Diseño De Uniones De Soldadura Trabajo

Diseño de uniones soldadas

Para el diseño de la junta ay que tener en cuenta numerosos factores, entre los que podemos destacar los siguientes: costo de preparación, facilidad de acceso, adaptabilidad al producto que se trata de fabricar y tipo de cargas que debe soportar la soldadura.

Los cinco tipos básicos de uniones utilizadas en soldadura son la unión a tope, uniones a solape, uniones en Angulo interior (rincón), uniones en ángulo exterior (esquina) y uniones sobre cantos. Cada una tiene ventajas y limitaciones y el soldador debe conocer unas y toras, puesto que, en muchos casos, la efectividad de la soldadura depende tanto del tipo de unión como de la habilidad para depositar un cordón de calidad.

Tipos de uniones

Uniones en ángulo interior en T

En este tipo de uniones las piezas se disponen formando un ángulo de aproximadamente 90° y de forma que el borde de una de las piezas descanse sobre la superficie de la otra (figura 4-9), es aplicable a cualquier espesor y según sea este el y según el grado de penetración que se quiera conseguir, se suelen adoptar los siguientes tipos de preparaciones: borde recto, simple chaflán, doble chaflán, simple j y doble j.

Unión en t borde recto: la unión se realiza mediante cordones en ángulo que se pueden depositar desde uno o ambos lados de la junta. Se pueden utilizar sobre espesores ligeros o razonablemente fuertes, siempre que las cargas sometan la soldadura únicamente a cortadura longitudinal. Puesto que la distribución de tensiones sobre la junta puede no ser uniforme, este factor debe considerarse en las zonas sujetas a ciertos impactos o donde actúen elevadas cargas transversales. Para conseguir una buena resistencia se requiere gran cantidad de material de aportación (figura 4-9A).

Unión en t con simple chaflán: este tipo de unión procura una mejor distribución de tensiones por lo que puede soportar mayores cargas que la anterior. La soldadura se realiza desde un solo lado y se suele limitar a espesores iguales o menores a 12mm (figura 4-9b).

Unión en T con doble chaflán: tiene una mayor capacidad resistente y puede soportar tanto cortadura longitudinal como transversal. Solo es aplicable cuando la soldadura se puede realizar desde ambas caras (figura 4-9c).

Unión en T simple J: aplicable a espesores de 25mm o mas y siempre que la soldadura solo accesible desde una cara. Especialmente adecuada para soportar grandes cargas.

Unión en T doble J: particularmente adecuada para grandes espesores (del orden de 40mm o más) y siempre que las cargas a soportar sean muy importantes. Solo es aplicable cuando la junta es accesible desde ambas caras (figura 4-9e).

Uniones a solape

Como su nombre indica, las piezas se disponen de forma que un solape parcialmente a la otra. Para conseguir una buena resistencia, la longitud del solape debe ser mayor del triple del espesor de la pieza más fina. La unión se puede conseguir mediante la aplicación de uno o dos cordones de soldadura de soldadura (figura 4-10).

Unión a solape con solo cordón: es de muy fácil realización. El metal de aportación se deposita simplemente a lo largo de uno de los rincones que dejan las piezas al disponer una sobre la otra. La resistencia de la soldadura depende del espesor del cordón en ángulo depositado. La soldadura mediante un solo cordón es aplicable hasta unos 12mm de espesor, siempre que la carga a soportar no sea muy severa (figura 4-10A).

Unión a solape mediante dos cordones: tiene capacidad de carga mucho mayor que la anterior, es un tipo de unión muy usada en soldadura, como regla general si la soldadura se realiza correctamente su resistencia es comparable a la del metal base (figura 4-10B).

Uniones en ángulo exterior

Son ampliamente utilizados en la unión de secciones que no estén sometidas a grandes esfuerzos. Según la disposición de los bordes, las podemos clasificar en uniones en ángulo exterior cerradas semi-abiertas y abiertas.

Uniones en esquina cerrada: se emplea principalmente para espesores finos, debido a que no permite conseguir una buena penetración, poco recomendable por su pequeña capacidad de carga (figura 4-11A).

Uniones en esquinas semi-abiertas: recomendables para espesores más fuertes y donde la soldadura solo puede realizarse desde un lado. Capaces de soportar cargas en las que el impacto o la fatiga so sean muy severos. La disposición de los bordes, de forma que las esquinas interiores quedan protegidas, disminuye el peligro de formación de agujeros en la raíz de la junta (figura 4-11B).

