a mesma capacidade de deformação, da matriz metálica. Assim, o risco de fraturas paralelo à superfície dos produtos laminados é maior.

Devido à sua aparência típica terraço ou lamelar essas fraturas são chamadas de ruptura lamelar.

Especialmente em construções soldadas os materiais apresentam uma tendência à ruptura lamelar, porque até a tensão de contração da junta soldada cruciforme, junta-T e junta em ângulo levam a tensões na direção da espessura.

Falha de Estabilidade

No caso de componentes carregados por compressão ou cisalhamento também não é suficiente determinar as resistências através da resistência dos materiais, por exemplo, os parâmetros deste sistema, como o comprimento e a baixa espessura de um membro, o comprimento e a largura de um campo de flambagem também desempenham um papel importante.

Se existe o perigo de falha de estabilidade, por exemplo, no caso de uma coluna, com uma junta soldada na linha de centro, não é suficiente para determinar apenas as tensões de compressão, mas deve também ter em conta o momento de curvatura resultante da imperfeição geométrico do membro.

Resumo

A fim de evitar o risco de falha de ligações soldadas carregadas estaticamente ou predominantemente estáticas, que nem sempre é suficiente para determinar a uma única ligação. Frequentemente o projeto estrutural da ligação soldada desempenha um papel importante.

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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