Calculo de soldadura

IdeI

Instituto de Industria

Mecanismos y elementos de maquinas

Soldaduras Alumnos:

Daneluz, Cristina Díaz, Federico Facal, Leandro Favilla, Graciela Heffele, Pablo

Docente:

Ing. Zambrano, Daniel

MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MAQUINAS

SOLDADURAS

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INTRODUCCION La soldadura es un proceso de fabricación en el cual se unen dos materiales, derritiendo ambos y agregando un tercer material de relleno, con un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, que al enfriarse se convierte en una unión fuerte. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor o también sola, para producir la soldadura. Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente. La soldadura puede ser hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta. Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros han usado por siglos para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en el siglo, siguiendo poco después la soldadura por resistencia. La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la demanda de métodos de juntura confiables y baratos. Después de las guerras, fueron desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura, incluyendo métodos manuales como la Soldadura manual de metal por arco, así como procesos semiautomáticos y automáticos tales como Soldadura GMAW, soldadura de arco sumergido, soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura por electroescoria. Los progresos continuaron con la invención de la soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones a mediados del siglo XX.

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Hoy en día, la ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en las instalaciones industriales. Los investigadores continúan desarrollando nuevos métodos de soldadura ganando mayor comprensión de la calidad y propiedades de la soldadura. En este informe se dan las características de los principales métodos de soldaduras existentes, sus usos, limitaciones, equipos a utilizar, tipos de fallas y presentación de las normas Unes

1. CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE SOLDADURAS Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura:

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1.1. Soldadura heterogénea: Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación, o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.

1.2. Soldadura homogénea: Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas. Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único. Etimológicamente, esta expresión quiere decir «engendrada o efectuada por sí misma». Tuvo su origen en Francia hacia la mitad del siglo XIX.

1.3. Soldadura blanda: Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400 ºC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a 230 ºC aproximadamente. 1.3.1. Procedimiento para soldar estaño (soldadura blanda): Lo primero que se debe hacer es limpiar las superficies, tanto mecánicamente como desde el punto de vista químico, es decir, desengrasarlas, desoxidarlas y posteriormente recubrirlas con una capa de material fundente que evite la posterior oxidación y facilite el Procedimientos de unión «mojado» de las mismas. A continuación se calientan las superficies con un soldador y, cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación, se aplica éste; el metal corre libremente, «moja» las superficies y se endurece cuando enfría. El estaño se une con los metales de las superficies que se van a soldar. Comúnmente se estañan, por el procedimiento antes indicado, ambas caras de las piezas que se van a unir y posteriormente se calientan simultáneamente, quedando así unidas. En muchas ocasiones, el material de aportación se presenta en forma de hilo enrollado en un carrete. En este caso, el interior del hilo es hueco y va relleno con la resma antioxidante, lo que hace innecesario recubrir la superficie.

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Tiene multitud de aplicaciones, entre las que destacan:

Electrónica. Para soldar componentes en placas de circuitos impresos.

Soldaduras de plomo. Se usan en fontanería para unir tuberías de plomo, o tapar grietas existentes en ellas.

Soldadura de cables eléctricos.

Soldadura de chapas de hojalata.

Aunque la soldadura blanda es muy fácil de realizar, presenta el inconveniente de que su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados; además, da lugar a fenómenos de corrosión.

1.4. Soldadura fuerte: También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 ºC. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y cinc. Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. La soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se suelda a solape y en ángulo. Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener uniones que hayan de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas excesivas. Se admite que, por lo general, una soldadura fuerte es más resistente que el mismo metal que une.

1.5. La soldadura por presión: La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. Se puede realizar de las siguientes maneras: 1.5.1. Por presión en frío o en caliente: Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre ellas hasta que se produzca la unión.

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1.5.2. Por fricción: Se hace girar el extremo de una de las piezas y, después, se pone en contacto con la otra. El calor producido por la fricción une ambas piezas por deformación plástica.

1.6. Soldadura oxiacetilénica (con gases al soplete): El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 ºC.

2.C 2 H 2 + 5.O2 → 4.CO2 + 2.H 2 O En la llama se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría a la salida de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que es la zona mas brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente se encuentra la zona reductora que es la parte mas importante de la llama, donde se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por último el penacho o envoltura exterior de la llama.

Según la relación oxígeno/acetileno la llama puede ser oxidante si tiene exceso de O2, es una llama corta, azulada y ruidosa. Alcanza las máximas temperaturas. Reductora si tiene falta de O2 , es una llama larga, amarillenta y alcanza menos temperatura.

