Ing. Erick Maldonado Novae_malnov@yahoo.es

1

Uniones soldadas

UNIVESIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGÍA

Cálculo de Elementos de Máquinas I

Verano 2015

Índice:

2

1) simbología y tipos de uniones soldadas

2) Juntas soldadas a tope

3) Juntas soldadas a filete

4) Resistencia de soldadura

3

1) Simbología y tipos de uniones soldadas

Símbolos de acuerdo con la American Welding Society (AWS). La flecha deeste símbolo apunta hacia la unión que se va a soldar. El cuerpo del símbolocontiene todos los elementos que se consideran necesarios

4

Símbolos de soldadura por arco y autógena.

Soldaduras de filete. a) El número indica el tamaño del cateto; laflecha debe apuntar sólo hacia una de las soldaduras cuandoambos lados son iguales. b) El símbolo indica que las soldadurasson intermitentes y con longitud de 60 mm y con una distancia de200 mm entre centros.

5

Soldadura a tope o de ranura: a) cuadrada soldada a tope a amboslados; b) V simple con bisel a 60° y abertura de la raíz de 2 mm; c) Vdoble; d) bisel sencillo.

6

Soldaduras especiales de ranura: a) unión en T para placas gruesas; b)soldaduras en U y J para placas gruesas; c) soldadura en esquina(también puede tener un cordón de soldadura en el interior para mayorresistencia, pero no debe usarse para cargas pesadas); d) soldadurade borde para lámina de metal y cargas ligeras.

7

2) Juntas soldadas a tope

En la figura siguiente se presenta una junta a tope típica con ranura en Vcargada longitudinalmente con la fuerza P.

PP

-h no incluye el espesor del refuerzo. Este refuerzo sirve para compensar lasgrietas o huecos de la junta.- Para que la soldadura resista mejor a la fatiga, en la práctica lo que se hace esesmerilar (amolar) elrefuerzo pues en el punto A se origina concentración de tensiones.

8

Para resistir este tipo de carga la tensión normal media se expresa como:

2) Juntas soldadas a tope

9

2.2 Resistencia de la Soldadura a esfuerzos de corte

2) Juntas soldadas a tope

10

2.2 Resistencia de la Soldadura a esfuerzos de corte

2) Juntas soldadas a tope

11

El modelo de cálculo en el diseño de la soldadura es despreciar el esfuerzo normal ybasar el tamaño de la junta, en la intensidad del esfuerzo cortante medio. En el áreade la garganta de la soldadura a 45º de los catetos. Esta es la mínima área del cordónpor donde tiene que fallar a corte (Planos de corte de la soldadura en la garganta).

3) Juntas soldadas a filete

12

τ= 휎 sin 45 =.

13

Sin embargo, en el diseño se acostumbra basar el esfuerzo cortante en el área dela garganta y prescindir totalmente el esfuerzo normal, en consecuencia laecuación del esfuerzo medio es:

Este valor de esfuerzo utilizado habitualmenteen el diseño es 1,26 veces mayor a la expresióndel corte máximo, vista anteriormente.

14

3.1) Carga paralela y transversal

15

3.2) Carga de torsión

16

17

Cálculo del área A

18

Cálculo de la distancia r y la ubicación del baricentro

19

Cálculo del momento de inercia polar del grupo de juntas (J) respecto al baricentro (G)

20

Cálculo del momento de inercia polar del grupo de juntas (J) respecto al baricentro (G)

21

Cálculo del momento actuante

3.3) Cálculo utilizando tablas

22OBS: en las fórmulas del área A : h debería decir hc.

23OBS: en las fórmulas del área A : h debería decir hc.

24

3.3) Uniones soldadas sujetas a flexiónSe muestra un voladizo soldado a un soporte mediante soldaduras de filete en la partesuperior y en la inferior. Un diagrama de cuerpo libre de la viga mostraría una reacciónde fuerza cortante V y una reacción de momento M. La fuerza cortante produce uncortante primario en las soldaduras de magnitud (ver ec. Siguiente) donde A es el áreatotal de la garganta.

El momento M induce una componente de esfuerzo cortante en la garganta de 0.707τ,donde están las soldaduras.

25

Si se consideran las dos soldaduras de la figura 11 b como líneas, seobserva que el segundo momento del área unitaria es

El modelo proporciona el coeficiente de 1.414, en contraste con las predicciones de 1.197mediante la energía de distorsión, o 1.207 mediante el cortante máximo. El enfoqueconservador de 1.414 del modelo no consiste en que sea simplemente mayor que 1.197 o1.207, sino que los ensayos que se realizaron para validar el modelo demuestran que essuficientemente grande.

El método de considerar las soldaduras como una línea no interfiere con el enfoqueconservador del modelo. También hace posible el uso de la tabla a continuación con todas lasinconveniencias que resultan.

26

Propiedades torsionales de las soldaduras de filete

Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

Tabla 9.1

27Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

Propiedades torsionales de las soldaduras de filete

28Nota: en estas tablas “h” es la longitud del cateto del cordón de soldadura.

Propiedades torsionales de las soldaduras de filete

29Fuente: Diseño de elementos de máquinas, Shigley (pag. 467)

30

31

32

Diseño en ingeniería mecánica, Shigley MischkeDiseño de elementos de máquinas, Robert L. MottSoldadura. Aplicaciones y práctica, HorwitzPablo Ringegni, Cálculo de uniones soldadas.

Bibliografía: