Calculadora de chanfro: ângulo, folga, nariz e secção
Espessura, processo e acesso para dentro — tipo de preparação, ângulo de abertura, folga na raiz, nariz e secção a encher para fora.
Porquê preparar
Para que o arco chegue à raiz. Uma junta topo a topo sem preparação solda-se dos dois lados até cerca de 4 mm; acima disso o calor deixa de chegar ao meio e fica falta de fusão a meia espessura — o defeito mais perigoso que há, porque é invisível de fora.
| Espessura s, mm | Preparação | Ângulo α | Nariz c, mm | Folga b, mm | Quando |
|---|---|---|---|---|---|
| ≤ 3 … 4 | I — sem chanfro | — | — | 0–3 | Material fino: a penetração é dada pela própria folga |
| 3 … 12 | V simples | 50–70° | 1–2 | 1–4 | A opção base quando só há acesso por um lado |
| 12 … 40 | X (duplo V) | 50–60° | 1–3 | 1–3 | Acesso pelos dois lados: cerca de metade do depósito da V |
| > 30 | U simples | 8–12° | 1–3 | 1–3 | Grande espessura com acesso por um lado; exige maquinagem |
| > 40 | Duplo U | 8–12° | 1–3 | 1–3 | Espessura muito grande, acesso pelos dois lados |
| 5 … 20 | Meio V (½V) | 45–55° | 1–3 | 1–3 | Ligação em T com penetração total |
| > 15 | K (duplo chanfro) | 45–55° | 1–3 | 1–3 | Em T com penetração total, acesso pelos dois lados |
| — | Ângulo sem chanfro | — | — | 0–2 | Quando não é exigida penetração total |
A preparação custa
Cada grau de abertura é metal depositado, e metal depositado é tempo e deformação. A ordem do mais caro para o mais barato é: V, X, U, I. A preparação em U é a que mais poupa em grandes espessuras, mas exige um bordo maquinado; por isso a calculadora só a propõe com acesso por um lado acima de 30 mm.
O rigor conta
A folga e o nariz decidem a raiz, e têm de estar certos em todo o comprimento. Por isso se pinga antes de soldar, e por isso os pingos são curtos e muitos em vez de longos e poucos. O metal depositado que daí resulta calcula-o o metal depositado; como a preparação se escreve no desenho está em ler símbolos de soldadura.
Como a calculadora escolhe o chanfro
Aplica as regras da tabela por uma ordem fixa; decide a primeira regra que encaixa:
- Sem chanfro (I) até 3 mm com MMA e TIG e até 4 mm com MAG. Folga de 0–2 mm até 2 mm de espessura e de 1–3 mm acima disso.
- V simples até 12 mm com qualquer acesso, e até 30 mm quando só se chega por um lado. Ângulo conforme o processo: 60° com MMA, 50–60° com MAG, 60–70° com TIG. Folga de 2–4 mm com MMA e TIG e de 1–3 mm com MAG. Nariz de 1–2 mm.
- U simples acima de 30 mm com acesso por um lado: 8–12° por flanco, folga e nariz de 1–3 mm.
- Duplo V (X) de 12 a 40 mm com acesso pelos dois lados: 60°, com MAG 50–60°; folga e nariz de 1–3 mm.
- Duplo U acima de 40 mm com acesso pelos dois lados.
O processo muda o resultado porque os arcos penetram de maneira diferente: o MAG arranja-se com uma abertura mais estreita e menos folga, o TIG precisa de espaço para a vareta metida à mão e o MMA para o eléctrodo com o seu revestimento.
Como se calcula a secção do chanfro e o metal depositado
A secção é o triângulo do chanfro mais a faixa da folga, com mais um décimo para o sobre-espessamento da face e da raiz:
- V:
A = [(s − c)² · tg(α/2) + b · s] · 1,10 - X:
A = [2 · ((s − c)/2)² · tg(α/2) + b · s] · 1,10 - I:
A = b · s · 1,10
Onde a tabela dá uma gama, a calculadora usa o meio: 50–60° passa a 55°, uma folga de 1–3 mm a 2 mm e um nariz de 1–2 mm a 1,5 mm. Para o chanfro em U não se mostra secção: o seu perfil não é um triângulo e a fórmula do V sobrestimá-lo-ia bastante.
O metal depositado por metro sai directamente: a secção em mm² vezes 0,00785 dá quilos de aço por metro (densidade 7,85 g/cm³). O consumo de metal de adição é maior — os salpicos, as pontas e a escória acrescenta-os a calculadora do consumo de eléctrodos.
