UNIONES MECANICAS Y SOLDADAS

Integrantes:

Arroyo

Perez

Jimenez

Gerardo

Jacome

Armando

Herrera

Castillo

Adriana

Hector

Rodriguez

Isael

Gismery Ibarra

Lima

Marianny

Deibys

Ronald

Seccin HSL 3210

Barquisimeto, 2 de agosto del 2013

Randy Valera

Conectores mecnicos

Los conectores son elementos de caractersticas geomtricas y mecnicas tales

que les permiten adaptarse a las limitaciones impuestas por otros elementos.

Tipos De Conectores mecnicos

Los tipos de conectores desarrollados a lo largo de los aos caen generalmente

dentro de tres categoras:

Conectores mecnicos.

Conectores de compresin.

Conectores de fusin.

Conectores mecnicos: Son piezas metlicas que conectan una varilla con la otra,

actualmente son muy usados y son ms seguros que los empalmes soldados. En

el mercado existen diversos dispositivos patentados para estos empalmes

mecnicos, como manguitos que se presionan mecnicamente a las varillas,

dispositivos con rosca en la varilla, manguitos que se presionan con tornillos, etc.

Los conectores mecnicos emplean ferretera o medios mecnicos similares para

crear puntos de contacto y para mantener la integridad de la conexin.

Empalme mecnico Tipo 1, que debe desarrollar por lo menos 125% del esfuerzo

de fluencia (fy) del acero de la varilla. En prticos assmicos especiales o muros

estructurales especiales (ver ACI 318-08, 21.1.1.7), no deben usarse dentro de

una distancia igual al doble del peralte de la viga o donde sea probable se

produzca la fluencia del refuerzo, como resultado de desplazamientos laterales

inelsticos, como en el caso de rtulas plsticas.

Empalme mecnico Tipo 2, que debe desarrollar por lo menos un esfuerzo igual a

la carga de rotura (f's) del acero de la varilla. Se pueden usar en cualquier

localizacin.

La teora bsica de los contactos describe cmo se establece el contacto elctrico

entre los conductores por medio de la aplicacin de la fuerza mecnica. Aun

cuando la fuerza aplicada sea pequea, la resistencia en un punto de contacto es,

en teora, cero (en la prctica la resistencia es muy pequea, tpicamente en el

orden de los micro ohmios o menor).

Sin embargo, hay otros factores aparte de la resistencia de contacto que deben

tomarse en cuenta.

Los conectores mecnicos desarrollados en los ltimos aos han superado

muchas de las complicaciones en la instalacin atribuidos a los mtodos de

conexin de fusin, tales como el soldado. La conexin mecnica de hoy en da ha

sido diseada para acomodarse a la capacidad de la corriente que recorre el

conductor y para brindar la facilidad de instalacin, con lo que se logra una

conexin elctrica segura y confiable.

Material del conector mecnico: generalmente las aleaciones y la ferretera usada

para el conector mecnico depende de si el conector es para una aplicacin de

tensado o de transporte de corriente, y si el conductor es de aluminio, de cobre o

de otros materiales.

Las aleaciones y ferreteras particulares se seleccionan por su:

Resistencia mecnica

Conductividad

Duracin

Ductibilidad

La resistencia a la corrosin.

En una conexin mecnica de cobre, se usan aleaciones de alta resistencia para

los elementos de engrampe y las aleaciones de alta conductividad para las partes

que transportan corriente. Un material muy usado para la ferretera de los

conectores mecnicos de aleacin de cobre es la aleacin de bronce silicio

(DURIUM) debido a su resistencia mecnica y su resistencia a la corrosin.

Los conectores mecnicos de aluminio deben ser hechos de aleaciones

impermeables a la corrosin intensa. En su estado de tratamiento de calor, las

aleaciones de aluminio tienen una alta resistencia mecnica y se pueden usar

para transportar corriente y para elementos de engrampe. Generalmente se usan

pernos de aleaciones de aluminio anodizados para los conectores mecnicos de

aluminio. Los pernos hechos de estos materiales brindan la mejor combinacin de

esfuerzo y resistencia a la irritacin (debido a la friccin) y a la corrosin. Adems,

su coeficiente trmico de expansin es ms adecuado para el aluminio.

