Processos de Fabricação I - Soldagem

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SOLDAGEMSOLDAGEM
Soldagem
Marco Antonio Suñer Arrabal 
Mario Sergio Della Roverys Coseglio
Marco Antonio Suñer Arrabal 
Mario Sergio Della Roverys Coseglio
GRUPO SER EDUCACIONAL
gente criando o futuro
Soldagem é arte, tecnologia e ciência. Requer a manipulação hábil dos equipamentos 
de solda, bem como um conhecimento profundo dos processos e das características 
do material que está sendo usado. A disciplina de Soldagem serve como uma introdu-
ção ao currículo de Engenharia Mecânica e tem como objetivo preparar os alunos para 
as demais disciplinas, mais voltadas para os processos, a metalurgia e os projetos, 
que são obrigatórias e fazem parte da grade do curso.
Neste curso, os fundamentos e conceitos básicos da soldagem são enfatizados, en-
quanto muitos dos detalhes são intencionalmente omitidos. Portanto, embora não 
se destine a servir como um manual, recomenda-se sua leitura para mais informações 
e maiores detalhes. Embora seja destinado a estudantes de engenharia, este curso 
também deve servir como um guia útil para outros engenheiros, técnicos e especia-
listas que trabalham no campo da soldagem e que buscam compreender os conceitos 
fundamentais a esta prática. 
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Marco Antonio Suñer Arrabal 
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Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato;
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CURIOSIDADE
Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto 
tratado.
DICA
Um detalhe específico da informação, um breve conselho, um alerta, uma 
informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado.
EXEMPLIFICANDO
Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto.
EXPLICANDO
Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da 
área de conhecimento trabalhada.
Unidade 1 - Soldagem a arco elétrico 
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12
Soldagem a arco elétrico ................................................................................................... 13
Fundamentos da soldagem ............................................................................................ 15
O arco elétrico aplicado à soldagem ............................................................................... 18
Coluna de plasma ............................................................................................................ 19
Abertura e manutenção ................................................................................................ 21
Jato de plasma ................................................................................................................. 25
Característica estática do arco elétrico .......................................................................... 31
Fonte de energia .............................................................................................................. 32
Tipos de controle ............................................................................................................. 37
Transferência metálica ....................................................................................................... 40
Tipos de transferência metálica .................................................................................. 41
Estabilidade nos processos de soldagem ................................................................... 42
Sintetizando ........................................................................................................................... 44
Referências bibliográficas ................................................................................................. 45
Sumário
Sumário
Unidade 2 – Fontes de energia para soldagem
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 48
Fontes de energia para soldagem ..................................................................................... 49
Fontes elétricas .................................................................................................................... 49
Fontes para soldagem a arco ........................................................................................ 49
Fontes para soldagem por resistência ........................................................................ 59
Fontes para soldagem por eletroescória .................................................................... 62
Fontes químicas .................................................................................................................... 63
Soldagem a gás oxicombustível ................................................................................... 63
Soldagem aluminotérmica ............................................................................................. 65
Fontes de energia focada.................................................................................................... 67
Soldagem a laser ............................................................................................................. 67
Soldagem com feixe de elétrons .................................................................................. 67
Fontes mecânicas e fontes no estado sólido .................................................................. 69
Soldagem por fricção ..................................................................................................... 69
Soldagem por ultrassom ................................................................................................ 71
Soldagem por explosão .................................................................................................. 71
Soldagem por difusão ..................................................................................................... 73
Sintetizando ........................................................................................................................... 77
Referências bibliográficas ................................................................................................. 78
Sumário
Unidade 3 – Tensões residuais, distorções e automação da soldagem
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 80
Tensões residuais e distorções em soldagem ................................................................ 81
Desenvolvimento de tensões residuais em soldas .................................................... 82
Consequências das tensões residuais ........................................................................ 86
Distorções .........................................................................................................................89
Controle das tensões residuais e distorção ............................................................... 90
Exercícios ......................................................................................................................... 92
Automação da soldagem..................................................................................................... 93
Fundamentos .................................................................................................................... 93
Equipamentos ................................................................................................................... 96
Programação de robôs para soldagem ..................................................................... 102
Aplicações industriais .................................................................................................. 103
Exercícios ....................................................................................................................... 103
Sintetizando ......................................................................................................................... 105
Referências bibliográficas ............................................................................................... 106
Sumário
Unidade 4 – Normas, qualificação e custos em soldagem a arco
Objetivos da unidade ......................................................................................................... 108
Normas e qualificação em soldagem ............................................................................. 109
Normas em soldagem ................................................................................................... 111
Qualificação e certificação ......................................................................................... 111
Qualidade da solda e inspeção ................................................................................... 116
Custos em soldagem a arco.............................................................................................. 124
Custos de mão de obra ................................................................................................. 125
Custos de consumíveis ................................................................................................. 127
Custos de energia ......................................................................................................... 130
Custos de depreciação ................................................................................................. 131
Custos de manutenção ................................................................................................. 131
Exemplo ........................................................................................................................... 131
Sintetizando ......................................................................................................................... 136
Referências bibliográficas ............................................................................................... 137
Soldagem é arte, tecnologia e ciência. Requer a manipulação hábil dos equi-
pamentos de solda, bem como um conhecimento profundo dos processos e 
das características do material que está sendo usado. A disciplina de Soldagem 
serve como uma introdução ao currículo de Engenharia Mecânica e tem como 
objetivo preparar os alunos para as demais disciplinas, mais voltadas para os 
processos, a metalurgia e os projetos, que são obrigatórias e fazem parte da 
grade do curso.
Neste curso, os fundamentos e conceitos básicos da soldagem são enfatiza-
dos, enquanto muitos dos detalhes são intencionalmente omitidos. Portanto, 
embora não se destine a servir como um manual, recomenda-se sua leitura 
para mais informações e maiores detalhes. Embora seja destinado a estudan-
tes de engenharia, este curso também deve servir como um guia útil para ou-
tros engenheiros, técnicos e especialistas que trabalham no campo da solda-
gem e que buscam compreender os conceitos fundamentais a esta prática. 
SOLDAGEM 9
Apresentação
Dedico este livro inicialmente a Deus, pois sem Ele não seria possível seguir 
com paz e serenidade esta jornada. Também dedico à minha querida, 
amada e dedicada esposa Silvana, pelo incentivo, paciência e amor de 
todas as horas.
O professor Marco Antonio Suñer 
Arrabal é engenheiro mecânico pela 
Faculdade de Engenharia Industrial - 
FEI (1990) e técnólogo em Gestão da 
Qualidade pelo Instituto Paulista de 
Ensino e Pesquisa (2008). Atualmente, 
é membro da SAE BRASIL (Sociedade 
dos Engenheiros da Mobilidade) e da 
ABNT (Associação Brasileira de nor-
mas técnicas), atuando na elaboração 
de normas técnicas da área de máqui-
nas rodoviárias através do CB-48 da 
ABIMAQ (Associação Brasileira da In-
dústria de Máquinas e Equipamentos).
SOLDAGEM 10
O autor
Dedico este livro a você, aluno. Que através dele eu possa despertar sua 
curiosidade e incentivar a busca contínua pelo conhecimento técnico e 
desenvolvimento pessoal e profi ssional.
O Professor Mario Sergio Della Ro-
verys Coseglio é Doutor em Enge-
nharia de Materiais e Metalúrgica pela 
Universidade de Birmingham (Reino 
Unido), possui mestrado em Engenha-
ria Mecânica e de Materiais pela Univer-
sidade Tecnológica Federal do Paraná 
(UTFPR) e é graduado em Engenharia 
Mecânica pela UTFPR. Possui mais de 
10 anos de experiência nas áreas de 
projetos de estruturas, engenharia in-
dustrial e engenharia de manufatura 
de componentes plásticos e metálicos. 
Currículo Lattes:
http://lattes.cnpq.br/0954724731562843
O autor
SOLDAGEM 11
SOLDAGEM A ARCO 
ELÉTRICO 
1
UNIDADE
Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Conhecer a história da soldagem a arco elétrico e da soldagem em geral;
 Fundamentar os princípios físicos da soldagem a arco elétrico; 
 Apresentar as fontes de energia utilizadas na soldagem a arco elétrico;
 Demonstrar as forças que governam a transferência metálica;
 Conhecer a capacidade de estabilidade do processo de soldagem.
 Soldagem a arco elétrico
 Fundamentos da soldagem
 O arco elétrico aplicado à 
soldagem
 Coluna de plasma
 Abertura e manutenção 
 Jato de plasma
 Característica estática do arco 
elétrico
 Fonte de energia
 Tipos de controle
 Transferência metálica
 Tipos de transferência metálica
 Estabilidade nos processos de 
soldagem
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SOLDAGEM 13
Soldagem a arco elétrico
 A evidência mais antiga de soldagem pode ser encontrada durante a Ida-
de do Bronze (de 3000 a.C. a 1200 a.C.), quando pequenas caixas de ouro 
eram fabricadas por soldagem sob pressão. Os egípcios e outras civilizações 
antigas da região do Mediterrâneo usavam a soldagem para confeccionar es-
padas, machados, escudos e outras armas de ferro, durante a Idade do Ferro 
(de 500 a.C. a 332 a.C.).
A soldagem deu um salto durante a Idade Média (de 476 d.C. a 1453), quan-
do os ferreiros a utilizavam para produzir tudo, desde ferramentas agrícolas 
até armas. Os ferreiros criavam ferramentas e armas em ferro, aquecendo 
o metal e martelando-o no formato desejado. A Idade Média trouxe a sol-
dagem forjada e o desenvolvimento da arte da ferraria. Para criar a união 
entre os metais, os ferreiros utilizavam a técnica de martelar repetidamente 
o metal quente. 
A indústria surgiu e continuou a crescer durante os séculos vindouros, mas 
foi no século XIX (de 1801 a 1900) que a soldagem foi desenvolvida como a 
conhecemos atualmente. Foi neste século que a soldagem a arco elétrico foi 
inventada. Várias formas de soldagem a arco foram desenvolvidas no início 
do século XIX. O químico inglês Sir Humphry Davy (1778 – 1829) foi o primeiro 
a utilizar eletrodos para produzir um arco elétrico, no ano de 1801. O químico 
inglês Edmund Davy (1785 – 1857), seu primo, melhorou essa descoberta em 
1836, quando descobriu o acetileno, um gás utilizado até hoje na soldagem 
para criar uma chama aberta.
ASSISTATodos os processos de soldagem, inclusive a soldagem a 
arco elétrico, possuem riscos químicos e físicos prejudiciais 
à saúde. Neste vídeo da FUNDACENTRO, podemos conhecer 
estes riscos e as melhores maneiras de evitá-los. 
A invenção do gerador elétrico, em 1831, pelo físico e químico inglês 
Michael Faraday (1791 – 1867), facilitou ainda mais o desenvolvimento da 
soldagem a arco elétrico. O inventor russo Nikolay Nikolayevich Benardos 
(1842 – 1905) e o engenheiro polonês Stanislaus Olszewski (1852 – 1898) 
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SOLDAGEM 14
inventaram, em 1881 (e garantiram patentes em 1885, na Inglaterra, e em 
1887 nos Estados Unidos), uma máquina de solda a arco elétrico com eletro-
do de carbono.
A soldagem a arco elétrico passou por mais melhorias quando, em 1890, 
o inventor estadunidense Charles L. Coffin (1865 – 1901) desenvolveu um 
eletrodo de metal para substituir o eletrodo de carbono. Dez anos depois, 
foram introduzidos eletrodos revestidos com uma camada argilosa (cal), 
para produzir um arco mais estável. 
Em 1904, o inventor inglês Arthur Percy Strohmenger (1876 – 1943) e o 
empresário sueco Oscar Kjellberg (1870 – 1931), fundador da empresa ESAB, 
lançaram na Inglaterra o primeiro eletrodo de metal revestido do mundo, 
que fornecia um arco elétrico mais estável ainda. Em 1905, o físico bielor-
russo Vladimir Mitkevich (1872 – 1951) propôs a utilização do arco elétrico 
trifásico para soldagem. 
Os avanços continuaram, e a soldagem por corrente alternada (CA) 
foi inventada em 1919, pelo inventor estadunidense Claude Joseph Holslag 
(1885 – 1945), mas não se tornou popular até a década de 1930, quando o 
eletrodo de revestimento pesado foi difundido. 
O advento da Primeira Guerra Mundial causou um grande aumento no 
uso dos processos de soldagem, com as várias potências militares tentando 
determinar qual dos vários novos processos seria o melhor. Em 1920, os 
ingleses usavam principalmente a soldagem a arco elétrico e até realizaram 
a construção do primeiro navio do mundo com o casco totalmente soldado, 
o Fullagar. A soldagem a arco elétrico também foi aplicada pela primeira vez 
em aeronaves durante a guerra, quando algumas fuselagens de aviões ale-
mãs foram construídas utilizando esse processo.
Ainda na década de 1920, mais precisamente em 1927, a primeira ponte 
rodoviária soldada do mundo, a Maurzyce Bridge foi projetada pelo enge-
nheiro polonês Stefan Bryła (1886 – 1943), da Universidade de Tecnologia de 
Łwów, e construída em 1928, sobre o rio Słudwia, perto de Łowicz, na Polô-
nia. O inventor holandês Paul Christiaan Van Der Willigen, em 1945, adicio-
nou grandes quantidades de pó de ferro aos eletrodos do tipo celulósico ou 
rutílico, para melhorar seu desempenho. Dessa forma, nasceu o eletrodo 
de alto rendimento.
SOLDAGEM 15
EXPLICANDO
Existem três tipos de revestimentos para eletrodos: os do tipo básico, 
que possuem calcita ou cálcio em sua composição; os do tipo celu-
lósico, que possuem mais de 12% de matéria orgânica combustível 
(celulose) em sua composição; e os eletrodos do tipo rutílico, que 
possuem alto teor de óxido de rutílio (titânio) em sua composição. 
Atualmente, a soldagem a arco elétrico com eletrodos de vareta é 
indispensável, especialmente na fabricação de equipamentos, na cons-
trução de estruturas metálicas e tubulações. A soldagem 
é relativamente tolerante a falhas de material e possui 
grande vantagem: pode ser utilizada em todas as condi-
ções climáticas, mesmo debaixo d’água.
Fundamentos da soldagem
Atualmente, com o advento da Indústria 4.0 (o uso de tecnologias para co-
nectar o mundo físico ao digital), a soldagem a arco elétrico passou a ser indis-
pensável a um grande número de indústrias. É um processo de custo reduzido, 
de fácil e rápida utilização, que oferece resultados perfeitos e é aplicável a pra-
ticamente todos os metais. O processo de soldagem a arco elétrico consiste na 
aplicação de calor intenso, derretendo o metal na união entre as duas peças e 
causando a fusão (diretamente ou, mais comumente, com um metal interme-
diário de adição fundido).
Após o resfriamento e a solidifi cação, a união metalúrgica é realizada. 
Como esta união é uma mistura de metais, a soldagem fi nal tem potencialmen-
te as mesmas propriedades de resistência que o metal de 
base das peças que a originou. Isso contrasta nitidamen-
te com os processos de união sem fusão (ou seja, soldas 
frias, brasagem etc.), em que as propriedades mecâ-
nicas e físicas dos materiais de base não podem ser 
duplicadas na junção.
Na soldagem a arco elétrico, o calor intenso ne-
cessário para derreter o metal é produzido por um 
arco formado entre a peça e o eletrodo (vareta ou fi o), 
SOLDAGEM 16
que é manual ou mecanicamente guiado ao longo da junta soldada. O eletrodo 
pode ser uma haste, com o propósito de simplesmente transportar a corrente 
entre a ponta e o trabalho, ou pode ser uma vareta ou arame especialmente 
preparado para não apenas conduzir a corrente, mas também derreter e forne-
cer metal de adição à junção (Figura 1). A maioria das soldagens na fabricação 
de produtos de aço utilizam o segundo tipo de eletrodo (arame).
Figura 1. Componentes da soldagem a arco elétrico. Fonte: FORTES; VAZ, 2005, p. 5.
Figura 2. Circuito básico da soldagem a arco elétrico. Fonte: FORTES; VAZ, 2005, p. 30.
Revestimento
Vareta (alma)
Atmosfera protetora
Poça de fusão
Metal de solda
Metal de base 
Escória solidificada
O circuito básico da soldagem a arco elétrico (Figura 2) pode ser realizado com 
a eletricidade em corrente contínua (CC), a mais utilizada, com o eletrodo positivo 
ou negativo, ou com corrente alternada (CA). A escolha da corrente e da polarida-
de depende do processo, do tipo de eletrodo, da atmosfera do arco e do metal a 
ser soldado. Assim, uma fonte de energia CA ou CC, equipada com os controles 
necessários, é conectada por um cabo terra à peça e por um cabo do eletrodo ao 
porta-eletrodo, que faz o contato elétrico com o eletrodo de soldagem.
Peça
Fonte
CA ou CC
Cabo do eletrodo
Eletrodo
Arco
Porta eletrodos
Cabo terra
Metal de solda
SOLDAGEM 17
O arco elétrico é criado através do espaço entre ambos, em que o circuito ener-
gizado e a ponta do eletrodo tocam a peça e são afastados, ainda que mantendo 
contato próximo. O arco elétrico produz uma temperatura de cerca de 3533 ºC 
(6500 °F) na ponta do eletrodo. Esse calor derrete o metal de base e o eletrodo, 
produzindo uma poça de metal fundido por vezes chamada de cratera. A cratera 
se solidifica atrás do eletrodo à medida que é movimentada ao longo da junção 
soldada. O resultado é uma fusão com o metal de base.
Soldar metais requer mais do que a ação de movimentar um eletrodo ao longo 
de uma peça. Os metais em altas temperaturas tendem a reagir quimicamente 
com elementos ambientais, tais como o oxigênio e o nitrogênio. Quando o metal 
na poça de fusão entra em contato com o ar do ambiente, formam-se óxidos e 
nitratos que destroem a resistência e a tenacidade da união soldada. Portanto, 
muitos processos de soldagem a arco elétrico fornecem alguns meios de cobrir o 
arco e a poça de fusão com uma proteção de gás, vapor ou escória. 
Essa proteção é chamada de atmosfera protetora, e evita ou minimiza o 
contato do metal fundido com o ar. A proteção também 
pode melhorar a solda, como é o caso do fluxo granu-
lar, que efetivamente adiciona desoxidantes à solda. A 
Figura 3 mostra a proteção do arco de soldagem e da 
poça de fusão com um eletrodo de vareta revesti-
do. O revestimento extrudado na vareta do metal 
de enchimento (eletrodo) fornece uma atmosfera 
protetora no ponto de contato, enquanto a escória 
protege a solda do ar.
Figura 3. Atmosfera protetora do arco elétrico.
Atmosfera protetora
Metal de solda
Metal de base
OBJETOS DE 
APRENDIZAGEM
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SOLDAGEM 18
O arco elétrico aplicado à soldagem
O arco elétrico em si é um fenômeno muito complexo. O entendimentopro-
fundo da física do arco é de pouco valor para o soldador, mas o conhecimento das 
características gerais pode ser muito útil para o engenheiro. Arco elétrico é um tipo 
de descarga elétrica que ocorre entre eletrodos quando uma tensão sufi ciente é 
aplicada através de um espaço, fazendo com que o gás se decomponha ou ionize.
Normalmente, o gás é um isolante, mas, uma vez ionizado, torna-se condutor 
de eletricidade. A ionização ocorre quando os átomos do gás perdem elétrons liga-
dos, que então fi cam livres para se deslocar independentemente no gás, para pro-
duzir uma corrente elétrica. Esses elétrons livres captam energia do campo elétrico 
produzido pela tensão aplicada e colidem com outros átomos de gás. Isso permite 
que o processo de ionização aumente, resultando no chamado efeito avalanche. 
Uma vez que o gás é altamente ionizado, torna-se relativamente fácil para os 
elétrons fl uírem, e, sob certas condições, um arco elétrico estável pode ser forma-
do. O gás ionizado é formado por elétrons livres que fl uem em uma direção e íons 
positivos que fl uem em outra direção. As colisões com átomos, principalmente os 
neutros, produzem um enorme aquecimento resistivo no gás, de modo que, em 
certo sentido, o arco elétrico se torna um grande resistor.
O calor extremo também mantém o processo de ionização. A radiação eletro-
magnética é emitida devido às altas temperaturas, resultando no brilho caracte-
rístico do arco elétrico. Além dos comprimentos de ondas visíveis, são emitidas 
grandes quantidades de comprimentos de ondas invisíveis, no infravermelho e 
no ultravioleta. O gás brilhante ionizado que compõe o arco elétrico é frequen-
temente chamado de plasma. Para que o arco elétrico seja mantido, a fonte de 
alimentação deve fornecer alta corrente e baixa tensão, exigidas pelo arco elétrico.
A utilidade do arco elétrico na soldagem é produzir calor extremo, sob condi-
ções estáveis, capaz de fundir a maioria dos metais e formar a poça de fusão. As 
temperaturas do arco elétrico variam de 4727 °C a 29727 °C (5000 K a 30000 K). 
A temperatura de um arco elétrico é maior no centro, pois as partes externas do 
arco perdem calor para o ambiente, devido à convecção, condução e radiação. A 
principal contribuição do calor para os eletrodos de soldagem não se deve às tem-
peraturas extremamente altas do arco, mas sim aos intensos processos dissipati-
vos de energia nos pontos de contato do arco elétrico com os eletrodos.
SOLDAGEM 19
Nos processos que utilizam eletrodos consumíveis, o arco elétrico contém 
partículas fundidas de metal de adição, que derretem do eletrodo e percorrem 
o arco até a poça de fusão. Como será discutido mais adiante, o tamanho, for-
ma e maneira com que as partículas de metal fundido percorrem o arco elétrico 
são conhecidos como modos de transferência do metal. Isso é de particular 
interesse no processo GMAW (Gas Metal Arc Welding), mais conhecido como sol-
dagem MIG/MAG (Metal Inert Gas e Metal Active Gas, respectivamente), e não é 
considerado importante nos outros processos de soldagem a arco elétrico.
A transferência de metal de adição através do arco elétrico resulta inevitavel-
mente na ejeção de algumas partículas fundidas do arco ou da poça de fusão, 
que podem aderir à peça. À esta situação damos o nome de respingo, e é uma 
preocupação frequente em relação à qualidade. Os processos GTAW (Gas Shiel-
ded Tungsten Arc Welding, também conhecido como soldagem TIG ou Tungsten 
Inert Gas) e PAW (Plasma Arc Welding, conhecido como soldagem a plasma), que 
envolvem a entrega de metal de adição diretamente à poça de fusão (não através 
do arco elétrico), não são suscetíveis a respingos.
O arco elétrico possui alta efi ciência na transformação da energia elétrica 
em térmica, por isso ele é amplamente utilizado na soldagem. Com base nessa 
efi ciência, afi rmamos que o calor gerado no arco elétrico pode ser estimado, a 
partir de seus parâmetros elétricos, pela seguinte equação:
Q = V · I · t (1)
Em que: Q = energia térmica gerada, em Joule (J); V = queda de tensão no arco, 
em Volt (V); I = corrente elétrica no arco, em Ampère (A); t = tempo de operação, 
em segundos (s).
O arco elétrico gera calor e também radiação eletromagnética de alta inten-
sidade, nas faixas do infravermelho, luz visível e ultravioleta, necessitando, por-
tanto, de proteção visual com fi ltros apropriados para seu manuseio.
Coluna de plasma
As tensões do arco elétrico estão relacionadas principalmente aos seus 
comprimentos. Os comprimentos de arco mais longos produzem tensões mais 
altas, e arcos mais curtos produzem tensões mais baixas. Como mostrado na 
Figura 4, que ilustra a maneira como a tensão (potencial) varia através do arco, 
SOLDAGEM 20
uma quantidade significativa da distribuição de tensão ou queda através do 
arco está próxima ao ânodo e ao cátodo. Essas regiões são conhecidas como 
“espaço da queda anódica”, no eletrodo positivo (no caso da figura, a peça de 
trabalho ou ânodo), e “espaço da queda catódica”, no eletrodo negativo (no 
caso da figura, o eletrodo de solda ou cátodo).
Figura 4. Distribuição esquemática de potencial em um arco e suas regiões. Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 70.
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A alteração primária na tensão do arco, em função do seu comprimento, é 
conhecida por estar associada à região entre as quedas anódicas e catódicas, 
chamada de coluna de plasma. As quedas anódicas e catódicas são conheci-
das por serem afetadas de maneira pouco significativa pelo comprimento do 
arco. Como resultado, mesmo em comprimentos de arco extremamente curtos, 
exibirão tensões muito maiores do que zero. Isso fornece 
evidências de que a maior parte da tensão do arco elétrico 
existe nas duas quedas de tensão nos eletrodos. Para um 
comprimento típico do arco elétrico, essas tensões podem 
representar de 80% a 90% da tensão total do arco. 
Como a geração de calor e a dissipação de ener-
gia são funções de tensão e corrente, e o nível de 
corrente é uniforme através do arco, a quantidade 
da dissipação de energia deve, portanto, ser maior nas 
regiões de queda do eletrodo e não na coluna de plasma. 
SOLDAGEM 21
Essas regiões de queda anódica e catódica são extremamente estreitas e, por-
tanto, seu efeito não é revelado nos diagramas térmicos dos arcos. No entanto, 
desempenham um papel crítico na fusão no ânodo e no cátodo, razão pela qual 
a temperatura do arco sozinha não é a chave para explicar o arco como uma 
fonte de calor efi caz para a soldagem.
O arco elétrico é uma impedância ao fl uxo de corrente, assim como a todos 
os condutores normais de eletricidade. A impedância específi ca é inversamente 
proporcional à densidade dos portadores de carga e sua mobilidade, com a im-
pedância total dependendo da distribuição radial e axial da densidade da por-
tadora. A impedância da coluna de plasma é uma função da temperatura, mas 
geralmente não depende dela nas regiões do arco próximas aos seus terminais. 
A energia elétrica dissipada em cada um dos três espaços, ou regiões do 
arco, é o produto do fl uxo de corrente e do potencial em toda a região. A cor-
rente e o potencial em cada região (que são referidas como “espaço da queda 
catódica”, “espaço da queda da coluna de plasma” e “espaço da queda anódica”) 
resultam na dissipação de energia no arco de acordo com a seguinte equação:
P = I(Vc + Vp + Va) (2)
Em que: P = potência total dissipada no arco, em Watt (W); I = corrente elé-
trica, em Ampère (A); Vc = tensão do cátodo, em Volt (V); Vp = tensão do plasma, 
em Volt (V); Va = tensão do ânodo, em Volt (V).
