SEPARATA PROYECTO Y DISEÑO

5/13/2018 SEPARATA PROYECTO Y DISE O - slidepdf.com

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PROYECTO Y DISEÑO DE LAS JUNTASSOLDADAS SEGÚN DIN 18 800

EXPOSITOR:

Ing. Charles Vega Schmidt.

1.- PREPARACION DE JUNTAS

Para la preparación de juntas a soldar, independientemente de la carga y/o deltipo de esfuerzos que soporte la unión, existen factores fundamentales quedeterminan o influyen para decidir qué tipo de junta se va a elegir, estos sonlos siguientes:

• FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PREPARACION DE LAS JUNTAS:

– Material Base. – Espesor del material.

– Proceso de soldadura.

– Posición de soldadura.

– Facilidad de acceso. – Tipo de empalme.

– Procedimiento de soldadura.

– Geometría de la construcción.

UNA M ALA PREPARACION DE JUNTA PUEDE AFECTAR A:

• La resistencia de la unión.

• El consumo del material deaporte.

• El tiempo de trabajo.

• El aporte térmico.

• Las tensiones residuales.

METODOS PARA PREPARAR LAS JUNTAS:

• Corte térmico.

– Oxicorte.

– Corte con plasma.

– Biselado.

– Con electrodo revestido.

– Con soplete biselador.

– Con el proceso arc - air.

2.- TIPOS DE EMPALME SEGÚN DIN 1912 – 1

Empalme.- Es la zona en la que las partes de una construcción metálica seunen por soldadura.



Tipos de Empalme.- Se determinan por la disposición de las partes a unir.En la norma DIN 1912 primera parte, se han establecido nueve tipos deempalme que se ajustan a todo tipo de uniones soldadas, ya sea con planchas,perfiles o tubos.

De acuerdo a la disposición de las partes a unir el empalme puede ser; a tope,paralelo, en traslape, en “T”, en doble “T”, sesgado o inclinado, angular,múltiple, o en cruz.

A TOPE

CON TRASLAPE

PARALELO

EN “T”

EN DOBLE “T”

SESGADO O INCLINADO

ANGULAR



MULTIPLE

EN CRUZ

3.-TIPOS DE UNION, EJECUCION DE LA COSTURA.

• El tipo de unión se debe elegir también en función de las condiciones de

trabajo para facilitar la ejecución de la soldadura. Por ejemplo, una costuraen “V” asimétrica es adecuada solamente para posición horizontal (2G).

4.- NORMAS PARA LA PR EPARACION DE LAS JUNTAS.• Las juntas se preparan de acuerdo al espesor de la plancha y al proceso de

soldadura. Por ejemplo en un empalme a tope las juntas pueden ser en Icuando los bordes de la plancha son rectos, o pueden ser en V cuando losbordes tienen chaflán, o pueden ser en X (o en doble V) cuando los bordestienen doble chaflán.

•La norma DIN 8551 define los criterios fundamentales para la preparación de juntas para los procesos de soldadura oxigas, electrodo revestido, procesoMAG, TIG y arco sumergido.

Los flancos y bordes a soldar deben estar lo más limpios posibles para disminuirimpurezas y alteraciones de la composición química del material depositado.

Además deberán estar paralelos para lograr uniformidad tanto del cordóndepositado como del aporte térmico.

Nomenclatura de las partes de las juntas:

S Espesor del material base. A Angulo de abertura de la junta. (ambos flancos) ß Angulo del flanco. B Separación entre bordes o talones. C Altura de talón. H Altura de flanco. F Profundidad de contraraíz.



5.- PARTICULARIDADES DE LAS UNIONES A TOPE

• 5.1.- JUNTA EN “I” .

Dependiendo de la facilidad de acceso y sobre todo del espesor de plancha,

se puede tener una unión a tope con la junta en “I” para espesores dehasta cuatro milímetros. Cuando se trata de soldar espesores mayoreshabrá falta de penetración, sin embargo, al soldar por ambos lados se podráunir planchas de hasta 8 mm. con suficiente penetración.

S < 4 mm. Soldadura por un solo lado.S < 8 mm. Soldadura por ambos lados.

• 5.2.- JUNTA EN “V”.