Fallas Asociadas A Las Uniones Elaboradas Con Conectores Mecnicos

Fallo por cortadura: la parte de la fuerza de corte V que toma cada tornillo vara

segn la posicin que ocupa, cargndose ms los de los extremos que los

centrales. Las diferencias de cargas se acentan an ms cuanto mayor es la

longitud de la unin, el nmero de tornillos y su separacin. Si se aumenta

paulatinamente la carga exterior V, los tornillos llegan a deformarse plsticamente,

producindose la ruina de la unin al segarse, simultneamente todos ellos.

Fallo por aplastamiento: la capacidad de resistencia de la chapa al

aplastamiento depende de las distancias de los agujeros a los bordes libres de la

placa, de la distancia entre agujeros, medida en la direccin de la fuerza, as como

tambin de la clase de esfuerzo sobre las placas: compresin o traccin.

Fallo de la placa: la distribucin de las tensiones en la fase elstica de una chapa

traccionada agujerada es la representada con una punta de tensiones muy

acusada en las proximidades del agujero, no obstante en la fase plstica se

produce una redistribucin de tensiones, previa a la rotura que justifica adoptar

para el clculo de la tensin media.

Ventajas De Los Conectores Mecnicos

Los conectores mecnicos generalmente tienen una ventaja sobre otros tipos de

conectores (por ejemplo, los de compresin), en el grado de resistencia inherente

de los componentes del conector. La elasticidad permite el seguimiento del creep

(fenmeno de fluencia) y reduce los esfuerzos debido a la expansin trmica que

tienden a ocasionar un creep excesivo. Los componentes de un conector diseado

adecuadamente brindan la elasticidad deseada.

Los conectores mecnicos tambin se pueden instalar con herramientas bsicas,

como socket o llaves de terminal abierto, destornilladores, etc. Estos conectores

son fciles de usar y requieren de un mnimo de entrenamiento para ser instalados

apropiadamente. Generalmente el esfuerzo fsico no es excesivo, aunque al

instalar varios conectores y/o ferretera de engrampe por conector puede requerir

cierto esfuerzo fsico.

Los conectores mecnicos tambin tienen la ventaja de ser removibles, y que si se

encuentran en buenas condiciones pueden ser reusados (pregunte a su fabricante

las recomendaciones para el reso). Cuando las condiciones lo garantizan, los

conectores mecnicos se pueden desensamblar sin ocasionar dao a los

componentes de conexin.

La eficiencia elctrica de los conectores mecnicos cumple o supera los

requerimientos industriales para los que fueron diseados. Por lo tanto, no se

compromete la eficiencia cuando se usan los conectores mecnicos en ambientes

de prueba.

Recomendaciones De Empleo De Los Diferentes Tipos De Conectores

Los empalmes mecnicos tipo 1 no deben usarse dentro de una distancia igual al

doble de la altura del elemento, medida desde la cara de la viga o columna para

prticos resistentes a momentos especiales o donde sea probable que se

produzca fluencia del refuerzo como resultado de desplazamientos laterales

inelsticos. Se pueden usar empalmes mecnicos tipo 2 en cualquier localizacin.

Un empalme mecnico completo debe desarrollar en traccin o compresin segn

sea requerido

Especificaciones para pernos de acero

Marcas para pernos de acero grado ASTM

Designacin

ASTM

Rango del

dimetro

[inch]

Carga de

prueba [kpsi]

Esfuerzo de

ruptura [kpsi]

Material Marcado de la

cabeza

A307

a 4

Acero de

bajo

carbono

A325 tipo 1 a 1

11/8 a 1

85 74 120 105 Acero al

carbono

, Templado y

Revenido

A325 tipo 2 a 1

11/8 a 1

85 74 120 105 Acero de

bajo carbono

martenstico,

Templado y

Revenido

A325 tipo 3 a 1

11/8 a 1

85 74 120 105 Acero

recubierto,

Marcado de pernos de acero grado SAE

Nmero de

grado SAE

Rango del

dimetro

[inch]