Neutra

o

normal

que

es

aquella

ideal

para

soldar

acero

O2 C 2 H 2 = (1 ⋅ A ⋅ 1,14) .

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Para llevar a cabo esta soldadura es necesario disponer de: -Una botella de acetileno disuelto en acetona (lo que reduce el riesgo de explosiones). La botella va provista de válvulas de seguridad, de una llave de cierre y reducción de presión y de un manómetro de control de baja y alta presión. O bien, un generador de acetileno, aparato para producir acetileno a partir del C 2 Ca y el agua. - Una botella de oxígeno a gran presión provista también de manómetros de control

de baja y alta presión, y de válvulas de cierre y reducción. La presión de

trabajo se consigue abriendo la válvula de cierre por completo, y la de reducción hasta que el manómetro de baja indique la presión adecuada. Como material de aportación se emplean varillas metálicas de la misma composición que el metal que se desea soldar.

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- El desoxidante depende de la naturaleza de los metales que se suelden. Suele presentarse en forma de polvo que recubre las varillas del material de aportación. - Tuberías, por lo general de goma, que conducen el acetileno y el oxígeno hasta el soplete, permitiendo además que éste se pueda mover con facilidad. Suelen ser de distinto color, lo que permite diferenciarlas. - Soplete. Es el dispositivo en el que se realiza la combustión de la mezcla de acetileno y oxígeno, cuya composición se regula adecuadamente por medio de dos válvulas situadas en la empuñadura. También suele disponer de boquillas intercambiables que permiten trabajar con piezas de distintos grosores.

El procedimiento de soldeo puede ser de izquierda a derecha o viceversa

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1.7. Soldadura por arco eléctrico: En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fácil y rápida utilización, resultados perfectos y aplicable a toda clase de metales. Puede ser muy variado el proceso. El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea.

Al ponerse en contacto los polos opuestos de un generador se establece una corriente eléctrica de gran intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria, la sección de contacto entre ambos polos -por ser la de mayor resistencia eléctrica- se pone incandescente. Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a la zona de contacto y que el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los polos el paso de corriente eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire. Antes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o banco de trabajo, de manera que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el proceso. Durante la operación, el soldador debe evitar la acumulación de escoria, que presenta una coloración más clara que el metal. El electrodo ha de mantenerse siempre inclinado, formando un ángulo de 15º aproximadamente sobre el plano horizontal de la pieza, y comunicar un movimiento lento en zigzag -de poca amplitud-, para asegurar una distribución uniforme del metal que se va desprendiendo del electrodo.

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El arco eléctrico genera un cráter en la pieza.

Es fundamental, para que la soldadura presente una penetración eficaz, tener en cuenta la longitud del arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie del baño fundido). Si el arco es demasiado pequeño, la pieza se calienta exageradamente y la penetración resulta excesiva; en ese caso, puede llegar a producirse una perforación peligrosa. Por el contrario, si el arco es demasiado largo, se dispersa parte de su calor, y la penetración resulta insuficiente. El operario soldador ha de ser lo bastante hábil como para mantener el arco a la longitud adecuada. Las temperaturas que se generan son del orden de 3500ºC. Este tipo de soldadura puede realizarse con electrodos metálicos o de carbón. Esto ha dado lugar, a lo largo de la historia de la soldadura por arco, a varios procedimientos distintos: •

Procedimiento Zerener. Con este método, de patente alemana, el arco salta entre dos electrodos de carbón, y mediante un electroimán se dirige hacia la junta que se desea soldar para mejorar la aportación de calor. Actualmente este procedimiento ha caído en desuso, Debido a que se forma óxido en la soldadura y a que resulta excesivamente

complicada Tanto la construcción de los portaelectrodos como la posterior retirada de los mismos. •

Procedimiento Bernardos. Sustituye uno de los electrodos de carbón por la pieza que hay que soldar, de manera que el arco salta entre ésta y el otro electrodo de carbón. Constituye una mejora del método de Zerener, y aún se emplea en algunas máquinas de soldadura automática con corriente continua.

•

Procedimiento Slavianoff. Este método, de origen ruso y que data de 1891, realiza la soldadura mediante el arco que salta entre la pieza y un electrodo -9-


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metálico. Estas soldaduras son bastante deficientes, pues se oxidan con el oxígeno del aire. •

Procedimiento Kjellberg. Finalmente, en el año 1908, Kjellberg comenzó a utilizar electrodos metálicos recubiertos de cal. Este revestimiento, aunque no es el más adecuado, mejora mucho la soldadura. Efectivamente, la idea respondió al fin deseado, de manera que en la actualidad se están obteniendo importantes avances en la investigación de recubrimientos apropiados (recubrimiento ácido, básico, oxidante, de rutilo...) para los electrodos, que son cada vez más gruesos y completos.