Abertura e manutenção
Não é possível criar um arco elétrico entre o eletrodo e a peça de trabalho apenas 
conectando-os em umcircuito de soldagem. Isso ocorre porque a corrente necessita 
de uma passagem ionizada para fl uir através da folga (espaço entre o eletrodo e a 
peça). Assim, o arco elétrico de soldagem precisa ser aberto. Existem dois métodos co-
mumente utilizados para abrir o arco elétrico nos processos de soldagem, sendo eles: 
• O método de abertura por toque, que é utilizado em todos os processos co-
muns de soldagem; 
• O método de abertura por campo elétrico, que tem predileção em opera-
ções de soldagem automática e nos processos em que o eletrodo tem a tendência 
de formar inclusão no metal de solda, como na soldagem TIG (GTAW), ou quando o 
eletrodo (fi o) permanece dentro da tocha ou porta-eletrodo.
SOLDAGEM 22
No primeiro método, o eletrodo é colocado em contato com a peça e, em 
seguida, é separado para criar um espaço muito pequeno. Tocar o eletrodo na 
peça causará um curto-circuito, resultando em forte fluxo de corrente que, 
por sua vez, leva ao aquecimento, a fusão parcial e até a uma leve evaporação 
do metal na ponta do eletrodo. Há dois métodos de abertura por toque utili-
zados atualmente: a abertura linear e a lateral. Todos esses eventos, durante 
a abertura do arco elétrico, acontecem em um curto intervalo de tempo, ge-
ralmente em poucos segundos.
O aquecimento do eletrodo produz alguns elétrons livres devido à ioniza-
ção térmica. Além disso, a dissociação de vapores metálicos (devido ao menor 
potencial de ionização dos vapores metálicos dos gases atmosféricos) tam-
bém produz partículas carregadas (elétrons e íons carregados positivamen-
te). Ao puxar o eletrodo para fora da peça, o fluxo de corrente é iniciado atra-
vés dessas partículas carregadas e, por um momento, o arco é desenvolvido. 
Para utilizar o calor do arco elétrico para fins de soldagem, é necessário que, 
após a abertura do arco, ele seja mantido e estabilizado. 
Já no segundo método, um campo elétrico de alta intensidade (107 V) é 
aplicado entre o eletrodo e a peça, para que os elétrons sejam liberados 
pela emissão do campo eletromagnético do cátodo (Figura 5). O desenvol-
vimento de um campo elétrico de alta intensidade leva à ejeção dos elétrons 
nos pontos catódicos. 
Figura 5. Abertura do arco elétrico pelo método de abertura por campo elétrico.
Peça
Fonte de
energia
Elétrons 
emitidos Alta DDP
Eletrodo
SOLDAGEM 23
Quando os elétrons livres estão disponíveis no espaço entre os arcos elétricos, 
a diferença de potencial (ou DDP, a diferença na quantidade de energia que os 
portadores de carga têm entre dois pontos de um circuito elétrico) normal entre 
o eletrodo e a peça garante o fluxo de partículas carregadas para manter um arco 
elétrico de soldagem estável. Esse método é comumente utilizado nos processos 
de soldagem mecanizados, como no arco de plasma (PAW) e na soldagem TIG 
(GTAW), na qual o contato direto entre o eletrodo e a peça não é o preferido.
Uma vez estabelecido o arco elétrico estável, com equilíbrio térmico adequado, 
o próximo passo é mantê-lo, para que soldas de qualidade consistente possam 
ser realizadas. Normalmente, não é difícil manter um arco elétrico estável, se ele 
disparar momentaneamente. Enquanto milhares de Volts podem ser necessários 
para a abertura do arco elétrico na soldagem TIG (GTAW), pode ser necessário ape-
nas dezenas ou, no máximo, centenas de Volts para realizar a reabertura.
A manutenção do arco elétrico ao se soldar com uma fonte de energia de cor-
rente alternada (CA) é um problema, visto que o arco se extingue a cada meio ciclo 
quando a corrente é zero (0), ou seja, se extingue 100 vezes por segundo, com uma 
fonte de energia normal de 50 Hertz. Para a reabertura, a tensão necessária deve 
estar disponível no momento em que a corrente for zero (0). Isso é alcançado ao 
mantermos as ondas da corrente e da tensão fora de fase, utilizando uma fonte 
de energia com um baixo fator de potência operacional (da ordem de 0,3), sendo 
o fator de potência de um transformador de solda dado pela razão entre a tensão 
do arco e a tensão do circuito aberto (OCV), demonstrado pela seguinte equação:
Fator de potência =
Tensão do arco
Tensão do circuito aberto
ou seja,
∅ = (3)
Varc
Vocv 
Para essas condições, quase toda tensão do circuito aberto (Vocv) está dispo-
nível para reabrir o arco elétrico enquanto a corrente for zero (0). Essa condição 
é mostrada na Figura 6 (sendo Vg = tensão disponível para abertura do arco; ϕ 
= fator de potência; Vt = tensão do transformador sem carga; Va = tensão do 
arco; I = transiente da corrente) pelos transientes de energia e de tensão do 
arco elétrico (Varc).
SOLDAGEM 24
O fator de potência operacional (ϕ) de uma fonte de energia pode ser aprimo-
rado, mantendo a facilidade de reabertura, apenas utilizando os meios auxiliares 
de manutenção ou de reabertura do arco, como um oscilador de alta frequência 
de alta tensão, que pode ser usado para fornecer um pulso de alta tensão na 
instância apropriada. Se esse método for utilizado para manter o arco elétrico, 
o fator de potência da fonte de energia de corrente alternada (CA) poderá ser 
aumentado, reduzindo a tensão do circuito aberto (Vocv). 
Esses métodos são normalmente adotados para a soldagem TIG (GTAW), 
e usam uma fonte de energia de corrente alternada (CA). A situação pode ser 
melhorada ainda mais com o uso de um eletrodo de tungstênio toriado, com 
melhor propriedade de emissão de elétrons. Da mesma forma, na soldagem 
MMA (manual a arco elétrico ou, em inglês, Shielded Metal Arc Welding – SMAW), 
os revestimentos dos eletrodos com menor potencial de ionização ajudam na 
fácil reabertura do arco de soldagem.
Figura 6. Transientes do arco e da fonte de energia em soldagem CA. Fonte: HOULDCROFT, 1979, p. 20.
Vg Vt
Va
I
Φ
Tempo
EXPLICANDO
O eletrodo de tungstênio toriado contêm tório, um material radioativo 
de baixo nível, que emite principalmente partículas alfa (α), bem como 
alguma radiação beta (β) e gama (γ). O tório aumenta as qualidades 
de emissão de elétrons do eletrodo, o que melhora o início do arco e 
permite uma maior capacidade de transporte da corrente.
SOLDAGEM 25
Na soldagem a arco com corrente contínua (CC), a manutenção do arco é 
mais fácil e é realizada apenas no momento do curto-circuito entre o eletrodo 
e a peça, quando o arco elétrico é extinto. No entanto, esse problema é resol-
vido ao serem fornecidas características dinâmicas de Volt-Ampère adequa-
das à fonte de energia. Aqui, novamente, os eletrodos revestidos com baixo 
potencial de ionização ou com melhor emissividade podem ajudar na fácil 
abertura e manutenção do arco elétrico de soldagem.
Jato de plasma
As correntes elétricas que fl uem através dos condutores elétricos geram 
campos magnéticos que produzem forças, conhecidas como Forças de Lo-
rentz (FL), cuja magnitude por unidade de volume é dada, sendo FL = força de 
Lorentz (ou força magnética), em Coulomb (C); J⃗ = densidade da corrente, em 
Joule/m2 ( J/m2); e B⃗ = indução magnética, em Weber/m2 (Wb/m2), como mostra 
a equação:
FL = J⃗ · B⃗ (4)
Como podemos ver, FL , J⃗ e B⃗ são grandezas vetoriais perpendiculares ( ) 
entre si. Se o meio condutor for um fl uido como um eletrólito, um metal líquido 
ou um gás ionizado, essa força poderá causar gradientes de pressão e movi-
mentação no fl uido. No caso dos arcos elétricos, é o aquecimento ôhmico 
(medido em Joule) que mantém a alta temperatura necessária para fornecer 
uma ionização signifi cativa do gás (lembrando que o arco elétrico de soldagem 
é um meio condutor gasoso de energia elétrica). 
A solução completa desse problema envolve um 
tratamento acoplado do transporte da corrente 
elétrica com as equações de fl uido e energia, 
bem como as equações do estado da matéria 
para o fl uido. Mesmo assumindo o equilíbrio ter-
modinâmico, isso constitui um problema signifi cati-
vo. Assim, consideremos um tratamento simplifi cado 
que parte do pressuposto deuma dada distribuição, 
sugerida por experimentos e observação visual, e ex-
ploremos suas implicações:
SOLDAGEM 26
Inicialmente, tomemos como base um arco elétrico cilíndrico, ou seja, com 
seção transversal constante (Figura 7). Nesse caso, a densidade da corrente é 
estritamente axial, ou seja, J⃗ = Jzûz, em que o z subscrito se refere ao compo-
nente na direção z, e u é o vetor da unidade na direção z. O campo magnético 
resultante do fluxo de corrente está na direção azimutal, ou seja, B⃗ = Bθûθ, em 
que o subíndice θ se refere aos componentes nessa direção. 
Figura 7. Cilindro do arco.
r
z
dR
dz = 0( (
A força resultante se dá, então, na direção radial, e um estado hidrostático 
de equilíbrio é obtido, sendo a força equilibrada pelo gradiente de pressão. 
Sendo assim, para uma distribuição uniforme da densidade da corrente, a dis-
tribuição radial do campo magnético se dá por:
Bθ = (5)
μlr
πR2 2
Em que: R = raio do arco, em metro (m); μ = permeabilidade magnética, em 
Henry/m (H/m); l = corrente através do arco, em Ampère (A); r = coordenada 
radial, em metro (m).
Desse modo, a distribuição radial resultante da força de Lorentz é tra-
duzida como:
 J⃗ · B⃗ = -μ (0 < r < R) (6)
(I)2 rûr
πR2 2
E a condição de equilíbrio, sendo a pressão estática descrita como p e 
expressa em Pascal (Pa), requer que:
= ( J⃗ · B⃗ ) · ûr(0 < r < R) (7)
dp(r)
dr
SOLDAGEM 27
Integrando a pressão ambiente, descrita como p∞ e expressa em Pascal 
(Pa) na expressão da equação 7, podemos apontar a distribuição da pressão 
radial como:
p(r) - p∞= (0 < r < R) (8)
μI2 [1-(r)2]
4π2R2R
A força total (Fp), em pressão ambiente excessiva e exercida em um pla-
no normal ao fluxo de corrente, pode ser calculada a partir da distribuição de 
pressão como:
∫Fp
R = p(r) · 2πrdr = (9)
μI2
o8
Observe que, para o arco de raio constante, a força total depende apenas 
da corrente total, e não do raio do arco. Uma conclusão semelhante pode ser 
tirada para uma distribuição arbitrária da densidade da corrente, em vez da 
distribuição uniforme assumida para derivar as equações de 6 a 9. A força re-
sultante na direção z, em um volume de controle como o mostrado na Figura 7, 
é zero (0). Além disso, se a distribuição da corrente for constante em z e o raio 
for constante (ou seja, 
dR
z = 0), então:
∇ · ( J⃗ · B⃗ ) = 0 (10)
Assim, as forças que atuam no fluido são irrotacionais (ou seja, a vortici-
dade tem a magnitude zero (0) em todos os lugares) para essa geometria de 
arco específica, e a força de Lorentz resulta apenas em um pequeno aumento 
na pressão em direção ao centro do arco. Para um arco de 300 A e 5,0 mm de 
diâmetro, a pressão central aumenta em apenas 460 Pa, ou cerca de 0,46%, 
para um arco à pressão atmosférica. Esse aumento não resulta em mudan-
ças significativas nas propriedades do fluido e justifica a suposição de pressão 
constante para as propriedades termodinâmicas do fluido.
Se o arco se desvia da forma cilíndrica, mas mantém sua simetria radial, a 
força de Lorentz terá componentes radiais e axiais. Esse desvio na forma pode 
ser causado, por exemplo, pela constrição da corrente no cátodo e no ânodo. 
Para simplificar, é assumida uma densidade de corrente uniforme em cada se-
ção axial. Na ausência de efeitos de carga elétrica entre os espaços (isto é, 
longe dos eletrodos), a conservação da corrente requer, sendo Jθ = 
∂Jθ
∂θ
 = 0 para 
considerações de simetria:
(rJr) + (11)
∂Jz
∂z
∂
∂r
1
r
SOLDAGEM 28
A densidade da corrente radial pode estar relacionada à mudança axial no 
raio do arco (ou seja, dR
 z
), considerando a simetria com Jr = (r = 0) = 0, como:
Jr = r (12)
ldR
πR3dz
A força de Lorentz possui componentes nas direções r e z, sendo:
 
(13) J⃗ · B⃗ = ûzrûr +
μ(l)2
2πR2
μ(l)2
2πR2
r2dR
Rdz
A força do corpo e, portanto, o fluxo não são mais livres de ondulações, 
assim como a circulação é transmitida ao fluido (Figura 8). Podemos enxergar 
essa relação de ondulação pela equação:
∇ · ( J⃗ · B⃗ ) = μ ûθ (14)
dR
dz
(l)2
πR2
r
R
Figura 8. Arco cônico - Rotação transmitida ao plasma.
r
z
dR
dz > 0
Ambos os componentes da força J⃗ · B⃗ contribuem para a circulação, com 
a força radial resultando em circulação na direção mostrada na Figura 8, en-
quanto a força axial produz a circulação na direção oposta. A contribuição 
para esta circulação, a partir da força radial, pode ser exibida examinando a 
distribuição de pressão que seria configurada se nenhum fluxo fosse per-
mitido, mas o crescimento de R permanecesse. Como mostra a Figura 9, o 
espalhamento da distribuição atual resulta em uma pressão na linha central, 
que é mais alta na extremidade estreita, e em uma pressão na parte externa 
do arco, que é maior na extremidade larga.
SOLDAGEM 29
Figura 9. Distribuição da pressão em um arco espalhado.
Figura 10. Distribuição da força axial em um arco espalhado.
r
z
Claramente, uma circulação líquida resulta dessa distribuição de pressão. 
A força que leva a esse efeito está na direção radial, não havendo força axial 
líquida no plasma contida em um volume de controle que envolva o arco elé-
trico. Essa figura tem sido amplamente utilizada, de maneira simplista, para 
explicar a procedência do rótulo dos jatos de plasma 
na soldagem. Entretanto, essa visão é enganosa e 
obscurece a verdadeira natureza do momento 
axial do rótulo do jato, que se origina do compo-
nente axial da força de Lorentz, contribuindo tam-
bém para a circulação. Como o fluido na parte exter-
na do arco experimenta uma força mais alta do que no 
centro, isso resulta na circulação na direção oposta à 
da força radial (Figura 10).
z
r
SOLDAGEM 30
O componente axial da força de Lorentz também produz uma força axial 
líquida no plasma, no canal de corrente em expansão. Essa força total é ava-
liada integrando a expressão da equação 13 e sendo R1 e R = raio do arco na 
entrada e na saída da região, em metro (m); e L(R2) = coordenada axial corres-
pondente ao raio R2, em metro (m), para obter:
(15)ûz1n∫ 2πrdr =∫dz(J · B)
L(R2)R
μI2
o4π
R2
R1
A força resultante (Fz) desempenha um papel essencial na análise e pode 
ser expressa como a magnitude da força independentemente da variação 
precisa de R com z, conforme podemos ver na expressão:
(16)ûz1nFz =
μI2
4π
R2
R1
A combinação da força axial líquida e dos efeitos rotacionais produz o pa-
drão de fluxo real do jato de plasma, mostrado esquematicamente 
na Figura 11. Assim, sabemos que todos os resultados foram deri-
vados para uma distribuição de densidade uniforme da corrente, 
através do arco elétrico. No entanto, resultados semelhantes são 
obtidos para uma distribuição de corrente arbitrária.
Figura 11. Combinação de impulso axial e rotação.
r
z
EXEMPLIFICANDO
O jato de plasma é criado quando um arco elétrico de soldagem de corrente 
contínua, de alta amperagem, é atingido entre os dois eletrodos (cátodo e 
ânodo). O termo plasma, nesse caso, refere-se a um gás muito quente, em 
estado eletricamente ionizado (parcialmente). É importante lembrar que o jato de 
plasma é um dos principais fenômenos físicos da soldagem, e que seu sentido, 
na soldagem convencional, se dá do cátodo (eletrodo) para o ânodo (peça). 
OBJETOS DE 
APRENDIZAGEM
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SOLDAGEM 31
Característica estática do arco elétrico
A característica estática do arco elétrico é a relação entre os valores médios 
de tensão (V) e corrente (I), para um valor fi xo do comprimento do arco elétrico, 
sendo inalteradas outras características do processo (MODENESI, 2012). Essa 
relação, também conhecida como característica estática Volt-Ampère do 
arco elétrico, tem sua forma típica mostrada no Gráfi co 1. Conforme a corrente 
aumenta, até cerca de 100 A, a tensão do arco diminui. Desse modo, o fl uxo do 
arco se amplia enquanto a temperatura aumenta, diminuindo a tensão. Para 
manter a estabilidade do arco elétrico, sua tensão e corrente devem ter uma 
correlaçãodefi nida.
GRÁFICO 1. CARACTERÍSTICA ESTÁTICA DO ARCO ELÉTRICO
60
50
40
30
20
10 100 1000 10000
Corrente (A)
Te
ns
ão
 (V
)
Como mostra o Gráfi co 1, de 10 a 99 Ampères a carac-
terística externa é conhecida como de queda ou nega-
tiva, enquanto valores de 100 a 1000 Ampères recebem 
o nome de plana ou positiva. Isso ocorre porque, 
nessa faixa, o aumento da seção transversal do 
fl uxo do arco, com o aumento da corrente, 
permanece quase proporcional, e, portanto, a 
densidade da corrente e a tensão do arco elétri-
co permanecem constantes.
VIDEOAULA
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SOLDAGEM 32
Diz-se que essa parte do arco elétrico possui uma característica de platô, 
ou tensão-corrente (V × I) plana. Com o aumento adicional da corrente do 
arco elétrico além de 1000 A, praticamente não há expansão do fl uxo do arco 
e, portanto, a densidade da corrente aumenta e a tensão também. Diz-se que 
esta parte do arco elétrico possui uma característica positiva ou crescente de 
tensão-corrente. Além disso, é evidente que a característica da tensão estáti-
ca de um arco na faixa viável sobe ligeiramente e de forma natural.
DICA
Saiba a diferença: tensão elétrica é a diferença de potencial (DDP) 
elétrico de dois pontos, medida em Volts; e corrente elétrica é o fl uxo de 
elétrons que circula em um condutor, quando há DDP (ou seja, tensão), 
sendo medida em Ampères. 
Vale mencionar que as características estáticas (de saída) da fonte de 
energia de soldagem podem ser descritas como planas – durante os processos 
MIG/MAG (GMAW) e SAW (Submerged Arc Welding, ou SAS, Soldagem a Arco Sub-
merso) – ou de quedas – durante os processos MMA (SMAW) e TIG (GTAW). As 
características estáticas também são afetadas pelas confi gurações de controle 
(incluindo software), eletrodo, gás ou atmosfera protetora, material de solda e 
outros fatores. Normalmente, essas informações são fornecidas pelo fabrican-
te da fonte de energia de soldagem.
Fontes de energia
As fontes de energia atuais incorporam características estáticas de saída, 
projetadas para otimizar o desempenho do arco elétrico para um determina-
do processo de soldagem. Com base nas características estáticas, fontes de 
energia podem ser classifi cadas em duas categorias: as fontes de energia de 
tensão constante (CV) e fontes de energia de corrente constante (CI).
A fonte de energia de tensão constante (Gráfi co 2) não possui, verdadei-
ramente, uma saída de tensão constante, apesar do nome. Na realidade, ela 
possui uma inclinação ligeiramente descendente ou negativa, devido à resis-
tência e a indutância elétrica interna, sufi ciente, no circuito de soldagem, para 
causar uma queda menor nas características de tensão-corrente da saída.
SOLDAGEM 33
GRÁFICO 2. CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DA FONTE DE ENERGIA 
DE TENSÃO CONSTANTE
Fonte: SAUNDERS, 1997, p. 8.
Ponto de operação
Te
ns
ão
 (V
)
Corrente (A)
ΔA
ΔV
Aqui, a tensão do arco elétrico é estabelecida, definindo a tensão de saída 
da fonte. A fonte de energia deve fornecer a corrente necessária para fundir 
o eletrodo, em uma relação que mantenha a tensão predefinida ou o compri-
mento relativo do arco. A velocidade de acionamento do eletrodo é utilizada 
para controlar a corrente média da soldagem.
O uso dessa fonte de energia, em conjunto com uma alimentação constan-
te do fio do eletrodo, resulta em um sistema de comprimento de arco autor-
regulável ou autoajustável. Devido a alguma flutuação interna ou externa, se 
ocorrer uma alteração na corrente de soldagem, ela aumentará ou diminuirá 
automaticamente a taxa de fusão do eletrodo, recuperando o comprimento do 
arco desejado.
As curvas de tensão-corrente da fonte de energia de corrente constan-
te (Gráfico 3) são chamadas de queda, devido à inclinação substancial para 
baixo, ou mesmo negativa, das curvas. A fonte de energia pode ter um ajuste 
de tensão em circuito aberto, além do controle da corrente de saída. Assim, 
uma alteração em qualquer um dos controles alterará a inclinação da curva 
de tensão-corrente. Com a alteração na tensão do arco, a mudança na corren-
te é pequena e, portanto, sua relação de fusão permanecerá razoavelmente 
constante com a alteração no comprimento do arco elétrico, considerando um 
processo de soldagem de eletrodo consumível.
SOLDAGEM 34
GRÁFICO 3. CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DA FONTE DE ENERGIA 
DE CORRENTE CONSTANTE
Fonte: SAUNDERS, 1997, p. 8.
Te
ns
ão
 (V
)
Corrente (A)
ΔA
ΔV
Ponto de operação
Essas fontes de energia são necessárias para os processos que utilizam 
eletrodos consumíveis relativamente mais espessos, que às vezes podem ser 
furados na peça, ou eletrodos de tungstênio não consumíveis. Durante o toque 
do eletrodo para o início do arco, caso a corrente seja ilimitada, o eletrodo pode 
ser danificado. Sob essas condições, a corrente de curto-circuito deve ser limi-
tada, levando à segurança da fonte de energia e do eletrodo.
Algumas fontes de energia precisam de uma unidade de alta frequência 
para iniciar o arco elétrico, o que pode ser uma exigência em processos como o 
TIG (GTAW) e arco de plasma (PAW). A unidade de alta frequência é introduzida 
no circuito de soldagem, mas são necessários filtros entre o circuito de controle 
e a unidade HF para que a alta frequência não possa fluir através do circuito de 
controle e danificá-lo. 
A unidade de alta frequência é um dispositivo que fornece alta tensão e 
alta frequência (de 5 V e 5 KHz, respectivamente) em uma corrente baixa. Essa 
alta tensão permite a ionização da coluna de gás entre o eletrodo e a peça, le-
vando à abertura do arco elétrico principal.
SOLDAGEM 35
As principais funções das fontes de energia são: produzir calor suficiente 
para fundir a junta e gerar uma transferência estável do metal pelo arco. Como 
os processos de soldagem requerem uma corrente alta (50 a 300 A) em tensão 
relativamente baixa (10 a 50 V), a alimentação de alta tensão (230 ou 400 V) 
deve ser reduzida por um transformador. Assim, existem cinco tipos de fonte 
de energia utilizados em soldagem:
• Transformador de corrente alternada (CA);
• Retificador de corrente contínua (CC);
• Retificador-transformador de corrente alternada/corrente contínua 
(CA/CC); 
• Gerador de corrente contínua (CC); 
• Inversor.
Os transformadores são dispositivos elétricos utilizados para diminuir ou 
aumentar a tensão através de um campo magnético, sem alterar a frequência. 
Na soldagem a arco elétrico, os transformadores são utilizados em equipamen-
tos de corrente alternada (CA) para alterar a corrente da rede elétrica pública 
em uma corrente de baixa tensão e alta amperagem no circuito secundário. 
Uma combinação de derivações primárias e/ou secundárias no transformador 
é comumente utilizada para fornecer um ajuste maior da corrente de solda-
gem, bem como o ajuste da tensão secundária.
Embora, geralmente, a soldagem seja realizada com fontes de energia por 
corrente alternada (CA), a maioria das soldagens industriais é realizada com 
equipamentos que produzem arco elétrico por corrente contínua (CC). A ener-
gia CA da rede pública, que opera o equipamento 
de solda, deve ser alterada (retificada) para a cor-
rente contínua do arco elétrico. Esse processo 
é realizado com um dispositivo eletrônico 
chamado retificador de corrente contínua, 
sendo os diodos de silício (Figura 12) os mais 
utilizados atualmente. A função de um dispositi-
vo retificador de corrente contínua é a de transformar 
a corrente alternada em corrente continua pulsante, 
visto que no semiciclo negativo da corrente alternada, 
o diodo fará a função de uma chave aberta.
SOLDAGEM 36
Figura 12. Retificador típico e seu símbolo.
+ + + +
Diodo retificador
+ +
- -
O retificador-transformador CA/CC combina as funções do transforma-
dor e do retificador em uma mesma unidade física. O retificador-transformador 
é um tipo de transformador que contém tiristores e/ou diodos em seu circuito, 
além de incluirreguladores de tensão. É muito utilizado nos processos indus-
triais de soldagem a arco elétrico, que necessitam de um grande suprimento 
de corrente contínua (CC). 
O gerador de corrente contínua (CC) é um equipamento de soldagem 
que consiste em um motor elétrico ou mecânico acoplado a um gerador ou 
alternador em corrente contínua, e produz a potência elétrica desejada. Essas 
máquinas produzem excelentes soldas, mas atualmente não são muito utiliza-
das na indústria, devido às peças móveis em excesso que exigem manutenção 
considerável.
O inversor de soldagem é uma fonte de energia de alta tecnologia e pe-
queno porte, sendo um aparato que possui ótima portabilidade em relação à 
máquina que utiliza transformador elétrico. Foi desenvolvido para a soldagem 
a arco elétrico em diversos processos: MIG/MAG (GMAW), TIG (GTAW), Eletrodo 
Revestido, Corte de Plasma, etc. Os inversores de soldagem são equipamentos 
de grande confiabilidade, totalmente eletrônicos, eficientes e potentes, poden-
do trabalhar com uma variedade maior de eletrodos.
Geralmente, as fontes de energia de soldagem convencionais utilizam 
transformadores que operam a partir de uma frequência de linha de 50 
Hz a 60 Hz. Entretanto, o inversor utiliza, em seu circuito, dispositivos de 
estado sólido chamados transistores MOSFET (acrônimo de Metal Oxide Se-
miconductor Field Effect Transistor ou Transistor de Efeito de Campo de Óxido 
de Metal Semicondutor) ou transistores IGBT (acrônimo de Insulated Gate 
Bipolar Transistor ou Transistor Bipolar de Porta Isolada) para converter a 
corrente contínua em corrente alternada de alta frequência, geralmente na 
faixa de 20 kHz a 100 kHz. 
SOLDAGEM 37
Os circuitos do inversor controlam a potência de saída utilizando o princípio 
de controle da razão de tempo (TRC – Time-Ratio Control), também conhecido 
como modulação de largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), que é a 
regulação dos tempos de ativação e desativação dos interruptores para con-
trolar a saída. Os semicondutores do inversor de soldagem atuam como inter-
ruptores, ligando e conduzindo ou desligando e bloqueando. A função de ligar 
e desligar é chamada, por vezes, de operação no modo de comutação.
Tipos de controle
Os tipos de controle utilizados nas fontes de energia estão vinculados dire-
tamente aos equipamentos de soldagem, podendo ser, por exemplo: 
• Circuito primário derivado;
• Reator saturável;
• Tiristor; 
• Inversor transistorizado.
A fonte de energia com controle por circuito primário derivado (Figura 
13) é a mais simples, por ser a escolha ideal e mais robusta para os trabalhos 
de soldagem MIG/MAG (GMAW), mas possui algumas limitações técnicas. Por 
exemplo, se houver etapas insufi cientes de soldagem, pode ser impossível 
ajustar a condição ideal, e as fl utuações de suprimento de energia afetarão a 
potência de saída. Os circuitos derivados são conectados à bobina secundária 
em diferentes confi gurações, permitindo que o operador ajuste a tensão nor-
mal à exigida pelo dispositivo.
Figura 13. Circuito Primário Derivado típico.
Circuito primário
Circuito secundário 
Derivados
36
0V
0V
38
0V
40
0V
42
0V
44
0V
SOLDAGEM 38
A fonte de energia com controle por reator saturável (Figura 14) é o contro-
le elétrico que utiliza um circuito de corrente contínua de baixa voltagem e bai-
xa amperagem para alterar as características magnéticas efetivas dos núcleos 
dos reatores. O controle remoto da saída da fonte de energia é relativamente 
fácil com esse tipo de circuito de controle, normalmente requerendo menos 
manutenção do que os controles mecânicos convencionais.
Figura 14. Fonte de energia com controle por reator saturável. Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 24.
Entreferro
Transformador
Eletrodo
Peça
Circuito
primário
CA
Entreferro
Entrada
CC
Ic
Iw
Ic = Corrente de controle
Iw = Corrente de soldagem
Com esta construção, o transformador principal não possui partes móveis. 
As características de tensão-corrente são determinadas pelas configurações 
do transformador e do reator saturável, com o circuito de controle da corrente 
contínua para o sistema do reator permitindo o ajuste da curva tensão-corren-
te de saída, do mínimo para o máximo.
Os tiristores (Figura 15), também conhecidos como retificadores contro-
lados de silício (SCR), são componentes eletrônicos utilizados para controlar 
circuitos de energia, geralmente quando os níveis de tensão e corrente são 
relativamente altos. Eles permitem o ajuste continuamente variável da saída, 
independem das variações de tensão de alimentação e podem ser controlados 
remotamente. As fontes de energia por tiristor podem ser utilizadas para a 
maioria dos processos de soldagem, ou seja, podem ter uma característica de 
saída plana – MIG/MAG (GWAW) – ou de queda – MMA (SMA) e TIG (GTAW). 
SOLDAGEM 39
Figura 15. Tiristor típico e seu símbolo. Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 8.
Figura 16. Diagrama simplificado do inversor. Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 13.
Ânodo
Ânodo Cátodo 
Cátodo 
Porta
Porta
A fonte de energia com controle por inversor (Figura 16) oferece todas as 
vantagens do tiristor, mas com alto desempenho, menor peso, maior economia 
de energia e melhor eficiência. O inversor é essencialmente um bloco de potên-
cia que pode ser controlado, geralmente através de um software, para fornecer 
as características estáticas e dinâmicas necessárias para o processo de 
soldagem selecionado. Portanto, a maioria dos inversores oferece capa-
cidade de múltiplos processos. Além disso, a resposta dos inversores 
modernos abre as possibilidades de pulsação de alta fre-
quência, conforme exigido pelo MIG pulsado (GMAW-P) 
e pelo retorno dinâmico, para controlar a transferência 
de metal, como no MIG de transferência por imersão.
 Ponte 
retificadora 
de entrada
 Ponte 
retificadora 
de saídaInversor
Primário
1Φ ou 3Φ
Transformador Indutor
+
-
Circuito de 
controle do 
inversor
OBJETOS DE 
APRENDIZAGEM
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SOLDAGEM 40
Transferência metálica
A dinâmica da transferência metálica é o resultado de um equilíbrio de for-
ças que atua sobre as gotículas de metal. Essas forças dependem de condições 
operacionais específi cas (corrente da soldagem, tensão do arco, diâmetro do 
eletrodo/fi o, atmosfera protetora, etc.), sendo o equilíbrio das forças em uma 
gotícula dado pela equação:
Fg + Fd + Fe = Fs + Fv (17)
As diversas forças envolvidas nesse processo são:
• Força gravitacional (Fg): a gravidade é uma força de desprendimento, quan-
do o eletrodo é apontado para baixo (como na soldagem manual), e uma força de 
retenção, quando é apontado para cima (como na soldagem suspensa);
• Força aerodinâmica – arrasto (Fd): devido ao fl uxo de gás ao redor da 
gota, ajuda a separar a gota da ponta do eletrodo. A magnitude dessa força 
pode ser afetada pela quantidade de fl uxo de gás no MIG/MAG (GMAW) ou, 
em certa medida, pela quantidade dos gases produzidos a partir dos reves-
timentos no MMA (SMAW). Dependendo do tipo de transferência de metal, o 
jato de plasma também pode complementar o arrasto na gota;
• Força eletromagnética (Fe): quando a corrente elétrica é conduzida por 
um condutor cônico, como o arco de soldagem, nele atuam forças axiais que 
são direcionadas da menor para a maior seção transversal. Isso resulta no 
ajuste do jato de plasma, desde que a corrente tenha magnitude sufi ciente. 
Além disso, quando o condutor que leva a corrente está sob a infl uência do 
seu próprio campo magnético, são desenvolvidas forças radiais de contração, 
que produzem pressão dentro do condutor. O efeito combinado dessas for-
ças é a força eletromagnética que atua na gota derretida na borda do eletro-
do, e é referido como efeito de pinça ou efeito de Bennett;
• Força de tensão superfi cial (Fs): tende a reter a gota derretida na ponta 
do eletrodo e sua magnitude no momento do descolamento da gota sob seu 
próprio peso;
• Força de jatode vapor (Fv): originada pela evaporação dos 
componentes metálicos do eletrodo, na região do acoplamento 
do arco com a gotícula. Essa conexão eletrodo-peça gera muito 
calor, acarretando a geração de vapores metálicos.
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SOLDAGEM 41
Dependendo da força líquida que atua sobre a gotícula, à luz da magnitude 
da corrente da soldagem, da tensão superfi cial, da força de arrasto, do papel 
da gravidade e do comprimento do arco, é atingido um modo particular de 
transferência metálica, que determina a qualidade de fusão da solda.
Tipos de transferência metálica
Na transferência metálica por curto-circuito, há uma ponte periódica 
do espaço entre o eletrodo e a peça, resultando na extinção do arco. Conse-
quentemente, ocorre um fl uxo intenso de corrente, que resulta em aumento 
do aquecimento da ponte. Com a viscosidade e a tensão superfi cial diminuí-
das, o aumento das forças eletromotriz e hidrodinâmica resultam na trans-
ferência de metal fundido do eletrodo para a poça de fusão. Com a transfe-
rência de metal, a ponte é quebrada e a tensão tende a saltar para o valor do 
circuito aberto, e o arco é reaberto.
Esse tipo de curto-circuito geralmente está associado à soldagem de baixa 
corrente e ao comprimento de arco curto com eletrodos revestidos, embora 
um modo de transferência semelhante também possa ser encontrado na sol-
dagem MIG (GMAW), o que não costuma ser preferido, exceto em casos como 
o da soldagem por posição.
Na transferência metálica globular, a gotícula de metal fundido é des-
tacada da ponta do eletrodo devido à gravidade e a outras forças que atuam 
sobre ela, como na transferência por curto-circuito. O glóbulo destacado 
viaja sob a ação das forças gravitacionais e hidrodinâmicas, diretamente em 
direção à poça de fusão, em um processo chamado 
transferência goticular.
Esse tipo de transferência é encontrado quan-
do o comprimento do arco é de médio a longo, ou 
seja, a gotícula de maior tamanho produzida não 
é grande o sufi ciente para causar um curto-circuito. 
Devido a um longo tempo de retenção na borda do ele-
trodo, o diâmetro da gota é normalmente maior que o diâ-
metro do eletrodo. A temperatura da gota também é mais 
alta do que nos casos de transferência por curto-circuito.
SOLDAGEM 42
A transferência metálica por aerossol normalmente está associada a al-
tas densidades de corrente, que levam a uma temperatura muito elevada da 
gotícula derretida, com consequente redução da tensão superfi cial. À medida 
que a densidade da corrente é elevada, a taxa de crescimento das gotículas 
aumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura e das forças eletro-
magnéticas (Fe), de forma que um efeito de pinça se torna expressivo a ponto 
de superar a tensão superfi cial.
Com o elevado efeito de pinça, o fi nal do eletrodo fi ca constrito o tempo todo. 
As gotículas são cortadas antes de atingirem o tamanho permitido pela tensão 
superfi cial, e isso resulta na transferência por aerossol. Sendo assim, a depender 
da densidade da corrente elétrica, essa transferência metálica possui três está-
gios diferentes: transferências projetadas, de fl uxo contínuo e rotativas.
Estabilidade nos processos de soldagem
O tipo de transferência metálica realizada da ponta do eletrodo até a poça 
de fusão (na peça) tem uma grande infl uência sobre o processo de soldagem a 
arco elétrico, pois afeta diretamente a estabilidade do processo, a geração dos 
respingos, a qualidade da solda e sua capacidade de realização fora da posição 
plana (NORRISH, 1992).
No processo de soldagem, o operador controla uma série de fatores que po-
dem afetar a formação do cordão de solda, as condições da operação e as demais 
características do processo. Na soldagem a arco elétrico com o uso de eletrodos 
revestidos, o operador controla a movimentação do eletrodo ao redor da junção, o 
movimento transversal, o posicionamento em relação à junção, o comprimento do 
arco e, também, a tensão da operação. Entretanto, a corrente elétrica é ajustada 
na fonte de energia, antes da abertura do arco. 
Dessa forma, esses fatores afetam o formato da poça de fusão, a penetração 
no metal base, a deposição da escória e, por consequência, a estabilidade do pro-
cesso. O operador experiente ajusta todos esses fatores para manter o proces-
so uniforme e operando corretamente. Adicionalmente, diversos outros fatores, 
como o tipo de eletrodo e seu diâmetro e o tipo e polaridade da corrente, precisam 
ser ajustados antes do processo de soldagem. Outras variáveis principais na sol-
dagem a arco elétrico que podem afetar a estabilidade do processo são:
SOLDAGEM 43
• O nível e o tipo da corrente elétrica;
• A tensão elétrica da operação;
• A estabilidade, o comprimento e a formação do arco;
• A velocidade de movimentação da tocha/porta-eletrodo;
• A velocidade de alimentação do metal de adição;
• A composição, o comprimento e o diâmetro do eletrodo;
• A taxa de deposição e penetração adequados;
• A distância do ponto de tomada de corrente à peça,
• O ângulo da tocha/porta-eletrodo em relação à peça; 
• O tipo de gás de proteção, de fluxo ou de revestimento.
Existem variáveis específicas para cada processo, como a forma da ponta 
do eletrodo e a vazão de gás de proteção no processo TIG (GTAW) ou a es-
pessura da camada de fluxo na soldagem SAS (SAW), e outras que não estão 
ligadas diretamente à operação de soldagem, mas ao processo operacional, 
como a sequência de deposição de passes, que, ainda assim, têm grande im-
portância nas características finais da peça soldada.
SOLDAGEM 44
Sintetizando
Nesta unidade, realizamos uma introdução sobre o arco elétrico de solda-
gem, abordando de forma clara e concisa assuntos pertinentes à física, química 
e metalurgia aplicadas à soldagem a arco elétrico. Apresentamos a história e 
os fundamentos mecânicos da soldagem, bem como exploramos detalhada-
mente os componentes desse tipo de soldagem, como a coluna de plasma, e as 
técnicas para abertura e manutenção do arco elétrico.
Em seguida, conceituamos o jato de plasma, estudamos as principais fór-
mulas e princípios físicos aplicados na soldagem e demonstramos a força de 
Lorentz aplicada a ela. Tratamos, também, da caracterização estática do arco 
elétrico e sua relação com a tensão e a corrente elétrica, e comentamos sobre 
os tipos de controles utilizados nas fontes de energia, focando naquelas que 
são aplicáveis à soldagem a arco elétrico. 
Por fim, fundamentamos as forças atuantes essenciais que governam a 
transferência metálica na soldagem a arco elétrico, bem como os métodos de 
transferência fundamentais, terminando por demonstrar os principais tópicos 
envolvidos na estabilidade dos processos de soldagem a arco elétrico.
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SOLDAGEM 45
Referências bibliográficas
FORTES, C.; VAZ, C. T. Apostila de eletrodos revestidos. Minas Gerais: ESAB, 
2005. 
FORTES, C.; VAZ, C. T. Apostila de soldagem MIG/MAG. Minas Gerais: ESAB, 
2005.
HOULDCROFT, P. T. Welding process technology. Londres: Cambridge Univer-
sity Press, 1979.
JENNEY, C. L.; O’BRIEN, A. (Eds.). Welding handbook, vol. 1, 9. ed. Miami: Ame-
rican welding society, 2001.
JENNEY, C. L.; O’BRIEN, A. (Eds.). Welding handbook, vol. 2, 9. ed. Miami: American 
welding society, 2001.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos 
e tecnologia, 3. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.
MODENESI, P. J. Introdução à física do arco elétrico: Soldagem I. Belo Hori-
zonte: Editora da UFMG, 2012. 
NORRISH, J. Advanced welding processes. Londres: IOP Publishing, 1992.
REIS, R. P.; SCOTTI, A. Fundamentos e prática da soldagem a plasma. São 
Paulo: Artliber Editora, 2007.
SAUNDERS, H. L. MIG/MAG welding guide: for gas metal arc welding (GMAW), 
3. ed. Ohio: Lincoln Electric, 1997.
SCOTTI, A.; PONOMAREV, V. Soldagem MIG/MAG: melhor entendimento, me-
lhor desempenho. São Paulo: Artliber Editora, 2008.
SOLDAGEM 46
FONTESDE ENERGIA 
PARA SOLDAGEM
2
UNIDADE
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 47 15/07/2020 12:01:37
Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Conhecer as fontes de energia para soldagem;
 Aprender os requisitos básicos das fontes, apresentando as principais 
características dos processos de soldagem;
 Familiarizar-se com os processos de soldagem que utilizam fontes elétricas;
 Conhecer dois processos que usam fontes químicas: gás oxicombustível e 
soldagem aluminotérmica;
 Estudar dois processos que usam fontes de energia focada: soldagem a laser 
e soldagem por feixe de elétrons;
 Estudar alguns processos que utilizam fontes mecânicas e fontes no estado 
sólido.
 Fontes de energia para soldagem
 Fontes elétricas
 Fontes para soldagem a arco
 Fontes para soldagem por 
resistência
 Fontes para soldagem por 
eletroescória
 Fontes químicas
 Soldagem a gás oxicombustível
 Soldagem aluminotérmica
 Fontes de energia focada
 Soldagem a laser
 Soldagem com feixe de elé-
trons
 Fontes mecânicas e fontes no 
estado sólido
 Soldagem por fricção
 Soldagem por ultrassom
 Soldagem por explosão
 Soldagem por difusão
SOLDAGEM 48
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 48 15/07/2020 12:01:37
Fontes de energia para soldagem
Todos os tipos de soldagem precisam de alguma forma de energia para realizar 
o processo de união dos materiais. As fontes dessa energia, segundo a Sociedade 
Americana de Soldagem (em inglês, American Welding Society – AWS), podem ser divi-
didas em cinco categorias: fontes elétricas, fontes químicas, fontes de energia foca-
da, fontes mecânicas e fontes no estado sólido.
Esta unidade apresentará as principais características e particularidades 
dos processos de soldagem que fazem parte de cada categoria.
Fontes elétricas
Existem diversos processos de soldagem que utilizam fontes elétricas, entre 
eles: soldagem a arco, soldagem por resistência e soldagem por eletroescória.
Na soldagem a arco, a fonte de calor para a fusão dos metais é obtida pelo arco 
elétrico, enquanto na soldagem por resistência a combinação de calor e pressão 
é a força motriz para a união. Na soldagem por eletroescória, o calor é produzido 
pela resistência da passagem de corrente por uma camada fundida de escória.
Fontes para soldagem a arco
A fonte de calor para a soldagem a arco é o arco elétrico, que consiste em 
uma descarga elétrica de alta intensidade sustentada por uma coluna de plas-
ma (nome que se dá a um gás ionizado a alta temperatura). Alguns exemplos 
de processos de soldagem a arco são:
• Soldagem com eletrodos revestidos (shielded metal arc welding – SMAW);
• Soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e proteção gasosa (gas 
tungsten arc welding – GTAW). Conhecida também como soldagem TIG (tungs-
ten inert gas);
• Soldagem a plasma (plasma arc welding – PAW);
• Soldagem a arco com proteção gasosa (gas metal arc welding – GMAW), 
como a soldagem MIG (metal inert gas) e MAG (metal active gas);
• Soldagem a arco com arame tubular (fl ux-cored arc welding – FCAW);
• Soldagem a arco submerso (submerged arc welding – SAW).
SOLDAGEM 49
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 49 15/07/2020 12:01:37
O papel do arco elétrico na soldagem é fornecer energia localizada e de 
alta intensidade para a fusão do material. E para que a soldagem seja efetiva, 
a área de contato do arco na peça deve ser mínima para que a intensidade da 
fonte, medida pela potência, seja máxima. É difícil evitar, no entanto, que toda 
a energia fique concentrada na região da união, já que metais possuem alta 
condutividade térmica e o calor é difundido para a peça por condução, como 
mostrado no esquema (a) da Figura 1. Há também perda de calor por convec-
ção, por radiação e por respingos do metal fundido.
O esquema (b) da Figura 1 mostra que o arco é estabelecido entre o eletro-
do e a peça que está sendo soldada, onde o eletrodo pode ser não consumível 
(por exemplo, na soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e soldagem a 
plasma, figura da esquerda) ou consumível (como a soldagem com eletrodos 
revestidos e com arco submerso, figura da direita). Note que, no segundo caso, 
a energia térmica gerada pela fusão do eletrodo (arame) ao passar pelo arco é 
transmitida para a região da solda por meio do metal fundido. 
Fonte de energia 
Área de contato (A0)
Arco
w
Ae
la la
Aw
Calor difundido na peça 
f
Figura 1. (a) Fluxo de calor na soldagem a arco. (b) Arco de soldagem. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 
2009, p. 1-4. (Adaptado).
(a) (b)
SOLDAGEM 50
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 50 15/07/2020 12:01:37
EXPLICANDO
Um sistema em regime permanente ou em estado estacionário é aquele 
cujas propriedades não variam com o tempo. Por outro lado, um sistema 
em regime transiente é um estado transitório em que as propriedades 
variam com o tempo – em geral, devido a uma perturbação – até que um 
novo estado estacionário seja atingido.
Segundo a AWS (2001), o rendimento térmico da fonte, que mede a fração 
da energia gerada que é efetivamente transferida para a peça, varia de 0,5 a 
0,9. Considerando valores típicos de tensão e corrente (300 A e 25 V, respectiva-
mente) e uma área de arco com aproximadamente 10 mm2, a potência típica do 
processo (considerando um rendimento de 0,8) é próxima de 750 W por mm2.
Na soldagem a arco, as fontes elétricas, segundo Marques, Modenesi e 
Bracarense (2009), devem ser capazes de atender os seguintes requisitos:
• A corrente e a tensão devem ser capazes de atingir valores adequados 
para o processo de soldagem;
• Deve ser possível ajustar os valores de tensão e corrente para atender 
diferentes aplicações;
• O sistema deve permitir o ajuste dos níveis de tensão e corrente durante 
a soldagem;
• A fonte deve estar de acordo com o que é exigido por normas técnicas 
específicas; 
• A operação deve ser segura para o soldador.
Uma fonte de energia pode ser caracterizada de acordo 
com seu comportamento estático e dinâmico. Carac-
terísticas estáticas dizem respeito aos valores médios 
de corrente e tensão fornecidos pela fonte durante a 
operação em regime permanente. Já as característi-
cas dinâmicas estão relacionadas com as variações 
instantâneas da corrente e da tensão, em regime 
transiente, em decorrência de mudanças no proces-
so de soldagem. Como destaca Mandal (2001), o regime 
transiente ocorre nas seguintes situações: abertura do arco; mudanças abruptas 
no comprimento do arco; transferência de metal através do arco; e extinção e 
ignição do arco, a cada meio ciclo, na soldagem com corrente alternada. 
SOLDAGEM 51
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 51 15/07/2020 12:01:37
É importante destacar que, embora o tempo em que as variações tran-
sientes da tensão e da corrente relacionadas com os eventos listados aci-
ma seja relativamente pequeno (da ordem de 0,001 segundo), alterações 
significativas podem ocorrer no arco durante esse período de transição. É 
necessário, portanto, que a fonte de energia responda rapidamente a essas 
variações. Para isso, é importante que o sistema seja capaz de controlar as 
características dinâmicas da fonte, que são influenciadas, segundo Mandal 
(2001), pelos seguintes fatores de projeto:
• Sistema local de armazenamento de energia transiente (indutor ou capacitor);
• Sistema de controle com retroalimentação e regulagem automática;
• Modificações das formas de ondas ou frequências operacionais dos circuitos.
Ao controlar essas características, o arco se torna mais estável e, como con-
sequência, há maior uniformidade na transferência de metal, redução de respin-
gos e redução de turbulência na poça de fusão.
As fontes de energia para soldagem podem ser classificadas em dois ti-
pos, de acordo com o comportamento da tensão e da corrente: fonte com 
corrente constante ou fonte com tensão constante. Em fontes com corrente 
constante, o comprimento do arco pode variar durante a soldagem sem que 
ocorram mudanças significativas na corrente, mesmo em condições de curto-
-circuito,isto é, quando o eletrodo entra por apenas um momento em conta-
to com o metal de base. Equipamentos com corrente constante são aplicados 
em processos onde a distância do eletrodo até o metal de base é controlada 
pelo soldador manualmente ou de forma mecanizada. É o caso, por exemplo, 
de processos de soldagem por eletrodos revestidos, soldagem a arco com 
eletrodo de tungstênio e soldagem a plasma.
Uma curva característica típica de uma fonte convencional com corrente 
constante é mostrada no Gráfico 1. Observe, por exemplo, a curva A, que possui 
tensão em vazio (tensão quando a corrente é igual a zero) de 80 V. Note que a 
tensão cai rapidamente quando uma carga é aplicada, isto é, quando há 
passagem de corrente. Se a tensão no arco é, por exemplo, igual 
a 20 V e esse valor é aumentado para 25 V (um aumento de 
25%) devido a uma mudança no comprimento do arco, a cor-
rente irá reduzir em 8 A (de 123 para 115 A), o que corresponde 
a uma redução de 6,5%. 
SOLDAGEM 52
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 52 15/07/2020 12:01:37
Fonte: MANDAL, 2001, p. 26. (Adaptado).
GRÁFICO 1. CURVA CARACTERÍSTICA DE UMA FONTE DE SOLDAGEM 
CONVENCIONAL COM CORRENTE CONSTANTE E AJUSTE DA TENSÃO EM VAZIO
Observe, agora, a curva B do Gráfico 1, que tem sua tensão em vazio ajustada 
para 50 V. Nesse caso, o mesmo aumento de tensão do exemplo anterior (de 20 
para 25 V) provoca uma redução de 23 A na corrente (de 123 A para 100 A), o que 
representa uma redução de cerca de 19%, muito maior do que a redução observada 
na curva A. Portanto, a curva característica A é preferível pelo soldador, já que as 
eventuais flutuações do comprimento do arco que geram variação da tensão (como 
na soldagem com eletrodo revestido) não provocam variações significativas na cor-
rente e, consequentemente, na velocidade de fusão do metal de adição. Como resul-
tado, a fusão do metal é praticamente constante.
Note que, quanto maior a inclinação da curva característica na faixa de operação 
da soldagem, menor é a variação da corrente para uma mesma flutuação de tensão. 
Se nos exemplos anteriores (curva A e B) a corrente for controlada para reduzir a 
potência, as inclinações das curvas se tornam maiores (veja as curvas C e D), o que 
resulta em um processo de soldagem ainda mais estável. 
