SECRETARA DE EDUCACIN PBLICA DIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICA INSTITUTO TECNOLGICO DE MRIDA _____________________________________________

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ITMING. MECNICA

MATERIA: Diseo Mecnico II

ALUMNOS: Juan Jos Durn Dzul.Carlos Arnulfo Guzmn Jurez.MAESTRO:ING. MARIO ARMIN ZUMBARDO ARANDA

TRABAJO: .

1IntroduccinLa confiabilidad de las uniones soldadas ha llegado a ser tal, que cada vez se emplea ms para completar o sustituir a las uniones remachadas en el diseo de mquinas y estructuras. Por otra parte suele ser ms econmico fabricar una pieza complicada soldando sus componentes entre s que hacerla de una sola pieza.La soldadura es un proceso para la unin de dos metales por medio de calor y/o presin y se define como la liga metalrgica entre los tomos del metal a unir y el de aporte. Existen diversos procesos de soldadura los que difieren en el modo en que se aplica el calor o la energa para la unin. A continuacin se presenta una manera general de agruparlos:

Soldadura blanda Soldadura fuerte Soldadura por forja Soldadura con gas Soldadura con resistencia Soldadura por induccin Soldadura por arco Soldadura por vaciado Soldadura por friccin Soldadura por explosin Soldadura ultrasnica.

Soldadura a tope y traslape.Los dos tipos principales de soldadura son: a tope y traslape.La resistencia de una soldadura a tope es igual al esfuerzo admisible por el producto de la longitud del cordn por el espesor de la placa ms delgada.La resistencia de los metales se determina por la resistencia al cortante de la garganta de la soldadura:

Por ejemplo, si se usan electrodos E-70 para soldar acero A36, el esfuerzo cortante admisible es 145 Mpa. Para este caso la resistencia a la soldadura a 45 es:

Sin embargo, por lo general la resistencia de una soldadura a traslape se expresa en trminos de la fuerza admisible q por milimetro de longitud soldada.

Problema ilustrativo

Solucin

Uniones soldadas con carga excntricaSiguiendo el mismo procedimiento que el caso de las uniones remachadas con cargas excntricas se aaden mentalmente dos fuerzas P iguales y opuestas en el centro de gravedad C de los cordones, con lo que se reduce la carga excntrica a una carga centrada P y un par de torsin de momento T=Pe.La carga P, es soportada por una fuerza directa, la cual est uniformemente distribuida en todos los cordones y viene dada por:

En la figura anterior el par de torsin es soportado por una fuerza variable q, por unida de cordn. Suponiendo que los cordones trabajan elsticamente y que la placa es perfectamente rgida y gira en su plano alrededor del centro de gravedad C, se puede determinar la intensidad de la fuerza de torsin aplicando la frmula de la torsin con un valor muy aproximado de J.

Teniendo en cuenta la expresin del teorema de Steiner se obtiene, con respecto al centro de gravedad del grupo de cordones,

Por tanto, para todos los cordones, el valor de J que ha de figurar en la frmula de la torsin es:

Aplicando ahora la frmla de torsin se obtiene para la fuerza q, que acta perpendicularmente al radio p en un punto cualquiera de un cordn,

Y como se vio en las uniones remachadas, interesan an ms las componentes de q, que como entonces, dan:

En donde x y y son las coordenadas del punto en el que se van a determinar las componentes de q.

Tipos de SoldaduraSoldadura blandaEs la unin de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de aporte, ste se aplica entre ellas en estado lquido. La temperatura de fusin de estos metales no es superior a los 430C. En este proceso se produce una aleacin entre los metales y con ello se logra una adherencia que genera la unin. En los metales de aporte por lo regular se utilizan aleaciones de plomo y estao los que funden entre los 180 y 370C. Este tipo de soldadura es utilizado para la unin de piezas que no estarn sometidas a grandes cargas o fuerzas. Una de sus principales aplicaciones es la unin de elementos a circuitos elctricos. Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un cautn y fluye por capilaridad.

Soldadura fuerte En esta soldadura se aplica tambin metal de aporte en estado lquido, pero este metal, por lo regular no ferroso, tiene su punto de fusin superior a los 430 C y menor que la temperatura de fusin del metal base. Por lo regular se requiere de fundentes especiales para remover los xidos de las superficies a unir y aumentar la fluidez al metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. A continuacin se presentan algunos de los ms utilizados para las soldaduras denominadas como fuertes: Cobre. Su punto de fusin es de 1083C. Bronces y latones con punto de fusin entre los 870 y 1100C. Aleaciones de plata con temperaturas de fusin entre 630 y 845C. Aleaciones de aluminio con temperatura de fusin entre 570 y 640C

Soldadura por forja Es el proceso de soldadura ms antiguo. El proceso consiste en el calentamiento de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plstico y posteriormente por medio de presin o golpeteo se logra la unin de las piezas. En este procedimiento no se utiliza metal de aporte y la limitacin del proceso es que slo se puede aplicar en piezas pequeas y en forma de lmina. La unin se hace del centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse a como de lugar la oxidacin, para esto se utilizan aceites gruesos con un fundente, por lo regular se utiliza brax combinado con sal de amonio.La clasificacin de los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la ms sencilla y general, a continuacin se hace una descripcin de los procesos de soldadura ms utilizados en los procesos industriales.

