soldadura espacial electronica
DESCRIPTION
Soldadura aéreo espacial Se dice la soldadura que puede ser esencial para el diseño estructural, ello siempre buscando la mejor resistencia que se pueda obtener en todo el tramo de la soldadura.TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERU
17/09/2012
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA,
AERONAUTICA, AUTOMOTRIZ Y SOFTWARE
CURSO: INGENIERIA GRAFICA II
PROF.: ING. JORGE ROJAS
TEMA: SOLDADURA
CONTENIDO
Materiales de Aporte para Soldadura 2
Soldabilidad de los Aceros al Carbono e
Inoxidables
4
Técnica de Soldadura por Arco 3 3
Conceptos generales de soldadura 3 1
INTRODUCCIÓN
American Welding Asociation define soldadura como:” …el proceso de unión de dos o más piezas de material, con frecuencia metálica, por la unión a través de una cara de contacto.”
DEFINICIÓN
La ciencia de la soldadura se encarga de estudiar los medios prácticos para producir uniones átomo a átomo a través de superficies metálicas preexistentes en un número suficiente produciendo una continuidad metálica.
OBJETIVOS DE LA SOLDADURA
• Establecer resistencia mecánica satisfactoria al trabajo que desempeñará la pieza.
ESQUEMA GRANULAR
LIMITACIONES
IRREGULARIDADES EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO.
CAPA DE ÓXIDO Y HUMEDA ADHERIDAS A LA SUPERFICIE METÁLICA
CLASIFICACION DEL PROCESO
CLASIFICACION DEL PROCESO
CLASIFICACION DEL PROCESO
SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO
SOLDADURA POR ARCO
Unión producida por el calor generado por un arco eléctrico con o sin metal de aporte, y con o sin presión
Energía eléctrica se transforma en energía térmica alcanzando temperaturas hasta 4000 °C
SOLDADURA POR ARCO
La energía eléctrica es un flujo de electrones en un circuito cerrado a través de un medio gaseoso que genera luz y calor
SOLDADURA POR ARCO
Idea del proceso: la soldadura con arco eléctrico manual con electrodo revestido o simplemente “Soldadura Eléctrica” se visualiza a través de la siguiente figura:
SOLDADURA POR ARCO
GENERADOR DE CORRIENTE
CABLES DE CONEXION
PORTA ELECTRODO
GRAPA PARA HACER TIERRA
CABLE DE MASA
EL EQUIPO CONSTA:
SOLDADURA POR ARCO
A. Soldadora B. Cable pinza porta
electrodo. C. Electrodo D. Cable de masa
E. Pinza porta electrodo F. Interruptor G. Cable de alimentación H. Borne
SOLDADURA POR ARCO
Nociones de electricidad
FIGURA 1: SENTIDO DE DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE FLUYE DEL BORNE HACIA EL
CABE DE TIERRA
QUÉ ES VOLTAJE
ES UNA “PRESIÓN” QUE INDUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA, TAMBIÉN SE
LLAMA DIFERENCIA DE POTENCIAL O TENSIÓN Y SU UNIDAD ES EL
VOLTIOS
QUÉ ES AMPERAJE
ES LA CANTIDAD DE ELECTRICIDAD POR SEGUNDO SU UNIDAD ES EL
COLUMBO POR SEGUNDO LO QUE SE EXPRESA EN AMPERIOS.
Nociones de electricidad
FIGURA 1: SENTIDO DE DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE
FLUYE DEL BORNE HACIA EL CABE DE TIERRA
CLASES DE CORRIENTE ELÉCTRICA
CORRIENTE ALTERNA (CA) : EL FLUJO DE LA CORRIENTE VARIA DE UNA
DIRECCIÓN A LA OPUESTA. EN UN PROMEDIO DE 100 A 120 VECES
POR SEGUNDO. EL CAMBIO DE DIRECCIÓN SE DENOMINA CICLOS O
PERIODOS.
CORRIENTE CONTINUA (CC): EL
FLUJO DE CORRRIENTE MANTIENE
SIEMPRE UNA MISA DIRECCIÓN, ES
DECIR, DEL POLO NEGATIVO AL
POSITIVO.
