SOLDADURA62

Vista previa del material en texto

Uniones Permanentes
(Soldadura)
Dpto. de Ing. Mecanica
Universidad del Norte
Barranquilla
Dr. Ing. H. Maury 1
„i|| j Uniones Soldadas - Contenido
2. UNIONES SOLDADAS ( 2 semanas )
• Definicion
• Tipos de procesos de soldadura
• Ventajas y desventajas
• Tipos de uniones. Tipos de soldadura.
• Normas y Codigos
• Seleccion de electrodos.
• Diseno de uniones soldadas a carga estatica y dinamica.
Calculo de esfuerzos en soldaduras a tope y de filete o en
angulo. Esfuerzos de torsion y flexion. Esfuerzos admisibles.
Criterios de diseno. Aplicaciones.
Dr- Ing- H- Maury 2
GENERALIDADES
■Es el mas comun de los metodos de union no permanentes, por
lo tanto conlleva a una elevada dificultad la separacion de los
miembros que constituyen la junta.
■Implica el alcance de la union por difusion atomica entre los
materiales de los elementos que constituyen la junta mediante
la aplicacion de un potencial energetico que usualmente es
calor, o este en combinacion con otros (presion). La difusion
posibilita la cohesion que involucra la formacion de cristales
comunes entre las partes
■El desensamble de una union permanente podria llevar al dano
parcial de las partes a union; en consecuencia se aplican cuando
el desensamble no es una condicion vital
Dr. Ing. H. Maury 3
TIPOS DE UNIONES
PERMANENTES
Los metodos mas comunes de uniones permanentes son:
■ Soldadura (Cohesion como resultado de coalescencia)
■ Brazing (adhesion)
■ Soldering (adhesion)
■Uniones forzadas de interferencia
■ Pressing (Union Forzada por Interferencia)
■ Shrinking (Union Forzada por Interferencia por contraccion)
■ Cooling (expansion)
■ De Conduccion, ajuste medida medida o deslizante, requiere
cuna o pasadores
■Adhesion (con adhesivos)
Dr. Ing. H. Maury <
2.1.2. Metodos de Union y sus principios
4I Mil - \ M i { i t i i , , h , i. ...........uiriiirifrlsticos dc uni6n TI" I u i i i i i i 111 ' ^ \ u rn i i i i i i i ih . i t mpmi l l rn
I"i iiuipios (U* UIMAH
Tipo I
(i (i lies [6n/adhes 
ion)
I ipo 2
(acoplamiento geometrico)
Tipo 3
(element os de union)
Ensambles
permanente
s
Ensamble
s
temporale
sSoldadura autogena
Soldadura fuerte
Soldadura blanda
Pegamiento (union con
adhesivos)
Contraccion 
(compresi6n)
Costura
Remachado
Empernado/atomillado
Diferentts ensambles
basados en:
Curias (c haver 
as)
Clavos
Aros de seguridad
Seeder etc.
Dr. Ing. H. Maury 5
Uniones mediante
interferencia
Este tipo de ensamble se aplica a las piezas
rotativas de transmision.
En este tipo de union ningun elemento de
fijacion es utilizado a pesar de la inherente
elasticidad de los materiales utilizados para
obtener una conexion rigida
Aunque normalmente cunas u otros
dispositivos de localizacion son utilizados para
evitar algun deslizamiento.
Dr. Ing. H. Maury 6
Uniones mediante interferencia
Se conocen dos tipos:
> Uniones de transmision o conduccion: Cuando la
interferencia entre las partes es tal que pueden
ser desensambladas manualmente, y podrian
emplear accesorios como pines y pasadores.
> Uniones de interferencia forzada: Se caracterizan
por que en el ensamble se requieren prensa. Se
aplica a piezas de mayor tamano. Las piezas de
gran tamano deben ser ensambladas a una
velocidad de 2 mm/seg.
Dr. Ing. H. Maury 7
Uniones mediante
interferencia
La cantidad de interferencia depende de la
longitud y el tamano de los elementos
En las paginas 1531 y 1532 del MACHINERY
HANDBOOK se encuentran las interferencias
recomendadas.
Las uniones por interferencia no proveen una
adecuada confiabilidad, la falla puede resultar
catastrofica.
Dr. Ing. H. Maury 8
Uniones mediante
interferencia
En las uniones por expansion el eje se enfria y la
union ocurre cuando se dilata.
Mientras que en la union por contraccion, el
elemento hembra se calienta y la union se obtiene
cuando se contrae
Dr. Ing. H. Maury 9
Tipos de ajuste (caracteristicas)
SLA 4-5
;cipci6n de ajusies elegtdos usando ei si&tema de agulero basico
TIPO DE
AJUSTt
Hnlgura
1 run Maori
Inicr let ends
DESCWPCI^
M
\jUiie sue/to para lokranctacorocrrinlaampl,.^ 0 tltf rj:(
nc% M.)t»rc clenicnlON externo*
Ajusle libit' Uti debe u^ar^e donde la tXhitftud -L.I furrda
mental* pcro P- adecuado para grander Varratiunt'H LJC K IH
pcralura, ilia1? vdocidadc* de funtionamicntL.- 0 jinuid.
prc$ionc& en cojinete dt ihuiiim
A>u>.[c rstmho puetle 1 eali^rM' en ruinjuitiir. o actus y p*Nt
la ubtcai~i4)fl cxiuita a veloodadcs y prwiones eft ntuMtl
moderating
Ajuste deslijanre: dnnde JILS panes no vayan ;i Opersi L ■
libcriad, MHO que debar! nwvcr&t y girar Iftrcmcrnt; > i-'
ncr iinn ub.tariiffl preci'.u
\jusit deholfturg ubieacitirtal'. product un ftjuiLc fume 11 <
nido parJ la ubkad&n de parte* fitttiomtrias, pen1 ^ 1 ie
IJC eiuaotMar ? di^ensambiaj )ibrcmcr!e.
ijusit df inirffirrtndaubfcecivttali purs parte ..juL- na)uie-
reti rigidej y jUincadun tor mtctilud pitmaii* de ubiuj-
doti, pero sin rctiuiiilas dc pfniOfl especial̂ en el diirafr
iro interior
Ajti>te dtr imputso medio: pun juries tie acero ord iniir j LLS O
, ajustcs por iomprcwrtti er weekwies livian». d uju»tc mil
firmc que poede reali/ursc crm clemenlos dc bieuo toludo
Ajuste fvrtado: adicttado para paries que se puetlan IOme¬
ter a esfuer/oi devades t> para ajusies por coMraccrtn
dondc result en Impriciicu It* twins dv alia prc&ita re
qufHdu>
SfMBOLO
HllAcll
K9/J9
HH.r?
