SOLDADURAS_A_TOPE_Y_DE_FILETE
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Diseño de juntas soldadas Juntas a tope y a filete
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Diseño de juntas soldadasJuntas a tope y a filete
SÍMBOLOS DE SOLDADURA
La soldadura se debe especificar con precisión en los dibujos de trabajo lo cual se hace mediante los símbolos de soldadura que la American Welding Society (AWS) ha estandarizado.
LOS ELEMENTOS QUE SE CONSIDERAN NECESARIOS
LÍNEA DE REFERENCIA FLECHA SÍMBOLOS BÁSICOS DE SOLDADURA DIMENSIONES SÍMBOLOS DE ACABADO COLA DE FLECHA ESPECIFICACIÓN O PROCESO
SÍMBOLOS DE SOLDADURA POR ARCO Y AUTÓGENA
TIPOS DE SOLDADURAS EMPLEADAS CON MAS
FRECUENCIA
SOLDADURA A FILETE : EL NUMERO INDICA EL TAMAÑO DEL CATETO
SOLDADURA INTERMITENTE DE LONGITUD 60mm Y UNA DISTANCIA DE 200mm ENTRE CENTROS
EL CIRCULO DE LA SOLADURA SEÑALA QUE LA SOLDADURA DEBE SER ALREDEDOR
SOLDADURAS A TOPE:
a) CUADRADA SOLDADA POR AMBOS LADOS
b) V SIMPLE CON BISEL DE 60º Y ABERTURA DE RAÍZ DE 2mm
c) V DOBLE
d) BISEL SENCILLO
Soldaduras especiales de ranura:
a) soldadura en T para placas gruesas
b) soldaduras en U J para placas gruesas
c) soldadura en esquina
d) soldadura de borde para lamina de metal y cargas ligeras.
SOLDADURAS A TOPE Y DE FILETE
PARA CARGAS DE TENSIÓN O COMPRESIÓN, EL ESFUERZO NORMAL ESTA DADO POR:
hl
F
DONDE: (h) es la garganta de la soldadura. (l) es la longitud de la soldadura. El valor de h no incluye el refuerzo. El refuerzo produce una concentración de
esfuerzos. Si existen cargas de fatiga es mejor
esmerilar o maquinar el refuerzo.
El esfuerzo promedio en una soldadura a tope debido a carga cortante esta dado por:
hl
F
En la figura se aisló una parte de la unión soldada y se representa como un diagrama de cuerpo libre a un ángulo.
Las fuerzas en cada parte soldada consisten en una fuerza normal Fn y una fuerza cortante Fc.
senFFF nsx cos0
cos2220 FFF nsysenF
(a)
(b)
RESOLVIENDO LAS ECUACIONES a y b PARA Fn:
senFF Sn
cos
(c)
SUSTITUYENDO DE NUEVO LA ECUACIÓN c EN a SE OBTIENE:
0cos2
sen
sen FFF ss
(d)
cosFF n
La longitud de la garganta t en ángulo, en términos del cateto h, es:
sen
ht
cos
(e)
Los esfuerzos nominales a un ángulo en la estructura soldada y los esfuerzos se determinan con:
)cos()(cos 2 senF senhl
F
hl
senFsen
As
(f)
(g)
)cos()(coscos
cos2 sen
hl
F
hl
senF
AF s
El esfuerzo de von Mises a un ángulo se calcula:
21
22222122´
)cos(3cos)3( cos
sensen
hlF
sen
(h)
El esfuerzo de von Mises ocurre a un ángulo teta =62.5º
Con un valor de sigma prima =2.16F/(hl). El valor correspondiente de esfuerzo
cortante = 1.196F/(hl). El valor correspondiente de esfuerzo
axial=0.623F/(hl).
El esfuerzo cortante máximo se encuentra diferenciando la ecuación (f)
con respecto a teta=67.5º con los valores correspondientes de:
Cortante máximo=1.207F/(hl). Axial=0.5F/(hl).
Existen algunos resultados experimentales y analíticos útiles para evaluar las ecuaciones (f)-(h) y sus efectos .
Un modelo de la soldadura de filete transversal de la figura se construye con fines foto elásticos de una condición de cargas equilibradas.
Norris trazo un modelo y registro la
distribución de esfuerzos.
Obtuvo una gráfica
aproximada. Nótese que la
concentración de esfuerzos
están a lo largo de los catetos
AB y BC. Norris declara
que no pudo determinar los
esfuerzos en A y B con certeza.
Salakian presenta datos de la distribución a lo largo de la garganta.
Los esfuerzos en la garganta son los empleados en el diseño.
El resultado del análisis foto elástico y del elemento finito de la geometría de una soldadura de filete transversal se parece mas a la Fig. que
los obtenidos mediante la mecánica de materiales o por métodos de elasticidad
La geometría del filete es burda acorde a los estándares de maquinaria e incluso si fuera ideal. Y la macro geometría es demasiado abrupta para nuestros métodos.
Al no contar con herramientas para analizar el elemento finito se lo a realizado por medio de un modelo simple y conservador en base a ensayos que consiste en:
Considerar que las cargas externas soportan cortantes en el área de la garganta, Al no considerar los esfuerzos normales en la garganta, los esfuerzos cortantes se incrementan considerablemente haciendo el modelo mas conservador.(tenemos la tabla)
Utilizar la energía de distorsión para esfuerzos significativos.
Limitar los casos típicos por código.Mediante este modelo el diseño de
soldadura utiliza la ecuación:
lh
F
lh
F
*
*414.1
**707.0
Bajo circunstancias de cargas combinadas
Se examinan los esfuerzos cortantes primarios debido a fuerzas externas.
Se estudian los esfuerzos cortantes secundarios causados por momentos de torsión y flexión.
Se calcula las resistencias de los metales base. Se calcula la resistencia del metal de soldadura
depositado. Se calcula las cargas permisibles para los
metales base. Se estima la carga permisible para el metal de
aporte depositado.
Para fatiga el lugar geométrico de Gerber es el mejor, pero se descubre que el de Goodman es muy común. Así que el conjunto de especificaciones y el de decisiones puede ser:
