TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICOINSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR de los Ríos Ingeniería Electromecánica 5to Semestre Grupo: “A” Diseño de Elementos de Maquinas Unidad 7. Análisis de soldaduras Profesor: M.C. Irineo Ramírez Mosqueda Equipo 2: Gabriel de la Cruz Montiel Manuel Méndez Gutiérrez Luis Fredy Sánchez Díaz Marcial Ricardez Hernández Isaías Hernández Martínez Armando Hernández Miranda Toñoalexis Durán Méndez Pérez Balancán, Tabasco, Noviembre del 2016. ......................................................................................................................................... 17 MAPA CONCEPTUAL ........................................................................................................................................... 16 CUESTIONARIO .. ANÁLISIS DE SOLDADURAS ................................................................................ 19 ....................... 5 7................................................................................ 4 7.......... 3 UNIDAD 7.................................... ÍNDICE INTRODUCCIÓN .2 JUNTAS SOLDADAS BAJO CARGA ESTÁTICA ........................................................................1 TIPOS DE SOLDADURAS................................................................................................................................................. 10 CONCLUSIÓN .................................................... SIMBOLOGÍA Y APLICACIONES .................. 15 BIBLIOGRAFÍA ................................. y la geometría de la junta misma. La soldadura es la forma más económica de unir componentes. La carga puede estar uniformemente distribuida sobre la soldadura. Se describen ambas formas en esta sección. los materiales en la soldadura y en los elementos que se van a unir. INTRODUCCIÓN En el diseño de uniones soldadas es necesario considerar la forma de aplicar la carga sobre la junta. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un material de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los metales originales y se aplican las técnicas correctas de soldar. Taladrado de orificios y adición de sujetadores: remaches y tuercas). o bien se puede aplicar excéntricamente. de tal modo que todas sus partes tengan el mismo esfuerzo. Los métodos alternativos requieren las alteraciones más complejas de las formas (Ej. La soldadura es un proceso importante en la industria por diferentes motivos: Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad. 3 . El ensamble mecánico es más pesado que la soldadura. procesos que en la actualidad se emplean de manera extensa en la manufactura. algunos de los métodos permiten el ensamble rápido de la máquina. El segundo consistió en el mejoramiento de la soldadura. Ya sea que las partes deban ensamblarse o fabricarse. uno de estos métodos puede propiciar ahorros significativos. cementación y pegado. La eliminación de sujetadores individuales. El primero fue el desarrollo de pernos de acero de alta resistencia. y los costos de ensamble representan un factor importante. soldadura suave. lo que incrementa su atractivo. En particular. cuya precarga se podía controlar. para ser atrapado sin error alguno por una persona que carga una canastilla cónica. ya no existe. para después martillarlo con un dispositivo neumático en su destino final. engargolado. ANÁLISIS DE SOLDADURAS La forma puede adaptarse con mayor facilidad a la función mediante procesos de unión como soldadura. UNIDAD 7. con sus respectivos agujeros. Las uniones permanentes con remaches fueron populares como medio para sujetar perfiles de acero laminado entre sí a fin de formar una unión permanente. Dos avances técnicos relegaron el remachado a un lugar secundario. lo cual la hizo competitiva tanto en costo como en libertad de la posible forma. 4 . Asimismo. por lo general existe una buena razón para considerar alguno de estos procesos en el trabajo de diseño preliminar. cuando las secciones que se unirán son delgadas. La fascinación que produce en los niños ver cómo un remache de color rojo cereza se lanza con tenazas a lo largo del esqueleto de un edificio. SÍMBOLOS DE SOLDADURA Una estructura soldada se fabrica soldando en conjunto un grupo de formas de metal. Durante la soldadura. cortadas con configuraciones particulares. cuyos nombres provienen de la geometría de las orillas de las partes que se van a unir. en especial cuando las placas son gruesas. Observe la preparación especial que requiere las orillas. las diversas partes se mantienen en contacto con firmeza. 