06 DEFORMACIONES

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 INGENIERÍA DE LA SOLDADURA INGENIERÍA DE LA SOLDADURA ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA UNIVERSIDAD DE VALLADOLID UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

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INGENIERÍA DE LA SOLDADURAINGENIERÍA DE LA SOLDADURA

ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICAESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA

UNIVERSIDAD DE VALLADOLIDUNIVERSIDAD DE VALLADOLID

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DEFORMACIONES ENDEFORMACIONES EN

SOLDADURASOLDADURA

10/04/2008

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¿Por qué se dobla la chapa?¿Por qué se dobla la chapa?

¿Es normal?¿Es normal?

LAS DEFORMACIONES SON INEVITABLES, Y ADEMÁS UNO DELAS DEFORMACIONES SON INEVITABLES, Y ADEMÁS UNO DE

LOS MAYORES PROBLEMAS QUE HAY EN SOLDADURALOS MAYORES PROBLEMAS QUE HAY EN SOLDADURA

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DILATACIONES Y CONTRACCIONESDILATACIONES Y CONTRACCIONES

Los cuerpos se dilatan al calentarse y durante su enfriamiento sLos cuerpos se dilatan al calentarse y durante su enfriamiento se contraene contraen

Dilataciones

Al soldar, se aporta gran cantidad decalor y la pieza se dilata en sus tres

dimensiones

Contracciones

Al enfriarse la pieza, tienen lugarcontracciones en sus tres

dimensiones

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Factores que intervienen en las deformacionesFactores que intervienen en las deformaciones

1.1. Tipo del material a soldar Tipo del material a soldar 

2.2. Volumen de metal depositadoVolumen de metal depositado

3.3. Intensidad de corrienteIntensidad de corriente

4.4. Diámetro de los electrodosDiámetro de los electrodos

5.5. Número de pasadasNúmero de pasadas6.6. Velocidad de avance del electrodoVelocidad de avance del electrodo

7.7. Distribución del calor Distribución del calor 

8.8. Rigidez de las piezas soldadasRigidez de las piezas soldadas

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Tipo de materialTipo de material

Los metales poco conductores del calor sufren mayores deformacioLos metales poco conductores del calor sufren mayores deformacionesnesque los metales buenos conductoresque los metales buenos conductores

Cuanto mayores sean las diferencias de temperatura entre la zonaCuanto mayores sean las diferencias de temperatura entre la zonasoldada y la zona próxima a la soldadura, mayores serán lassoldada y la zona próxima a la soldadura, mayores serán lasdeformaciones que se originen en la piezadeformaciones que se originen en la pieza

Ejemplo. Al soldar acero inoxidable y acero dulce, se observanEjemplo. Al soldar acero inoxidable y acero dulce, se observandeformaciones más importantes en el inoxidable.deformaciones más importantes en el inoxidable.

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Volumen de material depositadoVolumen de material depositado

Al aumentar el volumen de metal depositado, mayores serán lasAl aumentar el volumen de metal depositado, mayores serán lasdeformacionesdeformaciones

Los ángulos de apertura del chaflán y la separación deben ser loLos ángulos de apertura del chaflán y la separación deben ser lo másmás

pequeñas posibles, siempre que permitan una correcta ejecuciónpequeñas posibles, siempre que permitan una correcta ejecución

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Intensidad de corrienteIntensidad de corriente

Prácticamente no tiene influencia

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Diámetro de los electrodosDiámetro de los electrodos

Las deformaciones serán tanto mayores cuanto menor sea el diámetLas deformaciones serán tanto mayores cuanto menor sea el diámetrorodel electrododel electrodo

Para reducir las deformaciones, deberá utilizarse siempre que sePara reducir las deformaciones, deberá utilizarse siempre que seaaposible electrodos de diámetro gruesoposible electrodos de diámetro grueso

Si las características mecánicas de la unión son elevadas, seSi las características mecánicas de la unión son elevadas, serecomienda no utilizar electrodos de diámetro gruesorecomienda no utilizar electrodos de diámetro grueso

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Tipo de electrodoTipo de electrodo

No tiene influencia el tipo de revestimiento (rutilo, básico, ceNo tiene influencia el tipo de revestimiento (rutilo, básico, celulósico,lulósico,…) pero si el rendimiento del mismo…) pero si el rendimiento del mismo

La mayor deformación corresponderá a los electrodos de menorLa mayor deformación corresponderá a los electrodos de menorrendimientorendimiento

