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Calculadora de Soldagem

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Tipos de juntas de soldaCálculo da resistência da soldaComo calcular a resistência da solda?Exemplo de uso da calculadora de soldagemPerguntas frequentes

A calculadora de soldagem da Omni ajuda você a determinar a resistência das juntas soldadas, ou seja, a força máxima que a junta soldada resiste. A soldagem tem sido um dos processos de junção e fabricação mais usados quando se quer aplicar técnicas de fundição, forjamento ou união aparafusada, ou para unir permanentemente peças de material. Em nossa calculadora de círculo de parafusos 🇺🇸 e calculadora de torque de parafusos 🇺🇸, você encontrará mais informações sobre juntas aparafusadas.

Além da soldagem, você também pode usar outros métodos para unir materiais como, por exemplo, parafusos, rebites, fixação ou brasagem, dependendo da sua necessidade. As juntas são escolhidas com base na carga mecânica ou térmica que um objeto deve suportar em condições de operação.

Esta calculadora abrange o cálculo da resistência da solda para diferentes tipos de juntas de solda. Continue lendo para entender o que é uma solda de filete ou uma junta de topo e seus cálculos de resistência.

Tipos de juntas de solda

A soldagem é o processo de junção de duas peças de materiais utilizando calor e material de adição (necessário em alguns processos de soldagem). Seguem abaixo os tipos mais comuns de processos de solda:

  • soldagem a arco;
  • soldagem por forja;
  • soldagem com gás inerte;
  • soldagem por fricção;
  • soldagem por feixe de elétrons;
  • soldagem a laser; e
  • soldagem por pontos e costura.

A característica mais comum entre todos os processos acima é a utilização de calor para fundir permanentemente os materiais. A fonte geradora de calor é, geralmente, um fator significativo na categorização dos processos de soldagem modernos. Além disso, essas peças de materiais podem ser unidas em diferentes arranjos ou configurações. As 5 juntas de solda mais populares baseadas em suas configurações são:

  • juntas sobrepostas;
  • juntas de topo;
  • juntas em T ou em ângulo;
  • juntas de canto; e
  • juntas de aresta.
Tipo de juntas de solda: juntas em T (T joints), juntas de canto (corner joints), juntas de topo (butt joint), e juntas sobrepostas (lap joint).
Tipo de juntas de solda: juntas em T (T joint), juntas de canto (corner joint), juntas de topo (butt joint), e juntas sobrepostas (lap joint).

As juntas de solda básicas são usadas para construir quadros e estruturas de suporte de carga. Baseado em um alinhamento das peças, as juntas podem ser geradas com solda de filete, solda de topo ou solda de encaixe. Quando as peças são alinhadas perpendicularmente, a junta é construída a partir de uma solda de filete. Já, uma solda de topo, é utilizada para formar uma junta unindo duas peças pelas pontas. Nesta calculadora, você encontrará juntas sobrepostas e de topo.

Cálculo da resistência da solda

As juntas sobrepostas podem ser transversais simples, ou seja, uma linha de solda simples, transversais duplas, paralelas ou uma combinação destas soldas. Da mesma forma, as juntas de topo podem ser de uma ou duas faces. A resistência das juntas de solda depende da tensão de tração ou de cisalhamento, ou de uma combinação de ambas. A direção das juntas de solda decide a tensão mecânica do projeto que atua sobre elas (para mais, consulte a nossa calculadora de tensão mecânica). Vamos considerar primeiro a soldagem de juntas sobrepostas. Uma junta sobreposta consiste em unir as peças após sobrepô-las, soldando ao longo da borda.

Solda de filete: Uma única solda de filete transversal estabelece o parâmetro de tensão de tração máxima permitida do material. A figura abaixo contém as diferentes partes de uma solda de filete. Considere duas peças de comprimento l unidas por uma única solda de filete, a resistência da junta de solda P é dada por:

resisteˆncia=aˊrea da garganta×tensa˜o max de trac¸a˜o\scriptsize \text{resistência} = \text{área~da~garganta} \times \text{tensão~max~de~tração}
Partes da solda de filete: perna (leg), raíz (root), face de fusão (face), margem (toe), garganta (throat).
Partes da solda de filete: perna (leg), raíz (root), face de fusão (face), margem (toe), garganta (throat)., CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons

A área da garganta, A, é o produto da espessura da garganta t e do comprimento da solda l. A espessura da garganta (ou garganta efetiva) t é proporcional ao tamanho da solda de filete. Já a resistência P, é equivalente à força máxima suportada pela junta de solda, portanto, é medida em newtons no SI. No caso de um único filete, a fórmula da resistência da solda é:

P=0,707sσtlP = 0{,}707 \cdot s \cdot \sigma_\text{t} \cdot l

onde σt\sigma_\mathrm{t} é a tensão máxima permitida e s é o tamanho da solda de filete, sendo este último igual à espessura das placas. Da mesma forma, a resistência da solda para uma junta de solda de filete duplo é:

P=20,707sσtlP = 2 \cdot 0{,}707 \cdot s \cdot \sigma_\text{t} \cdot l

Quando a linha de solda é paralela à direção da carga, as juntas são projetadas com base na tensão de cisalhamento máxima permitida, τ. A resistência de uma junta de solda paralela dupla é:

P=20,707sτlP = 2 \cdot 0{,}707 \cdot s \cdot \tau \cdot l

Utilizando a combinação de soldas transversais e paralelas, você pode estimar a resistência de uma junta em forma de U. Neste caso, temos duas soldas paralelas, com comprimento, l2l_2 e uma solda transversal, l1l_1. A resistência da junta em U é a soma das resistências de cada uma dessas três juntas, ou seja:

P=0,707sσtl1+20,707sτl2P = 0{,}707 \cdot s \cdot \sigma_\text{t} \cdot l_1 + 2 \cdot 0{,}707 \cdot s \cdot \tau \cdot l_2

Aqui, o comprimento total da junta de solda é ajustado considerando um incremento de 12,5 mm devido à costura. Portanto, o comprimento total das juntas é:

L=l1+l2+12,5L = l_1 + l_2 + 12{,}5

Solda de topo:
Uma junta de topo é realizada para unir peças alinhadas por suas pontas. Essas juntas são projetadas para cargas de tensão ou compressão. Uma junta de topo pode ser totalmente penetrante de um lado, ou seja, igual à espessura das placas ou dupla face, com cada lado tendo espessuras de garganta t1t_1 e t2t_2. A fórmula de resistência para uma única junta de topo é:

P=tlσtP = t \cdot l \cdot \sigma_\text{t}

onde l é o comprimento das juntas de solda. Assim como na solda de filete, a resistência da solda de junta de topo dupla é:

P=(t1+t2)lσtP = (t_1 + t_2) \cdot l \cdot \sigma_\text{t}

Nossa ferramenta utiliza o conjunto acima de fórmulas de resistência da solda como base para seus cálculos.

Como calcular a resistência da solda?

Para que você calcule a resistência da solda:

  1. Selecione o tipo de junta na lista de tipos de solda, por exemplo, solda transversal (dupla) ou solda de filete duplo.
  2. Digite o comprimento da solda, l.
  3. Preencha o tamanho da solda, s.
  4. Insira a tensão de tração máxima permitida σt\sigma_\mathrm{t}.
  5. A calculadora de soldagem dará a resistência, P da junta de solda.

Exemplo de uso da calculadora de soldagem

Estime a resistência de uma única junta de solda de filete transversal que consiste em duas placas com espessura de 5 mm e comprimento de 100 mm. Considere a tensão de tração como 70 MPa.

  1. Selecione o tipo de junta na lista de tipos de solda como solda transversal (simples).
  2. Digite o comprimento da solda, l = 100 mm.
  3. Preencha o tamanho da solda, s = 5 mm.
  4. Insira a tensão de tração máxima permitida σt=70\sigma_\mathrm{t} = 70 MPa.
  5. Use a fórmula de cálculo do tamanho da solda de filete:
P=0,707510070=24,745 kN\scriptsize \begin{align*} \qquad P &= 0{,}707 \cdot 5 \cdot 100 \cdot 70 \\ &= 24{,}745~\text{kN} \end{align*}
Perguntas frequentes

O que é uma junta de topo?

Quando duas peças de material são alinhadas de ponta a ponta e articuladas, isso é conhecido como junta de topo.

O que é solda de filete?

Uma solda de filete é definida como a junta quando duas peças são alinhadas perpendicularmente e soldadas juntas.

Como calcular o comprimento da solda para uma soldagem de junta sobreposta?

Para estimar a resistência da solda:

  1. Multiplique o tamanho da solda e a resistência da solda.
  2. Divida a tensão de tração máxima permitida pelo produto acima.
  3. Multiplique o resultado por 0,707 para obter o comprimento das juntas de solda.

Como diferenciar entre uma solda de topo e uma solda sobreposta?

A solda de topo é realizada quando as placas são unidas por suas pontas, enquanto a solda sobreposta é usada no caso de união de placas dispostas uma sobre a outra.

Weld type

Single transverse fillet weld.

Weld properties

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