Soldadura

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL INGENIERÍA AGRÍCOLA

TRABAJO I

“ELEMENTOS DE UNIONES FIJAS-SOLDADURA” CURSO

: ANÁLISIS DE ELEMENTOS DE MAQUINARIAS Y MECANISMOS (MQ-342)

PROFESOR ALUMNO

: Ing. JOHN CAZORLA ORIHUELA : LAURA BULEJE Nilson Anthony

GRUPO DE PRACTICA: Viernes 3 - 5 pm

AYACUCHO - PERÚ 2014

I.

TITULO: “ELEMENTOS DE UNIONES FIJAS-SOLDADURA”

II.

INTRODUCCIÓN:

El empleo de soldaduras es una de las formas de unir elementos para la cual se requiere de precauciones a la hora de su ejecución en obra; llevarlas a cabo exige personal calificado, los encargados de realizar estos trabajos deben llevar protección y deben cuidarse de las soldaduras a la intemperie sobre todo en tiempos inclementes; toda su ejecución requiere de control de calidad. III. 

OBJETIVOS: Objetivo Generales  Proporcionar al estudiante los conocimientos teóricos básicos para determinar uniones mediante las soldaduras.



Objetivos Específicos  Manejo de tablas del libro de Mott para desarrollar ejercicios para el diseño de soldadura.  Guía del procedimiento de diseño de uniones fijas – soldadura.  Identificación de elementos y el uso de la metodología de diseño en las soldaduras.

IV.

MARCO TEORICO:

Soldaduras: En la soldadura es necesario considerar la forma de aplicar la carga sobre la junta, los materiales en la soldaduras y en los elementos que se van a unir, y la geometría de junta misma. La carga puede estar uniformemente distribuida sobre la soldadura, de tal modo que todas sus partes tengan el mismo esfuerzo. La soldadura más usada es la de fusión con electrodo fusible. Este método consiste en la unión de dos piezas mediante la utilización de un cordón de metal fundido que proviene del electrodo. Para no permitir que el baño de fusión se oxide en contacto con el aire, se lo protege con una envoltura gaseosa.

El tipo de protección determina distintos tipos de soldadura, a saber: Soldadura Manual: Se realiza con electrodo revestido SMAW (del inglés: Shielded Metal arc Welding); es la fusión del revestimiento la que crea la protección. Para soldaduras de acceso dificultoso o soldaduras de obra. Soldadura Semi-Automática Esta soldadura está protegida bajo atmósfera de gas inerte, incluida de manera independiente, GMAW (del inglés: Gas Metal arc Welding). Soldadura Automática Se realiza bajo un polvo fundente o flux, o también llamado arco sumergido; SAW (del inglés: Sumerged Arc Welding). Otros Sistemas de Unión por Soldadura   

Soldadura por Resistencia Eléctrica (pernos conectadores). Soldadura con Plasma. Por Láser o Ultrasonido.

SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

La soldadura por arco se basa en que si a dos conductores en contacto se les somete a una diferencia de potencial, establecemos entre ambos una corriente.

A). SOLDADURA CON ELECTRODO DE CARBONO. No se utiliza en la estructura metálica. El arco salta entre un electrodo de carbón y la pieza a soldar. Se complementa con metal de aportación.

B). SOLDADURA CON ELECTRODO DE TUNGSTENO. El arco salta entre dos electrodos de tungsteno en atmósfera de hidrógeno. El calor del arco disocia las moléculas de hidrógeno, que vuelven a soldarse al contacto con las piezas a soldar, desprendiendo una gran cantidad de calor. Este calor funde las piezas y permite que se efectúe la soldadura en ausencia del oxígeno y el nitrógeno del aire. C). SOLDADURA CON ELECTRODO METÁLICO REVESTIDO. Es el procedimiento de unión normalmente utilizado en la construcción metálica, pudiendo afirmarse sin titubeos que el gran desarrollo de la construcción metálica actual se debe en gran parte a este sistema. DISEÑOS HABITUALES EN SOLDADURAS

Cordón de Soldadura a Tope Soldadura a Tope con elementos en prolongación en T ó en L. Los bordes se preparan según los tipos H, V, X, Y, Z, indicados en los gráficos; se determinan en cada caso según su espesor y por la posición de los elementos a unir según la tabla siguiente: Espesor

En Prolongación Horizontal

En Prolongación Vertical

en T ó L

5

H

H

---

5 -10

H

V

Z

10 - 15

V

V

Z

12 - 50

V

V

Y

20 -40

X

X

Y

En caso de unir dos piezas de distinta sección dispuestas en prolongación, la que posee mayor sección se adelgaza con una pendiente no superior al 25% hasta conseguir el espesor de la pieza más delgada en la zona de contacto. La soldadura debe ser continua a todo lo largo de la unión y con completa penetración. En uniones de fuerza, debe realizarse por ambas caras el cordón de soldadura. En caso de no ser posible el acceso por la cara posterior, la soldadura se realiza por medio de chapa dorsal. El cordón de soldadura a tope no necesita dimensionarse. Cordón de soldadura en ángulo - G. La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape. Se realiza con cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del máximo triángulo isósceles inscrito en la sección transversal de la soldadura (ver gráfico). Si la longitud del cordón no supera los 500 mm, para su ejecución se comienza por un extremo siguiendo hasta el otro. Cuando la longitud se encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se ejecuta en dos tramos, iniciándola en el centro.

Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se ejecuta por cordones parciales, terminando el tramo donde comienza el anterior. Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe recortase para evitar el cruce. Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya realizada. Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas (longitud y espesor de garganta G). Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes.

Calidad: Muy a menudo, la medida principal usada para juzgar la calidad de una soldadura es su fortaleza y la fortaleza del material alrededor de ella. Muchos factores distintos influyen en esto, incluyendo el método de soldadura, la cantidad y la concentración de la entrada de calor, el material base, el material de relleno, el material fundente, el diseño del empalme, y las interacciones entre todos estos factores. Zona afectada térmicamente

V.

METODOLOGÍA: El método para considerar es la soldadura como una línea

VI.

RESULTADOS: Los resultados mostrados son los valores de un ejercicio (ver anexo) a la cual se le aplico dos tipos de electrodos y valores distintos en las tablas del libro Mott.



Valores obtenidos por Mott: (ver anexo 1) 𝑊 = 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑓 = 2100 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 ℎ = 3.00 𝑝𝑢𝑙𝑔



Valores cuando se cambia cambiamos electrodo E60 𝑊 = 2.50 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑓 = 1800 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 ℎ = 3.50 𝑝𝑢𝑙𝑔

VII. 

DISCUSIÓN: El valor de W en Mott y el hallado en clase es diferente, por que Mott no considera que el valor de 2.3 pulg. no es recomendable ya que el personal a trabajar no llegara a entender ese valor por no ser un valor técnico, por ello el valor tomado para W en clase es 2.5 pulg. Tomando

en

consideración de esa deficiencia. 

El siguiente valor del resultado es

𝑓 (esfuerzo) llegando a notar una

diferencia de valores en el mismo ejercicio. La explicación radica que en que el libro Mott toma el electro E70 y en clase se toma el electrodo E60 teniendo valores de fuerzas admisibles porl pulgada de 11200 lb/pulg y 9600lb/pulg respectivamente (desarrollados en anexo) 

Por último el valor de h es diferente por el valor de los esfuerzos hallados anteriormente.

VIII. 

CONCLUSIÓN:

el uso de valores indicados en tablas son importantes para diseñar las dimensiones de de nuestras soldaduras ya que es muy distinto utilizar el tipo de electrodo por sus características propias de su composición.



Los pasos que se toma para la resolución de los problemas son importantes para un ordenado y bien definido diseño de elementos ya que estos preverán que no erren en los resultados obtenidos.



El método utilizado y recomendado por el texto de mott es de fácil y dinámico por ello logra un mejor entendimiento al momento de identificar lo apropiado para cada problema de diseño.

IX. 

RECOMENDACIONES: Recomendamos realizar una práctica del manejo y aplicación de soldaduras para una mejor apreciación del tema tratado en el presente trabajo.

X. 

BIBLIOGRAFIA: Mott, Robert. DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS. Cuarta Edición. Pearson Educación de México. México, 2006.



http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura

XI.

ANEXOS: Problema 1: se soldara una tira de acero de ¼” de espesor a un marco rígido, para soportar una carga fija de 12500lb como se ve en la figura. Diseñe la tira y su soldadura.

Primero: tomando acero ASTM a 441 y electrodo E70 (ejercicio Mott)

𝜎 = 4200 

𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑛𝑎 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐾 = 2

𝜎= 

4200 𝑙𝑏 = 2100 2 𝑝𝑢𝑙𝑔2

ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑜𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎 A=



P 12500 = = 0.595 pulg 2 σ 21000

ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊 𝑊=



𝑙𝑏 (𝑎𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 7) 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝐴 0.595 = = 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑒 0.25

ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑓 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 20 − 3)𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜 𝐸70 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − − − 11200 0.188𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − −𝑋

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔

𝑋 = 2100 

𝑙𝑏 =𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔

ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 ℎ ℎ=

𝑃 12500 = = 2.98 𝑝𝑢𝑙𝑔 ≅ 3.00𝑝𝑢𝑙𝑔 2 ∗ 𝑓 2(2100)

Segundo: tomando electrodo E60 (en clase) 𝑠𝑖: 𝜎 = 2100 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 𝐴 = 0.595 𝑝𝑢𝑙𝑔2 

𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊 𝑊=



𝐴 12500(2) = = 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 ≅ 2.5 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑒 42000 ∗ 0.25

𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑓 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑓 𝑑𝑒 𝐸60)

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑙𝑏 0.188𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − −𝑓 𝑝𝑢𝑙𝑔 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − − − 9600

𝑓 = 1804.8 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 

𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 ℎ 𝑓=

𝑃 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 20.8) 𝐴∗𝑊

1804.8 =

12500 2(2.5) ∗ ℎ

ℎ = 0.963𝑝𝑢𝑙𝑔