7. como los de la figura 9-1. a menudo mediante abrazaderas o sujetadores. para permitir que la varilla de soldadura entre a la junta y forme un cordón continuo de soldadura. La flecha de este símbolo 5 .1 TIPOS DE SOLDADURAS. lo cual se hace mediante los símbolos de soldadura. SIMBOLOGÍA Y APLICACIONES TIPOS DE SOLDADURAS La figura 20-7 muestra varios tipos de soldaduras. Las soldaduras deben especificarse con precisión en los dibujos de trabajo. los cuales han sido estandarizados por la American Welding Society (AWS). lado. El cuerpo del símbolo contiene todos los elementos que se consideran necesarios: • Línea de referencia • Flecha • Símbolos básicos de soldadura. En el caso de elementos generales de máquinas. Por supuesto.apunta hacia la unión que se va a soldar. la mayoría de las soldaduras son de filete. las partes por unir deben colocarse de manera que haya un espacio libre suficiente para la operación de soldadura. El lado opuesto de la flecha es el otro lado. área o elemento próximo al cual apunta la flecha. como los de la figura 9-2 • Dimensiones y otros datos • Símbolos complementarios • Símbolos de acabado • Cola de la flecha • Especificación o proceso El lado de la flecha de una unión es la línea. En las figuras de la 9-3 a la 9-6 se ilustran los tipos de soldaduras que los diseñadores emplean con más frecuencia. Si se requieren uniones inusuales debido a un espacio libre insuficiente. 6 . aunque las soldaduras a tope se emplean mucho en el diseño de recipientes a presión. o por la forma de la sección. después de la soldadura. estos esfuerzos residuales no son tan severos como para causar problemas.el diseño quizá sea deficiente y el diseñador deberá comenzar de nuevo y tratar de establecer otra solución más adecuada. es necesario establecer un programa de pruebas para identificar qué cambios o adiciones son necesarias con el objeto de asegurar la mejor calidad. Como en la operación de soldadura se emplea calor. Si la confiabilidad del componente debe ser muy alta. Por lo general. debido al orden de la soldadura. algunas veces. es útil para liberarlos. 7 . Asimismo. cerca de la soldadura. se experimentan cambios metalúrgicos en el metal de base. Cuando las partes que se van a soldar son gruesas. en algunos casos se ha determinado que un tratamiento térmico ligero. resulta beneficioso someterlas a un precalentamiento. se introducen esfuerzos residuales a causa de la sujeción o unión de las piezas o. 8 . etc. calderas. ferrocarriles. tanques c) Construcción naval d) Industria aeronáutica y espacial e) Automóviles.APLICACIONES DE LA SOLDADURA a) Construcción de puentes. edificios b) Producción de tuberías. recipientes. La Unión por Soldadura La soldadura produce una conexión sólida entre dos partes llamadas unión por soldadura. Hay cinco tipos básicos de uniones: Unión Empalmada En este tipo de unión las partes se encuentran en el mismo plano y se unen sus bordes Unión de Esquina Las partes en este tipo de unión forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo. Unión Superpuesta Esta unión consiste en dos partes que se sobreponen. Unión en “T” Una parte es perpendicular a la otra forma de la letra “T” Unión de Bordes La unión se hace en el borde común 9 . si se ha determinado que los elementos mismos que se unen son seguros. y muchas aleaciones de aluminio. como se ilustra en la figura 20-6. El termino tipo de junta se refiere a la relación entre las partes unidas. o bien se puede aplicar excéntricamente. 2) corte vertical directo. MÉTODO PARA CONSIDERAR LA SOLDADURA COMO UNA LÍNEA Aquí se examinarán cuatro formas de aplicar la carga: 1) tensión o compresión directa.2 JUNTAS SOLDADAS BAJO CARGA ESTÁTICA En el diseño de uniones soldadas es necesario considerar la forma de aplicar la carga sobre la junta. será más resistente que el metal original. de tal modo que todas sus partes tengan el mismo esfuerzo. y en general se carga en tensión. se tienen los aceros con tratamiento térmico. y la geometría de la junta misma. 7. debido a 10 . La soldadura a tope permite que una unión tenga el mismo espesor nominal que las partes unidas. 3) flexión y 4) torsión. no se necesita un análisis especial de la unión. los materiales en la soldadura y en los elementos que se van a unir. se aconseja tener cuidado cuando los materiales que se van a unir se afecten por el calor del proceso de soldadura. Si la unión se hace correctamente y con el metal de aporte adecuado. El método permite que el diseñador realice los cálculos en una forma muy parecida a la que se empleó para diseñar los elementos portantes mismos. Como ejemplos. La carga puede estar uniformemente distribuida sobre la soldadura. Así. En general. y se determina la fuerza por pulgada de lado de soldadura. Se supone que los demás tipos de uniones de la figura 20-6 someten a la soldadura en cortante. cada tipo de carga. se analiza la soldadura por separado. Sin embargo. se combinan las cargas vectorialmente para calcular la fuerza máxima. 3. cortante vertical. como se indica en la figura 20-8. tensión o compresión directa). Observe que cuando se sueldan placas gruesas. En estas fórmulas. debido a cada tipo de carga. Divida la fuerza máxima sobre la soldadura entre la fuerza admisible. 11 . 2. Proponga la geometría de la unión y el diseño de los elementos que se van unir.cada carga. de la tabla 20-3. Entonces. Observe la semejanza entre estas fórmulas y las que se emplearon para hacer el análisis de esfuerzos. Analice la junta para determinar la magnitud y la dirección de la fuerza sobre la soldadura. También. 