3.0 MET. SOLD. CONTR. DE DEF. RES

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES NA SOLDAGEM

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

As distorções têm gerado incertezas para os engenheiros desde 1930, quando a maior parte dos navios já era fabricada em aço e a soldagem se tornava o principal processo de união estrutural.

Os grandes números de variáveis

associadas à operação de soldagem fazem com que a previsão acurada da deformação seja um assunto que apresenta dificuldades.

A deformação acontece quando houver

desequilíbrio das tensões em um ou mais dos sentidos e, adicionalmente, as forças ultrapassam o regime elástico do próprio material.

Deformação angular

Embicamento

3

Fonte: The Procedure Handbook Of Arc Welding.

The Lincoln Eletric Company

TENSÕES RESIDUAIS E DEFORMAÇÕES EM SOLDAGEM ANALOGIA DA BARRA AQUECIDA

Diagrama de Montagem de três barras, MARQUES [2007]

(a) (b)

Durante a soldagem

Material depositado e adjacente em compressão. Material em volta em tração.

Após o resfriamento

Material depositado e adjacente em tração. Uma parte ao longo do

TENSÕES RESIDUAIS E DEFORMAÇÕES EM SOLDAGEM

Embicamento

Desalinhamento Deformação angular

Trincas

Contração transversal

Flambagem em chapas finas

Contração longitudinal

Tipos de descontinuidades produzidas na soldagem?

As distorções são bem caracterizadas em relação a seu tipo. Em 1980, Masubuchi [4] classificou as distorções em seis tipos: • Contração transversal • Distorção angular • Distorção rotacional • Contração longitudinal • Distorção de flambagem • Distorção de flexão Contração transversal Distorção Angular Distorção Rotacional Contração Longitudinal Distorção de flambagem Distorção de flexão Tipos de distorções

[4] Masubuchi K., Analysis of Welded Structures. Residual Stress, Distortion, and their Consequences. First Edition, New York, Pergamon Press Ltd., 1980.

DESALINHAMENTOS

Desalinhamento axial em uma junta topo a topo: a) Desalinhamento construtivo;

b) Desalinhamento acidental;

c) Deformação de uma junta com desalinhamento sob ação de uma carga axial;

d) Ligação de placas de espessura diferente sem desalinhamento.

9

Conceitos importantes:

Qual das situações a seguir uma pessoa preferiria para segurar firmemente por 2 minutos entre os dedos? Justifique.

A) uma chapa de 10 mm2 _{por 0,1 mm de espessura a 500°C}

B) uma chapa de 10 mm2 _{por 10 mm de espessura a 200°C}

Mas se uma parte do material está em maior temperatura do que outra, portanto contendo mais calor que a outra, acontece o fenômeno de condução de calor, medido pela propriedade de cada material denominada condutividade térmica (k), cuja unidade é W/(m·K)

Calor x Temperatura

Portanto, a palavra chave não é temperatura, mas calor

Prof. Dr. Américo Scotti

Capacidade térmica define-se como a quantidade de calor que um determinado corpo deve trocar para que sua temperatura sofra uma variação unitária,

interpretando-a numericamente.

CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO

C = Q/∆θ – Equação I

C = Capacidade Térmica (J/K) Q = Quantidade de Energia (J) ∆θ = Variação de Temperatura

A perda ou absorção de calor é diretamente proporcional à Capacidade Térmica do corpo

Sendo Q = m.c.∆θ (Equação Fundamental da Calorimetria) – Equação II

m = Massa (kg)

c = Calor Específico (J/Kg.K)

∆θ = Variação de Temperatura (K)

Substituindo II em I temos que: C = m.c.∆θ/∆θ

CALOR

AUMENTO DE

TEMPERATURA

Substância Calor Específico (cal/g.°C) água 1,0 álcool 0,58 alumínio 0,22 ar 0,24 carbono 0,12 chumbo 0,031 cobre 0,094 ferro 0,11

VARIAÇÃO DAS PROPRIEDADES COM A TEMPERATURA

Low temperature

High temperature

σ

ε

Tensão Longitudinal

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES – TENSÕES PRODUZIDAS

Tensão transversal livre

Eixo da solda Eixo da solda TENSÃO DISTÂNCIA Tensão Longitudinal Tensão Transversal

1- Energia da Soldagem (Heat Input)

EXEMPLOS DE RENDIMENTOS TÉRMICOS

PROCESSO TIG ER MIG MAG AS AT PL

RENDIMENTO 0,55 0,78 0,72 0,78 0,95 0,80 0,66

E = Energia de soldagem absorvida (joule/mm) f = eficiência de transmissão de calor (%)

V = tensão (V) I = corrente (A)

v = velocidade de avanço da poça de fusão(mm/s)

AS = Arco Submerso AT = Arame Tubular

FATORES QUE INFLUENCIAM A DEFORMAÇÃO:

Quanto maior a energia de soldagem maior a deformação

v

VxI

f

2- GRAU DE RESTRIÇÃO

Quanto maior o grau de restrição maior será o nível

de tensões internas e menor será a deformação.

