A deformação da soldagem é um problema comum na fabricação e construção de aço estrutural . A deformação excessiva pode afetar a precisão dimensional dos componentes de aço, criar dificuldades durante a montagem e instalação e reduzir o desempenho geral da estrutura de aço concluída.

Em casos graves, a deformação da soldagem também pode introduzir momentos fletores adicionais, tensões secundárias e problemas de alinhamento. Portanto, o controle eficaz da distorção de soldagem é uma parte importante do projeto, fabricação e gerenciamento de qualidade da estrutura de aço.

Por que ocorre deformação na soldagem?

Durante a soldagem, o aço ao redor da solda aquece rapidamente e depois esfria de forma irregular. Esta expansão e contração térmica desigual pode causar:

• Deformação angular

• Encolhimento longitudinal

• Encolhimento transversal

• Deformação por flexão

• Torcendo

• Flambagem local

• Desvio dimensional geral

A quantidade de deformação depende de fatores como espessura da placa, tamanho da solda, aporte térmico, projeto da junta, sequência de soldagem, condições de restrição e propriedades do material.

Métodos para controlar a deformação da soldagem

1. Reduza a seção transversal da solda

Quando os requisitos de qualidade da solda e resistência estrutural ainda podem ser satisfeitos, o ângulo da ranhura e a folga da raiz devem ser mantidos tão pequenos quanto razoavelmente possível.

A redução da quantidade de metal de solda depositado ajuda a reduzir o aporte de calor e a contração da soldagem.

2. Controle a entrada de calor de soldagem

Para aços adequados com limite de escoamento inferior a aproximadamente 345 MPa e temperabilidade relativamente baixa, o aporte térmico excessivo deve ser evitado.

Onde permitido pelo procedimento de soldagem aplicável, as temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse devem ser adequadamente controladas.

Processos de soldagem com baixo aporte de calor, como soldagem com proteção de gás CO₂ , podem ajudar a reduzir a deformação térmica.

Todos os parâmetros de soldagem devem estar em conformidade com os procedimentos de soldagem aprovados e os padrões de projeto aplicáveis.

3. Use soldagem multipassagem para placas grossas

Para chapas de aço espessas, a soldagem multipasse é geralmente preferida em vez de depositar uma solda grande em um único passe.

A soldagem multipasse proporciona melhor controle da distribuição de calor e ajuda a reduzir a deformação local excessiva.

4. Use soldagem intermitente quando permitido

Para reforços longitudinais e transversais, a soldagem intermitente pode reduzir a quantidade total de metal de solda e a entrada de calor quando permitido pelos requisitos do projeto estrutural.

Contudo, a soldagem contínua deve ser usada quando exigido por cálculos estruturais, requisitos de fadiga, requisitos de vedação ou especificações de projeto.

5. Aplicar soldagem simétrica

Quando ambos os lados de uma junta são acessíveis, uma ranhura simétrica de dupla face deve ser considerada.

Para soldagem multipasse, as soldas devem ser depositadas simetricamente em torno do eixo neutro do componente sempre que possível.

Isso ajuda a equilibrar o encolhimento da soldagem e reduzir a distorção angular.

6. Otimize a soldagem de junta em T

Para juntas em T espessas ou juntas cruciformes, as soldas em canal podem ser mais adequadas do que as grandes soldas de ângulo convencionais.

Quando adequadamente projetada, a soldagem por canal pode reduzir o volume necessário do metal de solda, mantendo a resistência necessária da junta.

7. Use pré-deformação antes da soldagem

A deformação pré-ajustada ou reversa pode ser introduzida antes da soldagem para compensar a distorção angular esperada.

Após a soldagem e o resfriamento, o componente pode retornar mais próximo da geometria necessária.

Este método é comumente usado para vigas de aço, seções H, placas e outros componentes fabricados.

8. Permitir encolhimento de soldagem

As tolerâncias dimensionais podem ser incorporadas durante a fabricação para compensar o encolhimento longitudinal e transversal esperado.

Por exemplo, seções H fabricadas podem exigir comprimento adicional para compensar o encolhimento longitudinal da solda.

O subsídio real deve ser determinado de acordo com:

• Dimensões do componente

• Espessura da placa

• Tamanho da solda

• Processo de soldagem

• Configuração conjunta

• Experiência de fabricação

• Procedimentos de soldagem aprovados

Em vez de depender de um único valor fixo, as tolerâncias de encolhimento devem ser verificadas de acordo com as condições reais de produção.

9. Melhore o nivelamento do material e a precisão da montagem

Para membros longos de aço, a torção pode muitas vezes ser reduzida melhorando o nivelamento das placas de aço e a precisão da montagem dos componentes.