Em fontes de tensão constante, a tensão fornecida praticamente não 
se altera ao longo da faixa de operação. Neste caso, é possível que haja 
uma grande variação da corrente sem que a tensão seja afetada de forma 
significativa. Esse comportamento pode ser analisado no Gráfico 2. Obser-
ve que um aumento da tensão de 20 V para 25 V (aumento de 25% do ponto 
B para o ponto A) gera uma redução de 100 A na corrente (50% de redução). 
80
60
40
20
50 100 150
23A
8A
B
A
C
D
200
115
123
0
0
25Te
ns
ão
 (V
)
Corrente (A)
SOLDAGEM 53
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 53 15/07/2020 12:01:37
Da mesma forma, reduzir a tensão de 20 V para 15 V (redução de 25% 
do ponto B para o ponto C) resulta em um aumento de 50% na corrente. 
Esse tipo de comportamento é adequado para processos com alimentação 
constante de eletrodo para os quais o comprimento do arco é constante. 
GRÁFICO 2. CURVA CARACTERÍSTICA DE UMA FONTE DE SOLDAGEM 
CONVENCIONAL COM TENSÃO CONSTANTE
A
C
B: Ponto de 
operação
30
20
10
0
350300250200150100500
Corrente (A)
Te
ns
ão
 (V
)
Fonte: MANDAL, 2001, p. 26. (Adaptado).
Outra característica importante da fonte com tensão constante é a corrente 
elevada de curto-circuito que ocorre quando o eletrodo encosta na poça de 
fusão. Quando isso acontece, a tensão cai, durante um breve momento, para um 
valor próximo de zero, enquanto a corrente aumenta rapidamente, facilitando 
a abertura do arco e possibilitando a transferência de metal durante o contato. 
EXPLICANDO
Na soldagem com tensão constante, a elevação da corrente facilita a 
fusão do metal em processos cuja transferência do metal do eletrodo 
para a poça de fusão ocorre por curto-circuito. É o caso, por exemplo, da 
soldagem por arco elétrico com gás de proteção.
Como vimos no Gráfico 2, pequenas variações da tensão provocadas por 
pequenas flutuações do comprimento do arco provocam mudanças significa-
tivas na corrente. Esse aumento ou redução substancial da corrente é com-
pensado por uma redução ou aumento da taxa de fusão do metal de adição. 
SOLDAGEM 54
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 54 15/07/2020 12:01:37
Esse fenômeno é conhecido como autorregulação. Por exemplo: se o com-
primento do arco é reduzido, a corrente é aumentada e a taxa de fusão do 
metal de adição é acelerada até que o comprimento do arco seja restabele-
cido. Da mesma forma, se o comprimento do arco aumenta, a taxa de fusão 
diminui, até que o arco retorne ao seu comprimento original.
O Quadro 1 apresenta a fonte de potência (corrente constante ou tensão 
constante) mais adequada para cada processo de soldagem.
PROCESSO DE SOLDAGEM
FONTE
CORRENTE 
CONSTANTE
TENSÃO 
CONSTANTE
Soldagem com eletrodos revestidos
 (shielded metal arc welding – SMAW) OK -
Soldagem a arco com eletrodo de tungstênio e proteção 
gasosa (gas tungsten arc welding – GTAW) OK -
Soldagem a arco com proteção gasosa
 (gas metal arc welding – GMAW) - OK
Soldagem a arco com arame tubular
 (flux-cored arc welding – FCAW) - OK
Soldagem a arco submerso (submerged arc welding – SAW) - OK
Soldagem por eletrogás (electrogas welding – EGW) OK -
Soldagem a plasma (plasma arc welding – PAW) OK -
QUADRO 1. TIPO DE FONTE ADEQUADA PARA CADA PROCESSO
Fonte: ASM, 1993, p. 94. (Adaptado).
 As fontes convencionais de energia para soldagem podem ser também 
classificadas segundo a forma de geração da energia elétrica. Fontes rotati-
vas ou fontes geradoras são aquelas que geram energia elétrica no local em 
que a solda é realizada, enquanto fontes estáticas ou fontes conversoras são 
aquelas conectadas à rede de distribuição de energia elétrica. Tanto paras as 
fontes rotativas quanto para as fontes estáticas, a corrente pode ser contínua 
(CC) ou alternada (CA). Um esquema de classificação proposto por Marques 
(2009) é mostrado no Diagrama 1. 
SOLDAGEM 55
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 55 15/07/2020 12:01:37
DIAGRAMA 1. CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA CONVENCIONAIS 
PARA SOLDAGEM
Fontes de energia
para soldagem
CC
CI CV CVCVCI CI CI CICI/CV CI/CV
CC CCCACA CC/CA
Movida por
motor elétrico
Movida por motor 
de combustão
Rotativa
(geradora)
Estática
(conversora)
Transformador Transformador-retificador
Ajuste da saída da fonte
CI
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 68. (Adaptado).
Onde CI = corrente constante; CV = tensão constante; CC = corrente contínua; CA = corrente alternada. 
Em fontes rotativas ou gerado-
ras, um motor elétrico ou a combus-
tão interna (geralmente movido a ga-
solina ou a óleo diesel) gera energia 
mecânica que é convertida em energia 
elétrica por um gerador, como mostra-
do no esquema da Figura 2. Uma das 
principais vantagens desse tipo de 
equipamento é a versatilidade, pois 
podem ser utilizados para soldagem 
em campo em locais de difícil acesso. 
O equipamento pode ser projetado para atender condições específicas de sol-
dagem, sendo que algumas desvantagens observadas são o ruído elevado e a 
maior dificuldade de manutenção. 
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Rede de 
distribuição 
(trifásica)
Motor
Gerador
Arco
Figura 2. Esquema de uma fonte geradora. Fonte: ASM, 1993, p. 95. (Adaptado).
Figura 3. Diagrama esquemático de uma fonte geradora. Fonte: ASM, 1993, p. 95. (Adaptado).
As fontes estáticas ou conversoras utilizam um transformador para con-
verter a energia elétrica da rede (alta tensão e baixa corrente) para as condi-
ções apropriadas para a soldagem (baixa tensão e alta corrente). Para obter 
uma saída com corrente contínua, o ajuste é feito com o uso de um banco de 
retificadores, que tem como objetivo transformar a corrente alternadaem cor-
rente contínua. Um diagrama esquemático de uma fonte conversora retificado-
ra com alimentação trifásica é mostrado na Figura 3. Como destacam Marques, 
Modenesi e Bracarense (2009), as flutuações da corrente de saída podem ser 
atenuadas com o uso de dispositivos que podem atuar como filtros de corren-
te, como os indutores e os capacitores. 
Retificador Arco
Transformador 
Rede de 
distribuição 
(trifásica)
Indutor
SOLDAGEM 57
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Em sistemas que utilizam fontes convencionais, os ajustes na saída de fon-
tes conversoras são realizados com o uso de amplificadores magnéticos, bobi-
na móvel, reator de núcleo móvel, entre outros. Um exemplo de curva caracte-
rística de uma fonte em que a corrente é ajustada com o uso de bobina móvel 
é mostrado na Figura 4. 
Arco
Te
ns
ão
Corrente
Corrente
mínima
Corrente 
máxima
Figura 4. Ajuste da saída da fonte com o uso de bobina móvel. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 71. 
(Adaptado).
Além das fontes convencionais, que utilizam sistemas mecânicos ou elétri-
cos para ajustar os parâmetros de saída, há as fontes com controle eletrônico, 
que tornam o sistema mais ágil e versátil. Alguns exemplos são as fontes tiris-
torizadas, transistorizadas e inversoras. Enquanto as duas primeiras utilizam 
transformadores convencionais para reduzir a tensão de alimentação até o 
nível requerido pelo processo, as fontes inversoras operam com um transfor-
mador mais compacto e eficiente. Esse aumento de desempenho é possível 
devido à retificação direta da corrente alternada da rede de distribuição. Em 
seguida, o transformador reduz a tensão e a corrente é retificada novamente, 
de acordo com os requisitos do processo. Note, na Figura 5, que a conversão é 
feita com frequência elevada. A saída da fonte é controlada pelo inversor. 
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Figura 5. Diagrama esquemático de uma fonte inversora. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 77. 
(Adaptado).
Retifi cador Inversor
Controle
Transformador Retifi cador Arco
50/60 Hz CC CA - 5000 a 200.000 Hz CC
Segundo Marques, Modenesi e Bracarense (2009), quando comparadas 
com fontes convencionais, as fontes com controle eletrônico oferecem algu-
mas vantagens, como maior velocidade de resposta, melhor reprodutibilidade, 
funções múltiplas, maior facilidade de conexão com periféricos e equipamento 
mais compacto; por outro lado, possuem custo mais elevado e manutenção 
mais complexa.
Fontes para soldagem por resistência
Na soldagem por resistência, a união dos metais é feita com uma combi-
nação de pressão e calor. O calor, gerado por efeito Joule (aquecimento pela 
resistência à passagem de corrente), provoca fusão localizada em uma peque-
na área de contato entre as superfícies das peças a serem unidas. E com a 
aplicação de pressão por um pequeno intervalo de tempo enquanto o metal 
solidifi ca, a solda é formada. Alguns dos processos típicos de soldagem por 
resistência são: 
• Soldagem por pontos (resistance spot welding – RSW);
• Soldagem por projeção (projection welding – RPW);
• Soldagem por costura (resistance steam welding – RSEW);
• Soldagem de topo por resistência (upset welding – UW);
• Soldagem de topo por centelhamento (fl ash welding – FW);
• Soldagem por resistência por alta frequência (high frequency resistance 
welding – HFRW).
SOLDAGEM 59
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A Figura 6 mostra uma representação esquemática de um equipamento 
básico de solda por resistência a ponto com fluxo de água para refrigeração. 
Nesse sistema, o transformador é responsável por converter a alta tensão e 
a baixa corrente de alimentação para os valores adequados de acordo com os 
requisitos do processo de soldagem. 
Figura 6. Representação esquemática do processo de soldagem por resistência. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 
10/06/2020.
1
Corrente contínua
Transformador
Solda
Água
Água
Temporizador
Eletrodo
Eletrodo
0
2
3
4
5
Para condições em que a magnitude da corrente e a resistência são cons-
tantes, o calor total gerado pela passagem de corrente durante a soldagem por 
resistência de peças metálicas, em Joules, é dado por:
E = I2 Rt
Onde:
E = calor gerado ( J);
I = corrente efetiva (A);
SOLDAGEM 60
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 60 15/07/2020 12:01:45
R = resistência em (Ω);
t = duração do fluxo de corrente (s).
No entanto, como na prática a resistência não é constante, uma forma mais 
precisa de estimar o calor gerado é considerar a corrente instantânea i e a re-
sistência instantânea r, ambas em função do tempo. Assim, para um intervalo 
de tempo t:
E = ∫
t 
0 
(i2 r)dt 
Note que a determinação da resistência instantânea é uma tarefa comple-
xa, já que há influência tanto das resistências dos eletrodos e das peças quan-
to das resistências de contato (entre as peças e entre o eletrodo e as peças). 
O sistema se torna ainda mais complexo quando levamos em consideração 
que a resistência de contato é influenciada por condições superficiais, pela 
resistividade dos materiais em contato e pela pressão aplicada.
É importante notar que o a resistência de contato se torna mais ou menos 
relevante de acordo com a situação. Por exemplo: levando em consideração 
que a resistência do material da peça é diretamente proporcional à resisti-
vidade do material e ao comprimento do caminho da corrente (além de ser 
inversamente proporcional à área da seção transversal), e tendo em conta a 
soldagem de chapas espessas de materiais com alta resistividade, a resistência 
do metal de base é mais importante do que a resistência de contato. Por outro 
lado, quando o metal possui baixa resistividade (ou seja, alta condutividade), a 
resistência de contato se torna o fator de maior importância. A espessura das 
peças que serão unidas, portanto, é um fator importante a ser considerado ao 
determinar os parâmetros de soldagem por resistência.
Para ilustrar o uso das expressões anteriores para estimar o calor gerado 
durante a soldagem por resistência, considere que a soldagem de duas chapas 
de 1 mm requer que uma corrente de 104 A seja aplicada durante 0,1 segundos. 
Assumindo uma resistência efetiva de 100 μΩ , o calor gerado é:
E = I2 Rt = (1 · 104 A)2 (1 · 10-4 Ω)(0,1 s) = 1000 J
Vamos agora comparar essa energia com a energia necessária para fundir 
o material. Para isso, é preciso determinar, primeiramente, qual é o valor apro-
ximado de energia Q, em Joules, necessária para fundir 1 mm3 de metal, que 
pode ser estimado pela seguinte expressão (AWS, 2001): 
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(Tf + 273)
2
3 · 105Q
= 
Onde Tf é a temperatura de fusão do metal. Assumindo que Tf = 1450 °C, 
tem-se que:
(1450 + 273)2
3 · 105Q
= ≈ 10
J
mm3
Assumindo que a zona de fusão do metal possui a forma de um cilindro 
com 6 mm de diâmetro e 1,4 mm de profundidade, o volume a ser fundido é 
de aproximadamente 40 mm3. Assim, a energia necessária para fundir esse 
volume é de (10 J/mm3)(40 mm3) = 400 J. Note que esse valor é menor do que 
os 1000 J gerados, o que indica que a diferença (1000 J – 400 J = 600 J) é perdida 
(transferida para o metal de base e para o ambiente) e não participa efetiva-
mente da fusão. A efi ciência da fusão, para essas condições, é de 40%. A potên-
cia instantânea também pode ser obtida pela razão entre a energia e o tempo, 
ou seja, 1000 J/0,1 s = 10 kW. Considerando o mesmo valor de área de contato 
do eletrodo na chapa (círculo com diâmetro de 6 mm), obtém-se uma potência 
de 509 W por mm2. Note que esse valor é próximo do valor típico obtido ante-
riormente para a soldagem a arco (≈ 750 W/mm2).
Com esse exemplo simplifi cado de cálculo, é possível notar a infl uência de 
fatores importantes que determinam a energia requerida para a soldagem por 
resistência. Alguns desses fatores são ovolume a ser fundido, a temperatura 
de fusão do metal e o calor perdido para os eletrodos e para o metal de base.
Fontes para soldagem por eletroescória
Na soldagem por eletroescória, a força motriz para a união de metais é o 
calor gerado pela resistência da passagem de corrente por uma camada fundi-
da de escória. A quantidade de calor gerado com o objetivo de fundir o eletrodo 
e o metal de base para formar a solda pode ser obtida por:
E = VIt
Sendo que:
E = calor gerado na poça de escória ( J);
V = tensão (V);
SOLDAGEM 62
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I = corrente de soldagem (A);
t = tempo (s).
Apesar de a transferência de calor ser mais alta do que nas soldagens a arco 
e por resistência, a potência por unidade de área na soldagem por eletroescó-
ria é baixa (entre 10 a 50 W/mm2) devido à maior área de transferência. Como 
consequência, a efi ciência de fusão desse processo também é baixa (em geral 
cerca de 20%). 
Fontes químicas
Alguns processos de soldagem usam a energia gerada por reações químicas 
para fundir os metais e formar a solda. Dois tipos de processos que usam esse tipo 
de fonte são descritos neste tópico: soldagem a gás oxicombustível e soldagem 
aluminotérmica.
Soldagem a gás oxicombustível
Na soldagem oxicombustível (oxy-fuel gas welding – OFW), também conhecida 
como soldagem a gás, o metal de base e o metal de adição são fundidos com o calor 
gerado pela reação exotérmica de um gás combustível com oxigênio. Uma repre-
sentação esquemática do sistema básico de soldagem OFW é mostrada na Figura 7. 
Neste exemplo, o gás acetileno está sendo utilizado como gás combustível. 
Figura 7.Sistema de soldagem oxicombustível. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 163. (Adaptado).
Maçarico
Mangueiras
Cilindro de 
acetileno Cilindro de 
oxigênio 
Reguladores 
de pressão 
SOLDAGEM 63
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A combustão do acetileno (C2 H2) com oxigênio (O2) no maçarico é dada em 
duas etapas. Na primeira, mostrada na reação a seguir, a dissociação do acetileno 
resulta na formação de monóxido de carbono (CO) e gás hidrogênio (H2). O calor 
total liberado é de 448 kJ por mol de acetileno. Nessa etapa, uma chama azulada 
com temperatura elevada (máximo 3100 °C) é formada na saída do maçarico e o 
calor gerado é suficiente para fundir o metal.
C2 H2 + O2 → 2CO + H2 + calor
Na segunda etapa da combustão, o monóxido de carbono é convertido para 
dióxido de carbono e o hidrogênio (juntamente com o oxigênio da atmosfe-
ra) em vapor de água. O calor total liberado é de 812 kJ/mol. Como resultado, 
forma-se uma chama que envolve a chama obtida no passo anterior. A reação 
pode ser expressa por:
2CO + H2 + 1,5O2 → 2CO2 + H2O + calor
O calor total gerado pelas duas 
reações é, portanto, 1260 kJ/mol de 
acetileno. Note que, desse valor total, 
cerca de 36% (448 kJ/mol) corresponde 
à pequena chama central responsável 
pela fusão do metal. O calor remanes-
cente (812 kJ/mol) forma um envoltório 
na chama central que é utilizado como 
pré-aquecimento da região a ser unida. 
Assim, observe que apenas cerca de 1/3 
do calor total está disponível na extremidade do maçarico para fundir o metal. A 
potência nesse tipo de processo atinge cerca de 16 W por mm2, um valor muito 
abaixo daquele atingido com a soldagem a arco.
Além do acetileno, existem outros gases combustíveis, listados na Tabela 1, que 
podem ser usados na solda a gás. A tabela mostra também a temperatura máxima 
da chama em cada caso. Como para a maioria dos gases a chama é naturalmente 
oxidante, ajustes devem ser feitos nos fluxos dos gases para que a chama se torne 
neutra, isto é, para que a quantidade exata de oxigênio seja fornecida na primeira 
reação para a formação monóxido de carbono. Para a maioria dos gases, esse 
ajuste faz com que a temperatura da chama – conhecida como temperatura da 
chama neutra – seja reduzida, como mostra a Tabela 1. 
SOLDAGEM 64
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Gás Temperatura máxima (°C) Temperatura da chama neutra (°C)
Acetileno 3100 3100
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado) 2900 2600
Propileno 2860 2500
Hidrogênio 2870 2390
Propano 2780 2450
Metano 2740 2350
Acetileno
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Acetileno
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Acetileno
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Propileno
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Propileno
Metilacetileno-propa-
dieno (estabilizado)
Propileno
Hidrogênio
dieno (estabilizado)
Propileno
HidrogênioHidrogênio
PropanoPropano
Metano
3100
Propano
Metano
3100
Metano
29002900
28602860
28702870
27802780
27402740
31003100
2600
25002500
23902390
24502450
23502350
TABELA 1. TEMPERATURA DA CHAMA DE GASES
Fonte: AWS, 2001, p. 60. (Adaptado).
As características de combustão de alguns gases usados na indústria são mos-
tradas na Tabela 2. Devido ao conjunto mais favorável de propriedades, o acetileno 
é o gás mais utilizado para soldagem.
Gás Acetileno Propano Metano
Composição C2H2 C3H8 CH4
Poder calorífi co superior (kcal/m3) 14.000 24.300 9.410
Poder calorífi co inferior (kcal/m3) 11.000 22.300 8.470
Oxigênio teoricamente necessário
(m3/m3) 2,5 5,0 2,0
Velocidade máxima de propagação (m/s) 13,5 3,7 3,3
Temperatura máxima da chama (°C) 3.100 2.800 2.730
Intensidade média na ponta do maçarico 
(kcal/cm2.s) 10,9 2,7 2,0
TABELA 2. CARACTERÍSTICAS DE COMBUSTÃO DE GASES UTILIZADOS NA SOLDAGEM
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 168. (Adaptado).
Soldagem aluminotérmica
A soldagem aluminotérmica (thermite welding – TW) utiliza o calor gerado pela 
reação entre um óxido metálico e o pó de alumínio para soldar metais. O calor ge-
rado nas reações aluminotérmicas mais comuns (óxido de metal + alumínio → óxido 
SOLDAGEM 65
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 65 15/07/2020 12:01:50
de alumínio + metal + calor) é mostrado a seguir, conforme indica a Sociedade Ame-
ricana de Soldagem (2001):
3/4 Fe3 O4 + 2 Al → 9/4 Fe + Al2 O3 (E = 838 kJ)
3 FeO + 2 Al → 3 Fe + Al2 O3 (E = 880 kJ)
Fe2 O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2 O3 (E = 860 kJ)
3 CuO + 2 Al → 3 CuO + Al2 O3 (E = 1210 kJ)
3 Cu2 O + 2 Al → 6 Cu + Al2 O3 (E = 1060 kJ)
A primeira reação é a mais utilizada para a soldagem de peças feitas de aços e 
ferro fundido. Uma das principais vantagens da soldagem aluminotérmica é a pos-
sibilidade de realizar solda em campo sem o uso de energia elétrica. Um exemplo 
típico é a soldagem de trilhos de trem, mostrada na Figura 8. 
Figura 8. Soldagem aluminotérmica de trilhos de trem. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 10/06/2020.
Como exemplos de desvantagem, podem ser citadas as necessidades de 
pré-aquecimento e de moldes específi cos de acordo com a aplicação.
Fontes de energia focada
Os processos de soldagem que usam fontes de energia focada, também co-
nhecidos como processos de soldagem de alta intensidade, são caracterizados 
pela geração de uma grande quantidade de energia em uma área relativamente 
pequena. Dois processos se enquadram nessa categoria: a soldagem a laser e a 
soldagem por feixe de elétrons.
SOLDAGEM 66
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID2.indd 66 15/07/2020 12:01:56
Soldagem a laser
Na soldagem a laser (laser beam welding – EBW), cujo sistema básico é repre-
sentado de forma esquemática na Figura 9, os feixes de laser (feixe de luz monocro-
mática, coerente e de alta intensidade) são direcionados para a peça com o uso de 
uma série de lentes e espelhos. O laser é concentrado em uma área muito pequena, 
resultando em potências superiores a 10 kW por mm2. Note que esse valor é uma 
ordem de magnitude maior do que a potência gerada na soldagem a arco.
Lente de focalização
Laser
Espelho
Peça
Fonte de laser
Fonte de energia e controles
 
 Solda
Figura 9. Representação esquemática da soldagem a laser. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009,p. 310.
(Adaptado).
 Como na soldagem a laser a energia que incide na região da solda se concentra 
em uma área muito pequena, o metal de base é pouco afetado nas proximidades 
da solda, ao contrário do que ocorre com outros processos de soldagem, como a 
soldagem a arco.
Soldagem com feixe de elétrons
Na soldagem com feixe de elétrons (electron beam welding – EBW), ilustra-
da de forma esquemática na Figura 10, um feixe de elétrons é acelerado em 
direção a uma área reduzida da peça para formar o cordão de solda. Assim 
como na soldagem a laser, a energia é bastante concentrada e a potência pode 
atingir valores tão elevados quando 10 MW por mm2. Note que esse valor é 
muito superior à potência atingida na soldagem a laser. 
SOLDAGEM 67
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Figura 10. Sistema de soldagem com feixe de elétrons. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 314. 
(Adaptado).
Canhão de 
elétrons
Bobina de 
focalização
Feixe de 
elétrons
Peça
Câmara 
de vácuo
Sistema de vácuo
Fonte de 
alta tensão
Ânodo
Cátodo
Conforme pudemos observar, o sistema de soldagem com feixe de elétrons é 
equipado com um sistema emissor de feixe de elétrons (conhecido como canhão de 
elétrons), um sistema de focalização e um sistema de vácuo. Devido ao forte campo 
magnético, os elétrons são direcionados para a superfície da peça para que a solda 
seja realizada. Vejamos algumas vantagens desse tipo de soldagem:
• Menor energia de soldagem;
• Velocidade elevada de soldagem;
• Precisão no controle dos parâmetros;
• Possibilidade de soldar peças em regiões de difícil acesso com o uso de defle-
xão magnética do feixe.
Algumas desvantagens são o alto custo e a necessidade de operadores especia-
lizados para preparar o sistema e realizar a soldagem de forma efetiva.
SOLDAGEM 68
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Fontes mecânicas e fontes no estado sólido
Alguns processos de soldagem usam fontes de energia mecânica para a união 
dos metais, como a soldagem por fricção, a soldagem por ultrassom e a soldagem 
por explosão. A união também pode ser feita por difusão no estado sólido. 
Soldagem por fricção
Na soldagem por fricção (friction welding – ERW), a união entre as peças é feita 
com o efeito combinado do calor gerado pelo atrito entre duas superfícies e da apli-
cação de uma força de compressão. Os estágios do processo são representados de 
forma esquemática na Figura 11.
Figura 11. Solda por atrito. Fonte: ASM, 1993, p. 504. (Adaptado).
(a)
(b)
Aplicação de 
força de compressão
Forjamento
Rotação rápida de 
uma das peças
(c)
 Em uma das variantes do processo, conhecida como soldagem por fricção por 
arraste contínuo (mostrado na Figura 12), as duas peças a serem unidas são fi xadas 
no suporte da máquina e uma delas (a peça da esquerda, na imagem) rotaciona em 
alta velocidade por meio de um motor enquanto a outra (peça da direita) se aproxi-
ma até encostar na primeira. O atrito gerado pelo contato provoca aquecimento das 
superfícies, até que a temperatura de forjamento seja atingida. Nesse ponto, a peça 
da esquerda é desacoplada do motor e a força axial de compressão exercida pela 
peça da direita é aumentada para obter a solda. 
SOLDAGEM 69
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Figura 12. Representação esquemática de um equipamento para soldagem por fricção por arraste contínuo. Fonte: 
MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 318. (Adaptado).
Motor
Embreagem
Freio
Peças
Cilindro
hidráulico
Em uma segunda variante do processo, denominada soldagem por inércia 
(mostrada na Figura 13), a peça da esquerda está conectada a um volante, que 
aumenta a rotação da peça gradativamente. Quando a velocidade de soldagem 
é atingida, a peça é desacoplada da unidade motora; no entanto, o giro é man-
tido. Nesse instante, a peça estacionária da direita se aproxima e as superfícies 
entram em contato para formar a solda. 
Figura 13. Representação esquemática de um equipamento para soldagem por fricção por inércia. 
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 318. (Adaptado).
