Soldadura formulas para calculos

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trabalho faculdade de engenharia

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UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE MECANICA

TRABALHO INVESTIGATIVO DE TECNLOGIA MECNICA II

APRESENTAO E EXPLICAO DAS FRMULAS DAS EQUAES MATEMTICAS DE UM CORDO DE SOLDAGrupo N6 Autores: Cadete Quichanga Dos Santos, N 76884 Van Gompel Raph, N 49714 Garcia Nimi Quilombo, N 49696 Hamilton Waldemar Sousa, N 84444 Horcio Francisco Quitumba, N 90048 Antnio Mangwanda Miguel N 37850 Mbala Matoko Tadeu, N 82592

Docente: Eng. Augusto Dongua

Luanda, Outubro de 2012

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PREFCIO

Este trabalho investigativo, reflecte de uma poligamia de ideias dos autores, Na qual apresentou-se a explicao das frmulas das equaes matemticas de um cordo de solda, para efeito A metodologia adoptada foi dividir todo o assunto em vrios subtemas, iniciando com o dimensionamento clssico de cordes de solda em funo do tipo de solda, tipo de junta, culminando com o estudo das resistncias submetidas em cada tipo de junta e solda, Tenses e Deformaes.

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NDICE

Concluso.......................................................................................................................... 16

INTRODUO

A unio de placas em uma estrutura conhecida como junta, a junta pode ser obtida utilizando se os mais variados elementos de fixao: parafusos, rebites, engates e cordes de solda, etc. Dentre estas, a soldagem e uma das mais utilizadas por sua facilidade de utilizao, confiabilidade e custo. Segundo a AWS (American Welding Society) define a soldagem como procedimento de unio de materiais usado para se obter coalescncia localizadas de metais e no metais, produzida por aquecimento ate uma temperatura adequada, com ou sem utilizao de presso e/ou material de adio.

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OBJECTIVO

O presente trabalho tem como objectivo apresentar de uma forma abrangente as equaes necessrias para o clculo da resistncia de um cordo de solda. Tendo em conta o problema principal da soldagem esta no dimensionamento de juntas soldadas se baseia, na prtica, em simplificaes impostas pela grande variedade de arranjos geomtricos, e combinao de esforos, torna-se impossvel a determinao de solues baseadas na teoria de elasticidade. Com isso, as tcnicas de dimensionamento mais comum baseiam-se na obteno das tenses nominais actuante no cordo de solda a partir de carregamentos externos conhecidos.

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1-Dimensionamento Clssico de Cordes de Solda No dimensionamento do cordo de solda necessrio levar em considerao vrios aspectos como: o nvel de solicitao dos esforos, o processo de fixao, o grau de dificuldade da operao, a proporo geomtrica entre cordo e componentes soldados, alm do custo envolvido. Relativamente ao tipo de junta, podemos classific-las em: junta de topo, de canto, em T, sobreposta e de aresta, e representadas abaixo, na Figura: 1

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Figura: 1-Unies soldadas. a) Ligao a topo; b) ligao de topo com solda emV; c) cordo de solda tipo filete.

Figura: 1.1- unies de soldas Estas unies podem ser executadas atravs de trs tipos de soldas: solda de topo, de filete e de enchimento.

1.1-Resistncia de Soldas de Topo As soldas de topo so executadas quando, ambas as peas a serem ligadas esto no mesmo plano, sendo utilizadas em juntas de topo; ou em juntas em T com penetrao. Estas consistem na deposio do metal de solda em chanfros previamente preparados com o objectivo de formar uma ligao contnua entre as partes ligadas. Dependendo da espessura da chapa a solda de topo pode ser feita sem chanfros. No caso de juntas com penetrao total, a espessura do cordo dada pela espessura das chapas da unio, sendo sua resistncia igual da chapa menos resistente. Portanto, nestes casos no se considera o problema do dimensionamento da soldadura, uma vez que as tenses em jogo sero as tenses existentes no componente em causa. De acordo com as indicaes da Liconln (Eletricity company), uma solda de topo bem executada, tem resistncia igual ou maior que a da prpria placa soldada e no necessidade de calcular as tenses desenvolvidas na solda.FACULDADE DE ENGENHARIA

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1.2-Resistncia de Soldas de Filete A fim de tornar possvel uma metodologia para o dimensionamento do cordo de solda so necessrias diversas simplificaes quanto ao estado de tenses a ser considerado. A maioria dos mtodos correntes considera que, a partir de cargas externas conhecidas, as tenses so uniformemente distribudas ao longo da seco da garganta do cordo. Entende-se como garganta, a seco definida pela altura do maior tringulo inscrito na seco transversal do cordo. A Figura 2 mostra uma junta em T unida por cordes de filete juntamente com a representao da garganta.