M T 'gft
H7hG
Ajuiic tit rraftskwft ubitvciathti para rruli/ur una HI>ILLLLHHI H"? t6
o looili'Jh^n pretrlsa, un inirrmcdio enire holy 111 .i e in-
(erfertneis
Ajitstt rft1 tmn±tad* uhicaaontd para italiar uiij uhitauttii H nt.
maj ejtauia donde results permiiiblc una Auyot imerfe-
rtflda
Hf p6
H7/J6
HI'lit
r... '111 fu.1 v*rrif Mfiftc i iff'rti itirf Fits, ANSI SM> V^BM Luftbrtrti BS 4300.
Fundamental Deviations
I 1 . , - =
UrtrimlM tui-ihii
\ i» ,\-HL inn i ii I ci us *
l i i « J u dr lOhrincLf
KuniUHu.uJ, xt IWIDC |J]
Ih^VkKIVEl MllU^JtiniLli ■
* l lrtrtj
D^.IKIDD irifmn 1.
WfiiHiiilH iUpCfi[» 4
m I |ln IM ■ J|MI. *
Mil mi ii J,
imiBo
«- bkcoDlill
uJJXril* f> ■*
Gi E
K\;irnple of Fit Specification
32117 Hole
32^6 Shaft
w
{ipper Case 1 lole
Lower Case shaft
iV* u i idamcntul 
Dcvuinoii
*UEHHCIAD funJucncnlnlr1 M
i_.iu i [lr Idcnncu _J ,_1
imoTiiMifLiI ... . . . . ju i fTi i i r i j _ T j n | . | | | n
p --Tu rn , i r t i n
-(£'~
S- ,,*i1
- *̂1
/
1 \ ' ( \
Iolcrancc tirade, 11 f1
D = d = 32 mm i Basic Si/c i
Shiuky.4-9
Dr. Ing. H. Maury 11
Lower and Upper Deviations
Itenti*. jfw inlrrtm A, -*
f i t jJi t df luiaafKlH
tMcnMovl, .W (nurmo H)
L>»Yi*CJ6n fundanitmil
IV (tctn)
Dc<iv lavijn inferiof h, _
Dovwi^n superIIK 4
J
— tain in4i
U-Tam unci
[ JHIJAO
b4wo />M) ■
r
Giadit de loicrUKia . n
inmtHKMKial. Ai JI lain wo IT)
■*Devnaci6n rundamrniai
V (itriraJ
-Tun mirt. -
"Tarn. mi*.
Shaft ldtcr codcs c,dXg* and Ii
Upper deviation = fundamental
deviation
Lower deviation = upper deviation -
tolerance grade
Sh;ift letter codes kn*p,s, and u
Lower deviation = fundamental
deviation
Lpper de^ iation - lower deviation +
tolerance grade
Mole letter code II
Lower de\ iation 0
Upper deviation tolerance grade
Sbitlcy. 4-9
Dr. Ing. H. Maury 12
(AMI A A 11
Seleccl6n de grados de tolerancla internacionales; aerie mfttrlca, (LOB Intervaloa de
tiimaftos son sobre el Llmite inferior e incluyendo el llmlte superior. Todos los VUIOPOH
est^n en mltimetros.)
1 AM Aft OS __ GRADQ3 0£ T OLE RANG A
Li AS COS IT 6 Mr JT6 ITS mo ITn
0-3 0 006 0.010 0.014 0,025 0.O4O 0.060
J-6 0.008 0.012 0.01H 0.030 0,048 0.075
6-10 0 009 0.015 0.022 0.036 0.058 0.090
10-18 0.011 0.018 0.027 0.043 0.070 0.110
18-30 0.013 0.021 0.033 0,052 0.084 0.130
30-50 0.016 0.025 0.039 0.062 0.100 0.160
50-80 0.019 0.030 0.1M6 0.074 0.120 0,190
80- J 20 0.022 0.035 0 054 0.087 0.140 0.220
120- 1 HO 0.025 0,010 0 063 0.100 0.160 0.250
180-250 0.029 0046 0,072 OA 15 0.185 0.290
250-3)5 0.032 0,052 0.081 0.130 0.210 0.320
315—400 0.036 0.057 0.089 0.140 0.230 0.360
■
fimue Preferred Mr trie Limn and Fits,ANSI 114 1-1978 Wmbien 4500
Dr. Ing. H. Maury 13
TABL.A A-12
Desviaciones fundamentals para ejes (Arbofes o fiechas), Serie m^trica. (Los interva-
los de tamaftos son sobre el limite inferior e incluyendo al llmite superior. Todos los
vafores estan en milimetros.)
TAMANO
S
BASJCOS
LETRA D£ LA D£SV1ACION SUPERIOR LEfRA DE LA DESVIAOON iWt&IOR
c t g h k n P s U
a 3 0.060 -0 (►>(> -0,006 0.002 0 0 + 0.004 +0.006 + 0.014 -0 0
3-6 -0.070 0,030 -0,010 -0.0(W 0 +o ooi + 0.008 +0 012 + 0 01^ + 0.0
6--I0 0080 -0 040 0,0(3 -0.005 0 -0 001 + 0 010 +0 015 + 0.023 * 0 CI
10-14 -0.045 -0050 -0.016 0 <)06 0 + 0001 +0012 + 0.018 + 0.028 +0 0
14-18 -0.045 0.050 -0.016 -0.006 0 + o oo i +0 012 + 0 0 1 8 ■ O,O:K + 0(]
IK 24 0 110 -0.065 -0 020 0 007 0 •1-0.002 +0 015 +0.022 +0.035 +0 l!