Volante
Peças
Castanha
Cilindro hidráulico
Motor
Nos dois processos, a união é feita com temperatura abaixo da temperatura 
de fusão dos metais. A coalescência, nesse caso, é dada por difusão.
SOLDAGEM 70
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Soldagem por ultrassom
Na soldagem por ultrassom (ultrasonic welding – USW), a união das peças é feita 
por meio de vibração a alta frequência. Assim como na soldagem por fricção, a ade-
rência ocorre sem que os metais sejam fundidos. A temperatura típica do processo 
é em torno de 35% a 50% da temperatura de fusão dos metais.
Com o uso de um conversor de frequência, a frequência da rede (50 Hz ou 
60 Hz, dependendo do país) é elevada para uma faixa entre 15 a 75 kHz (po-
dendo estar fora desse intervalo em algumas aplicações) para que a potência 
elétrica a alta frequência seja convertida para potência acústica com o uso de 
transdutores. Cerca de 65 a 70% da potência elétrica da rede é transmitida para 
a solda como potência acústica. A energia acústica necessária para a soldagem 
cresce com o aumento da espessura da peça e da dureza do material.
Soldagem por explosão
Na soldagem por explosão (explosion welding – EXW), a união de pe-
ças metálicas é obtida pela energia de colisão gerada por explosivos. O 
processo ocorre à temperatura ambiente – embora haja aquecimento da 
superfície devido à colisão – e deve seguir procedimentos rigorosos de 
segurança. É necessário, por exemplo, que a operação seja realizada por 
pessoal capacitado em um ambiente aberto e afastado. 
Uma das configurações geométricas básicas da soldagem por explosão, 
que consiste na união de duas chapas paralelas, é mostrada na Figura 14. 
Nesse caso específico, um revestimento está sendo aplicado em 
um metal de base. Outra possível configuração é posicionar o 
revestimento inclinado em relação ao substra-
to metálico. Observe que o explosivo é distri-
buído de forma uniforme na superfície su-
perior do revestimento metálico. Quando o 
detonador é acionado, o revestimento colide 
com alta velocidade na superfície do metal de 
base, formando a união. Note, no esquema (b) da figura, a forma ondulada 
da interface entre os materiais soldados.
SOLDAGEM 71
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Detonador
(a)
(b)
Folga
Frente de detonação
Jato
Metal de 
revestimento
Gases de expansão
Estrutura
Explosivo
Explosivo
Metal de base
Interface da 
soldagem
Ponto de 
colisão
©
Figura 14. Soldagem por explosão para aplicação de revestimento. Fonte: ASM, 1993, p. 588. (Adaptado).
 Um parâmetro importante do processo de soldagem por explosão é a 
velocidade de detonação, que depende da carga de explosão por unidade 
de área, que por sua vez está relacionada com o tipo, quantidade e grau de 
compactação do explosivo. Deve haver, portanto, uma velocidade mínima 
para que as duas chapas sejam soldadas.
SOLDAGEM 72
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Soldagem por difusão
Na soldagem por difusão (diff usion welding – DFW), a coalescência de ma-
teriais metálicos é obtida por difusão no estado sólido, que consiste na transfe-
rência de átomos entre os sólidos que estão sendo unidos.
Os principais estágios do processo são mostrados na Figura 15. O esquema 
(a) mostra o contato inicial das duas superfícies. Observe que pode haver cama-
das de óxidos nas superfícies. As chapas são então aquecidas (em geral 50 a 75% 
da temperatura de fusão) e pressionadas uma contra a outra para que sejam 
deformadas e os espaços vazios reduzidos, conforme visto no esquema (b). Com 
o aumento da área de contato entre as superfícies, a transferência atômica entre 
os metais é facilitada. Observe nos esquemas (c), (d) e (e) que, gradativamente, 
tanto as camadas de óxidos quanto os espaços vazios são reduzidos. 
Figura15. Principais estágios da soldagem por difusão. Fonte: ASM, 1993, p. 2177. (Adaptado)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
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Figura 16. Difusão por lacunas e difusão intersticial. Fonte: CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2012, p. 107. (Adaptado).
A difusão em materiais metálicos é um fenômeno que envolve o deslocamen-
to de átomos, passo a passo, no interior da estrutura cristalina do material. Para 
que esse movimento ocorra, é preciso que haja uma posição adjacente dispo-
nível para o átomo no interior da estrutura (uma lacuna ou uma posição in-
tersticial) e que energia suficiente seja fornecida para que o deslocamento seja 
realizado. Na maioria dos casos, a força motriz para a ocorrência de difusão é a 
diferença de concentração da espécie difusiva. 
EXPLICANDO
Uma lacuna é um defeito pontual da estrutura cristalina, que consiste em 
um espaço não ocupado por um átomo. Já a posição intersticial se refere 
a espaços entre os átomos da rede cristalina que podem ser ocupados por 
átomos menores. 
A Figura 16 mostra uma representação esquemática da difusão por lacunas 
e da difusão intersticial. 
(a)
(b)
Movimento de um
átomo hospedeiro
ou substitucional
Lacuna
Lacuna
Posição de um átomo
intersticial após a difusão
Posição de um átomo
intersticial antes da difusão
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O fluxo difusional, definido como a massa (quantidade de átomos) que 
difunde na estrutura do sólido por unidade de tempo, é proporcional ao gra-
diente de concentração e à área da seção transversal. Essa relação é dada 
pela primeira lei de Fick:
 dm
dt -D A∂x
∂c= 
Onde:
m = massa de átomos (kg);
dm/dt = fluxo difusional (kg/s);
D = coeficiente de difusão (m2/s);
A = área perpendicular à direção de difusão.
O coeficiente de difusão mede a facilidade com que um tipo de átomo 
(soluto) se move no interior de um determinado substrato (solvente). Cada 
par soluto-solvente apresenta um coeficiente de difusão específico, que de-
pende, entre outros fatores, da temperatura e da energia de ativação. Essa 
dependência pode ser analisada com o uso da seguinte expressão:
D
RT
ΔQd= - D0exp ( )
Sendo:
D0 = constante de proporcionalida-
de, que representa o limite superior 
do coeficiente de difusão (m2/g);
ΔQd = energia de ativação para a 
difusão ( J/mol);
R = constante dos gases: 
8,31 J/(mol ∙ K);
T = temperatura absoluta (K).
Para observar o efeito da tempe-
ratura, a Tabela 3 apresenta alguns 
dados para a difusão de carbono no 
ferro α e no ferro γ. Note que, para os dois casos, o coeficiente de difusão 
aumenta com o aumento da temperatura. Isso indica que a modalidade da es-
pécie difusiva no interior da estrutura do material hospedeiro aumenta com 
o aumento da temperatura.
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Espécie em 
difusão
Metal 
hospedeiro D0 (m
2/s) Q0 (kJ/mol)
Temperatu-
ra (°C) D (m
2/s)
C
Ferro α 6,2 · 10-7 80
500 2,4 · 10-12
900 1,7 · 10-10
Ferro γ 148 900 5,9 · 10-12
2,3 · 10-5 1100 5,3 · 10-11
TABELA 3. DADOS DE DIFUSÃO DO CARBONO NO FERRO
Fonte: CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2012, p. 113. (Adaptado).
 Uma das vantagens da soldagem por difusão é a possibilidade de soldar 
metais diferentes. Como não há aquecimento localizado (a temperatura do 
processo é uniforme) e não ocorre fusão do metal, as tensões residuais são 
reduzidas quando comparadas com outros processos de soldagem. Uma des-
vantagem do processo é a longa duração, pois a difusão é um fenômeno que 
dependente do tempo.
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Sintetizando
Nessa unidade, vimos que qualquer tipo de soldagem requer alguma for-
ma de energia para que duas peças metálicas sejam unidas. As fontes podem 
ser classificadas como fontes elétricas, químicas, energia focada, mecânica e 
fontes no estado sólido. Em fontes elétricas, a energia para a fusão necessária 
para a soldagem de componentes metálicos pode ser obtida por arco elétrico, 
pelo efeito combinado de calor e pressão ou por resistência elétrica. Da mesma 
forma, a energia gerada por reações exotérmicas também pode ser utilizada 
com o propósito de unir metais, assim como as fontes de energia focada, como 
o laser e o feixe de elétrons. Além disso, a soldagem pode também ser realiza-
da por fricção, por explosão ou por difusão. 
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Referências bibliográficas
AMERICAN SOCIETY FOR METALS INTERNATIONAL - ASM. (Org.). ASM han-
dbook: welding, brazing, and soldering. 6. ed. Russell Township: ASM Interna-
tional, 1993.
AMERICAN WELDING SOCIETY - AWM. (Org.). Welding handbook: welding 
science and technology. 9. ed. Miami: American Welding Society, 2001, v. 1.
CALLISTER JR., W.; RETHWISCH, D. Ciência e engenharia de materiais: uma 
introdução. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
MANDAL, N. R. Aluminium welding. 1. ed. Cambridge: Woodhead publishing, 
2001.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos 
e tecnologia. 3. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.
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TENSÕES RESIDUAIS, 
DISTORÇÕES E 
AUTOMAÇÃO DA 
SOLDAGEM
3
UNIDADE
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Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Compreender o processo de desenvolvimento de tensões residuais e 
distorções em soldagem, suas implicações práticas e métodos para minimizar 
suas ocorrências;
 Compreender e analisar sistemas de automação em soldagem.
 Tensões residuais e distorções 
em soldagem
 Desenvolvimento de tensões 
residuais em soldas
 Consequências das tensões 
residuais
 Distorções
 Controle das tensões residuais 
e distorção
 Exercícios
 Automação da soldagem
 Fundamentos
 Equipamentos
 Programação de robôs para 
soldagem
 Aplicações industriais
 Exercícios
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Tensões residuais e distorções em soldagem
Durante o processamento de peças metálicas, forças externas podem atuar 
sob o material para que a forma e as propriedades desejadas sejam obtidas. Es-
sas forças atuam em diferentes estágios do ciclo de vida da peça, sobretudo, nas 
estruturais projetadas para suportar cargas. Se esses esforços externos forem 
sufi cientemente elevados a ponto de provocar deformação excessiva do mate-
rial, tensões internas podem ser geradas ao longo da peça. Essas tensões, conhe-
cidas como tensões residuais, permanecem na peça mesmo quando todos os 
carregamentos externos são removidos.
No caso particular da soldagem, o aquecimento intenso produzido durante o 
processo de união pode gerar alterações signifi cativas na microestrutura e nas 
propriedades mecânicas do material. A temperatura elevada pode resultar no 
surgimento de tensões residuais, que podem causar distorções na região da sol-
da. Desse modo, é importante destacar como as tensões residuais são desenvol-
vidas em soldas, além de discutir suas implicações práticas e formas de controle.
Desenvolvimento de tensões residuais em soldas
Para compreender o desenvolvimento de tensões residuais em soldas, de-
ve-se analisar alguns detalhes importantes relacionados à expansão térmica 
dos metais. A Figura 1 exemplifi ca uma barra metálica homogênea fi xa na ex-
tremidade A e livre na extremidade B.
L
L Tδ
A
A
Barra não
deformada
Expansão
térmica
(a)
(b)
B
B B’
Figura 1. Expansão térmica de uma barra metálica com extremidade livre.
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Figura 2. Forças de reação em uma barra fixa nas duas extremidades. A) Barra não deformada fixa nas extremidades A e B; 
B) Deformação livre de B para B’; C) Contração da barra δP; D) As forças de reação F’ e F impedem a expansão da barra.
Conforme a Figura 1, quando a barra é submetida a um aumento de tempe-
ratura igual a ∆T, o seu comprimentoé aumentado em δT.
Esse aumento do comprimento na extremidade livre da barra (de B para B’ ) 
é proporcional ao aumento da temperatura e ao comprimento L da barra não 
deformada. Assim:
δT= α(∆T)L
Em que o coeficiente de expansão térmica do material da barra, expresso 
em °C-1, é o 𝛼.
Na Figura 2, a barra está fixa nas extremidades A e B. Nesse caso, para ana-
lisar o efeito do aumento da temperatura, pode-se considerar a superposição 
de dois efeitos:
• A deformação livre do ponto B, de B para B’, gera um alongamento de δT;
• Devido à força de reação F do suporte fixo na barra, de B para B’, ocorre a 
contração da barra δP.
A
A
A
A
Barra não 
deformada
Expansão 
térmica
Retorno
(a)
(b)
(c)
(d)
B
B
B
B
B’
B’
L
L
L
L
δT
δP
F
FF’
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Na Figura 2, nota-se, ainda, que a contração é necessária, pois a barra 
está fixa no ponto B e não pode se expandir. O diagrama de corpo livre indi-
ca que as forças de reação F’ e F impedem a expansão da barra.
Desse modo:
δP =
FL
AE
Em que F é a magnitude da força de reação F, L é o comprimento da bar-
ra, A é a área da seção transversal da barra e E é o módulo de elasticidade 
do material. Como a deformação deve ser nula, a soma de δP e δT deve ser 
igual a zero. Assim:
α(∆T)L + = 0 
FL
AE
Então:
F = -AEα(∆T)
Portanto, devido ao aumento da temperatura, obtém-se a tensão σ:
σ = = -AEα(∆T)
F
A
O sinal negativo indica que a força é de compressão. Considerando que 
a barra do exemplo anterior é soldada a uma placa com grandes dimensões, 
a temperatura de cada extremidade da barra durante a soldagem pode ul-
trapassar 1000 °C, enquanto a placa se mantém 
em temperatura ambiente. Nessas condições, 
não há tensões internas na barra. No entanto, 
à medida que é resfriada, tensões residuais são 
desenvolvidas na barra e na junta soldada, de modo 
análogo a esse processo.
O desenvolvimento de tensões residuais em soldas é um 
fenômeno complexo que pode ser mais bem 
compreendido com o uso de um modelo 
simplificado, constituído por três barras 
metálicas idênticas fixas em suas extre-
midades (Figura 3). Considera-se que não 
há tensões internas na barra na tempera-
tura ambiente e que somente a barra central 
é aquecida para análise das tensões.
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Figura 3. Modelo simplificado para análise de tensões internas em uma barra.
O Gráfico 1 mostra como as tensões são desenvolvidas durante o aquecimen-
to e resfriamento da barra central. No ponto A (início) a barra está à temperatura 
ambiente (20 °C) e não há tensão interna. Do ponto A até o ponto B a temperatu-
ra é aumentada (de 20 °C a 150 °C) e a barra central tende a aumentar seu com-
primento, mas a expansão térmica é impedida pelos suportes fixos em suas ex-
tremidades e pelas barras laterais, que permanecem em temperatura ambiente. 
Surgem, portanto, tensões internas de compressão na barra. O ponto B corres-
ponde à tensão limite de escoamento sob compressão, ponto a partir do qual se 
inicia a deformação plástica do material da barra. Como a deformação plástica 
é permanente, a barra tem seu comprimento reduzido (e sua seção transversal 
aumentada) devido à tensão de compressão. Com isso, a tensão interna é grada-
tivamente reduzida até o ponto C, que marca o início do resfriamento.
a) Barras não deformadas
(temperatura ambiente)
b) Barra central aquecida
1 12 23 3
Suporte superior Suporte superior
Suporte inferior Suporte inferior
200
100
0
-100
Te
ns
ão
 (M
Pa
)
Temperatura (°C)
A
B
C
D
E
-200
0 100 200 300 400 500 600
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 116.
GRÁFICO 1. TENSÕES DESENVOLVIDAS DURANTE O AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO 
DA BARRA CENTRAL
F
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Figura 4. Comparação das tensões internas do modelo de três barras e em um cordão de solda por fusão. 
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 116.
Durante o resfriamento, a barra é contraída e o efeito da tensão interna 
de compressão é eliminado no ponto D. No entanto, como o comprimento 
da barra foi reduzido devido à deformação plástica, a tensão interna passa 
a ser de tração no resfriamento que ocorre a partir do ponto D. A partir do 
ponto E, que corresponde à tensão limite de escoamento sob tração, a barra 
tende a aumentar de comprimento, devido à deformação plástica, e, então, 
a tensão interna de tração passa a aumentar a uma taxa menor até atingir 
o ponto F. Quando a barra é resfriada até a temperatura ambiente após a 
soldagem, tensões residuais de tração com magnitude próxima da tensão 
limite de escoamento do material são desenvolvidas. Para que o sistema se 
mantenha em equilíbrio, as barras um e três estão sob compressão.
Na Figura 4, as tensões residuais de tração desenvolvidas na direção 
longitudinal em um cordão de solda são similares às tensões residuais de 
tração desenvolvidas na direção longitudinal na barra central. Do mesmo 
modo, as tensões residuais de compressão nas barras um e três equivalem 
às tensões residuais de compressão das regiões adjacentes ao cordão de 
solda (metal-base).
σ>0 σ>0
Barra
central
Cordão
de solda
σ<0 σ<0
0
(a) (b)
0x x
(tração) (tração)
(compressão) (compressão)
1 2 3
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Consequências das tensões residuais
A presença de tensões residuais pode afetar de modo signifi cativo o com-
portamento mecânico e as propriedades dos materiais. Quando tensões re-
siduais de tração, devido à soldagem, são desenvolvidas em um elemento de 
uma estrutura, podem se somar às cargas externas de tração aplicadas no 
elemento. Assim, o regime de deformação plástica do material do elemento 
pode ser atingido mesmo quando a tensão, devido ao carregamento externo, 
é menor do que o limite de escoamento do material. Pode-se notar que essa 
deformação plástica localizada na região da junta soldada tende a aumentar o 
comprimento do elemento e, com isso, o efeito das tensões residuais de tração, 
pelo encurtamento do elemento, é amenizado quando o carregamento exter-
no é removido.
A magnitude das tensões residuais em relação à magnitude do carrega-
mento externo é um aspecto importante a ser considerado para analisar seus 
efeitos em estruturas soldadas. De modo geral, quanto maior o carregamento 
externo, menor o efeito das tensões residuais. Quando o carregamento é sufi -
cientemente elevado a ponto de produzir uma tensão que ultrapassa o limite 
de escoamento do material, o efeito das tensões residuais é mínimo.
Quando o mecanismo de falha de um material envolve a propagação de 
trincas que levam à fratura frágil do elemento sob tensões abaixo do limite de 
escoamento, a presença de tensões residuais de tração pode acelerar a ruptu-
ra. Alguns exemplos de fenômenos afetados de modo negativo pela presença 
de tensões residuais de tração devido à soldagem são: fratura frágil, fadiga, 
fragilização por hidrogênio e corrosão sob tensão.
A fratura frágil consiste na ruptura abrupta, praticamente sem deforma-
ção plástica, na região da solda. A fragilização pode ocorrer devido a modi-
fi cações localizadas da microestrutura na junta soldada, que reduzem a ca-
pacidade de absorção de impactos. Uma trinca formada durante a soldagem 
se propaga com maior facilidade quando tensões residuais de tração 
estão presentes, pois são somadas às tensões externas apli-
cadas no elemento. A fratura frágil ocorre a temperaturas 
relativamente baixas e tem seu efeito pronunciado quan-
do há concentração de tensões.
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Figura 5. Presença de hidrogênio na microestrutura. Fonte: KIRCHHEIM; PUNDT, 2014, p. 2656. (Adaptado).
A falha por fadiga ocorre quando um elemento é submetido a tensões cí-
clicas, e a ruptura pode ocorrer para tensões abaixo do limitede escoamento 
do material. Em geral, as tensões residuais de tração reduzem a resistência do 
material à fadiga. Por outro lado, tensões residuais de compressão tendem a 
ser benéficas, pois retardam a propagação da trinca.
EXPLICANDO
Algumas ligas ferrosas e o titânio apresentam um limite de resistência à 
fadiga ou limite de durabilidade que corresponde à tensão abaixo da qual 
o material não falha por fadiga, independentemente do número de ciclos. 
Para a maioria das ligas não ferrosas (alumínio, cobre, por exemplo), a 
resistência à fadiga é especificada por um nível de tensão em que a falha 
ocorre para um dado número de ciclos.
A fragilização por hidrogênio é um fenômeno que está relacionado à redu-
ção da resistência dos metais devido à presença de hidrogênio. A Figura 5 mos-
tra possíveis locais no interior da microestrutura em que o hidrogênio pode ser 
aprisionado ao ser absorvido pelo material durante a soldagem, por exemplo, 
contornos de grão e posições intersticiais. O hidrogênio pode se deslocar por 
difusão até a ponta de uma trinca e facilitar sua propagação devido à redução 
da coesão dos elementos que formam o metal-base. A presença de tensões 
residuais de tração, nesse caso, reduz a tensão necessária para a abertura e 
propagação da trinca.
Contorno 
de grão
Posição 
intersticial
(b)
(c)
(a)
(e)
(f)
(d)
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A corrosão sob tensão (stress corrosion cracking – SCC) é um tipo de falha 
que ocorre em materiais suscetíveis devido ao efeito combinado de tensão de 
tração e corrosão. A Figura 6 exemplifica a corrosão intergranular de um aço 
de alta resistência, em que a trinca se propaga ao longo dos contornos de grão. 
Nesse caso, a propagação da trinca é facilitada pela presença de tensões resi-
duais de tração desenvolvidas durante a soldagem.
Figura 6. Corrosão sob tensão. Fonte: ITAKURA; KABURAKI; ARAKAWA, 2005, n.p. (Adaptado).
Grão do
metal/liga
Tensão
da tração
Agente 
corrosivo
Outro modo de corrosão sob tensão ocorre quando metais são expostos 
a ambientes contendo sulfeto de hidrogênio (H2S). Nesse caso, a presença do 
enxofre estimula a absorção do hidrogênio pelo metal, e a falha ocorre por 
um mecanismo similar à fragilização por hidrogênio. Esse fenômeno, conhe-
cido como corrosão sob tensão na presença de sulfetos (sulfide stress cracking 
– SSC), possui alta relevância para a indústria de petróleo e gás, pois muitas 
reservas são contaminadas com H2S. Assim como na corrosão sob tensão, a 
presença de tensões residuais de tração reduz a tensão necessária para que 
ocorra falha por SSC. Para a maioria dos metais suscetíveis, a falha ocorre para 
tensões muito abaixo da tensão de escoamento do material.
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Distorções
Quando uma peça metálica é submetida a um aquecimento intenso e loca-
lizado, ocorre expansão da região aquecida. Destaca-se que a porção da peça 
mais próxima da fonte de calor (a superfície superior da peça) expande com 
mais intensidade do que o lado oposto e, assim, uma curvatura é formada. 
Caso o limite de escoamento do material seja ultrapassado e ocorra deforma-
ção permanente durante a expansão térmica, a peça não volta ao seu estado 
inicial durante o resfriamento. Como a parte superior deformada tem compri-
mento maior do que o comprimento original da peça, uma curvatura no senti-
do oposto é formada durante a contração. Esse exemplo, embora simplifi cado, 
contribui para a compreensão de um fenômeno importante que ocorre em pe-
ças soldadas: a distorção.
Como na barra aquecida, o ciclo térmico da soldagem (aquecimento e res-
friamento) provoca expansão e contração, que podem resultar em distorção da 
peça soldada. Dois tipos fundamentais de distorção são mostrados na Figura 7: 
a contração transversal e a contração longitudinal.
Figura 7. A) Contração transversal; B) Contração longitudinal.
ΔS
ΔL
Cordão de solda Cordão de solda
(a) (b)
A contração transversal pode ser estimada através do uso de equações 
empíricas baseadas em resultados experimentais. Destaca-se a equação de 
Watanabe-Satoh (MARQUES; MODENESI, 2014):
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ΔS = C1 + C2ln)( Awh2 )( PwPl 
Aw
h2 
Em que Aw é a área da seção transversal da solda, h é a espessura da 
chapa, a razão Pw/Pi é o número de passes e C1 e C2 são constantes rela-
cionadas ao processo de soldagem. Ao se analisar a expressão, pode-se 
observar que a contração transversal ΔS aumenta para as seguintes condi-
ções: aumento de Aw, redução de h e aumento de Pw/Pi.
A contração longitudinal em soldas de topo é de cerca de um milési-
mo do comprimento total do cordão de solda. Pode ser estimada, segundo 
a Sociedade Americana de Soldagem (American Welding Society – AWS), do 
seguinte modo:
ΔL = 3,05 10-5
IL
h
Em que I é a corrente de soldagem, em Amperes, L é o comprimento do 
cordão de solda e h é a espessura da chapa.
A distorção angular ocorre quando não há uniformidade na contração 
transversal ao longo de cordões de solda de topo e de filete. O dobra-
mento longitudinal ou empenamento ocorre quando a 
soldagem é feita fora da linha neutra que passa pelo 
centro de massa da seção transversal da peça.
É importante observar que, embora a classificação 
apresentada seja útil para compreender as consequências da 
distorção em peças soldadas, o fenômeno da dis-
torção é complexo e depende de uma série de 
fatores, como as propriedades do material, a 
geometria e as dimensões da peça soldada. As-
sim, mais de um tipo de distorção pode ocorrer de 
modo simultâneo em uma peça.
Controle das tensões residuais e distorção
As tensões residuais em peças soldadas podem ser aliviadas com o uso de 
processos térmicos e mecânicos. O Quadro 1 apresenta alguns exemplos desses 
procedimentos.
SOLDAGEM 90
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Procedimento Características Limitações
Mecânico
Martelamento
Martelamento do 
metal depositado e 
de suas adjacências 
durante ou após a 
soldagem.
Método simples, 
pode causar 
refino de grão.
Inadequado para 
materiais de baixa 
ductilidade.
Encruamento
Deformação plástica 
da junta soldada 
pela aplicação de 
cargas de tração.
Eficiente para 
tanque esféricos 
e tubulações.
Inadequado para 
estruturas com 
geometria complexa 
devido à dificuldade 
de aplicar tensões 
uniformes.
Vibração
Aplicação de 
vibrações na 
estrutura para 
induzir uma 
ressonância de baixa 
frequência, o que 
gera deformação 
plástica parcial da 
estrutura e alívio de 
tensões.
Operação 
simples.
Inadequado para 
chapas espessas 
ou estruturas com 
grandes dimensões. 
O alívio de tensões 
não é uniforme.
Térmico
Recozimento para 
alívio de tensões.
Aquecimento a 
600-700 °C (aços 
ferríticos) ou 900 °C 
(aços austeníticos), 
seguido de 
resfriamento lento. 
Pode ser local ou 
total.
Muito utilizado 
e bastante 
eficiente.
