Soldadura. Cálculo de Uniones Soldadas

Soldadura.

Se puedo definir soldadura al proceso mediante el cual, se unen dos o más piezas metálicas de composición similar aplicando gran cantidad de calor, con la aplicación de presión o sin ella y con adición de metal, aleación fundida a sin ella, de tal manera que se cree una unión intima entre las piezas a unir. Su principal ventaja es la estanqueidad de la unión, la resistencia mecánica, la resistencia anticorrosiva y la disminución de peso con relación a otros medios de unión.

La soldadura por arco eléctrico consiste en unir mediante la producción de calor generado por un arco eléctrico, dos piezas metálicas de características mecánicas y metalúrgicas similares, utilizando material de aporte (electrodo) que al fundirse con el material base, forman una aleación (cordón) que mantiene unida a las piezas.

Los electrodos son unas varillas metálicas que se utilizan para soldar, pueden ser desnudos cuando no tienen recubrimiento y revestidas cuando cuentan con recubrimiento. El revestimiento es una pasta a base de celulosa que contiene partículas metálicas idénticas a las de aquellas, se producen por extrusión y deben ser de metal análogo a los materiales que hay que soldar.

La Tabla 2.2 muestra las principales propiedades mecánicas de diferentes tipos de electrodos más comunes:

Electrodo Resistencia Ultima Limite de Fluencia

AWS (kg/cm2) (kg/cm2)

E60XX 4366 3521

E70XX 4929 4014

E80XX 5633 4718

E90XX 6338 5422

E100XX 7042 6126

E120XX 8450 7535

Tabla 2.2 Propiedades Mecánicas de Diferentes Electrodos.

Cordones de Soldadura

Se puede denominar cordón al elemento resistente de la soldadura que toma generalmente y en teoría una forma prismática de sección triangular cuando

la soldadura se hace en ángulo.

Se supone siempre que la sección transversal del cordón es un triángulo isósceles, con lo cual debe cumplirse que la relación existente entre la altura “a” del triángulo y la longitud “b” de los lados es:

a=b*cos⁡〖(45 °)=0,707 L〗 Ec. 2.25.

No obstante en la práctica los cordones pueden ser convexos, cóncavos o reforzados (Figura 2.46).

Figura 2.46 Cordones de Soldadura.

Es conveniente señalar que si el cordón no resulta un triángulo isósceles, en el cálculo se debe considerar siempre el espesor de la garganta generada a partir del lado de menor dimensión.

Por otra parte, si el ángulo que comprende el cordón es obtuso, el lado del ángulo recto equivalente Lmín es el que se obtiene levantando la normal al plano de la base partiendo del vértice.

Cálculo de Uniones Soldadas.

Uniones a Tope.

Este tipo de unión (Figura 2.47) se obtiene soldando directamente uno contra otro los elementos sin solape. Generalmente no es necesario efectuar biseles cuando los espesores de las planchas son pequeños. Para espesores medios en conveniente efectuar biseles en V. Si los espesores son grandes que requieran cordones gruesos, es conveniente utilizar biseles en forma de copa, de esta manera obtendremos economía en electrodos y a la vez eliminaremos tensiones excesivas.

Figura 2.47. Tipos de Soldaduras a Tope.

El esfuerzo cortante producido en la unión (según la figura 2.48) es:

τ^*=P^*/(e*L) Ec.2.26.

Donde:

τ^*= Esfuerzo cortante producido por la carga.

P^*= Carga mayorada.

e= Espesor de las planchas.

L= Longitud de la soldadura.

Figura 2.48 Esquema de Cálculo de Soldaduras a Tope.

La AISC recomienda:

El espesor efectivo de la garganta debe tomarse como el espesor de la plancha más delgada de la unión.

La longitud efectiva de la soldadura debe ser el ancho de la parte unida.

Uniones a Filete.

Consideramos soldaduras de filete o ángulo a las representadas en la Figura 2.49, clasificándose de acuerdo con la dirección de la carga en: paralelas y transversales.

Figura 2.49 Tipos de Soldaduras de Filete.

Las secciones de cortante máximo en cada uno de estos casos son: 45° para cargas paralelas y 67,5° para cargas transversales con lo cual se evidencia que la resistencia para cargas transversales es mayor.

...