24-30 - a i m -0.065 -0.020 0 007 0 +0 002 + 0.015 +0,022 +0,035 + 0.C
30-40 -0 120 - 0.080 -0.025 0.009 0 ♦0 002 -<■0.017 - 0 026 +0 043 + 0.C
40-50 -0 130 0 080 -0.025 -0.009 0 + 0 002 + 0.017 • 0.026 +0.043 +OC
50-65 0 140 -0 100 0 030 -0.010 0 +0.002 +0.020 +0.032 +0.053 * 0 t
65-80 -0.150 0 100 -0.030 0.010 0 + 0 002 + 0.020 + 0.032 4 0.054 +0 1
80 ion 0.P0 0.120 0 0 36 -0.012 0 + n i*)3 + 0 023 + 0.037 f 0 071 ♦ 0 !
100- 120 -0 180 -0.120 -00.36 -ti.012 0 +0.003 + 0.023 +0.037 +0074 + 0 !
120-140 -0 200 0 145 - 0 043 0 014 0 4 0 003 +0027 +0.043 +0.042 +0.
140-160 -0,210 0,145 -0.043 -0.014 0 f 0 003 + 0 027 + 0l«i + 0 100 +0.
160-180 0 230 -0,145 0.04.3 -0.014 0 - 0 003 * 0 027 +o (vi i ■ 0 10K + o.;
180-200 -0 240 0.170 -0 050 *0 015 0 +0,004 +0.031 -0 050 +0 122 ♦ 0
200 225 0,260 -0 170 0 050 -0.015 0 +0.004 10 031 * 0,050 +0,130 -0
225- 250 0.2K0 -0.170 -0 050 0.01 $ 0 4 0 004 +0031 +0.050 +0 140 to
250-280 -0.300 o m -0.056 -0.017 0 - 0,004 +0 034 +0.056 +0.158 +0
:s<> 315 0 330 -0.140 -0.056 -0,017 0 + 0 004 + 0 034 +0.056 +0 170 +0
315-355 0 360 -0 210 0 062 0.018 0 +0.004 + 0 037 i 0 1)62 ^ 0 ,140 -0
355-400 -0.400 0 210 -0 062 -0 OIK 0 +0,004 +0 037 + 0.062 tO 208 -•0
+
Soldadura - Conceptos
Es un proceso de union de partes, principalmente
implicando la cohesion localizada de ellas por
fusion y/o presion, generalmente con un elemento
o material de aporte. Las piezas a unir se conocen
como material base.
Los procesos de soldadura mas conocidos son:
Arco electrico, por llama, por puntos, por
proyeccion, etc. Para elegir uno de estos
procesos, se requiere de un analisis Tecnico-
Economico.
Dr. Ing. H. Maury 15
Soldering-Brazing
Son procesos de union en los que los
elementos a unir se calientan y se aporta un
material diferente no ferroso de punto de
fusion inferior al metal base; aunque hay
fusion del metal base no hay difusion ni
cohesion solo adhesion.
Dr. Ing. H. Maury 16
J-
Soldering-Brazing
> Solderinc: Metal de aporte con TF<426 °C.
Ejemplos: Aleaciones de Estano y plomo.
Aplicaciones en las conexiones electricas.
> Brazing. Metal de aporte con TF>426 °C.
Ejemplos: Bronce y plata o las aleaciones de
los mismos. Aplicaciones en el sellado y
refrigeracion.
Dr. Ing. H. Maury 17
2.3 TIPOS DE PROCESO DE SOLDADURA
■Arco. El calor de fusion es obtenido mediante un arco electrico entre las
piezas y. un electrodo, que puede ser de aporte o no. El electrodo puede ser
una varilla metalica recubierta; dicho recubrimiento cuando se vaporiza es
uno de las formas empleadas para garantizar una atmosfera protectora para
el material localmente fundido durante el proceso.
La atmosfera protectora evita la absorcion de hidrogeno, oxigeno y/o
nitrogeno que pueden afectar negativamente las propiedades mecanicas de
la union. En procesos de soldadura mas especializados como el MIG o el TIG
se utiliza un gas inerte para obtener la atmosfera protectora, el que puede
ser: Helio o argon
■Llama o gas. El potencial energetico para conseguir la coalescencia
del metal base se obtiene de la llama generada en la quema de un
combustible (gas natural, butano, propano,acetileno, gasolina, etc.) en
presencia de O2. Normalmente el material de aporte es desnudo, en la
combustion se alcanzan temperaturas hasta de 3300 °C que dependen del
material base
■Soldadura por resistencia. Las partes a unir se presionan
una contra otra por un electrodo, se hace circular una corriente elevado y el
potencial energetico para la coalescencia se deriva del efecto joule sobre
materiales a unir de muy alta resistencia electrica, no se utilizan
consumibles, es un proceso automatizable, ideal para espesores delgados
(industria del automovil)
2.3. Tipos de Procesos -Soldadura por presion
i—
Se aplica calor sin lograr la fusion total, se
llevan los materiales hasta el estado
plastico y se aplica presion para conseguir
la union.
Dentro de esta naturaleza de procesos se
incluye el soldado por resistencia y por
forja.
Dr. Ing. H. Maury 19
Uniones Soldadas - Ventajas
■ Bajo cargas estaticas no induce concentraciones de esfuerzo
importantes y puede por tanto reemplazar a los remaches con
bajo nivel de ruido
■ Es un metodo de union economicamente ventajoso para
produccion de volumenes pequenos
■ Puede requerir procesos mecanicos mas simples que otros
metodos de union como las roscadas o remachadas en
determinados espesores, especialmente en los bajos
■ Es un proceso flexible en que la maquinaria utilizada se puede
adaptar facilmente a cambios en el diseno con bajo costo de re
utillajes y herramental
Dr. Ing. H. Maury 20
2.5. Uniones Soldadas - Desventajas
■ Limitado desempeno a cargas dinamicas que implica la realizacion de
tratamientos mcos y termicos para mejorarlo
■ Emision de radiaciones y calor que pueden afectar la salud de los operarios
■ Elevada dificultad para la separacion
■ Requiere de personal de elevada calificacion para su realizacion
■ Introduce concentracion de esfuerzos y tensiones residuales
■ Introduce deformaciones no deseables
■ Puede requerir tecnicas de inspeccion o ensayo especiales para garantizar la
eficiencia de la junta y controlar los defectos que pueden ser focos
potenciales para la nucleacion y crecimiento de fisuras especialmente en
carga dinamica o estatica bajo determinadas condiciones de temperatura o
qui'micas
■ Su diseno puede implicar la aplicacion de modelos de mecanica de la
fractura
Dr. Ing. H. Maury 21
CAMPOS DE APLICACION DE LA SOLDADURA
4-
Se usa en el ensamblaje de piezas de tamano
medio hacia arriba. Para pequenas piezas se utiliza
la forja o el sinterizado.
