Efeito das tensões residuais de soldagem nas estruturas soldadas

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Este tópico foi editado pela última vez por huanghong em 30/12/2020, às 09:49. 1. Influência das tensões residuais de soldagem na resistência estrutural sob carga estática. Em componentes lisos, desde que o material tenha plasticidade suficiente, a deformação plástica permite que as tensões na seção transversal se uniformizem. Assim, a presença de tensões residuais não afeta a capacidade de suporte do componente, ou seja, não influencia sua resistência sob carga estática； Se o material estiver em estado frágil, ou se for um material submetido a tratamento térmico, ou ainda se estiver sob ação de tensões tridimensionais, como o material não consegue se deformar plasticamente, as tensões na seção transversal da peça não conseguem se uniformizar. Isso faz com que as tensões residuais se somem às tensões de serviço, causando danos locais na estrutura e levando à ruptura de toda a peça. Em componentes com fendas, devido à intensa concentração de tensões, podem existir também altas tensões internas de tração. Quando um componente é submetido a grandes forças de tração, por algum motivo (como queda da temperatura, aumento da velocidade de deformação ou seção transversal com paredes grossas), a combinação das tensões de tração e do concentrado de tensões reduz a resistência estrutural sob carga estática. Isso faz com que a estrutura sofra ruptura frágil mesmo sob cargas externas muito inferiores ao ponto de yield. 2. Influência das tensões residuais de soldagem na resistência à fadiga Quando há tensões residuais compressivas no corpo de prova, especialmente em sua superfície, a resistência à fadiga pode aumentar. Portanto, para aumentar a resistência à fadiga das estruturas soldadas, é necessário não apenas reduzir as tensões residuais de tração, mas também diminuir os fatores que causam concentração de tensões nas juntas, como alturas excessivas e soldas angulares muito proeminentes. Além disso, a aplicação de técnicas como granalhamento, aquecimento pontual e tratamento por sobrecarga para introduzir tensões residuais de compressão nos componentes pode melhorar a resistência à fadiga das estruturas soldadas. 3. Influência das tensões residuais de soldagem na precisão do processamento mecânico e na estabilidade dimensional. Se houver tensões residuais de soldagem no material, o processo de usinagem mecânica, ao remover parte do material, também elimina as tensões residuais presentes nesse material. Isso perturba o equilíbrio de tensões no material, causando sua deformação e, consequentemente, afetando a precisão do processamento. Além disso, as tensões residuais nos componentes soldados mudam lentamente ao longo do tempo, sendo redistribuídas, o que resulta em relaxamento das tensões. Ao mesmo tempo, as dimensões das peças soldadas também sofrem alterações correspondentes, o que afeta a precisão e a estabilidade dimensional dos componentes. Os aços de baixo carbono e os aços austeníticos, que são estáveis em termos estruturais, apresentam uma relaxação de tensão muito pequena em condições de temperatura ambiente. Por isso, as tensões internas mudam pouco ao longo do tempo, e as dimensões das peças soldadas permanecem relativamente estáveis ； Já em alguns aços estruturais de ligas de alta temperatura e ligas de alumínio de alta resistência, devido às mudanças na estrutura instável ao longo do tempo, as tensões internas variam bastante. A maneira mais eficaz de garantir a precisão no processamento mecânico é eliminar primeiro as tensões residuais da soldagem e, em seguida, realizar o processamento mecânico. 4. Influência das tensões residuais de soldagem na estabilidade dos elementos sob compressão Quando um elemento está sob compressão, as tensões residuais de compressão na seção transversal do elemento se somam às tensões causadas pelas cargas externas. Isso faz com que a área do elemento sujeita à compressão atinja primeiro seu limite de resistência; nessa área, as tensões não aumentam mais, o que faz com que ela perca a capacidade de suportar cargas adicionais. Isso equivale a diminuir a seção efetiva do elemento, fazendo com que a tensão crítica do mesmo diminua, o que afeta negativamente sua estabilidade. A influência da tensão interna no bastão de compressão sobre sua estabilidade está relacionada à forma da seção transversal do bastão e à distribuição das tensões residuais. Se for possível afastar a seção efetiva em relação ao eixo neutro do bastão, sua estabilidade pode ser melhorada. 5. A tensão residual resultante da soldagem afeta a ocorrência da fissuração por corrosão sob tensão. A fissuração por corrosão sob tensão é um fenômeno em que ocorrem rachaduras devido à ação conjunta da tensão tensiva e do meio corrosivo. A superposição das tensões residuais pós-soldagem e das tensões de serviço provoca a ocorrência rápida de fissuras por corrosão sob tensão nas proximidades da solda. Portanto, para estruturas corroídas, adotar medidas apropriadas para eliminar as tensões residuais é benéfico para melhorar sua capacidade de resistência à corrosão. 6. Influência das tensões residuais de soldagem na rigidez da estrutura Após a soldagem, surgem tensões de tração na região da solda e nas áreas próximas a ela, enquanto nas áreas mais distantes da solda ocorrem tensões de compressão. Além disso, as tensões de tração atingem o limite de resistência do material. Portanto, quando a peça é submetida a tração, essa área não consegue suportar a carga, o que equivale a uma redução na área efetiva de suporte, fazendo com que a rigidez diminua. No caso de vigas que tendem a sofrer deformações por flexão, o mesmo princípio faz com que a rigidez diminua. O grau dessa redução depende do tamanho e da localização da área de deformação plástica. Quando a costura de solda está perto do eixo neutro, seu impacto na rigidez é menor.