3- TENSÕES INTERNAS

Componentes geralmente tem tensões internas por laminação, dobramento, corte, conformação, etc.

Calor da soldagem tende a aliviar as tensões.

Tensões internas são geralmente imprevisíveis, podendo aumentar ou diminuir as deformações da soldagem.

Desenvolvimento de tensões no processo

CONDUTIVIDADE TÉRMICA

Materiais com alta condutividade térmica dissipam o calor rapidamente (prata, cobre, ouro e alumínio).

Soldagem com metais com baixa condutividade térmica (aço inoxidável, ligas de níquel) resulta em maior zona plastificada, o que aumenta os efeitos de contração na solda e áreas adjacentes.

Condutividade térmica de materiais a 27°C

Material Condutividade térmica [J/s/_{(m·K)] ou [W/(m.K)]}

Prata 426 Cobre Ouro 70% do Cobre398 Alumínio 237 (60% do Cobre) Tungstênio 178 Aço carbono 52,9 Aço inoxidável

TRANSMISSÃO DE CALOR POR CONDUÇÃO

k  Condutividade térmica [W/m.K] ou [cal/s.cm.°C]; A  Área normal ao fluxo de calor [m2_];

T  Diferença de temperatura [K]; x  Espessura da placa [m] Q  Fluxo de calor [W/s];

T

Q

k A

x



 





4- PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

4.2- LIMITE DE ESCOAMENTO

Quanto maior for o limite de escoamento do material, na região soldada, maior será o nível de tensões residuais que poderá atuar deformando a estrutura soldada.





4- PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

4.3- MÓDULO DE ELASTICIDADE

É a medida da rigidez do material.

Materiais com altos módulos de elasticidade resistem mais às deformações Aço Alumínio





21

4- PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

4.4 - COEFICIENTE DE EXPANSÃO TÉRMICA

Quanto maior o coeficiente de expansão térmica  maior a deformação

COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA Define-se o coeficiente de dilatação linear de um material pela equação:

 = 1 . L L  Onde: L é o comprimento L é a variação de comprimento  é a variação de temperatura Unidades: [] = [L] = []-1 [L] . [] Ex. °C-1 ,K-1, ºF-1 Valores: _aço = 12 x 10-6 ºC-1 _Al = 24x 10-6 ºC-1 L₀ L = L₀ ( 1 + .) http://www.webcalc.com.br/ajuda/aj_dilatacao.html

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

Fatores que influenciam a deformação:

• PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Uma estrutura de aço inoxidável tende a deformar mais que uma de aço carbono, considerando-se as mesmas dimensões e mesma energia de soldagem.

SUPER-ESTRUTURA FERROVIÁRIA?

24

25

Propriedades dos Materiais

PROPRIEDADE VALOR DEFORMAÇÃO

Coeficiente de Dilatação Térmica 

ALTO ALTA

BAIXO BAIXA

Condutividade Térmica  ALTO BAIXA

BAIXO ALTA

Módulo de Elasticidade  ALTO BAIXA

BAIXO ALTA

Limite de Escoamento  ALTO ALTA

BAIXO BAIXA

LE – Limite de Escoamento

CDL – Coef. De dilatação Térmica CT –Condutividade Térmica

ME- Módulo de Elasticidade

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

Comparação Aço ferrítico c/ inox. deformação

LE 1 1 1:1

CDT 1 1,5 1:1,5

CT 3 1 1:3

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

7.3.1- Contração transversal

É a redução de dimensão perpendicular ao eixo do cordão de solda.

Quanto maior a seção transversal da zona fundida maior a contração

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

 CONTRAÇÃO TRANSVERSAL: Previsão para

espessura maior que 25 mm, soldada sem restrição

O coeficiente 0,2 pode ser reduzido para 0,18 para chapas < 25 mm Não se aplica para espessuras < 6mm

Arco submerso – deformação 50% menor (menor energia por unidade de comprimento de solda)

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO LONGITUDINAL

As = Área da seção transversal da zona fundida (pol2_).