La soldadura es ventajosa en dos areas:
- Reemplazo de remaches grandes y pernos.
- Produccion a pequena escala no masiva.
Ventajas:
- Reduce procesos conexos de maquinado.
- Los cambios son facilmente realizados.
Dr. Ing. H. Maury 22
2.7 NORMATIVA DESIGNACION DE ELECTRODOS
AWS (Estructurales)
E - XX - XX
Resistencia
Posicion
• Tipo de
revestimiento
w • Tipo de escoria
• Tipo de arco
• Penetracion
• Presencia de polvos
de hierro
Dr. Ing. H. Maury 23
2.7 DESIGNACION DE 
ELECTRODOSi-
■ Electrodos de Alta Aleacion
E - XXX - XX
Clase c e acero
• Revestimiento
• Tipo de acero
Electrodos de Baja Aleacion
E - XXXX - XX
Posicion
> Clase del
revestimiento
Dr. Ing. H. Maury 24
2.7 CARTAS PARA LA SELECCION
DE LOS ELECTRODOS
Designacion
AWS Aplicacion Propiedades
Tipo de
corriente
Diametro
Electrodo
Amperaje
recomendado
E6010
Electrodo de
revestimiento
sodico
Para todas las
posiciones, magnifica
ductilidad y calidad
radiografica, escoria de
facil remocion, tuberias,
estructuras, coladas,
fundiciones de acero,
tuberias de prenon, alta
penetracion.
Sut = 62 - 72 Kpsi
Syt = 52 - 62 Kpsi
A = 22 - 30%
R.A.= 40 - 60%
C.C.
Polo (+)
2.5 mm
3.2 mm
4.0 mm
5.0 mm
6.0 mm
50 - 80
70 - 120
90 - 170
115 -210
140 - 250
E6011
Celulosico
potasico
Trabaja bien con ambos
componentes.
Apl.: Construcciones
normales, materiales
galvanizados, alta
penetracion
Sut = 62 - 72 Kpsi
Syt = 52 - 62 Kpsi
A = 22 - 30%
R.A.= 40 - 60%
_Dr Ing H
C.A.
C.C.
Polo (+)
Maury_
2.5 mm
3.2 mm
4.0 mm
5.0 mm
6.0 mm
50 - 80
70 - 120
90 - 170
115 -210
140 - 250
25
2.7 CARTAS PARA LA SELECCION
DE ELECTRODOS
Designacion
AWS Aplicacion PropiedadesTipo de
corriente
Diametro
Electrodo
Amperaje
recomendado
E6013
Pentilico
Arco estable, ambas
corrientes, buena
penetracion,
recomendable para
aprendices, chasis de
camiones, estructuras,
tanques
Sut = 60 - 70 Kpsi
Syt = 55 - 65 Kpsi
A = 18 - 30%
R.A.= 30 - 50%
E6013
Titanio
Rubidi
o
Tipo europeo, excelente
presentation baja
penetracion, manejo
facil para aprendices,
recomendable para
laminas delgadas,
muebles de acero,
Sut = 60 - 80 Kpsi
LE = 88 - 67
A = 18 - 30%
R.A.= 30 - 50%
C.C.
Polo (+/-)
2.5 mm
3.2 mm
4.0 mm
5.0 mm
6.0 mm
50 - 90
100 - 140
140 - 150
180 - 260
260 - 325
M
Designacion
AWS Aplicacion Propiedades
Tipo de
corriente
Diametro
Electrodo
Amperaje
recomendado
E7018
Basic
o
WIZ1
8
Electrodo de bajo
hidrogeno con polvo de
Fe, muy buena
soldabilidad, buena
calidad radiografica,
buena resistencia al
impacto a bajas T.,
Usos: tanques,
calderas, acero forjado,
maquinaria pesada, Ac.
Aleados penetracion
media
Sut = 70 - 80 Kpsi
Syt = 58 - 67 Kpsi
A = 24 - 3%
R.A.= 40 - 75%
C.A
.
C.C
.
Polo 
(+)
2.5 mm
3.2 mm
4.0 mm
5.0 mm
6.0 mm
80 -110
100 - 145
135 - 200
170 - 270
220 - 340
Niquel 100
Soldaduras
maquinables, se utiliza
para fundicion gris,
buena resistencia, cajas
de diferenciales,
engranajes
Sut = 50 -71 Kpsi
Syt = 20 - 42 Kpsi
A = 5%
C.A
.
C.C
.
Polo 
(-)
2.5 mm
3.2 mm
4.0 mm
35 - 80
70 -110
110 -130
Dr. Ing. H. Maury 27
Tabla para la seleccion del diametro del electrodo
Espesor de
material
1/16"a 3/32" 1/8"a 5/32" 5/32"a 1/4" 3/16" a 3/8" 1/4" a 1/2" 3/8"a 1"
Diametro de
electrodo
apropiado
3/32" 1/8" 5/32" 5/32" a
3/16"
3/16"a
1/4"
1/4"
Tablas para el espesor mfnimo de filete o garganta
Espesor del
elemento
Mfnimo
tamano
t< 1/4" 1/8"
/" < t< /" 3/16"
1/2" z t< 3/4" /"
3/4" < t< 1/" 5/16"
Espesor del
elemento
Mfnimo tamano
1/" < t< 2/" 3/8"
2/" < t< 6" /"
t> 6" 5/8"
Nunca el espesor del cordon debe ser mayor que el espesor de la placa,
normalmente es el 70% del espesor recomendado
r Dr. Ing/H. Maury 28
Caracterfsticas y aplicaciones de los revestimientos de electrodos
Oxidante
Grueso
Automatico, poca penetracion, para
relleno se utiliza en electrodos de
corte
Delgado Semiautomatico, para relleno, poca
resistencia
Acido (silice y derivados)
Buena velocidad de fusion, buena
penetracion, muy sensible a
impurezas en el metal base
Tipos de revestimiento
Neutro (oxidos inestables)
Para posicion horizontal, fusion
lenta, bajo rendimiento del material
de aporte, buena resistencia
Rutilico (Rutilo)
Apropiado para la soldadura en
posiciones dificiles (sobrecabeza,
vertical), solidificacion rapida
Organico (Celulosa 20 %)
Poca escoria, fusion rapida, buena
penetracion util para laminas
delgadas
Basico (carbonato y permanganato de
calcio con algo de fluor)
Para aceros de mala calidad, para
bajos esfuerzos, elevada resiliencia
Seleccion de electrodos
IMPORTANTE
El tamano, tipo de electrodo y revestimiento
debe ser acorde con los materiales a unir,
dimensiones, forma del cordon, posicion,
requerimientos del equipo disponible,
corriente, etc.