Nociones de electricidad
SOLDADURA DE UNIÓN
En la soldadura de unión se requiere que el material en la costura obtenga casi la misma cualidades de material base , esto es con respecto a la composición química , a las características mecánicas y físicas tales como tenacidad ,resistencia a la tracción resistencia a la corrosión etc.
TÍPOS DE UNIONES
La soldadura se ejecuta para realizar uniones de partes, estas pueden ser plancha plana, rolada, forma estructural, tubo, fundiciones, piezas forjadas, lingotes etc. A estas juntas se les llama construcción soldada. Hay cinco tipos básicos de uniones
TÍPOS DE UNIONES
TÍPO
S D
E U
NIO
NES
CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN UNIONES
La concentración de esfuerzos se da en secciones que pueden tener muescas, agujeros, los cordones de soldadura de filete mal diseñado, excesivo material en la soldadura. En la siguiente figura se muestra el flujo de esfuerzos y las resistencias.
CONCENTRACION DE ESFUERZOS EN UNIONES
TÉCNICAS DE SOLDEO
-Preparación del metal base.
-Técnica de Apuntalado.
-Posición de soldadura.
-Secuencia de Soldeo
-Limpieza de los cordones.
- Inspección Visual.
JUNTAS DE SOLDEO
Una junta es la parte a rellenar del metal entre 2 a más planchas o piezas, que tienen los bordes preparados.
a tope, de solape ,en ángulo, en T y por el borde.
PREPARACIÓN DE JUNTAS
PREPARACIÓN DE JUNTAS
SÍMBOLOGIA DE SOLDADURA
La AWS ha creado un sistema que permite identificar, localizar las soldaduras desde el diseñador hasta el taller en los planos, se han hecho esfuerzos en estandarizar para todo el mundo inclusive las Euro normas el ISO están estandarizando sus símbolos.
SÍMBOLOGIA DE SOLDADURA AWS American Welding Society
SÍMBOLOS BÁSICOS CANAL O SURCO
SÍMBOLOS BÁSICOS
IDENTIFICACION DE LAS FLECHAS
IDENTIFICACION DE LAS FLECHAS
SIMBOLOGÍA COMPLEMENTARIA
SÍMBOLOS TÍPICOS EN SOLDADURA
SÍMBOLOS TÍPICOS EN SOLDADURA
POSICIONES PARA UNIONES SOLDADAS
Para soldar hay que tomar diversas posiciones de acuerdo a la unión a soldar, si la pieza es pequeña y móvil se acomodara para buscar la posición plana u horizontal, pero si es grande como las construcciones estructurales el soldador tendrá que soldar en la posición necesaria de la unión.
El AWS define 4 posiciones básicas para soldar que son plana, horizontal, vertical y sobre cabeza,
POSICIONES PARA UNIONES SOLDADAS
PARTES DE UNA SOLDADURA EN CHAFLAN
PARTES DE UNA SOLDADURA EN BISEL
CLASIFICACION AWS
E 70 1 8 H4 R Electrodo
Resistencia a la tensión en ksi
Posiciones
Tipo de recubrimiento y corriente
Nivel de hidrógeno
Cumple los requerimientos del ensayo de absorción de humedad
PROPIEDADES MECÁNICAS - AWS
Valores mínimos Clasificación
AWS Resistencia a la tensión
(lb/pulg2)
Límite de cedencia (lb/pulg
2)
E60XX 62,000 50,000
E70XX 70,000 57,000
E80XX 80,000 67,000
E90XX 90,000 77,000
E100XX 100,000 87,000
E110XXa 110,000 95,000
E120XXa 120,000 107,000
a. En este tipo de electrodos se utiliza recubrimiento tipo bajo hidrógeno únicamente
POSICIONES - AWS
HORIZONTAL
SOBRECABEZA
VERTICAL
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
Un procedimiento de soldadura es conjunto de método y practicas detallados implicados en la producción de una construcción soldada, esto implica dos tipos de procedimientos, el primero un requisito de cumplimiento de un código o especificación, y segundo el instructivo paso a paso para ejecutar una construcción soldada.
Todos los códigos son parecidos en lo que se refiere a los procedimientos.
Los reglamentos especifican que los soldadores tengan la habilidad para seguir con éxito el procedimiento y se hagan las soldaduras especificas y se prueben para demostrar que la soldadura tiene la calidad necesaria.
El ASME, el AWS, el API, el ASHHO en sus códigos especifican los pasos para hacer los procedimientos y estos son muy parecidos.
Los códigos afirman que cada fabricante o contratista es responsable de las soldaduras ejecutadas por su organización y debe llevar a cabo las pruebas para calificar los procedimientos de soldadura que se use en la construcción de las partes soldadas, además deberá mantener un registro de los resultados obtenidos en la confección de los procedimientos de soldadura, calificación y desempeño de los soldadores, dichos registros deben ser certificados por el fabricante y estar a disposición del Inspector autorizado.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
El WPS (Welding Procedure Specification) procedimiento de soldadura, este documento detalla las condiciones necesarias para que las aplicaciones respectivas aseguren a los soldadores y otros trabajadores entrenados en la repetición de las operaciones de soldadura según el código.
El WPS describe paso a paso las variables esenciales que son aquellas que un cambio se considera que afecta las propiedades mecánicas de la unión soldada. Las variables esenciales suplementarias son para los materiales que hay que hacer pruebas de muesca. Las variables no esenciales son aquellas que en el WPS se pueden cambiar sin efectuarse una recalificación.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
El WPS debe referir al registro de calificación del procedimiento el PQR Para respaldar el WPS es necesario probar y certificar los resultados de soldadura, esto se lleva a cabo ejecutando las soldaduras descritas, en el WPS maquinándolas y examinando el espécimen de acuerdo al código.
El WPS deberá especificar Uniones, Metales base, metales de aporte, precalentamientos, tratamiento térmico después de soldar, gas de protección, técnica.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
PROCEDIEMIENTO DE SOLDADURA
PARAMETROS GEOMETRICOS
Figure 15.21 Fillet
welds. (a) Cross
section of weld
showing throat
and legs; (b)
shear planes.
No disponemos de
formulación analítica
ni FEM: Modelo simple
y conservador No considero el esfuerzo
normal
Gargant
a
Potencio el esfuerzo cortante
PARAMETROS GEOMETRICOS
Table 15.9 Geometry of
welds and parameters
used when considering
various types of loading.
[From Mott (1992)]
En flexión proporciona el
momento resistente.
En Torsión el momento de
inercia polar
PARAMETROS GEOMETRICOS
Table 15.9 Geometry of
welds and parameters
used when considering
various types of loading.
[From Mott (1992)]
En flexión proporciona el
momento resistente.
En Torsión el momento de
inercia polar
PARAMETROS GEOMETRICOS
Table 15.9
Geometry of
welds and
parameters used
when considering
various types of
loading. [From
Mott (1992)]
En flexión
proporciona el
momento
resistente.
En Torsión el
momento de
inercia polar
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Electrode Number Ultimate tensile
strength, Su, ksi
Yield strength, Sy,
ksi
Elongation, ek,
percent
E60XX
E70XX
E80XX
E90XX
E100XX
E120XX
62
70
80
90
100
120
50
57
67
77
87
107
17-25
22
19
14-17
13-16
14
Sistema de numeración del código de especificaciones de American Welding Society (AWS)
para electrodos. En este sistema se uso como prefijo la letra E, en un sistema de numeración
de cuatro o cinco dígitos en el cual los primeros dos o tres números designan la resistencia
mínima a la tensión. El ultimo incluye variables en la técnica de soldado, como lo fuente de
corriente. El penúltimo digito indica la posición de soldado, como por ejemplo, plana, vertical o
sobre la cabeza.