Exemplos de cálculo
| Espessura, processo, acesso | Chanfro | α | b, mm | c, mm | Secção, mm² | Metal depositado, kg/m |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 mm, MAG, um lado | V | 50–60° | 1–3 | 1–2 | 25 | 0,19 |
| 10 mm, MAG, um lado | V | 50–60° | 1–3 | 1–2 | 63 | 0,50 |
| 10 mm, MMA, um lado | V | 60° | 2–4 | 1–2 | 79 | 0,62 |
| 12 mm, MAG, um lado | V | 50–60° | 1–3 | 1–2 | 90 | 0,70 |
| 20 mm, MAG, um lado | V | 50–60° | 1–3 | 1–2 | 240 | 1,88 |
| 20 mm, MAG, dois lados | X | 50–60° | 1–3 | 1–3 | 137 | 1,07 |
| 30 mm, MAG, um lado | V | 50–60° | 1–3 | 1–2 | 531 | 4,17 |
| 30 mm, MAG, dois lados | X | 50–60° | 1–3 | 1–3 | 290 | 2,28 |
| 35 mm, MAG, um lado | U | 8–12° | 1–3 | 1–3 | — | — |
O caso por omissão, 12 mm com MAG por um lado, feito à mão: (12 − 1,5)² × tg 27,5° = 110,25 × 0,521 ≈ 57,4 mm² do chanfro, mais 2 × 12 = 24 mm² da folga, somam 81,4; vezes 1,10 são cerca de 90 mm², ou seja, 0,70 kg de metal depositado por metro.
60°, 50° ou 45° em chapa de 20 mm
O mesmo V, folga 2 mm, nariz 1,5 mm, mudando só o ângulo: 60° dão cerca de 261 mm² (2,05 kg/m), 50° cerca de 220 mm² (1,72 kg/m) e 45° cerca de 200 mm² (1,57 kg/m). Passar de 60° para 50° poupa perto de um sexto do metal, do gás e do tempo de arco. Mais estreito só compensa enquanto a tocha ou o eléctrodo chegam ao fundo do chanfro com o ângulo certo; senão, a poupança transforma-se em falta de fusão no flanco.
O que custa um milímetro a mais de folga
Cada milímetro de folga acrescenta b × s × 1,10, isto é, 1,1 mm² por cada milímetro de espessura. Em chapa de 12 mm são cerca de 13 mm², uns 15 % de todo o chanfro; em 20 mm, 22 mm². Uma folga que abre ao pingar custa metal em todo o comprimento; uma que fecha custa penetração — ver falta de penetração.
O dobro da espessura, quase quatro vezes mais metal
A parte do chanfro cresce com o quadrado da espessura. Um V com MAG em 10 mm pede cerca de 63 mm²; em 20 mm, 240 mm², quase quatro vezes mais. É por isso que a calculadora passa a X assim que o acesso pelos dois lados o permite: em 30 mm o X precisa de 290 mm² contra 531 do V.
Que extremo da gama usar
A calculadora mostra gamas e calcula com o seu meio; o valor para uma junta concreta vai para a WPS. Como regra prática, o extremo estreito do ângulo serve o MAG em posição plana com bom acesso, e o largo serve o MMA, as posições difíceis e os eléctrodos grossos. A folga maior ajuda a raiz a passar quando o nariz está no limite de cima; a menor é mais segura com nariz fino, onde ameaça a perfuração. Como se corta, limpa e pinga o bordo para acertar nestas medidas explica-o o artigo sobre preparação de bordos para soldadura.
Perguntas frequentes
Para que serve o nariz?
Impede que o passe de raiz caia. Sem nariz, a folga transforma-se em buraco à primeira distracção. Altura corrente de 1 a 2 mm, e tem de ser igual em todo o comprimento — nariz irregular é a causa mais frequente de raízes irregulares.
V simples ou duplo V?
Duplo V assim que a peça possa ser voltada e a espessura passe dos 12 mm: metade do metal depositado e metade da deformação angular. V simples quando só há acesso de um lado — e aí decide-se se a raiz é totalmente penetrada ou soldada pelo verso depois de goivar.
Porquê 60 graus e não 45?
Porque a 45° o eléctrodo já não chega aos flancos e aparece falta de fusão. No MAG, com tocha esbelta, 45° é possível e poupa bastante material; no eléctrodo revestido, 60° continua a ser o número seguro.
Quanto metal por metro leva uma soldadura em V em chapa de 10 mm?
Com MAG (50–60°, folga 1–3 mm, nariz 1–2 mm) a calculadora dá cerca de 63 mm², ou seja, 0,50 kg de metal depositado por metro. Com MMA (60°, folga 2–4 mm), 79 mm² e 0,62 kg. O metal de adição que se compra é mais, por causa dos salpicos, das pontas e da escória.
Como se calcula a secção do chanfro?
Para um V: A = [(s − c)² · tg(α/2) + b · s] · 1,10, com o meio de cada gama da tabela; o factor 1,10 cobre o sobre-espessamento da face e da raiz. No X o triângulo reparte-se por duas metades da espessura. A secção em mm² vezes 0,00785 dá os quilos de metal depositado por metro.
Porque não há secção para o chanfro em U?
Porque o seu perfil é uma ranhura estreita de fundo arredondado, não um triângulo. A fórmula do V sobrestimá-lo-ia bastante, e um número errado é pior do que nenhum. Os chanfros em U são maquinados e a sua secção tira-se do desenho da preparação.
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