SOLDADURA

En ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por

aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal,

llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que se

han de soldar.

Tabla 8. Esfuerzos cortantes admisibles sobre soldaduras de chaflán.

Acero

Tipo de electrodo Metales típicos que se unen

(grado ASTM)

Esfuerzo cortante admisible

E60 A36,A500 18 ksi (124 MPa)

E70 A242, A441 21 ksi (145 MPa)

E80 A572, Grado 65 24 ksi (165 MPa)

E90 27 ksi (186 MPa)

E100 30 ksi (207 Mpa)

E110 33 ksi (228 Mpa)

Fuente: Elementos de Maquinas. Robert L, Mott, 2006.

Soldadura de arco

La soldadura de arco aprovecha el intenso calor que produce un arco voltaico. El

arco se forma cuando fluye una corriente entre dos electrodos separados. La corriente

atraviesa el aire —u otro gas— situado entre los electrodos, y produce luz y calor. Una

pantalla protectora permite al soldador observar el proceso sin sufrir daños en la vista.

Cuadro 28. Esquema del proceso de soldadura eléctrica al arco.

Fuente: http:// monografías.com

Tipos de soldadura

El cuadro 29, muestra varios tipos de soldaduras, cuyos nombres provienen de la

geometría de las orillas de las partes que se van a unir. Observe la preparación especial que

requieren las orillas, en especial cuando las placas son gruesas, para permitir que la varilla

de soldadura entre a la junta y forme un cordón continuo de soldadura.

Cuadro 29. Tipos de uniones soldadas.

Fuente: Elementos de Maquinas. Robert L, Mott, 2006.

Tamaño de la soldadura

Los cinco tipos de soldadura de ranura, se hacen con cordones de penetración

completa, ver cuadro 30. Para las soldaduras a tope, la soldadura es más resistente que los

metales originales y no se necesitan más análisis. Las soldaduras de chaflán son hechas en

forma de triángulos rectángulos de catetos iguales, en el caso típico, y el tamaño de la

soldadura es la longitud del cateto.

Una soldadura de chaflán con carga de cortante tendería a fallar a lo largo de la

dimensión menor del cordón, que es la línea que va de la raíz del cordón hasta la cara

teórica del mismo, en dirección perpendicular a esa cara. La longitud de esa línea (la

garganta) se calcula con trigonometría sencilla, y es igual a 0,707 w, donde w la dimensión

del cateto o del lado.

Cuadro 30. Tipos de soldadura con su preparación de orillas.

Fuente: Elementos de Maquinas. Robert L, Mott, 2006.

Método para considerar la soldadura como una línea

Se analizan cuatro formas de aplicar la carga: 1) tensión o compresión directa, 2)

corte vertical directo, 3) flexión y 4) torsión. 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. En general, se analiza la soldadura por separado, para cada de tipo de

carga, y se determina la fuerza por pulgada de lado de soldadura, debido a cada carga.

Entonces, se combinan las cargas vectorialmente para calcular la fuerza máxima. Se

compara esta fuerza con la admisible en la Tabla 9, para determinar el tamaño necesario de

soldadura.

Tabla 9. Esfuerzos cortantes y fuerzas sobre soldaduras.

Metal base Grado ASTM

Electrodo

Tensiones por

esfuerzo de corte

permisible

Fuerza permisible

por pulgada de lado

Estructura tipo edificio

A36, A441 E60 13 600 psi 9 600 lb/plg

A36, A441 E70 15 800 psi 11 200 lb/ plg

Estructura tipo puente

A36 E60 12 400 psi 8 800 lb/plg

A441, A242 E70 14 700 psi 10 400 lb/plg

Fuente: Fuente: Elementos de Maquinas. Robert L, Mott, 2006.

A continuación, se resumen las relaciones empleadas:

Tipo de carga Formula, para

fuerza/pulgada

de soldadura

Numero de

ecuación

Tensión o compresión directa F = P/Aw 14

Tensión o compresión directa tLF */ 14.1

Cortante vertical directo F = V/Aw 14.2

Flexión F = M/Sw 14.3

Torsión F = Tc/Jw 14.4

Cuando se sueldan placas gruesas, los tamaños mínimos aceptables de los cordones son los

que muestra la Tabla 10.

Tabla 10. Tamaños mínimos de cordón para placas gruesas.

Espesor de la placa

(pulg)

Tamaño máximo del lado, para

Soldaduras de chaflán (pulg)

≤ ½ 3/16

>½ - ¾ ¼

>¾ - 11/2

5/16

11/2

– 21/4

3/8

>21/4

- 6 ½

>6 5/8

Fuente: Elementos de Maquinas. Robert L, Mott, 2006.