Soldadura
Retração de soldadura: cálculo para juntas topo a topo
Em resumo
A retração transversal de uma junta topo a topo estima-se por S = 0,2·Aw/t + 0,05·g, com Aw a área do metal depositado, t a espessura e g a abertura de raiz. A retração longitudinal é ΔL = 0,025·Aw·L/Ap, com L o comprimento do cordão e Ap a secção resistente das chapas.
Cálculo
Exemplo calculado com os valores por defeito da ferramenta.
Dados
- Junta
- Chanfro em V
- Espessura
- 10 mm
- Ângulo do chanfro (total)
- 60°
- Talão
- 2 mm
- Sobre-espessura
- 2 mm
- Abertura de raiz
- 2 mm
- Comprimento do cordão
- 1000 mm
- Largura total das chapas unidas
- 400 mm
- Número de juntas em série
- 1
Resultado
- Retração transversal
- 1,54 mmas chapas aproximam-se
Exemplo calculado
Todos os valores desta secção pertencem ao exemplo, calculado com os valores por defeito da ferramenta.
Outros resultados do exemplo
- Retração transversal, uma junta
- 1,54 mm
- Retração longitudinal
- 0,45 mmem 1000 mm de cordão
- Retração longitudinal por metro
- 0,45 mmpor metro de cordão
- Área depositada Aw
- 71,9mm²
- Pré-deformação aconselhada
- +1,5 mmCorte as peças 1,5 mm mais compridas (ou afaste as chapas mais 1,5 mm por junta antes de pingar), pingue bem, solde a passo de peregrino ou alternando lados. Pré-dobre um chanfro em V no valor da distorção angular medida num ensaio.
- Só ordem de grandeza: relações empíricas de manual, sem análise térmica nem mecânica. O travamento, a sequência de soldadura, o número de passes e a entrega térmica alteram muito o resultado; valide numa amostra.
- A relação de Spraragen-Ettinger foi estabelecida para uma junta topo a topo de um só passe; em multipasse a retração continua a crescer com o metal depositado, por isso o resultado é uma estimativa por baixo.
- Distorção angular não calculada: não se encontrou nenhuma constante pública verificada. Um chanfro assimétrico ou em V (soldadura de um só lado) faz rodar as chapas: considere um X simétrico ou um ensaio.
- Valores indicativos: não substituem a EPS qualificada nem um ensaio numa amostra.
Cálculo detalhado
Área do metal depositado
Aw = g·t + d²·tan(α/2) + (2/3)·W·h
57,0 + 15,0 = 71,9 mm² (d = 8,0 mm, W = 11,2 mm)
Retração transversal (Spraragen-Ettinger)
S = 0,2·Aw/t + 0,05·g
0,2 × 71,9 / 10,0 + 0,05 × 2,0 = 1,54 mm
Secção resistente
Ap = largura × t
400 × 10,0 = 4000 mm²
Retração longitudinal (forma por áreas)
ΔL = 0,025·Aw·L/Ap
0,025 × 71,9 × 1000 / 4000 = 0,45 mm
Como utilizar
- Escolha a junta: chanfro em V, chanfro em X, ou secção Aw conhecida.
- Introduza a espessura, o ângulo total do chanfro, o talão e a sobre-espessura.
- Introduza a abertura de raiz, o comprimento do cordão e a largura total das chapas unidas.
- Defina o número de juntas em série e leia a retração transversal.
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula da retração transversal das soldaduras?
A retração transversal segue a relação empírica da família Spraragen-Ettinger / Blodgett: S = 0,2·Aw/t + 0,05·g, em mm. A retração longitudinal segue a forma em área: ΔL = 0,025·Aw·L/Ap, com Ap = largura × t. Com várias juntas em série, a retração transversal soma-se: S_total = n × S.
Quanto retrai uma soldadura topo a topo em V de 10 mm?
Com uma chapa de 10 mm, um V de 60°, talão de 2 mm, abertura de raiz de 2 mm e sobre-espessura de 2 mm, a área depositada é Aw = 71,9 mm². A retração transversal é 0,2 × 71,9 / 10,0 + 0,05 × 2,0 = 1,54 mm. Em 1000 mm de cordão e 400 mm de largura de chapa (Ap = 4000 mm²), a retração longitudinal é 0,45 mm.
Como se controla a deformação na soldadura?
O cálculo sugere cortar as peças mais compridas na retração transversal total (+1,5 mm no exemplo), ou afastar as chapas antes de pingar na retração de uma junta, junta a junta, e depois pingar bem e soldar a passo de peregrino ou alternando os lados.
Dá a distorção angular?
Não: não se encontrou nenhuma constante pública verificada para a distorção angular. Um V soldado de um só lado faz rodar as chapas: considere um X simétrico, ou dê uma pré-deformação igual à distorção angular medida num ensaio.
Limites
Resultados indicativos, só ordem de grandeza: relações empíricas de manual, sem análise térmica nem mecânica. O travamento, a sequência de soldadura, o número de passes e a entrega térmica mudam muito o resultado; valide numa amostra. A relação transversal foi estabelecida para uma junta topo a topo de uma só passagem: em multipasse o resultado é uma estimativa por defeito. Abaixo de 3 mm, domina a encurvadura e estas relações subestimam a deformação.
Fontes
- Relation de la famille Spraragen-Ettinger / Blodgett : S = 0,2·Aw/t + 0,05·g : Diapositive 18 (retrait transversal, bout à bout une passe) et 14 (retrait longitudinal 25·Aw/Ap)
- Therness : Welding distortion estimator: Δt = 0,2·Aw/t + 0,05·g ; ΔL = 0,025·Aw·L/Ap (famille Blodgett)
- EZ Virtual Tools : Weld Shrinkage Calculator : Ordres de grandeur : bout à bout en V 1,5 à 3 mm en transversal
- Applied Welding Engineering, 2e éd. (2016) : Chap. 5, Stresses, Shrinkage, and Distortion in Weldments, p. 201-238 (référence générale)