Definições gerais de acordo com a norma DIN 1912 parte 1
Junta soldada
A junta de solda é a área em que as peças são soldadas.
A disposição estrutural de cada parte em relação à outra, é que define o tipo de junta.
Para soldagem de algumas juntas, pode ser necessária a preparação das arestas, a fim de capacitar o especialista a examinar e soldar corretamente.
Tipos de juntas
Na tabela da norma DIN 1912 parte 1, são descriminados os diferentes tipos de juntas, e a disposição relacionando os componentes.
Geometrias de chanfro, solda e sequência de soldagem.
Dependendo do tipo de junta, podem ser usados diferentes tipos de soldas. As juntas diferem na forma da solda, geometria do chanfro e sequência de soldagem.
Os tipos de solda são: soldas de topo, soldas de filete, outras soldas.
Os termos a seguir estão inclusos na norma DIN 1912 parte 1 e repetem-se nos extratos.
Uma junta soldada pode ser composta de passes, cordões e camadas dependendo da posição de soldagem e do aporte de energia.
A execução de uma junta soldada depende do nível de qualidade e da solicitação de tensões requeridos. As duas juntas apresentadas acima não são válidas para os componentes carregados dinamicamente.
Juntas soldadas
Penetração total em juntas de topo
Em geral as juntas de topo bem executadas mostram um fluxo de linhas de forças constantes, resultado de solicitação de tensões constantes.
A distribuição de tensões na seção I e II é caracterizada por um ligeiro aumento das tensões.
O efeito geométrico do entalhe pode ser amplamente reduzido se a soldagem for feita com muito cuidado, ou se a superfície da solda for usinada após a soldagem. A distribuição de tensões assumida pode ser vista na seção I e II.
As mesmas instruções se aplicam a outras formas de chanfro, que são escolhidos dependendo da espessura da chapa e do processo de soldagem selecionado.
Dimensões de solda
Espessura da garganta
No projeto de uma junta de solda de topo o tamanho da garganta é determinado em função da espessura dos componentes da junta. Se a espessura dos componentes é diferente, a garganta corresponde a chapa de menor espessura.
De acordo com a DIN 18 800 PARTE 1, a diferença de espessura admissível de espessura de uma peça no exemplo abaixo não pode exceder 10 mm
De acordo com a norma DIN EN 22 553 Tabela 5, a designação da espessura da garganta de uma solda de topo é “s”.
Se a estrutura é carregada dinamicamente e se a diferença de espessura da peça for maior do que 3 mm, será necessária uma preparação especial dos componentes.
Comprimento de solda
No projeto de junta o comprimento “I” corresponde a todo comprimento de solda ou a largura dos componentes a serem soldados. Isso só pode ser assumido se as extremidades da solda estiverem livres de crateras. Esse comprimento livre pode ser conseguido utilizando apêndices nas extremidades da junta. Se a fabricação é de acordo com a DIN 18 800 PARTE 7, uma junta livre de crateras nas extremidades também pode ser alcançado aplicando outras medidas adequadas.
Condições de soldagem
Para penetração total de soldas de topo os seguintes requisitos devem ser considerados:
- soldagem com penetração total sem falha no passe de raiz ou remover a raiz e fazer o passe de selagem;
- precisão dimensional das juntas;
- soldagem dos apêndices para ter soldas livre de trincas de crateras;
- interface plana entre a solda e metal de base para evitar mordeduras;
- em geral o passe de raiz deve estar livre de trincas, falta de fusão e inclusões (isto deve ser verificado no caso de concentração de tensões de soldagem).
As especificações da DIN 18 800 PARTE 1 e PARTE 7 podem ser explicadas com maiores detalhes pela norma DIN EN 25 817.
Existem três níveis de qualidade de soldas de topo com penetração, D, C, e B. O aumento do nível de qualidade vai de D para B.
Dependendo do nível de qualidade da junta, o nível de inspeção varia de acordo com a análise de tensões da junta.
A qualidade adequada da solda deve ser avaliada de acordo com os ensaios radiográficos e de ultrassom, os quais mostram que pelo menos 10% das soldas estão em perfeita ordem, considerando toda soldagem. A soldagem é considerada em perfeita ordem quando não há falta de fusão na face ou em particular na raiz da solda, e se a junta estiver isenta de trincas e inclusões, exceto para inclusões de escória e pequenos poros. A documentação apropriada deve ser fornecida.
Soldas de penetração parcial
Além das soldas de topo e de penetração total, a norma DIN 18 800 (11/90) também cita as soldas de topo de penetração parcial. No entanto, estas soldas não mostram distribuição de tensões, mesmo em função da área de penetração da junta de solda.
Dimensões de solda
Espessura da garganta
A espessura da garganta do projeto de solda de topo de penetração parcial, é dada conforme a figura a seguir.
Soldagem
Para soldagem de penetração parcial em soldas de topo os seguintes requisitos devem ser considerados:
a) penetração suficiente
b) precisão dimensional das juntas
c) a junta deve estar isenta de crateras e entalhes
d) assim como de trincas (normalmente um ensaio visual é o suficiente)
Soldas de Filete
As soldas de filetes são as mais utilizadas durante fabricação de construções metálicas soldadas. Isto é devido ao fato de que as soldas podem ser executadas dos dois lados da junta. Dependendo da disposição das soldas de filetes elas podem ser diferenciadas em solda de pescoço, soldas laterais, soldas de arestas e soldas de alma.