Não pode ser 
aplicado em grandes 
estruturas e é difícil 
de ser executado em 
campo. O custo é 
elevado.
Recozimento a alta 
temperatura.
Aquecimento a 
900-950 °C (aços 
ferríticos), seguido 
de resfriamento 
lento. Pode ser local 
ou total.
Pode eliminar 
completamente 
as tensões 
residuais.
Não pode ser 
aplicado em grandes 
estruturas e é difícil 
de ser executado em 
campo. O custo é 
muito elevado.
Alívio de 
tensões a baixas 
temperaturas.
Aquecimento do 
local da soldagem a 
150-200 °C em uma 
largura total de 60 a 
130 mm.
Adequado 
para grandes 
estruturas.
O alívio de tensões é 
parcial.
QUADRO 1. PROCEDIMENTOS MECÂNICOS E TÉRMICOS PARA ALÍVIO DE 
TENSÕES RESIDUAIS DE PEÇAS E ESTRUTURAS SOLDADAS
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 123.
Desse modo, com as tensões residuais, a distorção em peças e estruturas sol-
dadas pode ser controlada para que seus efeitos negativos sejam reduzidos. As 
medidas para redução da distorçãopodem ser tomadas durante o projeto ou na 
fabricação. É possível, ainda, aplicar ações corretivas após a soldagem.
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Algumas práticas que podem ser aplicadas durante o projeto de peças e estru-
turas soldadas são:
• Minimizar a quantidade de uniões soldadas;
• Projetar chanfros simétricos que permitam o uso de pouca quantidade de 
solda. Nesse caso, o aumento do ângulo aumenta a quantidade necessária de 
solda na junta e, assim, ocorre maior distorção;
• Quando possível, a posição da junta soldada deve coincidir com a linha 
neutra da peça, que passa pelo centroide da seção transversal. Nesse proces-
so, quando a solda é feita fora do eixo, a peça tende a empenar;
• Minimizar as dimensões dos cordões de solda considerando os esforços a 
que a estrutura é submetida. Uma prática comum é a especifi cação de soldas 
intermitentes.
Na fabricação de peças e estruturas soldadas, as seguintes medidas podem 
ser tomadas para reduzir a distorção (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009): 
• Posicionar as peças corretamente com auxílio de gabaritos ou aplicar pon-
tos de solda antes da soldagem defi nitiva;
• Fazer uma estimativa da distorção e posicionar peças de modo que a distor-
ção seja compensada. Essa prática requer conhecimento dos tipos 
de distorção e é difícil de ser aplicada em estruturas complexas;
• Planejar a sequência de soldagem para minimizar a dis-
torção. Exemplo: soldagem simultânea em direções opostas. 
Após a soldagem é possível amenizar a distorção com o uso 
de práticas como o aquecimento uniforme e a pressão mecânica. 
Há também os processos a frio, como a calandragem e a prensagem.
Exercícios
Na primeira parte da unidade vimos aspectos importantes relacionados 
ao desenvolvimento de tensões residuais, suas consequências e formas de 
controle. Antes de prosseguirmos para a próxima parte, faça uma pausa e re-
fl ita sobre os assuntos abordados até aqui. Ao fi nal dessa etapa, você deverá 
ser capaz de responder às seguintes questões:
1. O que são tensões residuais e como são desenvolvidas?
2. Quais são as consequências da presença de tensões residuais em peças soldadas?
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Automação da soldagem
O uso da tecnologia para redução do tempo de produção é uma prática 
recorrente na indústria, e a solda-
gem tem um papel importante nes-
se contexto, pois o uso adequado de 
sistemas automáticos ou semiauto-
máticos contribui para o aumento da 
produtividade e da qualidade. Desse 
modo, é importante compreender os 
fundamentos da automação em sol-
dagem, bem como os equipamentos 
e programação de robôs. Além disso, 
destacam-se as aplicações industriais 
típicas e tendências para a automação da soldagem.
Fundamentos
A automação da soldagem consiste na execução e controle do processo de 
soldagem com o uso de dispositivos mecânicos ou eletrônicos. O objetivo de 
automatizar o processo é reduzir custos de produção e aumentar a confi abili-
dade e a qualidade das juntas soldadas.
Os processos de soldagem podem ser classifi cados segundo o grau de ope-
rações manuais e automáticas necessárias para realizar a união. Uma classifi -
cação adotada pela Sociedade Americana de Soldagem (American Welding So-
ciety – AWS) é apresentada no Quadro 2. 
3. O que causa distorção em peças soldadas?
4. Quais são os tipos de distorção que podem ocorrer em peças soldadas?
5. É possível estimar a distorção em peças soldadas? Como isso é feito?
6. Como as tensões residuais presentes em peças soldadas podem ser aliviadas 
ou eliminadas? Quais são as vantagens e desvantagens de cada procedimento?
7. Quais práticas podem ser adotadas para minimizar a distorção de peças 
soldadas?
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Operação
Tipo de operação
Manual Semiautomático Mecanizado Automático Robotizado Controle adaptativo
Abertura e 
manutenção 
do arco
Soldador Máquina Máquina Máquina Máquina (com sensor)
Máquina 
(robô)
Alimentação 
do eletrodo 
no arco
Soldador Máquina Máquina Máquina Máquina Máquina
Controle do 
calor para 
penetração 
adequada
Soldador Soldador Máquina Máquina Máquina (com sensor)
Máquina 
(robô), 
somente 
com sensor
Deslocamento 
da tocha ao 
longo da junta
Soldador Soldador Máquina Máquina Máquina (com sensor)
Máquina 
(robô)
Guiar o arco 
ao longo da 
junta
Soldador Soldador Soldador
Máquina 
(trajeto pré-
definido)
Máquina 
(com sensor)
Máquina 
(robô) 
(somente 
com sensor)
Manipular a 
tocha para 
direcionar o 
arco
Soldador Soldador Soldador Máquina Máquina (com sensor)
Máquina 
(robô)
Corrigir o 
arco para 
compensar 
desvios
Soldador Soldador Soldador
Não é corrigido 
(pode gerar 
imperfeições)
Máquina 
(com sensor)
Máquina 
(robô), 
somente 
com sensor
QUADRO 2. CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM DE ACORDO 
COM A AWS
Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 453. (Adaptado).
Em uma soldagem manual, todas as operações listadas no Quadro 2 são 
executadas pelo operador. No processo semiautomático, o soldador execu-
ta a maioria das operações, sendo a máquina responsável pela abertura e 
manutenção do arco e alimentação do material. Quando, além dessas ope-
rações, a máquina controla o calor fornecido e o deslocamento da tocha ao 
longo da junta, o processo é classificado como mecanizado. No processo au-
tomático, a máquina executa todas as operações, exceto a correção do arco 
para compensação. Nesse caso, o papel do soldador é ativar a máquina para 
que o processo seja iniciado e observar de modo intermitente a qualidade da 
solda, quando necessário. No processo robotizado, a soldagem é executada 
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e controlada por robôs e não há envolvimento do soldador. É importante des-
tacar que o operador exerce um papel importante nos processos automático 
e robotizado: o controle da qualidade. Além disso, as equipes de manutenção 
e de programação dos robôs devem tomar medidas necessárias quando um 
problema é detectado.
No outro extremo da soldagem manual, está a soldagem com controle 
adaptativo, em que um sistema de controle ajusta automaticamente as con-
dições de soldagem baseado em dados obtidos em tempo real com o uso de 
sensores. Nesse tipo de processo, a soldagem é controlada e executada sem a 
necessidade de supervisão ou intervenção do operador.
A automação pode ser aplicada para diferentes processos de soldagem e é di-
vidida em dois tipos: automação fixa e automação flexível. Na automação fixa, 
os equipamentos são projetados para a soldagem de um componente ou família 
de componentes que possuem processos similares. São aplicados para produção 
em grande escala e, em geral, são pouco flexíveis e difíceis de reprogramar. Por 
outro lado, os equipamentos que compõem uma automação flexível podem 
ser adaptados para realizar operações em diferentes tipos de componentes. 
EXEMPLIFICANDO
Os robôs reprogramáveis são exemplos de automação que oferecem 
graus elevados de flexibilidade.
O Quadro 3 apresenta algumas vantagens e limitações da automação da 
soldagem.
QUADRO 3. VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA AUTOMAÇÃO DA SOLDAGEM
Vantagens Limitações
• Consistência da qualidade da solda;
• Redução da variabilidade de custo da solda;
• Taxas de produção previsíveis;
• Integração com outras operações automatizadas;
• Elevada produtividade devido ao aumento da 
velocidade de deposição;
• Aumento do tempo de arco;
• Redução de custos de produção.
• Alto investimento de capital;
• Requer sistemas dedicados de fixação para 
posicionamento preciso das peças a serem soldadas;
• Produção em larga escala é necessária para justificar 
o custo dos equipamentos e da instalação, treinamento 
dos programadores e manutenção;
• Para peças com geometria complexa, pode ser 
necessário adicionar dispositivos de controle com 
sequências de soldagem pré-determinadas.
Fonte: JENNEY;O’BRIEN, 2001, p. 460. (Adaptado).
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Uma aplicação bem-sucedida da automação em soldagem requer plane-
jamento e cooperação da gerência, da engenharia de desenvolvimento, da 
engenharia de manufatura, dos operadores, da manutenção e demais depar-
tamentos envolvidos no processo. Segundo a AWS, na implantação de novos 
procedimentos automatizados de soldagem e aquisição de equipamentos, de-
ve-se considerar os seguintes aspectos:
• Treinamento de operadores;
• Procedimentos de reparo;
• Procedimentos de segurança;
• Consumíveis e peças de reposição;
• Equipamentos de teste;
• Procedimentos de calibração de equipamentos;
• Disponibilidade de operadores de suporte à produção;
• Requisitos de controle da qualidade e plano de controle da qualidade.
Embora alguns desses itens não pareçam ter ligação direta com o processo 
de soldagem, é recomendado que sejam analisados criteriosamente para serem 
considerados nos cálculos de justifi cativa do investimento de modo correto.
Equipamentos
Uma visão geral dos equipamentos utilizados para a soldagem automática 
e robotizada dos processos a arco elétrico e por resistência deve ser explorada.
Soldagem automática
Os componentes básicos de um sistema automático de soldagem a arco 
elétrico são:
• Fonte de energia;
• Sistema de controle;
• Tocha de soldagem;
• Sistema de rastreamento da junta;
• Sistema de alimentação de arame.
Em soldagem por resistência, a automação do processo se realiza com a adi-
ção de um sistema de indexação em uma máquina convencional. O objetivo des-
se dispositivo é posicionar automaticamente as peças a serem soldadas entre os 
eletrodos. Outro modo de automação do processo é o uso de máquinas especiais 
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dedicadas para a soldagem de um conjunto específico de peças com alto volume de 
produção. Para computar a taxa de produção nesse tipo de equipamento, é preciso 
considerar: 
• Tempo de transferência entre as estações de soldagem;
• Tempo que o eletrodo leva para se estabilizar na posição do início da soldagem;
• Intervalo de tempo entre a aplicação inicial da força para pressionar o eletrodo 
contra a peça e a liberação da corrente elétrica (tempo de compressão);
• Tempo de solda, retenção e movimentação.
Uma decisão importante a ser considerada no projeto de automação da sol-
dagem por resistência é a movimentação das peças e dos eletrodos. Conjuntos 
soldados leves (até aproximadamente 70 kg) podem ser movidos com facili-
dade entre as estações, no entanto, para peças mais pesadas, é mais prático 
mover os eletrodos até os pontos onde a solda deve ser realizada.
Soldagem robotizada
A soldagem robotizada utiliza robôs industriais capazes de realizar de modo 
automático tanto soldagem a arco como soldagem por resistência. Um robô in-
dustrial, segundo a Associação de Indústrias Robóticas (Robotic Industries Asso-
ciation – RIA), é um manipulador multifuncional automaticamente controlado e 
programável em três ou mais eixos para aplicações em automação industrial. 
Um robô industrial aplicado para processos de soldagem é formado por uma 
série de elementos articulados (elos) conectados entre si. Enquanto uma extre-
midade do robô é conectada a uma base fixa, o outro extremo se movimenta 
para posicionar o eletrodo na posição especificada na programação.
As configurações básicas de robôs mais utilizadas para soldagem são:
• Cartesiana ou retangular: movimenta o dispositivo de soldagem nas di-
reções x, y e z. É aplicada para soldas lineares;
• Cilíndrica: possibilita a rotação em torno da base, movimento vertical 
(eixo z) e extensão na direção radial. Nesse caso, o volume de atuação (espaço 
de trabalho ou envelope de trabalho) do dispositivo de soldagem possui a for-
ma de um cilindro; 
• Esférica: o elo fixo à base também rotaciona e o dispositivo de soldagem 
é conectado a um mecanismo de extensão. No entanto, em comparação ao 
arranjo cilíndrico, o movimento vertical é substituído pela rotação em torno do 
ombro. O espaço de trabalho, nesse caso, é uma esfera;
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• Articulada: é a mais utilizada, pois permite mais flexibilidade, já que há ro-
tação em torno da base, do ombro e do cotovelo. Esses nomes são dados devido 
à similaridade do movimento do robô com o movimento de um braço humano.
A Figura 8 mostra os principais componentes de um sistema robotizado de 
soldagem a arco. O sistema é composto por um robô, um controlador lógico 
programável, uma fonte de energia para soldagem, uma tocha de soldagem, 
um sistema de alimentação do gás de proteção, uma interface de soldagem, 
um dispositivo de alimentação de eletrodo, sensores de monitoramento, e 
alguns periféricos.
Figura 8. Principais componentes de um sistema de soldagem robotizada. Fonte: JENNEY; O’BRIEN, 2001, p. 469. (Adaptado).
Os sistemas robotizados de soldagem a arco são categorizados de acor-
do com suas capacidades de movimento, carga e velocidade máxima. Repe-
tibilidade, precisão, produtividade e confiabilidade são algumas caracterís-
ticas operacionais importantes desse tipo de sistema.
A capacidade de movimento está relacionada às dimensões do espaço 
de trabalho e a flexibilidade. Devido à versatilidade e ao custo-benefício, a 
grande maioria dos sistemas robotizados de soldagem a arco é equipada com 
robôs articulados com seis eixos, que proporcionam alta flexibilidade para 
Sistema de controle do robô
Painel de operação remota (opcional)
Mesa de posicionamento
Tocha de soldagem
Condutor do eletrodo
Estação de limpeza 
da tocha (opcional)
Interface de controle
Resfriador
Fonte de 
energia para 
soldagem
Cabo de 
interface de 
solda
Fixação da peça
Líder de trabalho
Base
Poder do braço do robô
Painel de 
comando
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posicionamento e orientação da tocha de soldagem. A configuração cartesia-
na (ou retangular) também é usada com frequência para sistemas de solda-
gem a arco. Segundo a AWS, a capacidade de carga típica para esse tipo de 
aplicação é de aproximadamente 16 kg.
A repetibilidade de um robô é medida por sua capacidade de retornar a 
um ponto após a execução de um ciclo do programa de soldagem, enquanto 
a precisão é a capacidade de seguir, com o mínimo de desvios, todos os pon-
tos que definem o trajeto programado. A repetibilidade típica de um robô de 
soldagem a arco é de ±0,1 mm. Já a precisão é difícil de ser quantificada e, em 
geral, depende da posição do ponto no espaço de trabalho do robô.
O ganho de produtividade, quando comparado à soldagem manual, é 
obtido principalmente pela velocidade dos movimentos e pela consistência 
da soldagem. Os robôs possuem alta confiabilidade, com tempo mínimo 
médio entre falhas de 20 mil horas, segundo dados da AWS, e são projeta-
dos para operar com um mínimo de manutenção. Quando a manutenção 
preventiva é realizada de modo adequado, a confiabilidade do sistema pode 
ser mantida ao se incorporar equipamentos de soldagem ao robô.
Os sistemas robotizados de soldagem por resistência são utilizados 
quando a operação requer alta flexibilidade. Um exemplo típico é a solda 
a ponto robotizada utilizada na indústria automobilística, em que os robôs 
dispostos em linha realizam simultaneamente a soldagem em diferentes 
partes da carroceria, o que reduz de forma significativa o tempo de ciclo da 
operação.
Com relação à capacidade de movimentação, robôs que realizam sol-
dagem a ponto para aplicações devem ter pelo menos seis eixos para que 
o dispositivo de soldagem seja capaz de se movimentar com flexibilidade e 
soldar diferentes partes do automóvel (teto e laterais, por exemplo) em uma 
única estação de trabalho.
ASSISTA
Um exemplo da capacidade de movimentação no 
processo de solda por arco elétrico, muito difundida 
na indústria automobilística,pode ser visto no vídeo 
Soldagem Robotizada MIG/MAG na Indústria Auto-
mobilística.
SOLDAGEM 99
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Quanto à capacidade de carga, a maioria dos robôs para solda a ponto 
são capazes de manipular dispositivos de soldagem entre 35 e 68 kg. Deve-se 
considerar também o peso dos cabos. A precisão e a repetibilidade variam 
de acordo com o modelo do robô e o tempo médio entre falhas é, em geral, 
de 20 mil horas. Para que o sistema execute sua função de modo adequado, é 
importante que o robô seja calibrado ou reprogramado periodicamente e que 
procedimentos apropriados de manutenção sejam aplicados.
O Quadro 4 resume as características importantes dos componentes básicos 
de um sistema para soldagem robotizada.
QUADRO 4. CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE COMPONENTES 
BÁSICOS DE UM SISTEMA ROBOTIZADO DE SOLDAGEM
Componentes básicos Características importantes
Robô
Graus de liberdade, envelope de trabalho, destreza (precisão), fonte 
de energia, repetibilidade, velocidade, capacidade de carga, tipos de 
acionadores.
Controle computacional do robô
Técnica de programação, sistema de feedback de controle, tamanho 
da memória e do arquivo de backup, armazenamento do programa, 
interfaces, protocolos de comunicação, softwares especiais de 
soldagem.
Fonte de energia para soldagem
Ciclo de trabalho (100% é desejável), interface com o controle do robô, 
precisão (corrige pequenas flutuações da tensão do arco) e capacidade 
de iniciar o arco elétrico constantemente.
Equipamento e acessórios para 
soldagem a arco
Tipo de alimentador do arame (dois ou quatro roletes, por exemplo), 
tipo de controle, interface com o controle do robô, tocha de soldagem 
(capacidade, precisão, dimensões), cabos (comprimento e montagem), 
ferramentas para alinhamento, estação de limpeza do bocal da tocha, 
estação do operador e equipamento de segurança.
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 132.
Um dos desafios de sistemas de soldagem robotizada é a adaptação a di-
ferentes condições de operação em tempo real, como um soldador durante a 
soldagem manual. Para que um sistema automático seja capaz de agir de modo 
similar a um soldador experiente, três aspectos são essenciais:
• O sistema precisa ter uma base de conhecimento com informações rele-
vantes e específicas sobre o processo de soldagem;
• O sistema deve ser equipado com sensores para monitoramento de parâ-
metros relevantes;
• O sistema deve ser programável e flexível. 
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A Figura 9 exemplifica uma configuração básica de controle de um sistema ro-
botizado. Deve-se observar que os sensores podem ser programados para ali-
mentar o sistema com dados relevantes do processo e acionar eventos da progra-
mação para que os devidos ajustes sejam executados. Podem ser feitos ajustes 
tanto em parâmetros tecnológicos (voltagem do arco, corrente de soldagem, velo-
cidade de alimentação do arame) como em parâmetros geométricos (trajetória).
Figura 9. Forma básica do controle de um sistema robotizado. Fonte: PIRES; LOUREIRO; BOLMSJÖ, 2006, p. 112.
Parâmetros de 
soldagem ou 
condições iniciais
Programação 
off-line
Programação 
on-line
Processo de 
soldagem
Base de 
conhecimento
Planejador 
de tarefas
Movimento 
do robô
Sistema de 
controle
Controlador 
de trajetória
Sensores
Para que seja possível ajustar a trajetória, o sistema deve ser equipado com 
sensores capazes de detectar desvios de posição em relação ao que foi pro-
gramado. É importante notar que, devido à alta temperatura, alta corrente e 
luminosidade intensa, sensores especiais devem ser utilizados. Os 
sensores mais utilizados com o propósito de detectar a 
posição da junta soldada são os sensores óticos a la-
ser. É comum também utilizar parâmetros elétricos 
do arco em conjunto com informações do movimento 
da tocha para realizar ajustes.
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Programação de robôs para soldagem
A programação de um robô para soldagem consiste na defi nição de parâmetros 
tecnológicos e geométricos para que uma sequência pré-defi nida de tarefas seja 
executada de modo automático para realizar a união de um conjunto de peças. 
Na soldagem a arco, a programação deve seguir a seguinte sequência (MARQUES; 
MODENESI; BRACARENSE, 2009): 
• Calibrar a posição da tocha de soldagem para garantir que o robô irá operar 
dentro do seu espaço de trabalho com precisão;
• Defi nir o tipo de fonte de energia e localizar todos os componentes de trabalho 
(suportes de fi xação e gabaritos);
• Defi nir a localização dos cordões de solda;
• Defi nir o caminho a ser seguido pela tocha;
• Defi nir as condições de soldagem (ponto de início da trajetória e instruções 
para abertura e fechamento do arco);
• Ajuste fi nal do programa para aumento do desempenho.
Ressalta-se que uma sequência similar é válida para a soldagem por resistência.
Para localizar os objetos no espaço durante a programação, é preciso utilizar 
pelo menos dois sistemas de coordenados: um sistema de referência (fi xo na base 
do robô ou outro local do espaço de trabalho) e um sistema posicionado no dispo-
sitivo de soldagem localizado na extremidade do manipulador. Uma linguagem de 
programação é usada como interface entre o programador e o robô.
Um sistema de programação off -line consiste em um ambiente em que o 
programa pode ser desenvolvido sem a presença do robô. Com a integração de 
sistemas CAD (projeto assistido por computador ou, em inglês, computer aided 
design) e sistemas CAM (manufatura assistida por computador ou, em inglês, 
computer-aided manufacturing), o robô pode seguir a trajetória defi nida de for-
ma gráfi ca. Assim, é possível simular o processo de soldagem e otimizar a mo-
vimentação antes de executar o programa na prática. Uma vantagem de usar 
programação off -line é a redução do tempo ocioso do robô, pois não é necessá-
rio interromper o processo para realizar a programação. Além disso, a simulação 
permite detectar erros e reduzir as chances de acidentes por colisões. Como des-
vantagem desse tipo de programação, cita-se a possibilidade de a simulação não 
representar o processo real de modo adequado.
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Aplicações industriais
Quando utilizada de modo adequado, a automação da soldagem propor-
ciona aumento de desempenho para muitas áreas da indústria. O aumento da 
produtividade, qualidade e confi abilidade de juntas soldadas são exemplos de 
vantagens obtidas com o uso de sistemas automáticos ou robotizados. A in-
dústria automotiva, devido ao alto volume de produção, passou a utilizar robôs 
industriais para soldagem a partir da década de 1960, e o seu uso se expandiu 
para outras áreas. Outros exemplos que utilizam a automação da soldagem 
com resultados satisfatórios são: caldeiraria, estruturas pesadas e soldagem 
de produtos tubulares.
Apesar de os robôs industriais estarem presentes na indústria há algumas 
décadas, ainda há muitos aspectos que podem ser desenvolvidos, principal-
mente no que diz respeito ao processo de soldagem e uso de sensores inteli-
gentes. Os resultados dos avanços nessas áreas são o aumento da produção, 
com menor custo e maior qualidade.
A programação também pode ser feita com o uso de um sistema on-line, em que 
o programador utiliza um painel de programação (conhecido como teach pendant) 
conectado ao robô. Com o uso do painel, o programador move o robô para as posi-
ções desejadas e os movimentos são gravados para gerar o programa.
Exercícios
Na segunda parte da unidade foram abordados aspectos relacionados à 
automação da soldagem. Agora, refl ita sobre o que foi visto até aqui. Ao fi nal 
desta etapa, você deverá ser capaz de responder às seguintes questões:
1. Como os processos de soldagem podem ser classifi cados segundo o tipo 
de operação?
2. Quais são asdiferenças entre um processo automático e um processo 
robotizado de soldagem?
3. Qual a diferença entre automação fi xa e automação fl exível?
4. Quais são as principais vantagens e limitações da automação do processo 
de soldagem?
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5. Quais são as principais configurações de robôs utilizados em sistemas 
robotizados de soldagem?
6. Quais são os principais componentes de um sistema robotizado de sol-
dagem?
7. Qual é o papel dos sensores em sistemas robotizados de soldagem?
8. Quais são as principais etapas da programação de um robô para realiza-
ção de soldagem?
9. Qual a diferença entre programação off-line e programação on-line? 
Quais são suas vantagens e desvantagens?
10. É possível pensar em exemplos de aplicações industriais da automação 
da soldagem?
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Sintetizando
Nesta unidade, vimos que o ciclo térmico do processo de soldagem pode 
provocar o desenvolvimento de tensões residuais na junta soldada e no metal-
-base. Vimos também que a presença dessas tensões internas pode afetar de 
modo significativo as propriedades do material e comprometer sua integrida-
de. A ocorrência de falha devido a fenômenos como a fratura frágil, fragilização 
por hidrogênio e corrosão sob tensão, por exemplo, é facilitada com a presença 
de tensões residuais de tração. Vimos, ainda, que procedimentos mecânicos 
e térmicos podem ser utilizados para minimizar as tensões residuais. Outro 
efeito importante gerado pelo calor excessivo da soldagem é a distorção, que 
pode também ser minimizada com métodos similares aos aplicados para alívio 
de tensões residuais.
Abordamos também a automação em soldagem. Vimos que, por um lado, o 
uso de processos automáticos e robotizados reduzem os custos de produção e 
aumentam a produtividade, e, por outro lado, o investimento de capital pode 
ser elevado e, em geral, justifica-se somente quando o volume de produção é 
suficientemente alto. O texto apresentou uma descrição resumida dos princi-
pais componentes de um sistema robotizado de soldagem e uma visão geral 
sobre a programação de robôs industriais.
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Referências bibliográficas
CRAIG, J. J. Introduction to robotics: mechanics and control. 3. ed. Nova Jer-
sey: Pearson, 2014.