Dr. Ing. H. Maury 30
2.9 Representacion y desiqnacion segun normas AWS
CONIORNO
PAHEJA CON '/EX A
SGlCAFI
TOOO
ALREDEDOR
50LQADURA
EN 08 RA
LOCALIZACION NORMAL DE LOS ELEMENTOS DE UN SlMBOLO DE SOLDADURA
SIM9OL0 DE AC A 3 ADO
MBOLO Dfi EN3ASAD0
HL AkjULO COMPREND^DO
0 AVE..ANAOO PAPA
SCLDOUFUS oe r iPO\
J.MH-.i iUN 0 C.0N3IST£NCIA
PARA iOLOAOURAS °
RESI5~"MCU
. NE- ;E BEfFf*ENC -
;■>== ■ 1 JAOI; ; \E.?
' IC'JjSOS ■ f OTHAi
- - - E " E N C r AS
C O L A
P'J EC ; OMITIHSE C .■ 
AM DO
\C S£ -JSAN "EF = 
^£* iCIA5l
3IMB:„3S J ASICO? : = LA
SC-I.C--JJHA □tTA_. = s
DP sRENClA
APERTURA D£ LA RA1Z , PROFL 'VDlOAD
DEL REL LENO PARA SOLDAC . =»AS
DE RANUHA Y 7APQN
LOMGtTUD 0£ SOLDAOUPA
PASO (DISTANCEA t>E C6MR0 A
CeNTaO PARA SOLDAOO^AS
D'SCCNTINUAS'
SiVI BOcO DE SO.DADU R * ' - ? \ OSRA
SllVtiOLQ DE SOL^AR
rOOO ALBEDP
LOS ELFME' , -OS OflTENICOS
EN ESTA "HMANECCN
MOSTRAOO^ CO AN DC LA COLA
V LA FLECHA SE INV^ERTEN
'LECHA QUE U N t -A Clc
"<£(-'e?it^C:A A LA -UNTA M.EMBRO
OUE HA oe ACANALARSE LA00
36 LA JoNTA HAC:A EL COAL SEN A LA
L.A flECHA ES EL JVDO DE _A ?-_ECHA
ft.,c«rcjr3j V E!. O-'JSJ "5 t - t!_
0TR0 LA 00
NUMERG DE PUNTOS C
'HOVECCtONEa 0= SGLDAC-RA
SIM80L0S BASICOS PARA SOLDADURA DE ARCO Y/0 GAS
RUETt
?Ara«
0
HAWB*
frLNTO it AH CO
C3*00rt
DC A*CO
RANURA
«S**L-
DAfl FUSION SCA»-*J10
BLK)*0«
CUAOIIApOl V *! 5(1*00 u J
iWCA«W»
t*i v
atsei
AVDCAR
D*DO
WtMiftAL tSQI/IHA
IN ^Z7 W II- ]V-
1/ V V i r A 11
Recomendaciones generales del proceso de soldadura
X-
1. En la primera pasada la corriente debe ser menor.
2. En soldaduras verticales, la corriente debe
disminuirse de un 20 a 25%.
3. Para soldadura sobre cabeza se debe disminuir la
corriente entre 20 a 25%.
4. La temperatura de almacenamiento de electrodos
debe ser 10° sobre la temperatura ambiente.
Dr. Ing. H. Maury 32
Recomendaciones generales
En un cordon horizontal el tamano del
cordon no debe ser superior a cuatro veces
el diametro del electrodo.
En un cordon vertical el tamano del cordon
no debe ser superior a seis veces el
diametro del electrodo
Las piezas gruesas deben precalentarse
para reducir el choque termico
Dr. Ing. H. Maury
Recomendaciones generales
RECOMENDACIONES PARA EL DISENO DE UNIONES SOLDADAS
1. Siempre que sea posible, utilizar disenos stmetricos de la junta. Esto ayudara a
distribuir uniformemente cualquier distorsion
2 , Especificar soldaduras cortas e intermitentes en lugar de soldaduras continuas:
se reduce la dtstorsion por ei caior y los costos de material Sin embargo, fas
soldaduras intermitentes introducen concentradores de esfuerzo
3. Evitar cambios de esfuerzos en una soldadura Preferiblemente toda la seccion
debe estar sometida a un mismo tipo de esfuerzo
i|i?j If nonynitarrri ft&ai|ir*5 i§ ynavOidlLtile Uft ifiiftmitten? welds
ivmmeiry is btK
Dr. Ing. H. Maury 34
Recomendaciones generales
4. Evitar juntar vanas soldaduras en una misma zona.
IP-
L
J
•ft in) Poor design practice became ot
a stress change across the weld
rl■ I
£
^ 4i>) Good assign practice due 10 unHorm
stress (tension! across the weld
Avotd this Recommended
5. Reducir la concentration de esfuerzos usando soldaduras de tamano
adecuado. Este tamano es funcion de los espesores de las piezas a unir.