Geometria da solda
Em geral, para as soldas mencionadas acima usamos a forma de triangulo isósceles.
Espessura da garganta para soldas de filete
A espessura da garganta “a” mostrada na figura acima é igual à altura do triangulo isósceles medido até a raiz da solda conforme projeto.
Explanações:
A princípio, esta geometria de solda deve ser evitada porque não é economicamente viável e tem um grande efeito de entalhe sobre a solda. Esta geometria de solda só é adequada para soldas de canto.
Esta geometria de solda é a mais econômica porque não tem volume desnecessário de solda. Embora haja um afeito entalhe esta geometria favorece os componentes carregados estaticamente.
Esta geometria de solda apresenta o menor efeito entalhe e deve ser utilizada para componentes carregados dinamicamente. A desvantagem em utilizá-la esta no volume de solda que fica saliente a junta e se perde para efeito do cálculo da espessura da garganta. Normalmente, só se consegue este tipo de solda nas posições que favorecem o efeito gravidade na soldagem.
A forma de triangulo não isóscele pode ser usada para as soldas de arestas a fim de diminuir o efeito entalhe.
Limites de espessura de garganta
A espessura da garganta do filete de solda pode ser tomada a partir da análise estrutural ou da documentação técnica (desenho). Certas dimensões limites devem ser consideradas na documentação técnica e durante a fabricação.
Mínimo de espessura de garganta – min a
As espessuras de garganta são determinadas pelas respectivas normas e especificações, e.g.:
de acordo com DIN 18 800 – estruturas metálicas min a = 2,0 mm
de acordo com DS 952 – construção de veículos min a = 3,0 mm
de acordo com DS 804 – pontes ferroviárias min a = 3,5 mm
Por razões de tecnologia de soldagem a espessura da garganta de solda de filete deve permanecer dentro dos seguintes limites min a ≥ √ max t – 0,5.
Esta equação aplica-se a chapa com espessuras de até 30 mm. Se a espessura da chapa for maior, a espessura da garganta não deve ser inferior a 5 mm (soldagem de passe único), a menos que o projeto exija espessuras de garganta maiores, devido aos resultados de análise estrutural. Neste caso, um pré-aquecimento pode ser necessário.
A princípio, a garganta máxima não deve
exceder a 0,7 vezes a menor espessura
da junta.
max a = 0,7 . min t
Durante o dimensionamento de soldas de filete deve ser considerado que estas não são ajustadas de acordo com o limite máximo de espessuras de garganta, mas sim, de acordo com o projeto. Isto não se deve apenas por razões econômicas, mas também por razões de tecnologia de fabricação.
Soldas de filete de penetração profunda
Se uma solda de filete excede a penetração de raiz do projeto, pode ser utilizado a proposta de espessura de garganta.
a = “a” + e
“a” corresponde a a
e tem de ser determinada no teste de qualificação de procedimento
Limites de comprimento de solda em conexões diretas de acordo com a norma DIN 18800 parte 1
Em conexões diretas, nas junções entre os membros lineares o comprimento de solda do projeto tem que ser considerado, além da limitação de espessura de garganta menciona acima. Segundo a edição de 1990 as equações a seguir são válidas:
max I = 150 . a
min I = 6 . a ≥ 30 mm
A razão para a limitação do comprimento da solda é a distribuição desigual da concentração de tensões. Quanto maior for a solda nas bordas dos elementos maior será a concentração de tensões nas extremidades. As concentrações de tensões que resultam da distribuição desigual de tensões residuais são aumentadas pelos de defeitos na soldagem (as crateras ao final dos cordões por exemplo), o que ocorre frequentemente no final das soldas.
filete intermitente soldas
Soldas de filete intermitente são encontradas principalmente em componentes de paredes finas, conexões transversais de reforços e reforços longitudinais. As vantagens de soldas de filete intermitente são positivas sobre os efeitos das tensões residuais e – decorrentes disso – promove uma menor distorção dos componentes.
As lacunas sem solda de componentes que são expostos ao ar, estão sujeitos a um
perigo maior de corrosão, que é desfavorável.
No caso de soldas filetes intermitentes, onde se tem um dos elementos recortado, as soldas devem ser feitas com muioto cuidado com as bordas dos recortes. Como resultado, pode ser obtida uma segurança maior contra corrosão nas áreas não soldadas.
A = espessura da garganta soldas em elementos
L= comprimento da solda com recortes
E= distancia entre a solda e os elementos adjacentes
N= número de soldas no elemento
Condições de soldagem
A execução de soldas de filete podem ser feitas de acordo com três níveis de qualidade, ou seja, D, C e B
Outras soldas
Soldas que não podem ser classificados como soldas de topo, soldas de filete ou uma combinação dessas duas, são designadas como outras soldas.
“Outras soldas ” podem ser divididas em; soldas de meia – penetração e soldas de penetração parcial.
Soldas de meia – penetração
Para se minimizar o efeito do entalhe em juntas T comum, os seguintes tipos de soldas são utilizados
Se a qualidade da solda pode ser verificada, pode ser possível um incremento nas tensões.
Soldas de penetração parcial
Durante a execução de componentes de acordo com a norma DIN 18800, com um aumento não muito elevado nas concentrações de tensões, pode usar os seguintes tipos de soldas.
Estes tipos de soldas mostram um efeito de entalhe correto, portanto, apenas os valores reduzidos de concentração de tensões são válidos.
Para estes tipos de soldas uma preparação cuidadosa da junta é essencial.
Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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