Ap = Área da seção transversal da chapa (pol2_).

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

CONTRAÇÃO LONGITUDINAL

Quando em seção transversal a área das peças não

excede em 20X a área da zona fundida é válida a relação da figura.

A contração longitudinal está sujeita aos mesmos fatores de influência que a contração transversal

A severidade da distorção aumenta com ampliação na

espessura da peça por ocasião da quantidade de metal de solda depositado e consequentemente maior contração durante a solidificação CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES Deformação angular (embicamento)

A disposição irregular da zona plastificada em relação à linha neutra da peça é a

principal razão da deformação angular.

A – Durante a soldagem

B – Durante o resfriamento

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

DEFORMAÇÃO ANGULAR – CÁLCULO DA DEFLEXÃO

 Peças finas

Momento de um força (Torque)

I

MEDIDAS PREVENTIVAS:

Soldas de tamanhos diferentes, depositadas em distâncias também

diferentes da linha neutra: - procurar equilibrar os esforços de contração, soldando em primeiro lugar os cordões mais próximos da linha neutra

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES 4- EMPENAMENTO

O empenamento é o resultado da flambagem da peça, provocada pela contração longitudinal do cordão de solda (ver figura 7.6).

Ocorre freqüentemente na soldagem de chapas finas e perfis leves.

É o principal tipo de deformação a evitar na soldagem de chapas sobrepostas (solda em ângulo) como, por exemplo, o fundo e teto de tanques de

armazenamento.

Figura 7.6

Flambagem em chapas finas

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

1- EVITAR SOLDAGEM EXCESSIVA

Reduzir ao mínimo a quantidade de metal depositado Chanfros devem ter abertura e espaçamento pequenos

Ângulo do chanfro pode ser diminuído se o espaçamento for aumentado ou utilizado chanfro em “J” ou “U”

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

2- USAR CHANFROS DUPLOS

Junta em “X” requer cerca da metade da

quantidade de metal depositado que junta em “V” numa mesma espessura. Possibilita equilíbrio dos esforços de contração

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

3- USAR SOLDAS INTERMITENTES

A – Solda em cadeia B- Solda em escalão

Usar solda intermitente, quando possível, também é uma maneira de minimizar a distorção diminuindo a quantidade de metal de solda depositado. O uso dessa técnica para soldar reforços em chapas, reduz o volume de metal de

solda em até 75% sem comprometer a eficiência da rigidez proporcionada.

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

4- MENOR NÚMERO POSSÍVEL DE PASSES

 É preferível usar poucos eletrodos de grande diâmetro (figuras da esquerda)

 A contração causada por cada passe tende a ser cumulativa quando não se aguarda o resfriamento necessário entre os passes, aumentando a contração total.

 Quando for possível aguardar o resfriamento entre passes o ideal é fazer passes mais finos (figuras da direita)

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

5- POSICIONAR AS SOLDAS PRÓXIMAS À LINHA NEUTRA:

 A deformação é menor quando se tem o menor braço da

alavanca possível para as forças de contração puxarem o perfil fora do seu alinhamento.

 Seqüência de soldagem pode evitar a deformação

6- BALANCEAR AS SOLDAS PRÓXIMAS À LINHA NEUTRA

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

POSICIONAR AS SOLDAS PRÓXIMAS À LINHA NEUTRA:

A deformação é menor quando se tem o menor braço da alavanca possível para as forças de contração puxarem o perfil fora do seu alinhamento.

Momento de um força (Torque)

Deformações na soldagem

VIGAS ALVEOLARES EM LUGAR DE PERFIS SOLDADOS

a) Corte trapezoidal

Com maçarico b) Defasagem

c) Soldagem das almas no eixo neutro

Vigas Alveolares, obtidas por meio de furos hexagonais nas almas dos perfis Vigas Alveolares, obtidas por meio

de recortes, deslocamentos e soldagem das almas

Perfis laminados até 610 mm

7- Utilizar a Soldagem em Passe a Ré (“Backstep Sequence”)

A sequência da soldagem aumenta a restrição

8- UTILIZAR PRÉ-DEFORMAÇÃO E A DISPOSIÇÃO DORSO A DORSO (BACK-TO-BACK)

 Pré-deformação pode ser determinada experimentalmente

Algumas técnicas aplicam a pré-deformação na estrutura para garantir a precisão dimensional.

A pré-deformação necessária para que a contração puxe a chapa no alinhamento pode ser determinada por soldas experimentais.