Con electrodos de gran rendimiento, disminuyen las pasadas y conCon electrodos de gran rendimiento, disminuyen las pasadas y con elloellola deformaciónla deformación

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Número de pasadasNúmero de pasadas

Las mayores deformaciones corresponderán al proceso que empleeLas mayores deformaciones corresponderán al proceso que empleemayor número de pasadasmayor número de pasadas

Al depositar cada una de las pasadas, el cordón se enfría originAl depositar cada una de las pasadas, el cordón se enfría originandoandouna contracción. Cuanto mayor sea el número de cordones,una contracción. Cuanto mayor sea el número de cordones,mayores serán esas contracciones, y por tanto mayores lasmayores serán esas contracciones, y por tanto mayores lasdeformacionesdeformaciones

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Número de pasadasNúmero de pasadas

V en 3 pasadasDiferencia 1º

V en 7 pasadas

Diferencia 5º

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Velocidad de avance del electrodoVelocidad de avance del electrodo

A mayor velocidad, menor volumen depositado por pasada. SeA mayor velocidad, menor volumen depositado por pasada. Sedeberán realizar mayor número de pasadas, por lo que:deberán realizar mayor número de pasadas, por lo que:

A mayor velocidad de soldadura, mayor deformaciónA mayor velocidad de soldadura, mayor deformación

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Distribución del calor Distribución del calor 

Si los cordones se depositan uno a continuación del otro, los caSi los cordones se depositan uno a continuación del otro, los caloresloresaportados se van sumando y las deformaciones que originan en laaportados se van sumando y las deformaciones que originan en la

pieza son grandespieza son grandesAl realizar soldaduras de gran longitud, los cordones no deben hAl realizar soldaduras de gran longitud, los cordones no deben hacerseacerse

uno a continuación del otro, sino utilizando el sistema de pasosuno a continuación del otro, sino utilizando el sistema de pasos..

La longitud de los cordones es la que da el electrodoLa longitud de los cordones es la que da el electrodo

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Rigidez de la piezaRigidez de la pieza

Si la pieza a soldar es muy rígida o tiene gran espesor, lasSi la pieza a soldar es muy rígida o tiene gran espesor, lasdeformaciones que se originan son pequeñas.deformaciones que se originan son pequeñas.

En cambio, las tensiones serían elevadas y podría aparecer laEn cambio, las tensiones serían elevadas y podría aparecer lafisuración del cordón, si su sección fuese relativamente pequeñafisuración del cordón, si su sección fuese relativamente pequeñacomparada con el espesor de la piezacomparada con el espesor de la pieza

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EjemplosEjemplos

Vamos a analizar como influyen las distintas contracciones en laVamos a analizar como influyen las distintas contracciones en lassdeformaciones de las piezas:deformaciones de las piezas: Contracción longitudinal de una pletinaContracción longitudinal de una pletina Contracción longitudinal en soldaduras en ánguloContracción longitudinal en soldaduras en ángulo

Contracción transversal en uniones a topeContracción transversal en uniones a tope

Contracción angular Contracción angular 

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Contracción longitudinal en la soldadura de unaContracción longitudinal en la soldadura de una

pletinapletinaDepositando un cordón sobre una pletina de acero de pequeñoDepositando un cordón sobre una pletina de acero de pequeño

espesor, estrecha y bien plana, libre sobre una mesa:espesor, estrecha y bien plana, libre sobre una mesa:

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Contracción longitudinal en la soldadura de unaContracción longitudinal en la soldadura de una

pletinapletinaSi la pletina es de pequeño espesor y soldamos con mucha intensiSi la pletina es de pequeño espesor y soldamos con mucha intensidad, odad, orealizamos la unión con penetración completa, el calentamiento erealizamos la unión con penetración completa, el calentamiento ess

prácticamente el mismo por las dos caras y la deformación seríaprácticamente el mismo por las dos caras y la deformación sería muymuypequeñapequeña

No hay un cordón que tire más de un lado que de otroNo hay un cordón que tire más de un lado que de otro

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Contracción longitudinal en soldaduras en ánguloContracción longitudinal en soldaduras en ángulo

Cuanto mayor sea la sección del cordón, mayor será la deformacióCuanto mayor sea la sección del cordón, mayor será la deformaciónn

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Contracción transversal en uniones a topeContracción transversal en uniones a tope

La contracción transversal da lugar al acortamiento de las chapaLa contracción transversal da lugar al acortamiento de las chapasssoldadas en el sentido perpendicular al eje del cordón de soldadsoldadas en el sentido perpendicular al eje del cordón de soldaduraura

