Soldadura

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Prof. Oscar González R. 
SOLDADURA 
Departamento de Mecánica 
MC4131: Diseño de 
Máquinas I 
Prof. Oscar González R. 
SOLDADURA 
El concepto: 
 
Es la unión de dos o más piezas de iguales o 
diferentes materiales mediante enlaces 
atómicos 
Enlaces atómicos: 
 
• Covalentes 
• Iónicos 
• Metálicos 
• Van der Waals 
Intensidad 
decreciente 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la 
soldadura de metales: 
 
Para el logro de los enlaces 
atómicos en metales por 
soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las 
superficies para lograr que los 
átomos superficiales en las áreas 
de unión no estén totalmente 
saturados en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Prof. Oscar González R. 
SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
• Haz de electrones 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
• Haz de electrones 
Por deformación mas fusión 
• Forja 
 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
• Haz de electrones 
Por deformación mas fusión 
• Forja 
• Resistencia eléctrica 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
• Haz de electrones 
Por deformación mas fusión 
• Forja 
• Resistencia eléctrica 
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SOLDADURA 
Objetivo práctico de la soldadura de 
metales: 
 
Para el logro de los enlaces atómicos en 
metales por soldadura, es preciso remover la 
capa de óxido que existe en las superficies 
para lograr que los átomos superficiales en las 
áreas de unión no estén totalmente saturados 
en sus enlaces 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
1.- Según la forma de eliminar el 
óxido superficial 
Por deformación: 
• En frío 
• Ultrasonido 
Por fusión 
• Gas (acetileno) 
• Arco eléctrico 
• Plasma 
• Laser 
• Haz de electrones 
Por deformación mas fusión 
• Forja 
• Resistencia eléctrica 
• Fricción 
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CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
2.- Según el aporte 
• Autógenas 
 No hay material de aporte 
 
• Homogéneas 
 Material de aporte = material base 
 
• Heterogéneas 
 Material de aporte y/o materiales base 
diferentes 
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SOLDADURA 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
3.- Según la posición de ejecución 
de la soldadura 
• Planas 
• Horizontales 
 Verticales 
 Descendentes 
 Ascendentes 
• Sobre la cabeza 
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SOLDADURA 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
4.- Según la geometría 
• A tope (Butt weld) 
 No biseladas 
 Biseladas 
 (biseles en V, Y, X, K, J, etc) 
• Angulares (fillet weld) 
• A solapa (Lap weld) 
• De extremo (edge/corner 
weld) 
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SOLDADURA 
CLASIFICACIÓN DE LAS 
SOLDADURAS 
5.- Según la ubicación de 
la línea de acción de la 
carga aplicada 
• Cargas concéntricas 
 Si la línea de acción de la 
carga aplicada pasa por el 
Centro Geométrico del 
cordón de soldadura 
• Cargas excéntricas 
 Si la línea de acción de la 
carga NO pasa por el Centro 
Geométrico del cordón de 
soldadura 
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SOLDADURA 
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DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
PARTES DE UNA 
SOLDADURA 
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DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N°1: 
 
Resistencia de una unión soldada 
por arco eléctrico a tope con 
carga concéntrica transversal: 
soldA
F
 adm
hl
F

. 
soldSy
b 
h 
soldSyl
F
h
.
.
min


Sysold implica conocer la resistenciaa 
fluencia del material de aporte del 
electrodo 
 
Normalmente, Sysold > Symat base 
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DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N°2: 
 
Resistencia de una unión soldada por 
arco eléctrico a solapa con carga 
concéntrica transversal: 
45° 
t 
h 
ζmax 
hht .707,0.
2
2

cortesoldA
F
.
 adm
lh
F

..707,0
soldadm Sy.3,0
AISC 
Sysold implica conocer la resistencia a fluencia 
del material de aporte del electrodo 
Normalmente, Sysold > Symat base 
Conservadoramente, 
toda soldadura a filete 
se verifica a corte 
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DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 3 
 
Resistencia de una unión soldada por arco eléctrico a solapa con 
carga concéntrica paralela 
hht .707,0.
2
2

cortesoldA
F
.
 adm
lh
F

)..707,0.(2
Sysold implica conocer la resistencia a fluencia 
del material de aporte del electrodo 
Normalmente, Sysold > Symat base 
F F 
F F 
h 
l 
DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 4 
 
Resistencia de una unión 
soldada por arco 
eléctrico a filete con 
carga EXCÉNTRICA 
z 
x 
y 
Vx 
Vz 
Vy 
Mz 
Estrategia de solución: 
 
1. Se propone una geometría del cordón de 
soldadura 
2. Se calcula el Centro Geométrico del cordón de 
soldadura propuesto 
3. Se “trasladan” todas las cargas al Centro 
Geométrico del cordón de soldadura 
(“trasladar” significa hallar las cargas 
estáticamente equivalentes ubicadas en el C.G.) 
Vz Mz 
Vx 
Vy 
Mx My 
DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 4 
 
Resistencia de una unión 
soldada por arco 
eléctrico a filete con 
carga EXCÉNTRICA 
z 
x 
y 
Vx 
Vz 
Vy 
Mz 
Estrategia de solución: 
 
4. Se determinan (por inspección validada por 
cálculos), los posibles puntos críticos del 
cordón de soldadura 
Vz Mz 
Vx 
Vy 
Mx My 
DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 4 
Resistencia de una unión 
soldada por arco eléctrico a 
filete con carga EXCÉNTRICA 
z 
x 
y 
Vx 
Vz 
Vy 
Mz 
Estrategia de solución: 
5. Se calculan los esfuerzos que generan las 
cargas trasladadas sobre el cordón de 
soldadura 
Vz Mz 
Vx 
Vy 
Mx My 
Por tratarse de una soldadura a 
filete, las CARGAS DIRECTAS Vx, 
Vy y Vz generan esfuerzos 
cortantes “primarios” τ’x, τ’y, τ’z sold
x
x
A
V
'
sold
y
y
A
V
'
sold
z
z
A
V

DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 4 
Resistencia de una unión 
soldada por arco eléctrico a 
filete con carga EXCÉNTRICA 
z 
x 
y 
Vx 
Vz 
Vy 
Mz 
Estrategia de solución: 
4. Se calculan los esfuerzos que generan las 
cargas trasladadas sobre el cordón de 
soldadura 
Vz Mz 
Vx 
Vy 
Mx My 
Los MOMENTOS Mx, My y Mz 
generan esfuerzos cortantes 
“secundarios” τ’’x, τ’’y, τ’’z 
sold
z
x
J
yM .'' 
sold
z
y
J
xM .'' 
sold
y
sold
x
z
Iy
xM
Ix
yM ..'' 
DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejemplo N° 4 
Resistencia de una unión soldada por arco eléctrico a filete con 
carga EXCÉNTRICA 
sold
z
sold
x
xxx
J
yM
A
V .'''  
sold
z
sold
y
yyy
J
xM
A
V .'''  
sold
y
sold
x
sold
z
zzz
Iy
xM
Ix
yM
A
V ..'''  
222
zyx   adm
Esfuerzo cortante total: 
DISEÑO A RESISTENCIA DE SOLDADURAS POR 
ARCO ELÉCTRICO 
Ejercidcio 
Resistencia de una unión soldada por arco eléctrico a filete con carga EXCÉNTRICA 
1
5
0
 
20kN 
Se desea diseñar la unión soldada por arco 
eléctrico entre una cartela de lámina de 
acero AISI 1020 de ½” de espesor y una 
columna de perfil de acero W16x31 
Prof. Oscar González R. 
SOLDADURA