PRÉ-DEFORMAÇÃO

Peças acopladas com pré-deformações.

Outro método usado para controlar as distorções é o pré- encurvamento das peças, esta técnica oferece um bom exemplo do uso de forças mecânicas oposta para interagir com a deformação resultante da soldagem.

O topo da solda que conterá o maior volume de metal de solda é esticado ao encurvar as chapas; após a soldagem quando os grampos são retirados, as chapas retornam a forma plana permitindo a solda aliviar as tensões de

contração longitudinal endireitando-se e diminuindo seu comprimento

PRÉ- ENCURVAMENTO DAS PEÇAS

Pré-encurvamento de chapas.

48

Exemplos de “pré-deformações” em soldagem para evitar deformação ao final da operação

Utilizar disposição dorso a dorso (back-to-back)

Soldagem de peças idênticas Forma conjuntos simétricos

Separar as peças após tratamento térmico ou utilizar

pré-encurvamento.

9- GABARITOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES DE FIXAÇÃO E MONTAGEM

 Em estruturas e equipamentos pesados, quando o balanceamento

natural de forças de contração não está presente, realiza-se o balanceamento pela criação de forças opostas ou de restrição através de gabaritos e dispositivos.

 O número de dispositivos que impedem a contração transversal

deve ser minimizado.

 Preferível dispositivos que limitam a contração angular

(embicamento) da junta soldada e que permitem a contração transversal livre.

USO DE RESTRIÇÕES

De acordo com o tipo de projeto, é necessário utilizar

dispositivos de restrição durante a soldagem, à finalidade é reduzir as distorções mantendo a peça na posição correta, sob-restrição, minimizando a movimentação enquanto se realiza a soldagem.

a) b) _c)

Técnicas de restrições: a) Suporte completamente soldado. (b) Grampo fixado por parafuso. c) Suportes com cunha.

USO DE RESTRIÇÕES

Exemplo de fixação da peça de trabalho através de cunhas e “cachorros”.

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

Planejar a sequência de soldagem

 Seqüência de soldagem bem planejada envolve a deposição de

material em diferentes pontos de um conjunto que está sendo soldado, assim à medida que o conjunto contrai num ponto, ele irá interagir com forças de contração de soldas já executadas.

Fig. 7.24- seqüência de soldagem em chanfro simétrico

Junta de topo - chanfro simétrico com múltiplos passes. a) sequência de soldagem

realizada de forma incorreta com presença de distorção angular; b) Solda balanceada livre de distorções.

54

PREVENÇÃO E CONTROLE DA DEFORMAÇÃO

PLANEJAR A SEQUÊNCIA DE SOLDAGEM

“Consideraremos a sequência de passes em uma junta”

Chanfro simétrico  quando possível realizar soldas (alternadamente)

por ambos os lados.

Chanfro assimétrico  inviável a realização de soldas por ambos os

MARTELAMENTO (PEENING) E TRATAMENTO TÉRMICO

 Martelamento

 Interação com as forças de contração

 Deforma o cordão de solda aliviando, por deformação

plástica, as tensões.

 Não pode martelar o passe de raiz e o passe de

acabamento

(pode encobrir trincas e efeito indesejável do encruamento).

MARTELAMENTO (COMPLEMENTAÇÃO)

Também chamado de PEENING, é muito empregado em soldas de manutenção, onde o controle de deformações é um fator

determinante, por ser um processo de alívio de tensões mecânico tem função limitada, e deve ser empregado com muito critério, por pessoal treinado.

Geralmente o martelamento é empregado imediatamente após ser efetuado o cordão de solda, devendo ser feito por martelo de bola em único sentido, com a aplicação da carga de impacto

constante, justamente para aliviar por igual as tensões.

TRATAMENTO TÉRMICO DE ALÍVIO DE TENSÕES

Um outro método para remoção das forças de contração é pelo uso de tratamento térmico de alívio de tensões, isto é, o

aquecimento controlado de um equipamento ou estrutura soldada a uma temperatura abaixo de 727ºC seguido de resfriamento controlado.

