Alivio de Tensoes Em Soldas

8/17/2019 Alivio de Tensoes Em Soldas

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Annelise Zeemann é Engenheira Mecânica, D.Sc. em Eng. Metalúrgica e de

Materiais no PEMM - COPPE/UFRJ, e Diretora Técnica da TECMETAL, que

atua em análise de materiais e consultoria em engenharia mecânica e metalúrgica.

e-mail : [email protected]

http://www.infosolda.com.br/artigos/metsol03.pdf ©2003 www.infosolda.com.br

Tensões Residuais de Soldagem

"Neste artigo apresentaremos um assunto sobre o qual quase todos temos dúvidas,que são as tensões residuais de soldagem . Por que são geradas, quais asimplicações reais de sua presença durante a soldagem e após a soldagem, quando ecomo devem ser aliviadas ??? Sem dúvida este assunto é complexo, extenso einesgotável, e por isso serão apresentados, de forma bastante simplificada, alguns

aspectos básicos sobre o assunto.

1. Como são geradas as tensõesresiduais de soldagem ?

O estado de tensões residuais ao longo de uma junta,

após a soldagem, é bastante complexo e não é nossa

pretensão sequer apresentá-lo, muito menos explicá-

lo; mas as tensões residuais de tração existentes nas

adjacências da solda são aquelas que conhecidamente

podem causar falhas prematuras e sua visualização não

é difícil, desde que sejam feitas algumas simplificações.

Durante a soldagem por fusão, a arco elétrico por exem-

plo, ocorre no material de base um aquecimento quase

instantâneo, muito localizado, que faz com que, num dado

momento, uma pequena porção deste material atinja a

fusão formando uma poça (poça de fusão), para posteri-

ormente se solidificar formando a zona fundida (ou me-

tal de solda), figura 1.

Como existe uma continuidade no material, existe sem dú-

vida uma região, nas adjacências da zona fundida, que atin-

giu uma temperatura bem próxima à de fusão do material.

Sabe-se que qualquer material metálico dilata quan-

do é aquecido e contrai quando resfriado. Ora, se

durante um curto espaço de tempo, uma região muito

pequena nas adjacências da solda se aquece desde a

temperatura ambiente até quase sua temperatura de

fusão, é de se esperar que esta região aumente de

volume (por dilatação), tanto mais quanto maior for

a temperatura atingida. Se esta pequena faixa de

material não consegue aumentar seu volume pois

todo o restante do componente não permite, esta

região passa a ser comprimida e as tensões de com-

pressão aumentam até que o limite de escoamento

do material seja ultrapassado em compressão. Por-

tanto ao final da etapa de aquecimento (que é quase

instantâneo) as adjacências da solda se encontram

Annelise Zeemann

Figura 1 Esquema que representa uma vista geral superior de uma chapa sendo soldada por fusão, onde a

região fundida e posteriormente solidificada se chama zona fundida ou metal de solda e as adjacências dasolda atingem temperaturas muito próximas da temperatura de fusão do metal ou início de fusão da liga

Direção e Sentidodo Arco Elétrico

Região

Aquecida

na Soldagem

ZF - Zona Fundida

PF - Poça de Fusão

MB - Metal de Base

MB

MBPF

PF


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Annelise Zeemann é Engenheira Mecânica, D.Sc. em Eng. Metalúrgica e de

Materiais no PEMM - COPPE/UFRJ, e Diretora Técnica da TECMETAL, que

atua em análise de materiais e consultoria em engenharia mecânica e metalúrgica.

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8. Como ocorre o alívio térmico detensões ?

A tensão limite de escoamento (assim como a tensão

limite de resistência) diminui com a temperatura, figu-ra 3, o que significa que o material pode ser deforma-

do em menores níveis de tensão. Quando se aquece

um material cuja tensão residual se situa próxima ao

limite de escoamento, esta tensão ultrapassa o limite

de escoamento e o material se deforma, aliviando a

tensão, figura 4. Como o aquecimento durante TTAT

é generalizado, e não localizado; e as taxas de aqueci-

mento e resfriamento são controladas, não existe a

geração de tensões no resfriamento, garantindo menor

nível de tensões ao final do TTAT.

9. Pode haver o trincamento duranteo TTAT?

Sim. Em duas condições:

• Se o material apresentar susceptibilidade à

formação de trincas de reaquecimento (materi-

ais que apresentam elementos endurecedores por

precipitação); ou

• Se a taxa de aquecimento do tratamento de alívio

for muito alta, não permitindo que haja a deforma-

ção plástica. Neste caso a tensão residual pode ul-

trapassar o limite de resistência e o material trinca.

Normalmente não se verifica a formação de trincas

durante o alívio, mas é usual verificar o empenamento

do material. Isto ocorre justamente porque as ten-

sões residuais são relaxadas por deformação, e se o

componente não for muito bem apoiado a deforma-

ção pode ocorrer de forma não controlada, até mes-

mo inviabilizando o uso do componente.

10. As temperaturas de TTATdependem do tipo de materialsoldado?

Claro, pois o limite de escoamento, assim como sua

variação com a temperatura, dependem do tipo ma-

terial. No caso dos aços, quanto maior a quantida-

de de elementos de liga (principalmente dos elemen-tos adicionados para conferir a resistência ao ca-

lor, como o cromo e o molibdênio) maiores são as

temperaturas de alívio.

11. O Tempo de alívio é umavariável importante?

Na realidade a etapa principal do alívio é o aqueci-

mento, e as variáveis taxa de aquecimento e tempe-

ratura de patamar são realmente determinantes no

TTAT, porém quando se alivia componentes de gran-de espessura deve-se garantir que haja a uniformi-

Figura 4 Como ocorre o alívio de tensões quando se aquece o material.

Tensão Residual na Junta

como Soldada

Tensão Residual na Junta

após o Alívio das Tensões

Resfriamento

Temperatura de Alívio

Aquecimento

LF

σ

σRcs

σRat

Parcela da TensãoResidual que

é Aliviada no Tratamento

Térmico


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