ITAKURA, M.; KABURAKI, H.; ARAKAWA, C. Branching mechanism of intergranu-
lar crack propagation in three dimensions. Physical Review E, v. 71, n. 5, n.p., 
19 maio 2005. Disponível em: <https://doi.org/10.1103/PhysRevE.71.055102>. 
Acesso em: 05 jun. 2020.
JENNEY, C. L.; O’BRIEN, A. Welding handbook: welding science and technology. 
9. ed., v. 1. Miami: American Welding Society, 2001. Disponível em: <https://
pubs.aws.org/Download_PDFS/WHB-1.9PV.pdf>. Acesso em: 05 jun. 2020.
KIRCHHEIM, R.; PUNDT, A. Hydrogen in metals. In: LAUGHLIN, D. E.; HONO, K. 
Physical metallurgy. 5. ed. Amsterdã: Elsevier, 2014. Disponível em: <https://
www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444537706000253?via%-
3Dihub>. Acesso em: 05 jun. 2020.
KOU, S. Welding metallurgy. Nova Jersey: John Willey Sons Publication, 2003.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J. Algumas equações úteis em soldagem. Solda-
gem e Inspeção. São Paulo, v. 19, n. 1, p. 91-102, 2014. Disponível em: <https://
www.scielo.br/pdf/si/v19n1/a11v19n1.pdf>. Acesso em: 05 jun. 2020.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos 
e tecnologia. 3. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2009.
PIRES, J. N.; LOUREIRO, A.; BOLMSJÖ, G. Welding robots: technology, system 
issues and application. Berlim: Springer Science & Business Media, 2006.
SOLDAGEM Robotizada MIG/MAG na Indústria Automobilística. Postado 
por PROGRAMADORES DE ELITE. (1min. 29s.). son. color. Disponível em: <ht-
tps://www.youtube.com/watch?v=HeGkUXYEP4E>. Acesso em: 05 jun. 2020.
SUMI, Y. Mathematical and computational analyses of cracking formation: 
fracture morphology and its evolution in engineering materials and structures. 
Japão: Springer, 2014.
SOLDAGEM 106
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NORMAS, 
QUALIFICAÇÃO 
E CUSTOS EM 
SOLDAGEM A ARCO
4
UNIDADE
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Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Conhecer as normas e processo de qualificação utilizados em soldagem;
 Conhecer os métodos de determinação de custos de soldagem a arco.
 Normas e qualificação em 
soldagem
 Normas em soldagem
 Qualificação e certificação
 Qualidade da solda e inspeção
 Custos em soldagem a arco
 Custos de mão de obra
 Custos de consumíveis
 Custos de energia 
 Custos de depreciação
 Custos de manutenção
 Exemplo
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Normas e qualificação em soldagem
Norma, segundo a defi nição da Associação Brasileira de Normas Técnicas 
– ABNT, é o documento estabelecido por consenso e aprovado por um organis-
mo reconhecido, que fornece regras, diretrizes ou características mínimas para 
atividades ou para seus resultados, visando à obtenção de um grau ótimo de 
ordenação em um dado contexto.
 Como destaca a Sociedade Americana de Soldagem (American Welding Society 
– AWS), norma é um termo amplo que abrange outros itens, como códigos, especi-
fi cações, práticas recomendadas, classifi cações, métodos e guias. Esses termos são 
defi nidos como (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 138):
• Norma (standard): aplica-se coletivamente a códigos, especifi cações, 
práticas recomendadas, classifi cações e guias para processos, materiais e 
aplicações, que tenham sido preparados por uma organização normaliza-
dora, uma entidade de classe, ou profi ssional, assim como alguma outra 
organização similar;
• Código (code): consiste em um conjunto abrangente de regras e normas 
sistematicamente arranjadas para uma dada aplicação. Em muitas situações, 
um código tem caráter obrigatório estabelecido por lei ou contrato;
• Especifi cação (specifi cation): trata-se de uma norma que descreve de 
forma clara e precisa as exigências técnicas relativas a um material, produto, 
sistema ou serviço;
• Prática recomendada: é uma norma que descreve práticas industriais ge-
rais para algum processo, técnica, método ou material em particular, devendo 
ser consideradas antes de seu uso;
• Classifi cação: trata-se de uma norma cujo objetivo primário é estabele-
cer um arranjo ou divisão de materiais ou produtos em grupos baseados em 
características similares;
• Método: consiste em um conjunto de requerimentos relacionados com o 
modo pelo qual um tipo particular de ensaio, técnica de amostragem, análise 
ou medida é realizado;
• Guia: trata-se de uma norma que informa ao usuário melhores métodos 
para realizar uma determinada tarefa. Em geral, fornece um conjunto de dife-
rentes métodos;
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Internacional 
(ISO, IEC, ITU)
Regional ou sub-regional 
(CEN, AMN)
Associação
(ASTM, API)
Empresarial
Nacional
(ABNT, DIN, JIS, AFNOR)
Figura 1. Níveis de normalização. Fonte: ABNT. Acesso em: 19/08/2020. (Adaptado). 
• Especificação de procedimento de soldagem: é um documento, em geral, 
baseado em exigências de alguma norma, que indica as variáveis de soldagem 
para uma aplicação específica, a fim de garantir a repetibilidade dos resultados em 
soldas realizadas por soldadores ou operadores treinados de forma adequada.
Como será visto a seguir, as normas podem ser elaboradas por diversas or-
ganizações nacionais e internacionais. Possuem, portanto, diferentes níveis de 
normalização, que, segundo a ABNT, são definidos de acordo com o alcance 
geográfico, político e econômico de envolvimento da norma. Utilizando esse 
critério, as normas podem ser classificadas como nacionais (país específico), 
regionais ou sub-regionais (regiões geográficas específicas) e internacionais(abrangem vários países). 
A Figura 1 mostra uma representação esquemática dos níveis de normalização 
e exemplos de organizações que se enquadram em cada nível. Também mostra 
onde se situam as associações (normas setoriais) e normas empresariais: 
SOLDAGEM 110
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A Organização Internacional para Padronização – ISO é uma organização 
internacional, independente e não governamental que, por meio dos seus mem-
bros, reúne especialistas de diversas áreas para compartilhar conhecimento e 
desenvolver normas internacionais relevantes para o mercado, baseadas em 
consenso. A ISO trabalha em cooperação com duas outras organizações interna-
cionais: a International Electrotechnical Commission (IEC) e a International Tele-
communication Union (ITU). 
Algumas das organizações e associações regionais e nacionais, mostradas na 
Figura 1, são:
• ANSI – American National Standards Institute (Normas Nacionais Americanas);
• BSI – British Standards Institution (Instituto Britânico de Normatização);
• DIN – Deutsches Institut für Normung (Instituto Alemão para Normatização);
• AFNOR – Association Française de Normalisation (Associação Francesa de 
Normatização);
• JIS – Japanese Industrial Standards (Normas Industriais Japonesas);
• ASTM – American Society for Testing and Materials (Sociedade Americana 
para Testes e Materiais);
• CEN – Comité Européen de Normalisation (Comitê Europeu de Normalização);
• AMN – Associação Mercosul de Normalização;
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.
A primeira parte dessa unidade traz uma visão geral sobre as normas aplica-
das à soldagem, e mostra as principais etapas dos processos de qualifi cação de 
processos e certifi cação de pessoal. Além disso, apresenta as principais descon-
tinuidades em soldas a arco elétrico, descrevendo suas causas e exemplos de 
medidas de prevenção para reduzir as chances de sua ocorrência.
Normas em soldagem 
No caso específi co da soldagem, as normas tratam de aspectos importantes 
da operação para diferentes tipos de aplicação. Algumas das principais organiza-
ções, que publicam essas normas, e exemplos de códigos e especifi cações são:
• ASME (Associação Americana de Engenheiros Mecânicos): tem como 
exemplo o código ASME para caldeiras e vasos de pressão, o Boiler and Pressure 
Vessel Code;
SOLDAGEM 111
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• API (Associação Americana de Petróleo): tem como exemplo a especifi-
cação API para soldagem de tanques para armazenamento de petróleo, a Wel-
ded Tanks for Oil Storage, API Std 650, 650-A1;
• AWS (Sociedade Americana de Soldagem): tem como exemplo o código 
AWS para soldagem de estruturas de aço, Structural Welding Code – Steel, D1.1.
Exemplos de normas relacionadas com a soldagem, publicadas pela ABNT, são:
• ABNT NBR ISO 3834: norma de requisitos da qualidade para soldagem 
por fusão de materiais metálicos. Estabelece critérios a serem considerados 
para a seleção do nível adequado dos requisitos da qualidade para a soldagem 
por fusão de materiais metálicos;
• ABNT NBR ISO 14731: norma de coordenação da soldagem (tarefas e res-
ponsabilidades). Estabelece as tarefas e responsabilidades essenciais relacio-
nadas à qualidade da soldagem, incluídas na coordenação da soldagem;
• ABNT NBR 10474: norma de qualificação em soldagem (terminologia). Es-
tabelece os termos empregados nas operações de qualificação em soldagem;
• ABNT NBR 14842: norma de soldagem (critérios para a qualificação e certifi-
cação de inspetores para o setor de petróleo e gás, petroquímico, fertilizantes, naval 
e termogeração, exceto nuclear). Estabelece os critérios e a sistemática para a quali-
ficação e certificação de inspetores de soldagem para os setores citados, e descreve 
as atribuições e responsabilidades para os níveis de qualificação estabelecidos;
• ABNT NBR 13043: norma de soldagem (números e nomes de processos 
– padronização). Padroniza números e nomes de processos de soldagem, para 
representação simbólica em desenho técnico.
Em geral, o uso das normas não é obrigatório por lei. No entanto, a sua 
observância e devida aplicação demonstra, entre uma série de outros aspec-
tos, que um produto atende a necessidades mínimas. É importante destacar 
que alguns códigos e especificações podem se tornar obrigatórios quando for 
assim estabelecido por jurisdições governamentais. Alguns aspectos positivos 
relacionados com o uso de normas, destacados pela ABNT, são:
• Aumento da eficiência e da segurança do desenvolvimento, fabricação e 
fornecimento de produtos;
• Compartilhamento de avanços tecnológicos e boas práticas de gestão;
• Disseminação da inovação;
• Proteção de consumidores e usuários de produtos e serviços.
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Qualificação e certificação
Com o intuito de que uniões sol-
dadas atendam aos requisitos de 
qualidade, é importante que proce-
dimentos adequados de soldagem 
sejam utilizados. Além disso, é es-
sencial que o soldador ou operador 
da soldagem seja qualifi cado para 
realizar a operação. Pois, na maioria 
das aplicações, a especifi cação de 
procedimento e qualifi cação de pes-
soal são exigidas por norma. 
Para uma dada aplicação, as condições de soldagem são especifi cadas por 
um documento conhecido como especifi cação de procedimento de solda-
gem (EPS), ou welding procedure specifi cation (WPS). No sentido de que seja qua-
lifi cado, o procedimento deve ser testado para demonstrar que os requisitos 
prescritos pela norma são atendidos. Os resultados são, então, registrados em 
um formulário conhecido como registro de qualifi cação de procedimento de 
soldagem (RQPS), ou procedure qualifi cation record (PQR).
Já em muitas aplicações, os soldadores ou operadores de soldagem preci-
sam demonstrar que possuem habilidade para executar juntas soldadas que 
atendam aos requisitos das normas. Nesses casos, os soldadores passam por 
um processo de qualifi cação de desempenho, que deve ser certifi cado por 
um representante da organização responsável. Os processos de qualifi cação 
do procedimento e de desempenho do soldador fazem parte do processo co-
nhecido como certifi cação.
Uma EPS pode ser de dois tipos: geral ou específica. O primeiro é um 
procedimento geral que se aplica a todos os processos de soldagem de 
um determinado tipo, e que utiliza o mesmo metal de base, ou metais de 
base com características similares. O segundo, mais restrito, apresenta 
um procedimento detalhado que é válido apenas para uma combinação 
específica de metal de base, metal de adição, geometria da junta, entre 
outros aspectos. 
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A EPS específica é, em geral, utilizada para controlar operações repeti-
tivas realizadas com frequência em uma mesma condição. É muitas vezes 
adotada como referência por compradores técnicos para especificar condi-
ções desejadas de soldagem (propriedades químicas, metalúrgicas e mecâ-
nicas) para uma estrutura. 
De um modo geral, uma EPS deve listar todas a as variáveis que podem influen-
ciar as propriedades mecânicas, metalúrgicas e químicas da solda. Essas variáveis 
podem mudar de acordo com o tipo de processo. Para a soldagem a arco, por 
exemplo, o formulário EPS deve conter (MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009):
• Nome da companhia;
• Número da EPS;
• Identificação do formulário RQPS correspondente;
• Processo de soldagem;
• Tipo de processo: manual, automático, mecanizado etc.;
• Junta;
• Cobre junta (sim/não);
• Especificação do material;
• Metal de base;
• Tipo;
• Análise química;
• Faixa de espessura;
• Metal de adição e fluxo;
• Classificação AWS;
• Marca comercial;
• Dimensões;
• Gás de proteção;
• Tipos de gases;
• Composição;
• Vazão;
• Pré-aquecimento;
• Temperatura;
• Temperatura entre passes;
• Tratamento térmico pós-soldagem;
• Faixa de temperatura;SOLDAGEM 114
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• Tempo de permanência;
• Características elétricas;
• Tipo de corrente (corrente contínua ou corrente alternada);
• Polaridade;
• Faixa de corrente;
• Tensão;
• Técnicas de soldagem;
• Dimensão do bocal;
• Distância entre o bico de contato e a peça;
• Método de limpeza inicial;
• Tipo de cordão (reto ou trançado);
• Oscilação (amplitude e frequência);
• Método de goivagem;
• Número de passes (por lado);
• Número de eletrodos;
• Velocidade de soldagem;
• Posição de soldagem;
• Detalhes da junta, com representação esquemática da seção transversal 
da junta soldada, indicando a espessura do metal de base.
Os resultados do teste de qualificação do procedimento de soldagem de-
vem ser registrados no formulário RQPS, que deve conter (MARQUES; MODE-
NESI; BRACARENSE, 2009):
• Nome da companhia;
• Número da EPS correspondente;
• Processo de soldagem;
• Tipo e modelo do equipamento utilizado;
• Junta de chanfro simples ou duplo, material do cobre-junta, dimensões 
da junta, ângulo de chanfro, raio, extração da raiz (sim ou não) e processo de 
soldagem;
• Especificação, tipo de grau, grupo, espessura ou diâmetro do metal de base;
• Material, espessura e composição química do revestimento;
• Metal de adição e fluxo (análise química, metal de adição, especificação e 
classificação AWS, fluxo, inserto (especificação e classe) e guia (sim/não e tipo);
• Posição de soldagem (chanfro, filete);
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• Pré-aquecimento (temperatura inicial, temperatura entre passes e méto-
do de aquecimento);
• Sequência de soldagem;
• Tratamento térmico (temperatura e tempo);
• Gases (tipos, misturas, vazão, proteção na raiz – gás e vazão);
• Características elétricas (método de transferência de metal, tipo de eletro-
do, corrente de soldagem – corrente contínua, alternada ou pulsada –, energia 
de soldagem);
• Técnica (frequência, amplitude, tempo de espera, número de passes, nú-
mero de eletrodos, martelamento e limpeza);
• Resultado do teste de tração (carga, limite de resistência e tipo de fratura);
• Resultado do teste de dobramento;
• Resultado do teste de impacto (energia absorvida e porcentagem de fra-
tura frágil);
• Macrografi a (imagem em escala macroscópica);
• Cisalhamento do fi lete;
• Resultados de outros ensaios, se aplicável;
• Ensaio de dureza (aprovado/reprovado);
• Resultado da inspeção visual (aprovado/reprovado);
• Análise química (aprovado/reprovado);
• Ensaio de estanqueidade (aprovado/reprovado);
• Outros ensaios não destrutivos.
No fi nal do documento, a empresa ou laboratório responsável pela qualifi ca-
ção deve indicar se o EPS está aprovado ou reprovado. Um relatório similar, deno-
minado registro de teste de qualifi cação de soldador ou operador de solda-
gem (RTQS), é aplicado para a certifi cação do soldador ou operador de soldagem. 
Qualidade da solda e inspeção
A qualidade da solda é um aspecto que requer atenção especial em vários 
estágios do ciclo de vida de uma peça obtida por soldagem, pois está direta-
mente relacionada com a integridade da união soldada e, portanto, com a inte-
gridade da estrutura. Uma solda com qualidade inclui considerações de projeto 
para que a solda:
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• Seja projetada de forma adequada para atender às condições de serviço a 
que o conjunto soldado será submetido durante o ciclo de vida;
• Utilize materiais de acordo com as especificações;
• Seja capaz de resistir aos limites de tensão, fadiga e corrosão.
Um nível adequado de qualidade é, portanto, aquele capaz de garantir que 
uma solda atende aos requisitos mínimos para manter sua integridade durante 
o ciclo de vida do conjunto soldado. Determinar os requisitos de qualidade 
para uma solda, no entanto, é uma tarefa complexa, pois especificar excesso 
de qualidade pode resultar em custos elevados, ao passo que especificar bai-
xa qualidade pode levar a manutenções excessivas e falhas. Nesse sentido, as 
normas exercem uma função importante, pois indicam os níveis permissíveis 
de tensão e descontinuidades que podem ser usados como base para estabe-
lecer o nível adequado da qualidade da solda. 
 Uma descontinuidade é uma interrupção da estrutura típica do material, 
como falta de homogeneidade em suas características mecânicas, metalúrgi-
cas ou físicas. As descontinuidades podem ser classificadas como (MARQUES; 
MODENESI; BRACARENSE, 2009):
• Descontinuidades dimensionais (distorções, dimensões incorretas, perfil 
incorreto do cordão de solda);
• Descontinuidades estruturais (porosidade, inclusões, fusão incompleta, 
penetração incompleta, mordedura e trincas);
• Descontinuidades devido às propriedades inadequadas (propriedades 
mecânicas, propriedades químicas, entre outras).
Distorções são alterações na forma e dimensões de conjuntos soldados 
causadas pela deformação plástica provocada pelo aquecimento intenso e não 
uniforme do metal durante o processo de soldagem. Pode ocorrer, 
por exemplo, quando há excesso de soldagem, projeto inade-
quado do chanfro e sequência incorreta de soldagem. Algumas 
medidas para diminuir a distorção em peças soldadas 
são: conter a quantidade de calor fornecida, reduzir 
a quantidade de metal de adição, martelamento 
da estrutura no intervalo entre passes, projeto 
adequado do chanfro, ajuste da sequência de sol-
dagem, entre outras. 
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Dimensões incorretas do cordão de solda podem comprometer a inte-
gridade do conjunto soldado caso o seu comprimento seja diferente daquele 
definido no projeto. Se, por exemplo, o comprimento de um cordão de solda é 
menor do que aquele obtido no cálculo estrutural e especificado em projeto, 
o conjunto pode não ser capaz de suportar as cargas e falhar em serviço. Para 
evitar esse tipo de defeito, recomenda-se o uso de gabaritos durante a inspe-
ção visual para verificar se as dimensões estão adequadas.
O perfil incorreto do cordão de solda consiste em desvios da geometria da 
seção transversal do cordão em relação a um perfil especificado. Exemplos de 
perfis incorretos de um cordão de solda de filete são mostrados na Figura 2:
Garganta 
insuficiente
Convexidade 
excessiva Mordedura 
Dobra 
Perna 
insuficiente
Falta de 
penetração 
Figura 2. Perfis incorretos de um cordão de solda. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009. (Adaptado).
 Porosidade é uma descontinuidade estrutural formada quando bolhas de 
gás presentes na poça de fusão impedem a solidificação uniforme do metal. 
A porosidade é formada, conforme o metal é solidificado, quando a quantida-
de de gases dissolvidos no metal líquido excede seus respectivos limites de 
solubilidade no metal sólido. Alguns gases que podem resultar na formação 
de porosidade são o hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, monóxido de carbono e 
dióxido de carbono. O gás hidrogênio é um dos maiores causadores de poro-
sidade nos metais e pode entrar na poça de fusão por diferentes meios: pela 
atmosfera na vizinhança do arco, pela dissociação da água, por constituintes 
formadores de hidrogênio presentes no fluxo ou pelo revestimento do eletro-
do, para citar alguns. 
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Quando a porosidade ultrapassa o limite estabelecido por norma, 
as propriedades mecânicas da solda podem ser prejudicadas. Algu-
mas das principais causas de porosidade e suas respectivas medi-
das de prevenção são (American Welding Society, 2001, p. 557): 
• A causa pode vir do excesso de hidrogênio, nitrogênio ou 
oxigênio na atmosfera de soldagem. A prevenção pode ser 
feita usando processos com baixa quantidade de hidrogênio 
e metais de adição com desoxidantes; aumentando o fluxo do 
gás de proteção;
• A causa pode vir da alta taxa de solidificação. A prevenção podeser feita 
pré-aquecendo ou aumentando a quantidade de calor fornecida;
• A causa pode vir de superfícies do metal de base ou do metal de adição 
com contaminação (óleo, graxa, ferrugem etc.). A prevenção pode ser feita lim-
pando as superfícies;
• A causa pode vir de valores inadequados de comprimento de arco, corren-
te de soldagem e manipulação inadequada do eletrodo. A prevenção pode ser 
feita ajustando as condições de soldagem e técnicas operatórias;
• A causa pode vir da volatilização de zinco do latão. A prevenção pode ser 
feita usando metais de adição de cobre-silício, reduzindo o calor fornecido;
• A causa pode vir do excesso de umidade. A prevenção pode ser feita pré-
-aquecendo o metal de base.
Inclusões são materiais sólidos aprisionados na solda ou nas interfaces 
do metal soldado. Exemplos de materiais que formam inclusões são o tungs-
tênio, óxidos, escória e o fluxo de soldagem. São mais comuns em processos 
que utilizam fluxo de soldagem, como a soldagem a arco elétrico com eletro-
do revestido, soldagem a arco elétrico com arames tubulares e soldagem a 
arco submerso. Algumas das causas de inclusões e medidas de prevenção 
são (American Welding Society, 2001, p. 551):
• A causa pode vir da falha na remoção da escória. A prevenção pode ser 
realizada limpando a superfície e o cordão de solda anterior;
• A causa pode vir do aprisionamento de óxidos refratários. A prevenção 
pode ser realizada escovando o cordão de solda com uma escova de arame;
• A causa pode vir do tungstênio na solda. A prevenção pode ser realizada 
evitando contato entre o eletrodo e a peça, usando um eletrodo maior;
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• A causa pode vir do projeto inadequado da junta. A prevenção pode ser 
realizada aumentando o ângulo do chanfro;
• A causa pode vir da inclusão de óxidos. A prevenção pode ser realizada 
providenciando gás de proteção adequado;
• A causa pode vir da escória à frente do arco de soldagem. A prevenção 
pode ser realizada reposicionando a peça para evitar perda de controle da es-
cória ou mudando a técnica de manipulação do eletrodo;
• A causa pode vir da manipulação inadequada do eletrodo. A prevenção 
pode ser realizada mudando o fluxo para aumentar o controle da escória;
• A causa pode vir da retenção de pedaços do revestimento na solda. A pre-
venção pode ser realizada usando eletrodos com revestimento intacto.
A fusão incompleta é uma descontinuidade estrutural em que há falha 
de fusão entre o metal de base e o metal de adição. A falha pode ocorrer em 
qualquer ponto do cordão de solda. Um exemplo de fusão incompleta em uma 
solda de filete é mostrado de forma esquemática na Figura 3:
Fusão incompleta
Figura 3. Representação esquemática da fusão incompleta. Fonte: American Welding Society, 2001, p. 553. (Adaptado).
Algumas causas comuns da fusão incompleta, e exemplos de medidas de 
prevenção são (American Welding Society, 2001, p. 553):
• A causa pode vir do calor insuficiente, tamanho inadequado do eletro-
do, projeto inadequado da junta ou gás de proteção inadequado. A preven-
ção pode ser realizada seguindo corretamente a especificação de procedi-
mento de soldagem;
SOLDAGEM 120
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• A causa pode vir do posicionamento incorreto do eletrodo. A prevenção 
pode ser realizada mantendo a posição adequada do eletrodo;
• A causa pode vir do metal de soldagem que corre à frente do arco. A pre-
venção pode ser realizada reposicionando a peça, reduzindo a corrente ou au-
mentando velocidade de soldagem;
• A causa pode vir do aprisionamento de óxidos ou escória no chanfro ou 
na face de soldagem. A prevenção pode ser realizada limpando as superfícies 
antes de iniciar a soldagem.
A penetração incompleta ou falta de penetração é caracterizada pela falta 
de preenchimento do metal de adição na junta soldada, como mostra a Figura 4:
Falta de penetração
Figura 4. Representação esquemática da penetração incompleta ou falta de penetração da solda. Fonte: MARQUES; 
MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 106. (Adaptado). 
Algumas causas comuns da falta de penetração e medidas para reduzir as 
chances de sua ocorrência são (American Welding Society, 2001, p. 554):
• A causa pode vir da raiz da solda (região mais profunda do cordão e solda) 
com face excessivamente espessa ou abertura insuficiente na raiz. A prevenção 
pode ser realizada usando a geometria adequada para a junta;
• A causa pode vir do calor insuficiente. A prevenção pode ser realizada se-
guindo o procedimento de soldagem;
• A causa pode vir da formação de escória à frente do arco de soldagem. A 
prevenção pode ser realizada ajustando à posição da peça ou do eletrodo;
• A causa pode vir da falta de alinhamento. A prevenção pode ser realizada 
melhorando a visibilidade.
A mordedura (Figura 2) consiste em uma reentrância por falta de preenchi-
mento do metal de adição no metal de base fundido. Algumas das causas desse 
tipo de descontinuidade são a manipulação inadequada do eletrodo, o compri-
mento excessivo do arco e correntes de soldagem muito elevadas.
SOLDAGEM 121
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As trincas são consideradas as descontinuidades mais graves em soldagem, 
já que podem resultar em fratura da estrutura. Trincas podem ser desenvolvidas 
tanto no cordão de solda quanto no metal de base quando a tensão localizada 
excede o limite de resistência do material. São, em geral, associadas à concentra-
ção de tensões nas regiões das descontinuidades da solda e do metal de base. A 
presença de hidrogênio pode contribuir para a fragilização da estrutura.