Uniones en esquina abierta: esta disposición de las piezas permite la soldadura desde ambos lados, por lo que se pueden conseguir juntas muy resistentes, capaces de soportar grandes cargas. Es aplicable a cualquier espesor .debido a la buena distribución de tensiones, es recomendable para soportar esfuerzos de fatiga o cargas de impacto (figura 4-11C).

Unión sobre cantos

Aplicable para espesores finos (unos 6 mm o menos) y con muy pequeña capacidad resistente (figura 4-11D).

Uniones soldadas a tope

Serán de penetración total si la fusión entre el material base y el de aportación se produce en todo el espesor. Para lograr una soldadura sana con mínima cantidad de aportación se recurre a la preparación de bordes, aspecto cubierto con detalle en el tema anterior. Se denominan uniones a tope con penetración parcial cuando la penetración es inferior al espesor. En todo caso pueden ser uniones a tope de piezas en prolongación o uniones a tope en T.

Con esta configuración de la unión se consigue que no haya un cambio cualitativo en la transmisión de los esfuerzos entre las piezas soldadas, por lo que se realiza de forma suave sin que se produzcan distorsiones ni concentraciones de tensión importantes. Dado que las dimensiones resistentes de la unión habitualmente coinciden con las de la pieza de menor resistencia, este tipo de uniones no precisan ser calculadas cuando están solicitadas por acciones estáticas siempre y cuando se cumplan las siguientes condiciones (Figura 15)

• Se cumplen las recomendaciones de ejecución (preparación de bordes, orden de ejecución, etc.).

• El cordón es continuo y de penetración completa, para lo que se dispondrán en caso necesario las correspondientes chapas de entrada y salida que garanticen un cordón saneado en toda su longitud.

• Se sanea la raíz o se utiliza chapa dorsal en caso de inaccesibilidad.

• En caso de unir piezas de diferentes espesores y/o anchos la transición de la pieza mayor a la menor se hará con una pendiente que no supere el 25%.

• El sobre espesor del cordón no será superior al 10% del espesor de la pieza más delgada.

• La forma del cordón será adecuada.

• Se evitarán situaciones que induzcan el desgarro laminar como las uniones con esfuerzo transversal a la dirección de laminación.

En uniones a tope con penetración parcial, la resistencia de cálculo se toma como la de los cordones de soldadura, teniendo en cuenta que el espesor de garganta será la profundidad de penetración que se consiga de forma estable, determinada mediante ensayos.

Tipos de soldaduras

Sobre las distintas uniones se pueden realizar los siguientes tipos de soldaduras: soldaduras de recargue, soldadura mediante cordones en ángulo, soldadura a tope, soldadura en entalla y soldadura de tapón (figura 4-2).

La soldadura de recargue consiste en depositar una o más capas de material de aportación, mediante cordones o pasadas, sobre una superficie continua, con vistas a conseguir unas dimensiones o características superficiales determinadas.

La soldadura mediante cordones en ángulo es lo que se emplea para conseguir uniones a solape, en ángulo interior y en ángulo exterior. El cordón presenta una sección aproximadamente triangular y se deposita entre dos superficies formando ángulo recto.

La soldadura a tope es la que se deposita en el espacio que queda entre las piezas a soldar, que están dispuestas una en prolongación de la otra. Según la preparación de los bordes se pueden distinguir las siguientes soldaduras a tope: con bordes rectos, con bordes en V, bordes en X, en U, en doble U, en J, en doble J, etc.

Las soldaduras de entalla o de tapón se emplean para enlazar piezas solapadas mediante el depósito de cordones en el interior de ranuras o agujeros realizados sobre una de las dos piezas. Tanto por su disposición como por su comportamiento, son muy parecidas a los remaches.

Selección de junta

En la selección del tipo de junta más adecuada para cada trabajo. Hay que tener en cuenta numerosos factores. Aunque el responsable directo en la determinación de la unión a realizar es el proyectista o el ingeniero, si el soldador conoce algo acerca del diseño de uniones siempre producirá soldaduras que responderán mejor a las especificaciones establecidas para cada trabajo. En general, se pueden citar cinco consideraciones básicas para la selección de cualquier junta soldada:

• Tener en cuenta si el esfuerzo es de tracción, compresión, flexión, fatiga o de choque.

• Considerar si la carga es estática, de impacto o variable (figura 4-3)

• Dirección de la carga con relación a la junta

• Espesores de las piezas

• Costos

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