6. Minimizar las cargas sobre las soldaduras cuando sea posible, localizando la
soldadura en areas de baja solicitation,
PREPARACION DE BORDES PARA JUNTAS SOLDADAS
2.6.1 Juntas a Tope
• Si t < 3mm (1/8")
V/////////,
1 t
0 Electrodo = 3mm
1 , M M 
| ' i h
• Si 1/8"< t < 1/4"
V
1 t
Dos pasadas,
0 Electrodo = 4mm=5/32 ft
1 , 5 
O f i ii I V J . I I . nuui 36
• Si 1/4" < t < 3/8" Bisel en "V"
e = 1.5mm - 3 mm
= 1/16" - 1/8"
amin = 60°
"min
h = 1/16" - 5/32"
Dr. Ing. H. Maury 37
• Si 1/2" < t < 5/8" Bordes en "U n
e = 1/8"
a = 10 a 20°
h = 5/32"
Elementos de diferente espesor• Si 1/2" < t < 5/8 n
e = 1/8"
a = 45 - 50°
h = 3/32" - 1/8"
Mayor penetracion
vertical inaccesible
ry
. . j
_8
• Si 1/2"< t < 5/8"
0.1
u . £
• Si 1/2" < t < 5/8"
Penetracion total en "X"
asimetrico o en "V" doble
e = 1/8" h = 1/8" - 5/32"
a1 = 60° B = 5/16"
a2 = 90° A= 5/16" -3/8"
Penetracion total en
simetrico o en "V" doble
e = 1/8"
a1 = 60°
a2 = 90°
h = 1/8" - 5/32"
B = 5/16"
0.
1
Preparacion de Juntas en "T //
► JUN l fcM * T
±4 l f t ' —» No requjeve "pr^fcoixicton ^---1—1
— ' r kXxVZZ7A~7
Dr. Ing. H. Maury
Preparacion de Juntas en "T"
11 -¬
A * »/e"
b '/er'
' «/«»
Bi'seL "Do We
&Ls 55°
So W, ^-ro n4n|.
- £/S2' Sold - SoWcob^a
*E %fz* ^ cLfVai acces-o
"K * '/&" : STf
Lu y s^old- \Jt(bccJL
- 3/.y£' Sold. Sibbftotaa.
•£* '/» t.
Dr. Ing. H. Maury
Preparacion de Juntas en "T"
?oro ctA'cu acce^ y ±->s/4'
| 
| ;
PLAM
A scaeecfttesA
VERTICAL
vst 25" 3 5 ® 35"
r 12 45 4 5
0. 3 3 3
lb 3 2 3»5*[M«drdos
/
mm 1
> -
Dr. Ing. H. Maury 42
SOLDADURAS A CARGAS 
SIMPLES
Los filetes sedisenan a corte
2.7.1. Filete sometido a carga axial
f =
P
S
f =
= P
T ' f g = S
Carga unitaria de Tabla 6-3 AWS
Dr. Ing. H. Maury 43
Esfuerzos Admisibles segun AWS
TABLE b-3 Allowable Load for Various Sizes of Fillcl Welds
Strength Level of Welti Metal (EXX)
GO" 70J so 90' 100 ncr 120
Allowable Shear Stress on Throat ksi i 1000 psi i of Fillet Weld or Partial Penetration Groove Weld
7 ~ 18.0 21.0 24.0 27.0 30.0 33.0 36.0
Allowable I In it Force on Fillet Weld kips 1 mear in
f = 12.73w 14 85«J 16.97u, !9.09(t) 21 2UJ 23.33w 25.45w
Leg fa Allowable Unit Force for Various Si/c^ of Fillet Welds
Size w. in. kips'linear in.
1 12.73 14.85 16.97 )9,{W 21.21 23.33 25,45
7
I 1U4 12.99 14 85 16 70 1X. 57 20,41 22,27
J
s
9.55 11 14 12.73 14.32 15.92 17.50 19,09
s
1
7.96 9.28 10.61 i 1,93 13.27 14.58 15,91
* 6.37 7.42 8.4H 9,54 10.61 1 1.67 12.73
TT: 5-57 6 50 7.42 8.35 9.2H 10.2! 11.14
i 4,77 5.57 6.36 7.16 7.95 8.75 9,54
ts 3.98 4 64 5,30 5.97 6 63 7.29 7,95
1 3. IK 3.71 4.24 4,77 5.30 5.83 6.36
h, 2.39 J 2.7H 3-IK 3.58 3.98 4.38 4,77
i 1.59 1,86 2.12 2.39 2.fi5 2.92 3.18
t 0.795 0.930 1.06 1.19 1.33 1.46 1.59
i Bulleiin l>412: New Stress Allowables Affect Wektmcni Design The Lincoln Electric Company, with permission
'Killer wddt actually tested by the joint AISC-AWS Task Committee
Esfuerzos Admisibles segun AISC, carga estatica
J ...... -
Esfuerzos p e r m i t i d o s p o r e l r eg l am en to A I S C p a r a m e t a l so l d an te
TIPO DE CARGA TIPO DE JUNTA ESFUERZO PERMISIBLE n*
Tensi6n A tope 0.60Sy • i 1.67
Aplastamiento A tope 0.90 Sy 1.11
Flexibn A tope 0.60~0.66.SV 1.52-1.67
Compresi6n simple A tope O.bOSy 1.67
Cortante A tope o de filete 0.405v 1.44
•El factor de seguridad n ha sido calculado considerando la encrgia de distorsi6n.
Dr. Ing. H. Maury 45
T =
Filete circular a torsion
Mr Mr
J = 0.0707- h - J
uJu = H; H=tg = 0.0707- h
H
JU Tabla 9.1 del Shigley
De otra manera:
F = 2L ^ f = 2T/d = 
2T d n - d - t g n - d t g
O O
T - d/2 2T
T =
3
2n4r t g n - d - t a
8 g g T
Dr. Ing.
Momentos polares de Inercia Unitarios - Soldadura
SEGUNDO MOMENTO POLAR
SOLDADURA Afl£A DE GARGANTA UBICAClON DE G DE AREA UNITARIO
>
1
7
I- cf
J
A = Q,107hd 5 = 0
y = <t>2
J„ = d t\l
E
h
T
d
L
L
A = 1.414A./ x = bi 2
y = da
J.
d\ ib? + J2:i
TH
/I = 0.707^2* + d ) x
2 (b + d)
d*
2 (b 7"<i )
h jb + 1if -
12(fr + rf)
-M
V
t
-♦(J d
{
-A £r*-
A = 0.707*(2* + d ) x
2h + d
y = d!2
J u ~
S h} + 6 bd1 + (Is b'
\ 2 2 
b + d
( b + rfl'
A-i.4 i4w + rf) * =» bn j„
T 6
I -
J y = 6TL
©
4 =* \ A U i r h r Ja = 2wJ
' Oes el enuraiebdel grupo d< uniones Jd icHdwJura; Ac ri tiunintxtc junrii; el pjanode momttuode wircidt son el plana 4? li
pipni; iodai In juntas son dc n-ivjlio uniiarie.