Soldadura con gas Este proceso incluye a todas las soldaduras que emplean un gas combustible para generar la energa que es necesaria para fundir el material de aporte. Los combustibles ms utilizados son el metano, acetileno y el hidrgeno, los que al combinarse con el oxgeno como comburente generan las soldaduras autgena y oxhdrica. La soldadura oxhdrica es producto de la combinacin del oxgeno y el hidrgeno en un soplete. El hidrgeno se obtiene de la electrlisis del agua y la temperatura que se genera en este proceso es entre 1500 y 2000C. La soldadura autgena se logra al combinar al acetileno y al oxgeno en un soplete. Se conoce como autgena porque con la combinacin del combustible y el comburente se tiene autonoma para ser manejada en diferentes medios. El acetileno se produce al dejar caer terrones de carburo de calcio en agua, en donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno. Uno de los mayores problemas del acetileno es que no se puede almacenar a presin por lo que este gas se puede obtener por medio de generadores de acetileno o bien en cilindros los que para soportar un poco la presin 1.7 MPa, se les agrega acetona. Cilindros y reguladores para soldadura oxiacetilnica

Soldadura por resistencia El principio del funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una corriente elctrica de gran intensidad a travs de los metales que se van a unir, como en la unin de los mismos la resistencia es mayor que en sus cuerpos se generar el aumento de temperatura, aprovechando esta energa y con un poco de presin se logra la unin. La corriente elctrica pasa por un transformador en el que se reduce el voltaje de 120 o 240 a 4 o 12 V, y se eleva el amperaje considerablemente para aumentar la temperatura. La soldadura por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto el estao, zinc y plomo. En los procesos de soldadura por resistencia se incluyen los de: soldadura por puntos soldadura por resaltes soldadura por costura soldadura a tope En la soldadura por puntos la corriente elctrica pasa por dos electrodos con punta, debido a la resistencia del material a unir se logra el calentamiento y con la aplica de presin sobre las piezas se genera un punto de soldadura. La mquinas soldadoras de puntos pueden ser fijas o mviles o bin estar acopladas a un robot o brazo mecnico.

Soldadura por induccin Esta soldadura se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que se tiene al flujo de la corriente elctrica inducida en las piezas a unir. Por lo regular esta soldadura se logra tambin con presin. Consiste en la conexin de una bobina a los metales a unir, y debido a que en la unin de los metales se da ms resistencia al paso de la corriente inducida en esa parte es en la que se genera el calor, lo que con presin genera la unin de las dos piezas. La soldadura por induccin de alta frecuencia utiliza corrientes con el rango de 200,000 a 500,000 Hz de frecuencia, los sistemas de soldadura por induccin normales slo utilizan frecuencias entre los 400 y 450 Hz. Soldadura por arco elctrico Es el proceso en el que su energa se obtiene por medio del calor producido por un arco elctrico que se forma entre la pieza y un electrodo. Por lo regular el electrodo tambin sirve de metal de aporte, el que con el arco elctrico se funde, para que as pueda ser depositado entre las piezas a unir. La temperatura que se genera en este proceso es superior a los 5,500C. La corriente que se utiliza en el proceso puede ser directa o alterna, utilizndose en la mayora de las veces la directa, debido a la energa es ms constante con lo que se puede generar un arco estable. Las mquinas para corriente directa se construyen con capacidades hasta de 1,000 A, con corrientes de 40 a 95 V. Mientras se efecta la soldadura el voltaje del arco es de 18 a 40 A.

Soldadura por vaciado Con algunos materiales la unin no se puede hacer por los procedimientos antes descritos debido a que no fcilmente aceptan los metales de aporte como sus aleaciones. Para lograr la soldadura de estos metales en algunas ocasiones es necesario fundir del mismo metal que se va a unir y vaciarlo entre las partes a unir, con ello cuando se solidifican las piezas estas quedan unidas. A este procedimiento se le conoce como fundicin por vaciado. Soldadura por friccin En este proceso la unin se logra por el calor que se genera al girar una de las piezas a unir en contra de la otra que se encuentra fija, una vez alcanzada la temperatura adecuada se ejerce presin en las dos piezas y con ello quedan unidas.

Soldadura por explosin Esta soldadura tambin se llama de recubrimiento consiste en la unin de dos piezas metlicas, por la fuerza que genera el impacto y presin de una explosin sobre las proximidades a las piezas a unir. En algunas ocasiones, con el fin de proteger a las piezas a unir, se coloca goma entre una de las superficies a unir y el yunque que genera la presin.

Soldadura ultrasnica

Lasoldadura ultrasnicaes un proceso relativamente nuevo, el cual fue descubierto por Johan Arrendell. Consiste en una mquina con punta de base plana, donde se colocan los materiales uno encima de otro y despus se baja la punta de la mquina, esta emite unaonda ultrasnicaque mueve las molculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Los parmetros deben de ser ajustados cada vez que se altera el espesor de pared de los materiales a fundir. Una ejemplo de su uso en la industria es la de soldar cables a terminales.Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusin, sino que se sueldan mediante la aplicacin de presin y vibraciones mecnicas de alta frecuencia .En contraste con la soldadura de plsticos, las vibraciones mecnicas usadas durante la soldadura ultrasnica de metales se introducen en sentido horizontal.