CURIOSIDADE
A presença de hidrogênio no metal pode acelerar a propagação de uma 
trinca e provocar a fratura do material. Esse fenômeno é conhecido como 
fragilização por hidrogênio (hydrogen embrittlement – HE). 
 A Figura 5 mostra posições típicas de trincas em soldagem. A legenda da 
numeração indica a classificação da trinca de acordo com a sua orientação e 
localização:
3
1
5
6
8
2
4
7
Figura 5. Representação esquemática de trincas em uma solda. Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 
107. (Adaptado).
• (1): cratera;
• (2): trinca transversal na zona fundida:
• (3): trinca transversal na zona termicamente afetada do metal de base:
• (4): trinca longitudinal na zona fundida:
• (5): trinca longitudinal no metal de base:
• (6): trinca sob o cordão:
• (7): trinca na linha de fusão: 
• (8): trinca na raiz da solda.
SOLDAGEM 122
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Alguns exemplos de causas de trincas que ocorrem no cordão de solda e res-
pectivas medidas para redução da probabilidade de ocorrência são (American 
Welding Society, 2001, p. 551):
• A causa pode vir de uma junta com alta rigidez. A medida de prevenção pode 
ser realizada pré-aquecendo ou reduzindo a tensão residual mecanicamente;
• A causa pode vir de eletrodos defeituosos. A medida de prevenção pode ser 
realizada trocando o eletrodo ou removendo a umidade do eletrodo;
• A causa pode vir de um cordão de solda muito pequeno. A medida de pre-
venção pode ser aumentar o tamanho do eletrodo, aumentar corrente de solda-
gem ou reduzir velocidade de deposição;
• A causa pode vir do metal de base com alta concentração de enxofre. A me-
dida de prevenção pode ser usar um metal de adição com baixo teor de enxofre.
Alguns exemplos de causas de trincas que ocorrem na zona termicamente 
afetada (ZTA) e no metal de base, e respectivas medidas para redução da proba-
bilidade de ocorrência são (American Welding Society, 2001, p. 551):
• A causa pode vir do hidrogênio na atmosfera de soldagem. A medida de pre-
venção pode ser reduzir a quantidade de hidrogênio; pré-aquecer o conjunto e 
manter a temperatura por duas horas após a soldagem ou realizar o tratamento 
pós soldagem imediatamente após a união;
• A causa pode ser a baixa ductilidade. A medida de prevençãopode ser usar 
pré-aquecimento; recozimento do metal de base (aquecimento a 600-700 °C 
(aços ferríticos) ou 900 °C (aços austeníticos) seguindo de resfriamento lento;
• A causa pode ser a tensão residual elevada. A medida de prevenção pode 
ser mudar a sequência de soldagem; aplicar tratamento térmico para alívio de 
tensões e ajustar o projeto da junta soldada;
• A causa pode ser a trinca a quente. A medida de prevenção pode ser reduzir 
o calor fornecido; depositar camadas finas; mudar o metal de base;
• A causa pode ser a trinca sob o cordão de solda. A medida de prevenção 
pode ser pré-aquecer; reduzir a taxa de resfriamento e tensão.
EXPLICANDO
Em soldagem, a zona termicamente afetada (ZTA) é a região do metal de 
base próxima do cordão de solda, que tem a microestrutura e proprieda-
des alteradas devido ao calor intenso introduzido pela soldagem. 
SOLDAGEM 123
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O Quadro 1 mostra exemplos de ocorrência de descontinuidades em di-
ferentes tipos de processos. O símbolo X indica que o tipo de descontinui-
dade pode ocorrer, enquanto o símbolo - indica que a ocorrência do tipo de 
descontinuidade é rara.
Processo de soldagem
Descontinuidades estruturais
Porosidade Inclusões Fusãoincompleta
Penetração 
incompleta Mordedura Trinca
Soldagem por arco 
elétrico com gás de 
proteção
X X X X X X
Soldagem por 
resistência a ponto X X X X - X
Soldagem
oxi-combustível 
(oxigênio e acetileno)
X X X X X X
Soldagem por difusão - - X - - X
Soldagem por fricção - - X - - -
Soldagem a laser X - X X - X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
-
X
X
X
QUADRO 1. EXEMPLOS DE DESCONTINUIDADES ESTRUTURAIS ASSOCIADAS 
COM ALGUNS PROCESSOS DE SOLDAGEM
Fonte: American Welding Society, 2001, p. 537. (Adaptado).
Custos em soldagem a arco
Este tópico trata dos custos em soldagem. O modelo apresentado é basea-
do no modelo descrito por Marques, Modenesi e Bracarense (2009), que deter-
mina os custos para o processo de soldagem a arco. 
Segundo o modelo, o custo total de soldagem pode ser obtido pela expressão (1): 
CTS = CMO + CCO + CEN + CMN + CDE + CMC (1)
Em que:
• CTS = custo total da soldagem (R$);
• CMO = custo de mão de obra (R$);
• CCO = custo de consumíveis (R$);
• CEN = custo de energia (R$);
• CMN = custo de manutenção (R$);
SOLDAGEM 124
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• CDE = custo de depreciação (R$);
• CMC = custo de outros materiais de consumo (R$).
Detalhes sobre cada componente são descritos nos subtópicos seguintes. 
Ao fi nal da unidade, um cálculo é apresentado para exemplifi car o uso do 
modelo.
Custos de mão de obra
O custo da mão de obra na soldagem é o custo associado com a força de tra-
balho requerida para completar a operação. Pode ser obtido pela expressão (2):
CMO = cMO · tSO (2)
Em que:
• CMO = custo de mão de obra (R$);
• cMO = custo unitário de mão de obra (R$/h);
• tSO = tempo de soldagem (h).
O tempo de soldagem é o tempo necessário para que o soldador ou ope-
rador realize todas as atividades necessárias para completar a soldagem. Pode 
ser obtido pela expressão (3):
tSO = 
tAR
κSO
 (3)
Em que:
• tSO = tempo de soldagem (h);
• tAR = tempo de arco aberto (h);
• κSO = fator de ocupação do soldador ou operador (0 < κSO < 1).
O tempo de arco aberto corresponde ao tempo em que o soldador, ou 
operador, está efetivamente depositando metal na junta, sendo, portanto, um 
valor menor do que o tempo de soldagem. É obtido por: 
tAR = 
L
vSO
 (4)
Em que: 
• tAR = tempo de arco aberto (min);
• L = comprimento da solda (cm);
• vSO = velocidade da soldagem (cm/min).
SOLDAGEM 125
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O tempo de arco aberto também pode ser calculado a partir da massa de 
metal depositado e a vazão mássica do metal:
tAR = 
mDM
QMD
 (5)
Em que:
• tAR = tempo de arco aberto (min);
• mDM = massa do metal depositado (kg);
• QMD = vazão mássica do metal (kg/min).
Nesse caso, a vazão mássica do metal é obtida por: 
QMD = ρ ∙ vSO ∙ AMD (6)
Em que:
• QMD = vazão mássica do metal (kg/min);
• ρ = massa específi ca do metal (kg/cm³);
• vSO= velocidade da soldagem (cm/min);
• AMD= área da seção transversal do metal de deposição (cm²).
A diferença entre o tempo de arco e o tempo de soldagem é o tempo neces-
sário para preparar a junta, trocar o eletrodo, retirar a escória, inspecionar a 
solda, entre outros ajustes. Na equação (3), essa diferença é computada pelo 
fator de ocupação do soldador (κSO), que varia no intervalo 0 < κSO < 1. O valor 
κSO = 1 indica que o soldador ou operador utiliza todo o tempo disponível para 
efetivamente soldar as peças. Para a maioria dos casos, no entanto, κSO < 1. 
A Tabela 1 mostra valores típicos de fator de ocupação, em que o valor de κSO está 
associado com o método da soldagem. Note que o fator aumenta quando o processo 
é automático, pois as perdas que reduzem o desempenho da soldagem são reduzidas:
Método de soldagem Fator de ocupação do soldador ou operador (KSO)
Manual 0,05 a 0,30
Mecanizado 0,40 a 0,90
Semiautomático 0,10 a 0,60
Automático 0,50 a 1,00
Manual
Mecanizado
Manual
Mecanizado
Semiautomático
Mecanizado
Semiautomático
Mecanizado
Semiautomático
Automático
Semiautomático
Automático
Semiautomático
AutomáticoAutomático
0,05 a 0,300,05 a 0,300,05 a 0,30
0,40 a 0,90
0,05 a 0,30
0,40 a 0,90
0,10 a 0,60
0,40 a 0,90
0,10 a 0,60
0,50 a 1,00
0,40 a 0,90
0,10 a 0,60
0,50 a 1,00
0,10 a 0,60
0,50 a 1,000,50 a 1,00
TABELA 1. VALORES TÍPICOS DE FATOR DE OCUPAÇÃO DO SOLDADOR
Fonte: American Welding Society, 2001, p. 495. (Adaptado).
SOLDAGEM 126
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O tempo de soldagem também pode ser obtido de forma explícita, anali-
sando detalhes de todos os tempos envolvidos na soldagem. Alguns parâme-
tros que podem ser utilizados para obter o tempo necessário para realizar as 
atividades que não correspondem ao tempo de arco aberto são, segundo a 
American Welding Society (2001):
• Tempo de preparo;
• Quantidade de peças a serem montadas;
• Quantidade de soldas;
• Tempo de movimentação entre soldas;
• Tempo para posicionar a peça;
• Tempo necessário para troca de consumíveis;
• Tempo necessário para acabamento pós soldagem;
• Tempo de inspeção;
• Tempo necessário para outras atividades relacionadas com a soldagem. 
Quando calculado dessa forma, o tempo de soldagem é dado por: 
tSO = tAR + tNA (7)
Em que:
• tSO = tempo de soldagem (h);
• tAR = tempo de arco aberto (h);
• tNA = tempo das atividades que não correspondem ao tempo de arco aber-
to (h).
DICA
O método explícito para obtenção do tempo de soldagem, embora mais 
trabalhoso, permite que o tempo da operação seja visualizado com mais 
detalhes, o que facilita ajustes para aumento de produtividade. 
Custos de consumíveis
O custo de consumíveis é obtido pela soma dos custos do metal de adição, 
do fl uxo e do gás de proteção, como indicado na expressão:
CCO = CMA + CFL + CGP (8)
Em que:
SOLDAGEM 127
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• CCO = custo dos consumíveis (R$);
• CMA = custo do metal de adição (R$);
• CFL = custo do fl uxo (R$);
• CGP = custo do gás de proteção (R$).
Para calcular o custo do metal de adição é preciso, primeiramente, obter 
o custo do metal depositado, obtido por:
CMD = mMD ∙ cET (9)
Em que:
• CMD = custo do metal depositado (R$);
• mMD = massa do metal depositado (kg);
• cET = custo unitário do eletrodo (R$/kg).
• A massa do metal depositado pode ser obtida por:
mMD = A ∙ L ∙ ρ (10)
Em que:
• mMD = massa do metal depositado (kg);
• ASO= área da seção transversal da junta (cm²);
• L = comprimento da solda (cm);
• ρ = massa específi ca do metal depositado (kg/cm³).
A massa específi ca de algumas ligas metálicas é mostrada na Tabela 2:
Liga Massa específi ca (kg/cm³)
Aço carbono 0,0078
Aço inoxidável 0,0080Ligas de cobre 0,0086
Ligas de níquel 0,0086
Ligas de alumínio 0,0028
Ligas de magnésio 0,0018
Ligas de titânio 0,0047
Aço carbonoAço carbono
Aço inoxidável
Aço carbono
Aço inoxidável
Ligas de cobre
Aço carbono
Aço inoxidável
Ligas de cobre
Aço inoxidável
Ligas de cobre
Ligas de níquel
Aço inoxidável
Ligas de cobre
Ligas de níquel
Ligas de alumínio
Ligas de cobre
Ligas de níquel
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de níquel
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de níquel
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de titânio
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de titânio
Ligas de alumínio
Ligas de magnésio
Ligas de titânio
Ligas de magnésio
Ligas de titânioLigas de titânio
0,00780,0078
0,00800,00800,0080
0,00860,0086
0,00860,00860,0086
0,00280,0028
0,00180,0018
0,0047
0,0018
0,00470,0047
TABELA 2. MASSA ESPECÍFICA DE ALGUMAS LIGAS
Fonte: American Welding Society, 2001, p. 492. (Adaptado).
SOLDAGEM 128
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O custo do metal de adição deve levar em consideração que há perdas de 
metal durante a transferência, que podem ocorrer por respingos e por descar-
te de pontas do eletrodo. Levando essas perdas em consideração, o custo do 
metal de adição é dado por:
CMA = 
CMD
kDP
 (11)
Em que:
• CMA = custo do metal de adição (R$);
• CMD = custo do metal depositado (R$);
• κDP = efi ciência da deposição.
A efi ciência da deposição depende do tipo de processo, como mostrado na 
Tabela 3:
Processo κDP
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW – Shielded 
Metal Arc Welding) 0,55 a 0,75
Soldagem a arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding) 0,95 a 0,99
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – Gas Metal Arc 
Welding) 0,85 a 0,97
Soldagem com arame tubular (FCAW – Flux-Cored Arc Welding) 0,80 a 0,90
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Metal Arc Welding)Metal Arc Welding)Metal Arc Welding
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Welding
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Welding
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Welding)Welding)Welding
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW –
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
Soldagem a arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
Soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW – Shielded 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
– Shielded 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – 
– Shielded 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Soldagem com arame tubular (FCAW – Flux-Cored Arc Welding
– Shielded 
 Submerged Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Flux-Cored Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – 
Flux-Cored Arc Welding
Soldagem o arco elétrico com proteção gasosa (GMAW – Gas Metal Arc 
Flux-Cored Arc Welding
0,55 a 0,75
Gas Metal Arc 
Flux-Cored Arc Welding
0,55 a 0,75
Gas Metal Arc 
Flux-Cored Arc Welding
0,55 a 0,75
Gas Metal Arc 
Flux-Cored Arc Welding
0,55 a 0,75
0,95 a 0,99
Gas Metal Arc 
Flux-Cored Arc WeldingFlux-Cored Arc Welding)Flux-Cored Arc Welding
0,95 a 0,990,95 a 0,99
0,85 a 0,97
0,95 a 0,99
0,85 a 0,970,85 a 0,970,85 a 0,97
0,80 a 0,900,80 a 0,900,80 a 0,900,80 a 0,90
TABELA 3. EFICIÊNCIA DE DEPOSIÇÃO PARA ALGUNS PROCESSOS
Fonte: MARQUES; MODENESI; BRACARENSE, 2009, p. 154. (Adaptado).
O custo do fl uxo, quando aplicável, é obtido por:
CFL = mMD ∙ κFL ∙ cFL (12)
Em que:
• CFL = custo do fl uxo (R$);
• mMD = massa do metal depositado (kg);
• κFL = razão de consumo do fl uxo;
• cFL = custo unitário do fl uxo (R$/kg).
SOLDAGEM 129
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A razão de consumo de fl uxo, que em geral varia entre 0,9 a 
1,2, de acordo com o tipo de fl uxo (valor fornecido pelo fabrican-
te), é obtida pela razão entre a massa de fl uxo consumido, mFL, e 
a massa de metal depositado em mMD:
κFL = 
mFL
mMD
 (13)
O custo dos gases de proteção, quando aplicado, pode ser obtido a partir 
da vazão do gás e do tempo de arco aberto, conforme indicado a seguir:
CGP = QGP ∙ tAR ∙ cGP (14)
Em que:
• CGP = custo do gás de proteção (R$);
• QGP = vazão do gás de proteção (m³/h);
• tAR = tempo de arco aberto (h);
• cGP = custo unitário do gás de proteção (R$/m³).
Custos de energia
O custo de energia elétrica pode ser estimado como sendo o custo ne-
cessário para manter o arco aberto durante a operação. Pode ser obtido pela 
seguinte expressão: 
CEL = 
cEL ∙ PS ∙ tAR
κEL
 (15)
Em que:
• cEL = custo unitário da energia elétrica (R$/kWh);
• PS = potência elétrica de saída (kW);
• tAR = tempo de arco aberto (h);
• κEL = efi ciência elétrica do equipamento.
A potência elétrica de saída é obtida pelo produto entre a tensão E e a 
corrente de soldagem iSO:
PS = E ∙ iSO (16)
Já o valor da efi ciência elétrica do equipamento é fornecido pelo fabricante. 
SOLDAGEM 130
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Custos de depreciação
O custo de depreciação leva em consideração a perda de valor do equipa-
mento devido ao desgaste ao longo de sua vida útil. Uma das maneiras mais 
simples de determinar o custo de depreciação é considerando uma deprecia-
ção linear, isso é, que não varia a cada período. Como:
CDE = 
I0 - VR
tv
Em que:
• CDE = custo de depreciação (R$/ano);
• I0 = investimento inicial (R$);
• VR = valor residual (R$);
• tv = tempo de vida do equipamento (anos).
CURIOSIDADE
O valor residualequivale ao valor do equipamento no fi nal de sua vida útil, 
levando em consideração o desgaste e, em alguns casos, a obsolescên-
cia. No Brasil, o prazo de vida útil e a taxa anual de depreciação de equi-
pamentos são fi xados pela Receita Federal.
Custos de manutenção
O custo de manutenção é obtido pelo produto entre o custo médio de 
manutenção e o tempo de operação do equipamento:
CMN = cMN ∙ tOP (18)
Em que:
• CMN= custo de manutenção (R$);
• cMN= custo médio de manutenção (R$/h); 
• tOP= tempo de operação (h).
Exemplo
Para exemplifi car o uso do modelo de custo apresentado nos tópicos ante-
riores, suponha que seja necessário determinar o custo de soldagem de duas 
chapas de aço cuja junta é mostrada na Figura 6:
SOLDAGEM 131
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c
a
b
θ
Item Dimensão
A 3 mm
B 3 mm
C 10 mm
θ 60°
Figura 6. Geometria da junta soldada.
Considere que as chapas são unidas pelo processo de soldagem com arco 
submerso (SAW), representado de forma esquemática na Figura 7:
Silo de fluxo
Direção de soldagem
Fluxo
granular
Gota
Peça de trabalho
Arame eletrodo
Arco elétrico Escória Escória solidificada
Metal de solda
Poça de soldagem
Metal de base
Fonte
de energia
Cabos
Bobina de arame
Arame eletrodo
(a)
(b)
Figura 7. Representação esquemática da soldagem por arco submerso, em que: (a) mostra a visão geral do processo e 
(b) o detalhe da solda. Fonte: KOU, 2003, p. 24. (Adaptado).
SOLDAGEM 132
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Note que, durante a soldagem, o arco e a poça de fusão são protegidos 
da atmosfera por uma camada de fluxo e, portanto, não é necessário utilizar 
gases de proteção. Uma vez que o arco é aberto, tanto o arame quanto o fluxo 
são alimentados continuamente enquanto a tocha de soldagem se movimenta 
para formar o cordão de solda.
O primeiro passo no cálculo do custo da soldagem é obter a quantidade de 
material necessária para realizar a união. Para isso, é preciso conseguir a área 
aproximada da seção transversal da solda. Como mostrado na seção transver-
sal da Figura 8, a área total é composta pelas áreas A1, A2 e A3:
A3
b
(tg θ/2)(c-a)
c-
a
c
a
θ/2
A1 A2
Figura 8. Cálculo da área aproximada da seção transversal da solda. 
As áreas A1, A2 e A3 são obtidas por:
A1 = A2 = 
tg(30°)(10 mm - 3 mm)² 
2
 = 14,145 mm²
A3 = (3 mm)(10 mm) = 30 mm²
Assim, a área total da seção transversal é:
ASO = 2(14,145 mm²) + 30 mm² = 58,290 mm² = 0,58 cm²
Os dados do processo e os custos são mostrados na Tabela 4. Por simpli-
ficação, está sendo considerado que a solda é realizada em um único passe. 
Na prática, no entanto, o soldador inicia com um passe de raiz e em seguida 
executa o número adequado de passes para preencher a junta:
SOLDAGEM 133
SER_ENGMEC_SOLDA_UNID4.indd 133 15/07/2020 12:39:29
Item Valor
Área da seção transversal da solda (ASO) 0,58 cm
2
Velocidade de soldagem (vSO) 40 cm/min
Fator de ocupação do soldador (κSO) 0,83
Comprimento da solda (L) 100 cm
Massa específi ca do metal (ρ) 0,0078 kg/cm3
Número de passe 1
Corrente de soldagem (corrente contínua) 300 A
Tensão 30 V
Custo unitário de mão de obra (cMO) R$ 30,00/h
Custo unitário do arame (cET) R$ 5,00/kg
Efi ciência de deposição (κDP) 0,95
Razão de consumo do fl uxo (κFL) 1
Custo unitário do fl uxo (cFL) R$ 3,00/kg
Custo unitário da energia elétrica (cEL) R$ 0,25/kWh
Efi ciência elétrica do equipamento (κFL) 0,80
Área da seção transversal da solda (Área da seção transversal da solda (Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Fator de ocupação do soldador (
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Massa específi ca do metal (
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Massa específi ca do metal (
Número de passe
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Massa específi ca do metal (
Número de passe
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Área da seção transversal da solda (
Velocidade de soldagem (v
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Massa específi ca do metal (
Número de passe
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Tensão
Área da seção transversal da solda (
Fator de ocupação do soldador (
Comprimento da solda (
Massa específi ca do metal (
Número de passe
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Tensão
Custo unitário de mão de obra (
SO)
Fator de ocupação do soldador (
L)
Massa específi ca do metal (
Número de passe
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
κSOκSOκ
Massa específi ca do metal (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
ρ)
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
Efi ciência de deposição (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
Efi ciência de deposição (
Razão de consumo do fl uxo (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
Efi ciência de deposição (
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
Efi ciência de deposição (
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Custo unitário da energia elétrica (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
Custo unitário do arame (
Efi ciência de deposição (
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
Corrente de soldagem (corrente contínua)
Custo unitário de mão de obra (
c
Efi ciência de deposição (
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
MO)
DP)
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
0,58 cm
Razão de consumo do fl uxo (
Custo unitário do fl uxo (
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
0,58 cm
40 cm/min
κ
c
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
40 cm/min
0,83
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
40 cm/min
0,83
100 cm
0,0078 kg/cm
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
100 cm
0,0078 kg/cm
Custo unitário da energia elétrica (
Efi ciência elétrica do equipamento (
0,0078 kg/cm
EL)
Efi ciência elétrica do equipamento (
0,0078 kg/cm
1
Efi ciência elétrica do equipamento (κ
300 A300 A
30 V
R$ 30,00/hR$ 30,00/h
R$ 5,00/kg
R$ 30,00/h
R$ 5,00/kgR$ 5,00/kg
0,95
R$ 5,00/kg
0,95
R$ 3,00/kgR$ 3,00/kg
R$ 0,25/kWh
R$ 3,00/kg
R$ 0,25/kWhR$ 0,25/kWh
0,80
TABELA 4. DADOS DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM
A seguir são apresentados os cálculos dos custos de mão de obra, consu-
míveis, energia e custo total. Nesse exemplo, não estão sendo considerados os 
custos de manutenção e de depreciação.
Custo da mão de obra
Tempo de arco aberto:
tAR = 
L
VSO
 = 
100 cm
40 cm/min
 = 2,5 min = 0,0417 h
Tempo de soldagem:
tSO = 
tAR
kSO
 = 
0,0417 h
0,83
 = 0,0502 h
Custo da mão de obra:
CMO = cMO ∙ tSO = 30 
R$
h
 ∙ 0,0502 h = R$ 1,51 
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Custo de consumíveis
Massa de metal depositado:
mMD = A ∙ L ∙ ρ = 0,58 cm² ∙ 100 cm ∙ 0,0078 
kg
cm³
 = 0,45 kg
Custo do metal depositado:CMD = mMD ∙ cET = 0,45 kg ∙ 5,00 
R$
kg
 = R$ 2,25
Custo do metal de adição:
CMA = 
CMD
κDP 
 = 
R$ 2,25
0,95 
 = R$ 2,37
Custo do fluxo:
CFL = mMD ∙ κFL ∙ cFL = 0,45 kg ∙ 1 ∙ 2,50 
R$
kg
 = R$ 1,13
Custo dos consumíveis:
CCO = CMA + CFL = R$ 2,37 + R$ 1,13 = R$ 3,50
Custo de energia
CEL = 
cEL ∙ PS ∙ tAR
κEL
 = 0,25 
R$
kWh ∙ (300 ∙ 30) ∙ 10-3 kW ∙ 0,0417 h
0,8
 = R$ 0,12
Custo total
CTS = CMO + CCO + CEN = R$ 1,51 + R$ 3,50 + R$ 0,12 = R$ 5,13 
Note que esse resultado corresponde ao custo requerido para obter um 
cordão de solda com 100 cm de comprimento utilizando um processo meca-
nizado de soldagem com arco elétrico submerso. Note, ainda, que para uma 
análise mais detalhada do custo, para decidir se o processo deve ser manual, 
semiautomático ou automático (dedicado ou flexível), é preciso considerar o 
efeito do volume de produção no custo.
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Sintetizando
A primeira parte desta unidade mostrou a importância das normas para a 
soldagem. Além de promover o uso de uma linguagem comum entre os profis-
sionais da área, as normas em soldagem estabelecem regras, diretrizes e requisi-
tos mínimos para soldas em diferentes aplicações. As normas também definem 
os procedimentos necessários para qualificação de processos e certificação de 
pessoal. 
Na segunda parte, vimos como são determinados os custos de soldagem a 
arco elétrico, levando em consideração os custos de mão de obra, consumíveis, 
energia, depreciação e manutenção. 
O texto se encerra com um exemplo que coloca em prática tudo o que foi 
visto na segunda parte da unidade, a fim de mostrar ao aluno como é o proces-
so durante a atuação profissional da soldagem.
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Referências bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Níveis de normaliza-
ção. Disponível em: <http://www.abnt.org.br/normalizacao/o-que-e/niveis-de-
-normalizacao>. Acesso em: 19 jun. 2020.
AMERICAN WELDING SOCIETY. Welding handbook: welding science and tech-
nology. 9. ed. [s. l.]: Welding Handbook Commitee, 2001. v. 1.
KOU, S. Welding metallurgy. 1. ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2003.
MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos 
e tecnologia. 3. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2009.
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