La contracción transversal crece al aumentar la sección de laLa contracción transversal crece al aumentar la sección de lasoldadurasoldadura

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Contracción transversal en uniones a topeContracción transversal en uniones a tope

Al soldar dos chapas en una unión a tope, se observa que a medidAl soldar dos chapas en una unión a tope, se observa que a medidaaque avanza las chapas se van acercando hasta juntarseque avanza las chapas se van acercando hasta juntarse

La disminución de la separación inicial, se debe a la contraccióLa disminución de la separación inicial, se debe a la contracción que eln que elmetal depositado sufre en su enfriamientometal depositado sufre en su enfriamiento

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Contracción transversal en uniones a topeContracción transversal en uniones a tope

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Contracción angular Contracción angular 

Si se realiza una unión en V o en ángulo libre de movimiento, seSi se realiza una unión en V o en ángulo libre de movimiento, seobserva que la pieza sufre una deformación angular, debida a laobserva que la pieza sufre una deformación angular, debida a la

contracción transversal del cordón de soldaduracontracción transversal del cordón de soldadura

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¿Cómo evitar que las piezas queden deformadas?¿Cómo evitar que las piezas queden deformadas?

1.1. NO DEJÁNDOLAS APARECER. ARRIOSTRANDO LA PIEZANO DEJÁNDOLAS APARECER. ARRIOSTRANDO LA PIEZA

PROBLEMA:PROBLEMA: APARECEN LAS TENSIONES RESIDUALESAPARECEN LAS TENSIONES RESIDUALES

2.2. NO PROVOCANDO CALENTAMIENTOS LOCALESNO PROVOCANDO CALENTAMIENTOS LOCALES

PROBLEMA:PROBLEMA: COSTO MUY ELEVADO Y MUY DIFÍCIL DE PODERCOSTO MUY ELEVADO Y MUY DIFÍCIL DE PODERREALIZARREALIZAR

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¿Cómo evitar que las piezas queden deformadas?¿Cómo evitar que las piezas queden deformadas?

3.3. DEFORMAR LA PIEZA EN SENTIDO CONTRARIO A LADEFORMAR LA PIEZA EN SENTIDO CONTRARIO A LADEFORMACIÓN QUE ORIGINA LA SOLDADURADEFORMACIÓN QUE ORIGINA LA SOLDADURA

PROBLEMA:PROBLEMA: SE DEBE ESTIMAR LA DEFORMACIÓN ANTES DESE DEBE ESTIMAR LA DEFORMACIÓN ANTES DESOLDARSOLDAR

4.4. DEPOSITAR LOS CORDONES DE SOLDADURA DE FORMA QUEDEPOSITAR LOS CORDONES DE SOLDADURA DE FORMA QUE

SE CONTRARRESTE LOS EFECTOS DE LA DEFORMACIÓNSE CONTRARRESTE LOS EFECTOS DE LA DEFORMACIÓN

PROBLEMA:PROBLEMA: NO SIEMPRE ES POSIBLENO SIEMPRE ES POSIBLE

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EjemplosEjemplos

Soldadura de dos chapas en forma de T con alas muy cortasSoldadura de dos chapas en forma de T con alas muy cortas

Recargue de un ejeRecargue de un eje

Soldadura de un travesaño a un bastidor Soldadura de un travesaño a un bastidor Soldadura de dos chapas con distintos tipos de juntasSoldadura de dos chapas con distintos tipos de juntas

Soldadura de dos chapas con chaflán en VSoldadura de dos chapas con chaflán en V

Soldadura de dos chapas con chaflán en XSoldadura de dos chapas con chaflán en XSoldadura de dos chapas en T con alas largasSoldadura de dos chapas en T con alas largas

Soldadura de tres chapas para formar una doble TSoldadura de tres chapas para formar una doble T

Soldadura de dos chapas a topeSoldadura de dos chapas a tope

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Soldadura de dos chapas en T con alas muy cortasSoldadura de dos chapas en T con alas muy cortas

Para evitar que la pieza quede deformada después de la soldaduraPara evitar que la pieza quede deformada después de la soldadura, se, sele da una deformación igual y de sentido contrario, para quele da una deformación igual y de sentido contrario, para quedespués de soldar tenga la forma deseadadespués de soldar tenga la forma deseada

Si la pieza no se hubiera deformado inicialmente (fig. izq.), laSi la pieza no se hubiera deformado inicialmente (fig. izq.), la piezapiezahubiera deformado como indica la línea de rayashubiera deformado como indica la línea de rayas