As tensões residuais que tenderiam a deformar as peças são assim removidas. T em pe ra tu ra ( ºC ) Tempo (h) Principais Parâmetros de um Tratamento de Alívio de Tensões Ac₁

Minimizar o tempo de soldagem (complementação)

SOLDA AUTOMÁTICA (IDEAL) SOLDA MANUAL

Acúmulo de deformação, vários aquecimentos e resfriamentos

Aquece e resfria de uma só vez. Soldar com processo automático Quando a vel. de sold. A ZAT

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

7.4.13- Planejar a seqüência de montagem dos equipamentos e estruturas

SEQUÊNCIA DE MONTAGEM DE TANQUE DE ARMAZENAMENTO

g) Prosseguimento da montagem do costado. Soldagem da junta H1 após a conclusão de todas as V1 e V2. O restante do costado obedece a mesma seqüência, ou seja, cada horizontal é precedida de todas as verticais adjacentes. A disposição das chapas com juntas verticais desencontradas favorecem a obtenção da circularidade;

Fig. 7.29 – seqüência de soldagem de um tanque de armazenamento

SEQUÊNCIA DE MONTAGEM DE TANQUE DE ARMAZENAMENTO

e) Execução das soldas em ângulo entre costado e fundo. Os soldadores devem atuar em setores diametralmente opostos. Esta solda está sujeita a uma contração longitudinal elevada, motivo pelo qual somente 20 cm do fundo encontra-se soldado nesta fase;

f) Soldagem dos trechos P1, constituindo um anel de chapas marginais do fundo;

Fig. 7.23 – Disposição das chapas do fundo, sob o costado

7.4.13.1 – Seqüência de montagem de tanque de armazenamento

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

Fig. 7.29 – seqüência de soldagem de um tanque de armazenamento

Sistema de elevação hidráulica

Cap. de cada macaco hidráulico = 25t Curso máximo permitido = 2700mm

Soldagem em tubulação Observar dispositivo de alinhamento

O dispositivo acima evita o desalinhamento abaixo

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MEDIDAS PRÁTICAS DE CONTROLE E CORREÇÁO DE DEFORMAÇÕES

Junta de topo embicada

 Solução: Abrir chanfro sobre a região convexa do embicamento e

ressoldar. As forças de contração da nova solda serão utilizadas para a correção.

 O tamanho do chanfro dependerá das dimensões da junta e do

ângulo de embicamento (experimental).

RESSOLDAR (SANGRIA)

 2- Uso de prensas e martelos

 Deformação (geralmente) a frio

 Proteger o metal de base das marcas da presa e/ou martelo

Distortion of Parts After Welding

Distortion of parts after welding. (a) Butt joints and (b) fillet welds. Distortion is caused by differential thermal expansion and contraction of different regions of the welded assembly.

Dobramento de uma viga Cálculo da deflexão, :

Welding Guide

CONFORMAÇÃO DE CHAPAS POR LINHAS DE CALOR

Esquema da linha de calor

Velocidade da Tocha + água de resfriamento

Bico do maçarico

Válvula de passagem de água

Chama Jato d`água

Gradiente de Temperatura Superfície da chapa

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

ESTUDO DA CONFORMAÇÃO DE CHAPAS NAVAIS POR LINHAS DE

CALOR UTILIZANDO A TEORIA SIMPLIFICADA TERMO-ELÁSTICO-PLÁSTICA

EDSON FERNANDO PEREIRA

Linhas de calor produzidas por uma

chama oxiacetilênica podem conformar uma chapa

plana de aço transformando-a em qualquer segmento curvo.

Aplicação de linha de calor para correção no convés de navio

Fonte: Voestalpine Stahi Gmbh, disponível em www.voestalpine.com.steel

aço naval ASTM A131 grau AH36, aquecido nas temperaturas de 500°C e 900°C

Uso de aquecimento localizado (linhas de calor)

O local aquecido tende a expandir e é contido pelo metal mais frio adjacente, deformando plasticamente.

No resfriamento o ponto aquecido se contrai principalmente no sentido da espessura da chapa.

CONTROLE DE DEFORMAÇÕES

 _{Correção de deformações}

Uso de aquecimento por pontos

USO DE AQUECIMENTO LOCALIZADO

CORREÇÃO DE DEFORMAÇÕES

Uso de aquecimento cuneiforme para o endireitamento de chapas

Aquecimento localizado na produção de vigas para estrutura de ponte

Recentemente os projetistas têm incorporado na construção naval e offshore estruturas de aço mais leves, com chapas mais finas para redução de peso, gerando economia de combustível e maior espaço de carga.

Essa tendência atual torna ainda mais significante a influência das distorções.

Na Figura abaixo, pode ser observada a substancial perda de capacidade de carga em função da diminuição da

espessura.