La junta en “V” debe tener una abertura de un ángulo de 60º para losprocesos E, G, y TIG, para el proceso MAG este ángulo puede ser de 50º.

Así se ahorra material de aporte, evitando además un excesivocalentamiento que afecta al material produciendo las contradicciones, las

deformaciones y las tensiones residuales.

∝ = 60º E, TIG, G.∝ = 50º MAG / MIG.

b

s

c

b

s

∝



• 5.3.- JUNTA EN “X”

Las planchas de espesores mayores a 10 mm. deberán soldarse con la juntaen “X” o de doble “V” , pero para ello deberá preveerse la facilidad deacceso por ambos lados de la plancha.

• 5.4.- COSTURA CON REBORDE.

La costura de reborde es útil en planchas delgadas, muy adecuada para losprocesos G, y TIG sin material de aporte, sin embargo, cuando se trata deaceros inoxidables no se debe prescindir del uso de material de aporte, sinose tendrá problemas de corrosión.

– Para los procesos oxigas y TIG se puede soldar sin material de aporte.

– Para inoxidables el material de aporte es imprescindible.

b

s

∝

s

h

2s



• 5.5.- PASE DE CONTRARAÍ Z.

Siempre que sea posible se debe procurar soldar la raíz por el lado opuesto,la contraraíz es siempre más segura, producirá una penetración suficiente yserá ejecutada con facilidad, incidiendo también en al reducción de los costos.

– Brinda mayor facilidad de ejecución.

• 5.6.- JUNTA EN “Y ”.

La unión en “Y” tiene la ventaja de que puede soldarse con bastante energía

(alto amperaje). Esta junta deberá soldarse en las posiciones que faciliten eluso de electrodos de alta penetración, también se usa en el proceso de arcosumergido y en planchas de Aluminio de espesores mayores a 5 mm.

• 5.7.- JUNTAS 1/ 3 – 2/ 3.

– Para facilitar la ejecución de las juntas en doble “V” o “X” es convenienterecurrir a la preparación 1/3 – 2/3 del espesor de la plancha. Lasdeformaciones producidas con el primer tercio se equilibran con lascontracciones de los dos tercios finales.

– Esto evita el trabajo de dar vueltas sucesivas al material para soldar porambos lados.

1/3

2/3



6.- UNIONES ESPECIALES

Entre las juntas de los empalmes a tope, existen algunos tipos que seespecifican en la norma DIN 1912 QUINTA PARTE. Los detalles mássaltantes deben conocerse para saber que ventajas y que desventajas tienen

para la ejecución de la costura.

• 6.1.- UNI ON DE FLANCOS ESCARPADOS.

Unión de flancos escarpados; se utiliza este tipo de junta en planchas deespesores mayores a 16 mm. eventualmente se puede soldar con unaplatina de protección para la raíz, quedando esta soldada a la unión. Laseparación entre bordes suele ser mayor a 6 mm. Esto facilita la ejecución dela raíz con alto amperaje y con electrodos de alto rendimiento. Sin embargo,la platina queda traslapada en los bordes y es un punto débil para la

resistencia a la corrosión así como a las cargas dinámicas.

Para evitar esta desventaja se sustituye la platina por los moldes de cerámicao coquillas de cobre que en inglés se denomina “backing”. – Se utiliza en la fabricación de probetas para ensayos de tracción del metal

depositado.

– El ángulo β suele ser de 5 a 20º.

– b = 6 a 10 mm para electrodo y MAG.

– b = 12 a 20 mm para arco sumergido.

b

β β



• 6.2.- JUNTA EN TULIPAN O EN “U”.

Unión de tulipán o en “U” ; esta junta es muy usada en materiales gruesoscomo tuberías de vapor de alta presión. En el caso de haber facilidad deacceso por ambos lados de la costura, puede soldarse sin separación entre

los bordes para luego biselar y soldar la contraraíz. En otros casos no hayfacilidad de acceso, y se debe hacer la combinación “U” + “V” con la raízen “V” que se suelda en el proceso TIG.

– Se usa para espesores mayores a 20 mm.

– En construcción de calderas y tubos de vapor de alta presión se hace unpase de raíz con el proceso TIG para soldar luego los pases de relleno yacabado con electrodos revestidos.