Carga de

prueba

[kpsi]

Esfuerzo

de ruptura

[kpsi]

Material Marcado de la

cabeza

1 2 - 1 - 7/8 - 1

55 33 74 60 Acero de

bajo

carbono

acero al

carbono

Templado y

Revenido

A354 grado BC

Acero

aleado,

Templado y

Revenido

A354 grado BD a 4 120 150 Acero aleado,

Templado y

Revenido

A449 a 1 11/8

a 1 1

a 3

85 74 55 120 105 90 Acero al

carbono,

Templado y

Revenido

A490 tipo 1 a 1 120 150 Acero aleado,

Templado y

Revenido

A490 tipo 3 Acero

recubierto,

Templado y

Revenido

5 - 1 11/8 -

1

85 74 120 105 Acero al

carbono,

Templado

yRevenido

5.2 - 1 85 120 Acero de

bajo

carbono

martenstic

o,

Templado

y Revenido

7 - 1 105 133 Acero al

carbono

aleado,

Templado

y Revenido

8 - 1 120 150 Acero al

carbono

aleado,

Templado

y Revenido

8.2 - 1 120 150 Acero de

bajo

carbono

martenstic

o,

Templado

Propiedades mecnicas de elementos roscados de clase mtrica

Clase Rango del

dimetro

Carga de

prueba [MPa]

Esfuerzo de

ruptura [MPa]

Material Marcado

de la

cabeza

4.6 M5 - M36 225 400 Acero de

bajo

carbono

acero al

carbono

4.8 M1.6 - M16 310 420 Acero de

bajo

carbono

acero al

carbono

5.8 M5 - M24 380 520 Acero de

bajo

carbono

acero al

carbono

8.8 M16 - M36 600 830 Acero al

carbono,

Templado

y

Revenido

9.8 M1.6 - M16 650 900 Acero al

carbono,

Templado

y

Revenido

10.9 M5 - M36 830 1040 Acero de

bajo

carbono

martenstic

o,

Templado

y

Revenido

12.9 M1.6 - M36 970 1220 Acero

aleado,

Templado

y

Revenido

Tipos De Uniones Bsicas Realizadas Con Conectores Mecnicos

En los mtodos de unin semipermanentes, el elemento que une puede montarse

y desmontarse fcil y repetidamente, sin necesidad de destruirlo, Los tornillos y

pernos de unin son mtodos semipermanentes, y en esto radica su gran ventaja.

Estrictamente hablando, la diferencia entre tornillo y perno es que el primero se

introduce en una pieza roscada, mientras que el segundo va acompaado de una

tuerca.

Caractersticas de las roscas estndar para tornillos de unin: Las roscas de

los tornillos son hlices que permiten el desplazamiento longitudinal de un tornillo,

cuando ste es girado. Las roscas pueden ser externas, como en el caso de un

tornillo, o internas como en las tuercas y piezas con agujeros roscados. Hay dos

tipos de roscas normalizadas para tornillos de unin: la serie de roscas unificada

(Unified National Standard, UNS) y la serie de roscas mtricas, la cual ha sido

definida por la ISO. Una rosca est constituida por hilos o filetes que se enrollan

en forma de hlice. El paso, p, de la rosca es la distancia entre hilos adyacentes.

El nmero de hilos por pulgada, Nh, es el nmero de filetes o pasos que hay

contenidos en una longitud igual a una pulgada. El nmero de hilos por pulgada es

el recproco del paso, la cual tambin suministra algunas relaciones entre las

dimensiones de las roscas.

Las roscas pueden ser externas, como en el caso de los tornillos, e internas, como

las tuercas y perforaciones roscadas, adems las roscas pueden ser derechas e

izquierdas. El diseo de pernos se basa en la resistencia lmite a la traccin, Sp,

que es el mximo esfuerzo que puede soportar el perno sin experimentar

deformacin permanente. De acuerdo con los datos de la tabla 1, para la mayora

de los grados SAE la resistencia lmite a la traccin es aproximadamente el 90%

de la resistencia a la fluencia especificada al 0.2% de deformacin permanente.