(CEERMA - Campus da UFPE)

Fenômenos presentes no processo de soldagem

Representação do modo de falha do painel

MEDIÇÃO DAS DISTORÇÕES – MÉTODO NUMERICO

Tensão média longitudinal normalizada pela tensão de escoamento

MEDIDAS DAS DEFORMAÇÕES

A medição das distorções, mostrada na Figura acima foi realizada usando-se um relógio

comparador com 0,01 mm de precisão.

As empresas fornecedoras do Laser Tracker, API e Faro, fizeram demonstrações em vídeo do equipamento no Laboratório de Tecnologia Submarina da COPPE.

Laser Tracker

MEDIÇÃO DAS DISTORÇÕES

-Laser Tracker da Faro

Laser Tracker da API A principal vantagem apresentada em relação ao 3D_{Laser Scanning foi a maior precisão na medição,} 0.025 mm em até 10 metros

MELHORIA NO CONTROLE DOS ATUAIS MÉTODOS DE FABRICAÇÃO

Corte a laser Soldagem a Laser

 As distorções merecem uma importância maior que as

tensões residuais pois, além de influenciar na

resistência estrutural, afetam de forma negativa os princípios mais importantes da moderna construção naval e offshore, que são: qualidade e custo do

produto final e o tempo de produção.

CONCLUSÕES

 Equipamentos de medição a laser com alta precisão

aparecem como ferramentas promissoras, devido aos benefícios que podem ser alcançados com a sua utilização na construção naval e offshore.

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota Engenheiro Mecânico e Metalúrgico

“SÓ APRENDEMOS QUANDO

APLICAMOS O COMHECIMENTO

EM SITUAÇÕES CONCRETAS”

RELAÇÕES ENTRE OS FENÔMENOS DA SOLDAGEM: 1.a) Expansão térmica dependente da microestrutura do material;

1.b) Mudança de volumes devido a mudanças de fase;

2.a) Comportamento plástico do material dependente da microestrutura do material;

2.b) Comportamento elástico do material dependente da microestrutura do material;

3.a) Condutividade térmica e calor específico dependentes da microestrutura do material;

3.b) Calor latente devido à mudanças de fases;

4.a) Deformação muda as condições de contorno térmicas; 4.b) Calor devido à taxa de deformação plástica;

4.c) Calor devido à taxa de deformação térmica; 4.d) Calor devido à taxa de deformação elástica;

5.) Evolução da microestrutura dependente da temperatura; 6.) Evolução da microestrutura dependente da deformação.

MODELO NUMÉRICO

Modelo numérico de elementos finitos utilizando o programa ABAQUS (versão 6.3).

Para a transferência de calor envolvida, é utilizado uma análise em 2D completamente acoplada que resolve

simultaneamente os campos de tensões, deslocamentos e temperaturas.

O modelo se refere à soldagem filete entre duas placas de 12mm de espessura.

Tabela: Propriedades do material na temperatura ambiente (20º) MODELO NUMÉRICO  = - _x = - _y _z _z  = - _x = - _y _z _z z z Coeficiente de Poisson ()

Propriedades do material em função da temperatura

Deformações nas placas [m] no final da aplicação do aquecimento

MUDANÇAS DE PRÁTICAS CONSTRUTIVAS

 Mudanças de práticas construtivas podem ser utilizadas para minimizar as distorções quando as práticas

convencionais estão gerando níveis de distorções indesejáveis.

 Um método que reduz o nível de distorções é a soldagem de cada lado dos enrijecedores longitudinais

separadamente.

• Estaleiros modernos soldam ambos os lados usando equipamentos mecanizados, concentrando uma grande quantidade de calor local.

 Outro método é a construção dos painéis na forma caixa de ovo.

 Essa construção tem sido aplicada com sucesso em alguns estaleiros, obtendo-se uma comprovada

redução de distorções com a construção de uma

estrutura soldada formada pelos reforços longitudinais e transversais (grelha), que posteriormente é soldada nas placas de aço.

MONOGRAFIA DA UFRJ – FEVEREIRO DE 2006:

IMPERFEIÇÕES DE FABRICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO NAVAL E OFFSHORE Diogo do Amaral Macedo Amante

FONTE/CONCLUSÃO:

Na soldagem de juntas com abertura de raiz muito grande ou com um alinhamento inadequado.

Em alguns casos, a abertura real da raiz pode ser maior do que a

inicial, pela distorção dos membros fixados inadequadamente durante a soldagem ou pela fusão do metal base à frente da poça de fusão, como ilustrado na figura abaixo

DEFORMAÇÃO APRESENTADA

Aumento na abertura de raiz durante a execução de uma soldagem