4. en dicho método se requieren los siguientes pasos: PROCEDIMIENTO GENERAL PARA DISEÑAR UNIONES SOLDADAS 1. Ya que se considera la soldadura como una línea sin espesor. torsión. Sw y Jw con las relaciones de la figura 20-8. En general. Combine vectorialmente las fuerzas en la unión. para calcular el lado requerido para el cordón. las unidades de los factores geométricos son distintas que las de áreas. o en los puntos del cordón donde las fuerzas parezcan máximas. los tamaños mínimos aceptables de los cordones son los que muestra la tabla 20-4. se maneja la geometría del cordón para evaluar los términos A w. 5. observe la similitud entre los factores geométricos de los cordones y las propiedades de las áreas que se emplean en el análisis de esfuerzos. Identifique los esfuerzos que se desarrollan en la unión (flexión. El empleo de este método para analizar soldaduras se demuestra en los problemas modelo. 12 . 13 . CARGA ESTÁTICA Algunos ejemplos de uniones sometidas a carga estática resultan útiles para comparar y contrastar el método de análisis convencional y la metodología del código de soldadura. 14 . engargolado. cuando las secciones que se unirán son delgadas. La eliminación de sujetadores individuales. procesos que en la actualidad se emplean de manera extensa en la manufactura. El ensamble mecánico es más pesado que la soldadura. 15 . CONCLUSIÓN La forma puede adaptarse con mayor facilidad a la función mediante procesos de unión como soldadura. En particular. por lo general existe una buena razón para considerar alguno de estos procesos en el trabajo de diseño preliminar. soldadura suave. y los costos de ensamble representan un factor importante. la soldadura ahorros significativos ya que la soldadura es la forma más económica de unir componentes. cementación y pegado. resultando así algunas veces. Los métodos alternativos requieren las alteraciones más complejas de las formas (como el taladrado de orificios y adición de sujetadores: remaches y tuercas). uno de estos métodos puede propiciar ahorros significativos. Ya sea que las partes deban ensamblarse o fabricarse. con sus respectivos agujeros. Budynas & J. 2. 2006. BIBLIOGRAFÍA 1. Richard G. México: Mcgraw-Hill. Cuarta Edición. Editorial: Pearson Educación. 16 . Mott & Virgilio González y Pozo. Keith Nisbett. (2008). Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley. Robert L. Diseño de Elementos de Máquinas. ¿Cómo se fabrica una estructura soldada? Una estructura soldada se fabrica soldando en conjunto un grupo de formas de metal. Junta de regazo o traslape y Junta-T. 8. tapón o muesca y ranura: cuadrada. filete. 3. ¿Cuáles son los tipos comunes de juntas de soldadura? La junta de extremo cuadrado. 5. 2. 7. Junta de preparación solo-V. 17 . 4. a menudo mediante abrazaderas o sujetadores. ¿Cómo se mantienen las partes durante la soldadura? Las diversas partes se mantienen en contacto con firmeza. 6. ¿Cuál es el tipo de soldadura de arco más común? Uno de los tipos más comunes de soldadura de arco es la soldadura manual con electrodo revestido. ¿Cuáles son los tipos de soldadura? Cordón. cortadas con configuraciones particulares. aunque quizá requiera un sacrificio de otras cualidades. U y J. que también es conocida como soldadura manual de arco metálico (MMA) o soldadura de electrodo. CUESTIONARIO 1. Bisel. ¿Qué se recomienda al diseñar componentes soldadas? Al diseñar componentes soldadas es preferible seleccionar un acero que proporcione una soldadura rápida y económica. ¿Qué es la soldadura? La soldadura es un proceso de fijación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material. V. ¿Qué soldadura se utiliza en la mayoría de las soldaduras? La mayoría de las soldaduras son de filete. como la maquinabilidad. aunque las soldaduras a tope se emplean mucho en el diseño de recipientes a presión. 9. y la soldadura subsiguiente que ocurre cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de varias partes que están prensadas entre sí. ¿A qué se le llama soldadura por resistencia? Al proceso del calentamiento. sino únicamente del metal de aportación. ¿Qué es la soldadura de puntos y la de costura? Son las formas de soldadura por resistencia empleadas con más frecuencia 11. 18 . ¿Qué es la soldadura en frio? La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportación de calor. Debido a la posibilidad de desgarramiento. ¿Cuáles son las ventajas de la soldadura de puntos y la de costura? Las ventajas de esta clase de soldadura sobre las otras son: la velocidad. la uniformidad de la soldadura y las propiedades mecánicas que se obtienen. ¿Cómo ocurre la falla de una soldadura por resistencia? La falla de una soldadura por resistencia ocurre por cortante de la soldadura o por desgarramiento del metal alrededor de ésta. 12. deben usarse factores de seguridad un poco mayores. para tomar en cuenta los cambios metalúrgicos en los materiales debido a la soldadura. es una buena práctica no cargar una unión soldada por resistencia a tensión. ¿Qué se debe hacer cuando las partes se sujetan mediante soldadura de puntos? Cuando las partes se sujetan mediante soldadura de puntos. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. 13. 10. la regulación precisa del tiempo y del calor. que en uniones de pernos o remaches. 14. 15. ¿Qué son las soldaduras blanda y fuerte? La soldadura blanda y la soldadura fuerte son procesos en los cuales no se produce la fusión de los metales base. MAPA CONCEPTUAL 19 .