1.8. Soldadura por arco sumergido: Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando delante del arco. Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

1.9. Soldadura por arco en atmósfera inerte: Este procedimiento se basa en aislar el arco y el me tal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.). Existen varios procedimientos: - Con electrodo refractario (método TIG): El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume) y la pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición similar a la del metal base.

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- Con electrodo consumible (método MIG y MAG):Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de alambre continuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas. Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es mas barato.

La soldadura por arco eléctrico puede realizarse empleando corriente continua o alterna. La tensión más ventajosa en corriente continua es de 25 a 30 voltios, pero para cebar el arco al comenzar la tensión ha de ser de 70 a 100 voltios; por este motivo, es necesario intercalar una resistencia en serie que haga de regulador. La intensidad de corriente está comprendida entre 30 y 300 amperios, según la amplitud y la profundidad de la soldadura que se vaya a realizar. Las máquinas de corriente alterna para soldadura llevan un transformador que reduce la tensión de la red, generalmente de 220 voltios, a la de soldadura (inferior a Procedimientos de unión: 70 voltios). Estos equipos son más sencillos y económicos; por eso son los más empleados, sobre todo para algunos trabajos que se realizan en pequeños talleres.

1.10. Soldadura aluminotérmica o con termita: Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportación el hierro líquido y sobrecalentado que se obtiene de la reacción química se produce entre el óxido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la alúmina (óxido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura.

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3.Fe3O4 + 8. A14 + Al2O3 + 9.Fe3 Calor → ALUMINA

La alúmina forma una escoria en la parte superior de la unión evitando la oxidación. Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en él. 1.11. Soldadura por resistencia eléctrica: Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresión:

Q = 0,42.I .R.t Donde: Q = calor (Cal). I = intensidad de corriente eléctrica (A). R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (seg). La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras: - Por puntos. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo número dependerá de

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las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen. Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y de juguetería. Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

- Por costura. La soldadura eléctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas a soldar. De esta manera se pone electrodos mientras pasa la corriente eléctrica. - A tope. Las dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las que pasa la corriente, las cuales están conectadas a un transformador que reduce la tensión de red a la de la soldadura. Las superficies que se van a unir, a consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas, se calientan hasta la temperatura conveniente para la soldadura. En este momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una contra otra. Una variante de este método es no ejercer presión sino dejar que entre las piezas se realicen múltiples arcos eléctricos, llamado por chisporroteo. Durante la soldadura conviene refrigerar las mandíbulas de las mordazas. También se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y posteriormente ejercer presión (a tope con gases).

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2. EL CORDON DE SOLDADURA El cordón de soldadura tiene tres partes bien diferenciadas

Zona de soldadura: Es la zona central, que está formada fundamentalmente por el metal de portación. Zona de penetración. Es la parte de las piezas que ha sido fundida por los electrodos. La mayor

menor profundidad de esta zona define la penetración de la

soldadura. Una soldadura de poca penetración es una soldadura generalmente defectuosa. Zona de transición. Es la más próxima a la zona de penetración. Esta zona, aunque no ha sufrido la fusión, sí ha soportado altas temperaturas, que la han proporcionado un tratamiento térmico con posibles consecuencias desfavorables, provocando tensiones internas. Las dimensiones fundamentales que sirven para determinar un cordón de soldadura son la garganta y la longitud. La garganta (a) es la altura del máximo triángulo isósceles cuyos lados iguales están contenidos en las caras de las dos piezas a unir y es inscribible en la sección transversal de la soldadura.

3. CLASIFICACION DE LOS CORDONES DE SOLDADURA Los cordones de soldadura se pueden clasificar en:

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Por la posición geométrica de las piezas a unir. •

Soldaduras a tope

* Soldaduras en ángulo:

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*Por la posición del cordón de soldadura respecto al esfuerzo.

4. DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS Porosidad: Se usa para describir los huecos globulares, libre de todo material sólido, que se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. En realidad, los huecos son una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no materia sólida. Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la propia soldadura. Inclusiones no Metálicas: Son los óxidos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas y globulares en los cordones de soldadura. - 16 -


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Durante la formación del deposito y la subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente), o con la escoria producida. Algunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no metálicos, solubles solo en cierto grado en el metal fundido. Debido a su menor densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que encuentren restricciones para ello. Agrietamiento: El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de ésta, generalmente solo es aparente una ligera deformación de la pieza de trabajo. Después que se ha enfriado una junta soldada, hay mas probabilidades de que ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dúctil soporta concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o frágil. Agrietamiento del metal de la soldadura: El agrietamiento del metal de la soldadura tiene mas probabilidades de ocurrir en la primera capa de soldadura que en cualquier otra parte, y de no repararse continuará pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. Esta tendencia de continuar hacia las demás capas sucesivas se reduce considerablemente, o se elimina, con metal de soldadura austenítico. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras aplicando uno o más de las siguientes modificaciones: Modificar la manipulación del electrodo o las condiciones eléctricas, lo que cambiará el contorno o la composición del depósito. Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del deposito, aportando con ello mas metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se están generando. Auxiliarse con precalentamiento, para modificar la intensidad del sistema de esfuerzos que esta imponiendo. Penetración incompleta: Esta expresión se usa para describir la situación en que el metal depositado y el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Puede ser ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la temperatura de fusión a toda su altura, o porque el metal de la soldadura no

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llegue a la raíz de una soldadura de filete, y deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal de la soldadura desde un miembro al otro. Aunque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la falta de disolución de los óxidos e impurezas de la superficie, las condiciones de transmisión de calor que existen en la junta son una fuente mas frecuente de este defecto. La penetración incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la soldadura esta sujeta ya sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin deformación apreciable. Socavamiento: Se emplea este término para describir:

a).- la eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde de una capa o cordón, con la formación de una depresión marcada en la pared lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón. b).- la reducción de espesor en el metal base, en la línea en la que se unió por fusión el último cordón de la superficie. El socavamiento en ambos casos se debe a la técnica empleada por el operador. Ciertos electrodos, una corriente demasiado alta, o un arco demasiado largo, pueden aumentar la tendencia al socavamiento.

5. ENSAYOS Ensayos no Destructivos: Son métodos de ensayo que permiten detecta y evaluar discontinuidades, estructuras o propiedades de materiales, componentes o piezas sin modificar sus condiciones de uso. Entre la cuales podemos destacar las siguientes: a) Ensayos visuales: Se pueden hacer a simple vista o con el uso de aparatos como una lupa, calibrador, etc., para inspeccionar si la soldadura tiene defectos superficiales. b) Ensayos con rayos x o rayos gamma: En estos ensayos se intenta conocer o determinar el tamaño de fracturas internas en piezas metálicas o uniones soldadas, para

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ello se toman fotografías radiográficas de las piezas o uniones, luego estas fotografías se revelan en placas especiales, posteriormente se realiza el análisis sobre las mismas y en ellas los defectos se ven en una forma muy similar a la cual se aprecian los huesos rotos en una radiografía de un ser humano. Este método se suele utilizar en piezas y uniones soldadas pequeñas debido a las precauciones que se deben tener al manejar el equipo de rayos X. c) Pruebas magnéticas: Este tipo de pruebas se realiza sobre piezas o soldaduras con el propósito de detectar grietas o fallas superficiales, en las mismas se utilizan partículas ferromagnéticas coloreadas, se limpia y pule la superficie de la soldadura y se aplican estas partículas con una brocha. Se magnetiza la soldadura con una fuerte corriente eléctrica. Si hay una grieta o falla en la soldadura, las partículas de hierro se adherirán en los bordes de la grieta y producirá una línea coloreada del diámetro de un cabello. d) Pruebas con tintas penetrantes: En este tipo de ensayos se intenta determinar la existencia de discontinuidades, defectos superficiales o fisuras internas que lleguen a la superficie. Estas técnicas representan un complemento para la inspección visual ya que las mismas consisten en rosear la pieza a analizar con estas tintas coloreadas para luego aplicar otra sustancia que funciona como revelador y poder así realizar una inspección más fiable. e) Pruebas de ultrasonido: En esta tipo de ensayos se intenta determinar defectos internos y discontinuidades de diversa índole en materiales ferrosos, no ferrosos, así como también en todo tipo de soldaduras. En estos ensayos se generan ondas o vibraciones mecánicas ultrasónicas con un cabezal de cristal llamado palpador que funciona como emisor y receptor de ondas, dicho palpador está conectado a un display que muestra la intensidad de las ondas que recibe, analizando esta intensidad se puede determinar el estado interno de la pieza o soldadura que se intenta analizar.

Ensayos Destructivos: Si la soldadura va a ser parte de un conjunto o estructura grande, se pueden efectuar pruebas destructivas en muestras o probetas, similares a la unión soldada real. En estas pruebas se dobla, tuerce o se trata de separar por tracción (estiramiento) la soldadura para determinar si hay fallas. Estas son pruebas sencillas que se pueden efectuar en cualquier taller de soldadura sin necesidad de un equipo costoso.