47
Filetes circulares sometidos a flexion
t
a = Mc
I
c = 0.5(d + 2h) ; I = 64 [ + 2h)
ab =
= M - 0.5 (d + 2h)
n64(d + 2h)4 - d
4 M
a —-
max r2_
En General
nd 
t.
a =
Mc
V *
Buscar en Shigley 9-2
Dr. Ing. H. Maury
MODULOS DE UNITARIOS FLEXIONALES - SOLDADURA
BusijiJejo de Ja
juntu Holriadu
b = anchura J = 
altura
Flexion
alrededor del ej* X - X
f "
i I - - - -
i_
----X Z , t
w 6
l
* - i 
*m f
- T J
Li
z - ^ 1
L»- I -J |
*------* i
\
»
Z v = b d
f h l M f U t 'jo dt» lil
junta soldadu
ft = michuni d - 
alltini
Ho* ion
nirt'dedur del vje \ X
~F~ I
=J
v .
T
TJ
i J "M- A -PJ
t'r
"J—* i
i v-
E
1 * * 4
%
e =
Punt M4|*rJ«f Kin* inferior'
* t J.
^ _ Zbd + d~ d- (2b +
W " = * 3(5T7r
___ l ' - t J t p " J in 'Tni t him. tri[r I J f , r
t-
Vr*-
* t - a J
= firf
+ d d 7 (2b + d )
3 = TTETTTj-
__Fv"'' Parte mferJor_t
7 . 4 bd » rf9 44^ + r
3 " 6i>V3Z"
Pan* 4u |M r i n f | » r t f 1 p infMior
^ It) = bd + —
£w = 2W + ~
. 3
TTdP
'h i =
-HI = ~r— + TfD
**
49
Filete de soldadura cargado excentricamente
i-
L
• 1w
u.
T = W (a + 0 .5L)
Tr . p
T =
Jh
T -
2lh
J . = h
L + 3LW = 
Q.^VL
2 + 
w2
,, 3TVL2 + w 2
T" = h(L + 2lw2)
T =T X + T 2
Dr. Ing. H. Maury 50
Soldadura de tapon
P
_
A
4 P
nd2
RESISTENCIA A LA FATIGA DE SOLDADURAS
La resistencia a la fatiga de soldaduras es
de 2 a 3 veces mas baja que la del material
base. Esta reduccion se debe basicamente a
la concentracion de esfuerzos.
El martillado y granallado mejoran la
capacidad de las juntas a cargas dinamicas.
Dr. Ing. H. Maury 52
RESISTENCIA A LA FATIGA DE SOLDADURAS
METODO SIMPLIFICADO
Un metodo simplificado de diseno a fatiga
consiste en incluir los concentradores de
esfuerzos para amplificar y hacer el diseno a
carga estatica con factor de seguridad entre
3 y 4.
En la tabla 6-6 de ZIMERMAN se expresan
los concentradores de esfuerzos.
Dr. Ing. H. Maury 53
2.8 RESISTENCIA A LA
FATIGA DE SOLDADURAS
METODO SIMPLIFICADO
En la tabla 6-6 de ZIMERMAN se expresan los concentradores de
esfuerzos.__
TABLE 6-6 Stress Concentration Factors tor Welds''
Type of weld K ,
Rcinforced butt weld
Toe of transverse fillet weld
l :,nd of parallel fillet weld
T-butt joint with sharp corners
These factors arc unnecessary if the AWS code is followed.
1 .
2
1.
5
2.
7
2.
0
r~
L
V
Dr. Ing. H. Maury 54
RESISTENCIA A LA FATIGA DE SOLDADURAS
METODO EXHAUSTIVO
Otro metodo es determinar el limite de fatiga por el
metodo convencional y em plea r un factor de
seguridad entre 2 y 3 (Juvinall y Shigley).
S =S' *C *K *K
>Je J e ̂ L lxsup lxtam lxco
Ksup=Kforja = °.53
Ktam=°.8
En shigley, los esfuerzos oae y ome son calculados
normafmente considerando el concentrador de
esfuerzos, en Juvinall los esfuerzos se suman
vectorialmente, no se usa Von Mises.
En filetes siempre se trafrajaaa7 corte (Ses) 55
RESISTENCIA A LA FATIGA DE SOLDADURAS
METODO EXHAUSTIVO
Se aplica Goodman, paro hay que revisar por
fluencia.
En Europa las soldaduras se especifican por
el tamano de garganta en lugar del cateto
que usa la AWS para los filetes.
Dr. Ing. H. Maury 56
CONDICIONES DE DISENO A CONSIDERAR
■ Condiciones permanentes o de operacion
normal.
■ Condiciones transitorias (Arranques,
paradas, cargas estaticas maximas)
■ Condiciones de accidente o supercriticas.
Dr. Ing. H. Maury 57
PROCEDIMIENTO BASICO DEL
DISENO DE JUNTAS SOLDADAS.
Evaluacion de cargas en los elementos a
unir.
Definir geometria y disposicion de la
union.
Seleccion del electrodo.
Escogencia de la preparacion de la junta.
Dr. Ing. H. Maury 58
PROCEDIMIENTO BASICO DEL DISENO DE
JUNTAS SOLDADAS (CONT).
Escogencia de la preparacion de la junta.
Evaluacion de esfuerzos.
Teoria de diseno a emplear
Dimensionar el cordon.
Recomendaciones o medidas preventivas
en la aplicacion o preparacion del cordon.
Dr. Ing. H. Maury 59
FACTORES A CONTROLAR EN
JUNTAS SOLDADAS
La resistencia de una junta soldada depende de
muchos factores que deben ser controlados para
obtener soldaduras de calidad.
a) Calor: Deformaciones y esfuerzos termicos,
residuales, calentamiento uniforme y
precalentamiento.
b) Fragilidad partes soldadas, tratamiento de alivio
de tensiones (recocido).
c) Velocidad de avance, procedimiento, operario
calificado
d) Procesos de inspeccicDpimg. H. Maury 6
Metodo de la AWS para el
 ̂idiseno de puentes soldados
■ TAREA
Dr. Ing. H. Maury 61
Temperatura de precalentamiento y
su importancia
El proposito de precalentar:-
Reduce el riesgo de fractura por hidrogenacion
Reduce la dureza de la zona afectada por el calor
despues de la soldadura
Reduce los esfuerzos de contraccion durante el
enfriamiento y mejora la distribution de los esfuerzos
residuales.