Las resistencias y caractersticas del material (de acero) de los pernos se

especifican de acuerdo con clases o grados, los cuales han sido definidos por la

SAE, ASTM e ISO. La tabla 1 muestra informacin de los grados SAE para

pernos: 1, 2, 4, 5, 5.2, 7, 8 y 8.2. De la tabla se puede observar que para grados

mayores las resistencias tienden a ser mayores.

Mtodo De Clculo Para Evaluar La Seguridad De Los Pernos Usados En

Unin

El comportamiento de las uniones atornilladas puede evaluarse mediante frmulas

que interpreten los resultados de ensayos, para este fin se realiza la clasificacin

siguiente:

Medio de unin resistiendo a cortadura

Mtodo de unin resistiendo a traccin

Mtodo de unin resistiendo a traccin y cortadura conjuntamente

Mtodo de unin resistiendo a traccin y cortadura conjuntamente (ejemplo

numrico)

- Comprobar si un tornillo ordinario M 30 de clase 4.6 sirve para resistir la

solicitacin de axial y cortante combinada siguiente: FtySd = 100.000 N; FvtSd =

60.000 N, suponiendo:

a. El plano de corte no interfiere en la rosca

b. El plano de corte interfiere a la rosca

( )

FvvRd = 0,9 * 400 * 561/1,25= 161,568 N

LUEGO 60.000/113.097 +100.000/1,4*161,568=0,97 1 CUMPLE

El plano de cortadura interfiere a la parte roscada

FVtRd = 1 * 0,5 *400*561/1,25 = 89.760 N FtVRd = 0,9 * 400 *561/1,25= = 161.568 N

LUEGO

Anlisis De Corte Y Los Efectos Sobre Remaches, Pernos Y Placas

Sometidas A Carga Axial

Los esfuerzos cortantes se encuentran comnmente en pernos, pasadores y

remaches utilizados para conectar diversos elementos estructurales y

componentes de mquinas. Considerando dos placas A y B conectadas por un

perno Cd, si a las placas se les somete a fuerzas de tensin de magnitud F, se

desarrollaran esfuerzos en la seccin del perno que corresponde al plano EE. Al

dibujar los diagramas del perno y de la porcin localizada por encima del plano

EE se concluye que el cortante P en la seccin es igual a F. se obtiene el

esfuerzo cortante promedio en la seccin.

Ejemplo: la barra de sujecin de acero ha de disearse para soportar una fuerza

de tensin de magnitud P=120KN cuando se asegure con pasadores entre

mnsulas dobles en A y B. La barra se fabricara de placa de 20 mm de espesor.

Para el grado de acero que se usa, los esfuerzos mximos permisibles son . =

175 Mpa, =100Mpa, b=350Mpa.Disee la barra de sujecin determinando los

valores requeridos para a.) El dimetro d del pasador. B.) la dimensin b en cada

extremo de la barra.

Dimetro del pasador: debido a que el

pasador seencuentra en cortante doble,

F1 = P = 60KN

( )( )

Dimensin b en cada extremo de la barra: se considera una de las

porciones de extremo de la barra. Como el espesor de la placa de acero es

de t= 20mm y el esfuerzo promedio de tensin promedio no debe exceder los

175MPa, se escribe:

175Mpa= 60/(0.02)a ; b= d+2 a= 28mm + 2(17.14mm) b= 62.3mm

En este punto se verifica el esfuerzo de apoyo

entre la placa de 20 mm de espesor y el

pasador de 28 mm de dimetro

Uniones soldadas

La soldadura es un proceso de unin de materiales en el cual se fundan las

superficies de contacto de dos o mas partes mediante la aplicacin conveniente de

calor o presin. La integracin de las partes que se unen mediante soldadura se

denominan ensamble soldado. La soldadura proporciona una unin permanente.