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El método más sencillo para hacerlas es sujetar la unión en la parte superior de un yunque con pinzas o fijarla en un tornillo de banco. La unión se debe sujetar lo más cerca posible de la soldadura. Después de fijarla como se describió, se le dan golpes con un martillo para probar la soldadura.

Las cinco uniones básicas se pueden probar en taller en la siguiente forma:

1) La unión a escuadra e debe martillar hasta que quede plana.

2) La unión de tope se debe doblar hasta que quede en forma de “U”.

3) La unión T se debe martillar la pieza vertical hasta que quede horizontal

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4) La unión traslapada se debe martillar hasta que se parezca a la unión T.

5) La unión de canto se debe abrir y doblar hasta que se forme una unión en “U”, similar a la unión a tope.

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6. CALCULO DE LAS SOLICITACIONES Para el dimensionamiento del cordón de soldadura existen reglas como por ejemplo la norma UNE 14035 de origen español que abarca distintos tipo de solicitaciones, proporcionado las diferentes relaciones entre las variables involucradas. Dicha norma se encuentra adjunta en el anexo y a continuación a modo de ejemplo se desarrolla el cálculo teórico del ensayo de tracción de una unión soldada con cordones laterales.

6.1: UNION CON SOLO CORDONES LATERALES.

Para el análisis es necesario conocer los siguientes términos recomendados por la norma UNE 14035:

.n= Tensión normal que actúa en el plano de una de las caras del cordón, referida a la superficie de la sección de garganta abatida sobre ese lado

τ 1 = Componente transversal de la tensión tangencial que actúa en el plano de uno de los lados del cordón, referido a la superficie de la sección de garganta abatida sobre ese lado.

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τ 11 = Componente longitudinal de la tensión tangencial que actúa en el plano de uno de los lados del cordón referido a la sección de garganta. Por otro lado también definimos:

σ 1 = Tensión normal que actúa en la sección de la garganta. σ 11 = Tensión normal que actúa en la sección transversal del cordón. τ 1 = Componente transversal de la tensión tangencial que actúa en la sección de la garganta.

τ 11 = Componente longitudinal de la tensión tangencial que actúa en la sección de la garganta.

σ C = Tensión ficticia de cálculo que no es mas que la resultante de las tensiones actuantes multiplicando por un factor de seguridad de 1,8 a las tensiones tangenciales.

σ C = σ 12 + 1,8(τ 12 + τ 112 ) σ adm = Tensión admisible. Se tomara, en general, igual a la del material base que forma la estructura, salvo especificación en contrario de la norma de calculo correspondiente.

Para el caso analizado de cordones laterales, la sección de garganta se considerara abatida sobre el plano de la superficie de contacto entre las dos piezas. Las dos secciones quedaran así contenidas en el mismo plano y sometidas a la tensión τ 11 . Esta tensión puede considerarse como uniforme a lo largo del cordón, siempre que la

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longitud de este no exceda de cincuenta veces el espesor de la garganta, ni de doce veces el ancho del perfil unido.

Para mayor sencillez se ha considerado, en lo que sigue cordones de sección isósceles, aunque los métodos que se exponen se pueden extender a otros tipos de cordones. La condición general de comprobación es:

σ C = σ adm Teniendo en cuenta que solo hay tensión axial deducimos que:

σ1 = τ1 = 0 De esta manera nos queda que:

σ C = o + 1,8(o + τ 112 ) = τ 11 1,8 = [1] Por lo tanto:

τ 11 =

P = A

P = [2] ∑ L.a - 24 -


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Sustituyendo 2 en 1 nos queda que:

σC =

P . 1,8 ≤ σ adm ∑ L.a

De esta manera:

P P 1 = ≤ σ adm = 0,75 .σ adm ∑ L.a 2.L.a 1,8 Analizando la ecuación podemos observando que dependiendo de los datos que nosotros tengamos podemos averiguar la garganta, el largo o la fuerza que puede soportar.

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CONCLUSION Como pudo observarse en este informe, la soldadura es un proceso complejo, en constante análisis mejoramiento y cambio. En el que no se pueden dejar cabos sueltos ya que de esto pueden depender la vida de una o varias personas. Por esa razón existen infinidad de normas a seguir para hacer procesos seguros.

BIBLIOGRAFIA Soldaduras y técnicas afines, tomo 1. Oleh Czorna Procesos de soldaduras, Milone Carlos www.wilkipedia.com www.fisicanet,com

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