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Figura: 2 - Representao da garganta do cordo em juntas T, com cordo de filete Em um processo optimizado, a escolha da geometria adequada para o cordo fundamental. Considerando-se a seco transversal do cordo de solda em filete, em que as pernas vertical e horizontal so h1 e h2, respectivamente, como mostrado na figura 2.1, tem-se a garganta do cordo e, avaliada pela distncia que varia com o ngulo , sempre perpendicular face.

Figura: 2.1- Seco transversal do cordo de solda Assim, define-se a relao (h1/h2) que minimiza o volume de cordo para uma mesma seco resistente. Neste caso a equao do volume de cordo de solda dada por:

Onde L o comprimento do cordo de solda. Os comprimentos das pernas podem ser obtidos de:

1.2 Substituindo (3.2) em (3.1), resulta:

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Notando-se que:

Temos que:

Assim, verifica-se que o menor volume de solda, para um valor fixo de altura da garganta e do comprimento L da solda ocorre para a solda com pernas iguais. A International Institute of Welding (IIW) considera que a seco da garganta a seco resistente do cordo de solda. Assume-se que as tenses ao longo da altura da garganta so uniformemente distribudas. Uma segunda simplificao importante corresponde condio de que as tenses normais no plano normal ao eixo longitudinal ao cordo so aqui consideradas desprezveis, porque estas so geralmente provocadas, com maior intensidade, por carregamentos a ser resistido em conjunto pelas chapas que formam a junta e pelos cordes de solda. Assim pode-se, de uma maneira geral, definir as tenses nominais incidentes na regio da garganta, utilizadas para o dimensionamento de cordes de solda, como mostrado na Figura 2.2 As seguintes componentes de tenso so consideradas

Figura 2.2 Tenses nominais actuantes na seco da garganta do cordo solda n tenso normal actuando perpendicularmente seco da garganta;FACULDADE DE ENGENHARIA

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[TECNOLOGIA MECNIMA II] t tenso cisalhante actuando transversalmente seco da garganta; l tenso cisalhante actuando longitudinalmente seco da garganta.1- Mtodo baseado no esforo total da junta

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O mtodo baseado no esforo total da junta o mais utilizado do ponto de vista de engenharia, porque relaciona as cargas incidentes e as tenses admissveis dos materiais de base da junta com a dimenso do cordo. Na literatura so disponibilizadas diversas relaes para o dimensionamento de acordo com os principais casos de carregamento e a geometria dos cordes: juntas submetidas a esforos normais; juntas submetidas a esforos cisalhantes; juntas submetidas a momentos flectores. A seguir, para cada uma destas situaes, so obtidas as relaes correspondentes para a determinao da altura mnima do cordo com o objectivo de atender critrios de resistncia recomendados.

2- Juntas submetidas a esforos normais Os cordes de solda de uma junta T, em que a chapa da alma submetida a carregamento axial, como mostrado na Figura 2.3, so unies em que o dimensionamento feito estabelecendo-se as equaes de equilbrio para a junta.

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Figura 2.3 - Junta T com a chapa de topo carregada axialmente Desta forma os esforos de reaco na seco da garganta da solda so obtidos, admitindo-se ser o carregamento uniformemente distribudo ao longo do cordo. O diagrama de corpo livre da junta est mostrado na Figura 2.4

Figura 2.4 Diagrama de Corpo Livre do Cordo de Solda As condies de equilbrio aos esforos nos eixos x e z fornecem:

Para = 45 em (3.12) e (3.13), obtm-se:

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As tenses no plano da garganta so obtidas a partir dos esforos normal e transversal calculados acima. Estas tenses, descritas em funo da altura h do cordo (utilizando a relao ag = h 2 / 2 ), resulta em:

3.1- Juntas submetidas a esforos cisalhantes Considerando-se agora a junta submetida a esforos paralelos direco do cordo, o seguinte diagrama de corpo livre obtido, conforme mostrado na Figura: 2.5

Figura 2.5 - Diagrama de Corpo Livre do Cordo de Solda

Como na situao Figura 2.5 admite-se que os esforos so igualmente distribudos nos dois cordes, e a tenso cisalhante na seco da garganta , portanto:

Com RL = Py/2, e ag = h 2 / 2 , temos que:FACULDADE DE ENGENHARIA

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3.2- Juntas submetidas a momentos flectores Finalmente, considerando-se a junta submetida ao momento flector, mostrada na Figura 2.6, juntamente com o diagrama de corpo livre. Admitindo-se