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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