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Recargue de un ejeRecargue de un eje

Si los cordones de soldadura se depositan uno a continuación deSi los cordones de soldadura se depositan uno a continuación de otro,otro,el eje se deforma como consecuencia de la contracción longitudinel eje se deforma como consecuencia de la contracción longitudinalal

Si los cordones se depositan en sentido diametralmente opuesto,Si los cordones se depositan en sentido diametralmente opuesto, laslascontracciones longitudinales se contrarrestan y el eje queda reccontracciones longitudinales se contrarrestan y el eje queda rectoto

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Soldadura de un travesaño a un bastidor Soldadura de un travesaño a un bastidor 

El bastidor quedará deformado después de realizar la soldaduraEl bastidor quedará deformado después de realizar la soldaduraHabrá que predeformar para que el conjunto tenga la forma deseadHabrá que predeformar para que el conjunto tenga la forma deseadaadespués de soldar después de soldar 

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Soldadura de un travesaño a un bastidor Soldadura de un travesaño a un bastidor 

Si se le da al bastidor una deformación igual y de sentido contr Si se le da al bastidor una deformación igual y de sentido contr ario, alario, alsoldar, el cordón de soldadura enderezará el bastidor soldar, el cordón de soldadura enderezará el bastidor 

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Soldadura de dos chapas a topeSoldadura de dos chapas a tope

En función del tipo de junta, las deformaciones serán distintasEn función del tipo de junta, las deformaciones serán distintas

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Soldadura de dos chapas en VSoldadura de dos chapas en V

Si no se toman precauciones, las dos chapas achaflanadas en VSi no se toman precauciones, las dos chapas achaflanadas en Vsufren deformación angular después de la soldadurasufren deformación angular después de la soldadura

Deformación causada por la contracción transversalDeformación causada por la contracción transversal

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Soldadura de dos chapas en VSoldadura de dos chapas en V

Para evitar que la unión presente deformaciones después de laPara evitar que la unión presente deformaciones después de lasoldadura, se le da una deformación igual y de sentido contrariosoldadura, se le da una deformación igual y de sentido contrarioantes de la soldaduraantes de la soldadura

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Soldadura de dos chapas con chaflán en XSoldadura de dos chapas con chaflán en X

Para evitar la deformación angular de las uniones a tope, se prePara evitar la deformación angular de las uniones a tope, se preparanparanlas chapas con chaflán en X y se depositan los cordones de formalas chapas con chaflán en X y se depositan los cordones de forma

alternativa, para compensar las contraccionesalternativa, para compensar las contracciones

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Soldadura de dos chapas con chaflán en XSoldadura de dos chapas con chaflán en X

Si no se realiza la soldadura de forma alternativa, se presentanSi no se realiza la soldadura de forma alternativa, se presentan

deformaciones angularesdeformaciones angulares

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Soldadura de dos chapas en T con alas largasSoldadura de dos chapas en T con alas largas

Sin tomar precauciones, las alas de la T sufren deformación anguSin tomar precauciones, las alas de la T sufren deformación angu

lar allar al

realizar la soldadura, causada por la contracción transversal derealizar la soldadura, causada por la contracción transversal dellcordóncordón

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Soldadura de dos chapas en T con alas largasSoldadura de dos chapas en T con alas largas

Para evitar que la pieza quede deformada después de realiza laPara evitar que la pieza quede deformada después de realiza lasoldadura, se le da a la pieza una deformación igual y de sentidsoldadura, se le da a la pieza una deformación igual y de sentidoo

contrariocontrario

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Soldadura de dos chapas en T con alas largasSoldadura de dos chapas en T con alas largas

Un montaje como el de la figura sirve para predeformar la chapaUn montaje como el de la figura sirve para predeformar la chapa paraparaque después de la soldadura no existan deformacionesque después de la soldadura no existan deformaciones

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Soldadura de tres chapas para formar una doble TSoldadura de tres chapas para formar una doble T

Para evitar la deformación de la viga, losPara evitar la deformación de la viga, loscordones se depositarán en el ordencordones se depositarán en el orden

indicado y deformando las alasindicado y deformando las alas

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Soldadura de dos chapas a topeSoldadura de dos chapas a tope

En soldaduras de varios cordones, para evitar que la las chapasEn soldaduras de varios cordones, para evitar que la las chapas seseunan, se debe soldarunan, se debe soldar haciahacia el cordón depositado antes, y noel cordón depositado antes, y no desdedesde

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