– En planchas de espesores mayores a 40 mm se suelda por ambos ladosde la plancha con este tipo de junta.

• 6.3.- JUNTAS ASIM ETRICAS.

Juntas asimétricas; son la media “V” y/o media “K” y/o media “U” . Estetipo de juntas distribuyen el calor en forma desigual, en consecuencia seproduce una diferencia de penetración en los flancos, son propensas apresentar falta de fusión en el flanco recto. Se requiere mucha práctica paralograr una costura buena y en lo posible es mejor evitarlas.



• 6.3.- JUNTA DE FLANCOS DESIGUALES.

Junta de flancos desiguales; se usan especialmente para costurastransversales para evitar la acumulación de material que se embolsa por su

propio peso. Es adecuada para uniones en posición horizontal (2G).

7.- UNIONES DE FILETE

• 7.1.- Dimensión “a” o altura de garganta; esta medida es determinante parala resistencia de la unión, pero es preciso comprender que una altura enexceso conduce a la formación de tensiones residuales, también eleva elcosto de material de aporte en progresión geométrica.

• 7.2.- Uniones en “T” con flancos; para facilidad en la ejecución, y para lograrsuficiente penetración, es conveniente preparar a la plancha que se une

frontalmente con flancos en forma de media “V” o de media “K”, estas juntastienen la particularidad de hacer que la junta resulte con el mínimo efecto deentalladura que ocasiona la concentración de tensiones, una juntatotalmente llena de material depositado es más resistente que aquella queno presenta penetración total.

45º

15º

45º



8.- TIPOS DE UNIONES DE FILETE

• En función al tipo de empalme y de la ubicación, las uniones en filete puedenser:

– Costuras de garganta o ángulo interior.

– Costuras de flancos.

– Costura Frontal.

– Costuras en esquina o ángulo exterior.

– Costuras en el alma de perfiles.

9.- PERFILES DE LAS

COSTURAS EN FILETE.

• Filete convexo.

• Filete Plano.

• Filete cóncavo.

a

a

a



• La costura de pies desiguales es útil para los cordones frontales, se prefierepara lograr una transmisión uniforme de las líneas de fuerza, aliviando así ladistorsión de las tensiones internas.

– ¡¡La dimensión “a” es la altura del triángulo equilátero inscrito en lasección del perfil del cordón!!

Z1:Z2 = 1:2

10.- DIMENSIONAMI ENTO Y LIM ITES DE LAS COSTURAS DE GARGAN TA

Las dimensiones de los filetes deben ser diseñadas de acuerdo a la magnitudde la carga que van a soportar.

Un factor relevante a tener en cuenta son los espesores de las planchas quese están soldando en el empalme. La dimensión “a” o altura de gargantadebe ser proporcional a la plancha de menor espesor en una junta en “T”.

Además debe calcularse tanto la altura de garganta, como la longitud de la

costura en proporción a las cargas estáticas o dinámicas de la construcción.

10.1.- Valores mínimos de la dimensión “a” según DIN 18800 primeraparte:

La norma DIN 18 800 para las construcciones de acero, en su edición demarzo de 1981, en su primera parte determina los siguientes límites:

.

a

.Z2

.Z2



Valores mínimos de la dimensión “a”

• amin ≥ 2 mm

• amin ≥ √ tmax - 0.5

Donde tmax es el espesor de la plancha más gruesa de la unión.

Valor máximo de la dimensión “a”

• amax ≤ 0.7 tmin

Donde min t es el espesor de la plancha mas delgada de la unión.

10.2.- Lím ites de la longitud de los cordones de filete:

Cuando no hay costura frontal:

• Lmax = 100.a

• Lmin = 15.a

F

L



Cuando hay costura frontal:

• Lmax = 100.a

• Lmin = 10.a

Una costura longitudinal cuya longitud sea mayor a 100 veces el valor de la

dimensión “a” produce concentración de tensiones en los extremos delcordón, lo que puede conducir a una rotura brusca sobre todo en el caso deexistir defectos al final del cordón.

Por eso es necesario eliminar el cráter final, hacer un correcto encendido alinicio, y ejecutar con cuidado los extremos de las uniones en “T”.

F

L

b

τw

Maxτw

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