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
NIVEL DE RESISTENCIA DEL ELECTRODO
ESFUERZO DE CORTE PERMISIBLE
Ksi MPa Ksi MPa
60 400 18 120
70 500 21 150
80 600 24 180
100 700 30 210
ESFUERZO DE CORTE PERMISIBLE EN SOLDADURA DE FILETE
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Factor de Seguridad
Esfuerzos permisibles por el código AISC para metal de aporte
(American Institute of Steel Construction)
No se considera tan importante equiparar las propiedades del electrodo con las del metal base, como la
rapidez y habilidad del operador, amen de perder condiciones, como por e.j. maquinabilidad.
Recomendación: Empleo a aceros con especificación UNS entre G10140 y G10230, con resistencia a
tensión en condición de laminado en caliente entre 60-70 kpsi.
Fatiga: Códigos AWS y AISI para puentes.
Valores basados en Su, de aceros estructurales ASTM (30-50 kpsi) / Sy=0,5Su Ej. Cálculo n real.
Tensión = 1/0,60=1,67
Cortante=0,577/0,40=1,44
PROPIEDADES DE ELECTRODOS Cargas constantes permisibles y tamaños mínimos de soldadura de
filete.
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Enunciado: Una ménsula se suelda a una viga
como se indica en la figura. Sudoponemos una
carga constante de 20KN y longuitudes l1= 150
mm y l2=100 mm. Se realiza una soldadura de
filete con un electrodo E60xx.
Hallar: la longitud del cateto de la soldadura para
la carga, considerando la torsión pero no la
flexión para n=2,5.
Figure 15.22 Welded bracket used in Example 15.11. (a)
Dimensions, load and coordinates; (b) torsional shear stress
components at points A and B. (All dimensions are in
millimeters.)
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Fatigue Strength Reduction Factors
Type of weld
Fatigue stress
concentration factor, Kf
Reinforced butt weldToe of transverse fillet weld
End of parallel fillet weld
T-butt joint with sharp corners
1.21.5
2.7
2.0
Table 15.11 Fatigue strength reduction factors for
welds. [From Shigley and Mischke (1989)]
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Adhesive Bonded Joints
Figure 15.23 Four
methods of applying
adhesive bonding. (a)
Lap; (b) butt; (c) scarf;
(d) double lap.
PROPIEDADES DE ELECTRODOS
Scarf Joint
Figure 15.24 Scarf
joint. (a) Axial
loading; (b)
bending; (c)
torsion.
CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA
1. A lo largo de bordes cuadrados de placas menores a ¼” (6.4mm) el tamaño máximo de la soldadura es igual al espesor de la placa.
2. A lo largo de borde cuadrados de placas de ¼” o mayores, el tamaño máximo de soldadura de filete es 1/16” menor que el grosor de las placas.
FORMULAS EMPLEADAS
VV ASP
LsentSP V Donde:
P: carga aplicada.
Sv= Esfuerzo de corte en el material de aporte.
t: ancho del filete.
Ø= ángulo del filete con la horizontal
L= largo del cordón de soldadura.
PROBLEMAS DE SOLDADURA
PROBLEMA 1
Una placa de borde cuadrado de 1/2”x5” se va a soldar a una placa pesada, por medio de soldaduras de filete, como se muestra en la figura usando electrodos de clase 60, determínese la longitud necesaria de la soldadura, si P = 50 000 libras.
PROBLEMA 2
Determínese la longitud necesaria para las soldaduras de filete L1 y L2 para conectare el L8x6x1/2 a la placa de unión como se muestra en la figura . Úsense electrodos clase 70 y supóngase que el tamaño máximo de la soldadura de filete es tres cuartos del espesor del ángulo.
PROBLEMA 3
Realice el modelado del ensamble utilizando perfiles y una las partes con procesos de
soldadura.
PROBLEMA 4
Realice el modelado del ensamble utilizando perfiles
y una las partes con procesos de soldadura.
BIBLIOGRAFIA
Robert L. Norton. Diseño de maquinaria.
J. Jackson, H. Wirtz. Estática y Resistencia de Materiales. Ed. Mc Graw Hill. México 1985.
Welding process in the engineering (Atlantic international university honolulu), hawaii by Jonny Leicer Carabali Bachelor Science Mechanical Engineering 2006).
MANUAL DE SOLDADURA EXSA-OERLIKON.
http://www.cebora.it/istr/ist190E.pdf