Si se realiza un precalentamiento localizado, debe
extenderse por lo menos 75 mm desde la soldadura,
preferiblemente sobre la cara opuesta al lado donde
se suelda Dr. Ing. H. Maury 62
Temperatura de precalentamiento y
su importancia
■ Determinacion del Carbono Equivalente
■ CEIIW = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15
■ Determinacion del espesor combinado
■ tECJ=t1+ t2 + t3+ t4
63
tT - mqp tfikJuig» twHf 75mm
Foe wekU betwwr tj and tg;
gnore t| Ltnten itis MtttAf
wetdodtoti
Temperatura de precalentamiento y su importancia
■ Determinacion del Calor Aportado
^ I * E 60
Q =-x-
V 1000
Q: calor de entrada (KJ/mm); I: corriente (A); E : 
Voltaje (V);
V : Velocidad de Avance (mm/min)
m Determinacion del Numero de referencia de soldabilidad
Tabla 1. Numero de Referencia de Soldabilidad (NRS)
seaun el Carbono EquivaientelCE]_de un acero.
CE (%) NRS CE (%) NRS
CE < 0.30 1 0.55 < CE < 0.60 7
0.30 <CE< 0.35 2 0.60 <CE < 0.65 8
I 0 35 < CE < 0.40 3 0.65 < CE < 0.70 9
0.40 < CE < 0.45 4 0.70 < CE < 0.75 10
0.45 < CE < 0.50 5 0.75 <CE< 0.80 11
0.50 < CE < 0.55 | 6 0.80 < CE 12
Temperatura de precalentamiento y su importancia
■ Determinacion del Indice de soldabilidad = F,„_ NRS)
Combined TKcfcnwTc-t| +t2 + t3 +t4mm
Figura 3. Determinacion del indice de soldabilidad de la junta segun el
numero de referenda de soldabilidad y el espesor combinado de la 
junta. Dr. Ing. H. Maury 65
Temperatura de precalentamiento y su importancia
Temperatura de precalentamiento para electrodos con bajo
hidrogeno (EXX16, EXX18, EXX28, EXX48) para procesos
automaticos y semiautomaticos de soldadura)
Joint
weJd
Index
^Miidfrg enery frtput fctaftJe /mm erf deposit
Dr. Ing. H. Maury 66
1 2 3 4
ertcjgy input Ufajufte /mm of deposit
Dr. Ing. H. Maury
Temperatura de precalentamiento y su importancia
Temperatura de precalentamiento para electrodos con hidrogeno
no controlado, soldadura manual
^ i Defectos en las soldaduras
■ TAREA
Dr. Ing. H. Maury
J PROCESOS DE PRECALENTAMIENTOQue es?
El precalentamiento es en esencia una elevation de la temperatura de
toda la parte o de la zona de la soldadura. hasta un nivel superior al de
los entornos
Aplicacion:
El precalentamiento se utiliza principalmente antes de soldarse en
aleaciones ferrosas de espesor importante para contenidos de carbono
de mas de 0.25% de carbono
OBJETIVOS:
Su proposito es reducir el ohoque term co al inicio del soldeo y produoir
un enfriamiento mas lento, y por tanto mas uniforme : con miras a
disminuir las tensiones y distorsiones residuales derivadas del proceso
Preclentamiento
The purpose of preheat:-
1.Reduce the risk of hydrogen cracking
2.Reduce the hardness of the weld heat affected
zone
3.Reduce shrinkage stresses during cooling and
improve the distribution of residual stresses.
If preheat is locally applied it must extend to at least 75mm from the weld
location and be preferably measured on the opposite face to the one being
welded. Dr. Ing. H. Maury 70
Preclentamiento
PROCESOS DE PRECALENTAMIENTO
COMO SE HACE?
•Cuando la pieza es pequena: se coloca una parte
entera en un horno permanente o en un homo temporal
de ladnllo construido en tomo a la parte
•Cuando la parte no puede moverse o cuando es
demasiado grande para moverse. Puede usarse un
soplete oxiacetilenico o algun otro tipo de soplete para el
precalentamiento; o bien puede usarse un precalentador
electrico por induccion, corno el que se ilustra en la
figura de a bajo
a) Conexion dell sistema electrico
de precalentamiento LXO-LLbC
b) Instalacidn terminada del
sistema de precalentamiento
con un pinometro
71
Preclentamiento
PROCESOS DE PRECALENTAMIENTO
RANGOS DE TEMPERATURA
•Electrodos de Acero Convencional: 177 a 370 °C (350 y
700 °F)
•Electrodos del tipo de bajo hidrogeno: hasta 150 C (300
°F)
■Pasos para encoritrar T de Precalentamiento:
■El paso 1 corisiste en determiriar el equivalente quimico
en carbono acero:
■[C]c = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10
■El paso 2 consiste en determiriar el equivalente en
carbono para el espesor de placa:
"[C]t = [1 + 0.005 (espesor eri milimetros) ]
■El paso 3 consiste en determinar el equivalente total
■[C]T = [C]c+[C] t
■En el paso 4 da la temperatura de precalentamiento:
■Tof = 630 ([C], -0.25)0G+ 32
■Preheat temperature ° C = 350 (C, - 0.25V2
Preclentamiento
« m s + f t * ^ - . a * . e s t
-
NO %
jT̂ -■
Dr. Ing. H. Maury 73
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 49
	Slide 50
	Slide 51
	Slide 52
	Slide 53
	Slide 54
	Slide 55
	Slide 56
	Slide 57
	Slide 58
	Slide 59
	Slide 60
	Slide 61
	Slide 62
	Slide 63
	Slide 64
	Slide 65
	Slide 66
	Slide 67
	Slide 68
	Slide 69
	Slide 70
	Slide 71
	Slide 72
	Slide 73