Preparação de bordos para soldadura
O chanfro decide quanto material de adição entra na ligação, se a raiz penetra e se o cordão se liga à parede do bisel. Em baixo, o ângulo, o nariz e a folga para cada espessura segundo a ISO 9692-1 — e o que está por trás destes números.
Resposta curta
Toda a preparação de bordo se descreve com quatro grandezas:
- s — espessura do material a ligar;
- α — ângulo do chanfro, isto é, a abertura;
- c — nariz, a parte do bordo que fica sem chanfrar junto à raiz;
- b — folga na raiz entre as peças.
A escolha resume-se a duas perguntas: que espessura e se há acesso pelos dois lados. Até 3–4 mm não se chanfra de todo; até 12 mm chega a V; acima disso, X com acesso bilateral ou U com acesso por um só lado.
Espessura e tipo de preparação
| 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 |
O ângulo depende do processo
A mesma chapa leva ângulos diferentes para MMA e para MAG, e não é questão de hábito:
| Processo | Ângulo do chanfro α | Porquê |
|---|---|---|
| MMA (111) | 60° | O eléctrodo revestido precisa de espaço para entrar no chanfro e para se soltar a escória |
| MAG (135) | 50–60° | O arco penetra mais, logo o chanfro pode ser mais estreito — menos depósito e menos contracção |
| TIG (141) | 60–70° | A tocha é larga e o banho tem de continuar visível; um chanfro estreito convida à falta de fusão |
A diferença parece pequena, mas em chapa de 20 mm passar de 60 para 50 graus reduz a secção do chanfro em cerca de um quinto — o mesmo quinto a menos de material de adição, de gás e de tempo por cada metro de cordão.
A ISO 9692-1 abrange a soldadura por arco dos aços — é de lá que vêm os números acima. A -2 trata o arco submerso em aços, a -3 a soldadura MIG e TIG do alumínio e a -4 os produtos revestidos. O alumínio pede ângulos diferentes dos do aço, pelo que transpor-lhe estas tabelas é um erro.
Porque não é uma escolha livre
Um chanfro demasiado estreito é falta de fusão no flanco (4011). O eléctrodo não chega ao fundo com o ângulo devido, o arco raspa a parede e o metal depositado assenta sem se ligar. Defeito planar, tolerância zero nos níveis B e C da ISO 5817 — e o pior de ver na radiografia.
Um chanfro demasiado largo não é mais seguro, apenas mais caro. A secção cresce com a abertura, pelo que cada dez graus a mais custam uma boa décima parte a mais de adição, gás e tempo. Com o depósito sobe a energia introduzida e, com ela, a contracção e a distorção: a estrutura afasta-se tanto mais quanto mais metal se lhe pôs.
Uma folga excessiva acaba em perfuração (510) ou em escorrimento da raiz; uma folga insuficiente, em falta de penetração (402): o arco não tem por onde chegar ao fundo. Por isso a folga fixa-se ao pingar e mantém-se com apalpa-folgas, não «a olho depois de rebarbar».
O nariz é o que salva a raiz de se queimar. Sem ele o primeiro passe perfura a ligação; com ele a raiz funde de forma controlada. Um nariz excessivo traz o problema inverso: a raiz fica sem penetrar.
Como se prepara o bordo
A ordem é sempre a mesma: cortar — retirar a escória e a camada sobreaquecida — limpar — pingar mantendo a folga.
Depois do oxicorte e do corte por plasma fica no bordo uma camada de óxidos e uma zona alterada termicamente; rebarba-se até ao metal limpo, senão os óxidos acabam no banho e saem como inclusões (303). O plasma acrescenta rebarba na face inferior do corte — retira-se, não se solda por cima.
A limpeza não diz respeito só ao chanfro, mas a 20–30 mm de cada lado. Ferrugem, tinta, zinco, óleo e humidade são fontes de hidrogénio e de poros: a tinta e o óleo dão poros de imediato, o zinco acrescenta fumos muito tóxicos, e a humidade de chapa galvanizada ou molhada continua a ser a causa mais comum de porosidade numa oficina sem aquecimento.
As preparações em U e duplo U fazem-se por maquinagem — fresadas ou em chanfradeira. Com o maçarico não se obtém esse perfil, e tentar «aproximá-lo» com uma V larga come exactamente a poupança pela qual se escolheu a U.
O que se segue
Os valores concretos para a sua espessura, processo e acesso dá-os a calculadora de preparação de bordos — são os mesmos números da tabela acima. Quanto depósito e quantos eléctrodos leva uma ligação assim preparada calcula-o a calculadora de consumo de eléctrodos. Como o chanfro se anota no desenho — simbologia de soldadura. Em que dá uma preparação malfeita — falta de fusão e de penetração.
Perguntas frequentes
A partir de que espessura se chanfram os bordos?
Com MMA e TIG a partir de cerca de 3 mm; com MAG, de 4 mm: o arco MAG penetra mais e aguenta mais tempo sem chanfro. Abaixo desse limite a penetração é dada pela própria folga, e chanfrar só acrescenta depósito e distorção.
V ou X em chapa de 20 mm?
Havendo acesso pelos dois lados, X. Consome cerca de metade do depósito da V e reduz a metade a contracção angular, porque o cordão fica simétrico em relação ao plano médio. Se só há acesso por um lado fica a V e, em espessuras maiores, a U: retira ainda menos material, mas exige maquinar o flanco.
O que custa um chanfro demasiado estreito?
Falta de fusão no flanco — a imperfeição 4011 da ISO 6520-1. O eléctrodo ou a tocha não chega à raiz com o ângulo certo, o arco raspa a parede em vez de a fundir, e o metal depositado assenta sem se ligar. É um defeito planar: tolerância zero nos níveis de qualidade B e C, e o mais difícil de todos de ver numa radiografia.
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