Fatores importantes incluem:

• Ângulos de ranhura precisos

• Lacunas de raiz consistentes

• Alinhamento correto dos membros

• Posicionamento adequado da solda

• Direção precisa do eletrodo ou da tocha de soldagem

• Parâmetros de soldagem consistentes

Manter condições de soldagem uniformes ao longo de todo o componente ajuda a reduzir deformações longitudinais e angulares irregulares.

10. Minimize soldas desnecessárias

Durante o projeto estrutural, soldas desnecessárias devem ser evitadas sempre que possível.

Seções de aço laminadas, componentes moldados ou perfis padronizados podem ser usados ​​em vez de conjuntos fortemente soldados, quando apropriado.

Reduzir o número e o tamanho das soldas pode ajudar:

• Reduza a entrada de calor de soldagem

• Minimizar a deformação

• Reduza o tempo de fabricação

• Custos de correção mais baixos

• Melhore a eficiência da produção

11. Otimize a localização da solda

As soldas devem ser posicionadas o mais próximo possível do eixo neutro ou da linha central da seção.

Layouts de solda simétricos podem reduzir a deformação por flexão causada por contração desequilibrada.

A concentração da solda também deve ser evitada porque soldas pouco espaçadas podem criar acúmulo excessivo de calor e distorção local.

12. Use uma sequência de soldagem adequada

Para componentes com múltiplas soldas, é essencial uma sequência de soldagem adequada.

Dependendo do design do componente, os métodos adequados podem incluir:

• Soldagem simétrica

• Soldagem retroativa

• Pular soldagem

• Soldagem de segmento

• Soldagem do centro para ambas as extremidades

Uma sequência bem planejada ajuda a distribuir o calor de maneira mais uniforme e evita o acúmulo de deformação em uma direção.

Controle de Deformação de Soldagem na Produção

Reduza o número de soldas

O projeto estrutural deve minimizar conexões soldadas desnecessárias.

Onde for prático, seções laminadas ou componentes de aço moldados podem substituir peças soldadas fabricadas, reduzindo o número de reforços e juntas soldadas.

Isso pode reduzir significativamente a deformação da soldagem e o trabalho subsequente de endireitamento.

Selecione formatos e tamanhos de solda apropriados

Para juntas de topo de placas espessas, uma junta com ranhura em X pode exigir menos metal de solda depositado do que uma junta com ranhura em V convencional.

A redução do volume do metal de solda ajuda a reduzir:

• Aporte térmico de soldagem

• Encolhimento transversal

• Deformação angular

• Estresse residual

Para juntas em T que não requerem grandes soldas para resistência estrutural, o tamanho mínimo prático da solda de ângulo deve ser selecionado de acordo com os requisitos de projeto aplicáveis.

Onde as condições estruturais permitirem, as soldas intermitentes também podem ajudar a reduzir a deformação.

Otimize o projeto estrutural

A deformação da soldagem deve ser considerada durante a fase de projeto estrutural e não apenas durante a fabricação.

Para estruturas de placas de aço finas, a espessura apropriada da placa, o espaçamento do reforço e o tamanho da solda devem ser selecionados para melhorar a estabilidade estrutural e reduzir a deformação das ondas.

Configurações estruturais simples e regulares são geralmente mais fáceis de fabricar e controlar do que geometrias soldadas desnecessariamente complexas.

Controle da contração transversal e longitudinal

Em muitas estruturas soldadas, a retração transversal pode ser mais significativa que a retração longitudinal.

Por esta razão, a orientação e localização da solda devem ser cuidadosamente consideradas durante o projeto.

Sempre que possível, as soldas devem:

• Ser organizado simetricamente

• Estar localizado próximo à linha central da seção

• Evite concentração excessiva

• Esteja orientado para minimizar a deformação em direções críticas

Essas medidas ajudam a reduzir flexões, torções e desvios dimensionais após a soldagem.

Correção de Deformação de Soldagem

Mesmo com medidas de controle adequadas, ainda pode ocorrer alguma deformação.

Os métodos de correção comuns incluem:

• Endireitamento mecânico

• Alisamento térmico controlado

• Correção de imprensa

• Endireitamento de chama onde permitido

• Ajuste mecânico local

O trabalho de correção deve ser realizado com cuidado para evitar danificar o aço, introduzir fissuras ou afetar adversamente as propriedades do material.

Conclusão

O controle eficaz da deformação da soldagem requer coordenação entre o projeto estrutural, o desenvolvimento do procedimento de soldagem, a fabricação, a montagem, a sequência de soldagem e a inspeção de qualidade..

A abordagem mais eficaz é evitar a deformação excessiva antes e durante a soldagem, em vez de depender fortemente da correção após a fabricação.

Ao controlar o tamanho da solda, a entrada de calor, o projeto da junta, a sequência de soldagem, a precisão da montagem e a tolerância ao encolhimento, os fabricantes de aço podem alcançar maior precisão dimensional, melhor eficiência de instalação e desempenho estrutural mais confiável.