Las partes soldadas se vuelven una sola unidad. La unin soldada puede ser mas

fuerte que los materiales originales, si se usa un metal de relleno que tenga

propiedades de resistencia superiores a los materiales originales y se emplean las

tcnicas de soldadura adecuada.

La soldadura no se limita al ambiente de la fabrica. Puede realizarse en el

campo.La mayora de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y

son elevadas en trmicos de costo de mano de obra .Dado que la soldadura

obtiene una unin permanente entre los componentes, no permiten un

desensamble adecuado. Si se requiere un desensamble ocasional de producto (

para reparacin o mantenimiento), no debe usarc la soldadura como mtodo de

ensamble. La unin soldada puede padecer ciertos defectos de calidad que son

difciles de detectar. Los defectos pueden reducir la resistencia de la unin.

Tipos:

Entre los variados tipos de soldadura se pueden mencionar:

Soldadura Oxiacetilnica, en que la temperatura se logra encendiendo

una mezcla de gases de oxgeno y acetileno en el soplete capaz de fundir

los bordes de las planchas a unir a la que se le agrega el material de aporte

proveniente de una varilla con la que se rellena el borde a soldar. El

principio de la soldadura con mezcla de oxgeno y acetileno se emplea

tambin en el corte de planchas.

Soldadura al Arco, los procesos ms utilizados hoy son la soldadura por

arco elctrico en que se genera un arco voltaico entre la pieza a soldar y la

varilla del electrodo que maneja el operador que produce temperaturas de

hasta 3.000C. Los materiales que revisten el electrodo se funden con

retardo, generando una proteccin gaseosa y neutra en torno al arco

elctrico, evitando la oxidacin del material fundido a tan alta temperatura.

Este proceso puede ser manual, con electrodo revestido o automtica con

arco sumergido.

Soldadura por Electrodo Manual Revestido (Stick Metal Arc Welding)

Consiste en un alambre de acero, consumible, cubierto con un revestimiento que

se funde bajo la accin del arco elctrico generado entre su extremo libre y la

pieza a ser soldada. El alambre soldado constituye el metal de relleno, que llena el

vaco entre las partes, soldndolas.

Soldadura por arco sumergido (Submerged Arc Welding)

Para la soldadura de arco sumergido se emplea un equipo compuesto de un

alambre de acero desnudo, asociado a un dispositivo inyector de fundente. Al

generarse el arco elctrico, el alambre se funde soldando las partes y el fundente

es depositado sobre la soldadura, protegindola.

El proceso de arco sumergido, es un proceso industrial que al ser automtico le

confiere mayor calidad a la soldadura.

La soldadura por resistencia se logra generando el arco voltaico entre dos

electrodos que estn presionando las planchas a unir, el que encuentra una

resistencia en las planchas generando una alta temperatura que las funde y las

une. Se emplea principalmente en la unin de planchas superpuestas como

soldadura de punto. Tambin se aplica entre electrodos en forma de rodillos

generando una soldadura de costura.

En el clculo de las estructuras, la resistencia de las uniones est dada por la

longitud de la soldadura en el sentido longitudinal de los elementos traccionados o

comprimidos. Cada unin deber tener determinada cantidad de centmetros

lineales de soldadura. Sin embargo, esta situacin es, frecuentemente, imposible

de lograr, especialmente si se est trabajando con perfiles de menor tamao. Para

suplir esta dificultad se agregan planchas en las uniones llamadas gousset, cuyo

nico objeto es permitir conexiones entre elementos a unir y lograr el largo de

soldadura requerido para el nudo.

Riesgos asociados al empleo de la soldadura de arco elctrico

Los principales riesgos de accidente son los derivados del empleo de la corriente

elctrica, las quemaduras y el incendio y explosin.

El contacto elctrico directo puede producirse en el circuito de alimentacin por

deficiencias de aislamiento en los cables flexibles o las conexiones a la red o a la

mquina y en el circuito de soldadura cuando est en vaco (tensin superior a 50

V).

El contacto elctrico indirecto puede producise con la carcasa de la mquina por

algn defecto de tensin.

Las proyecciones en ojos y las quemaduras pueden tener lugar por proyecciones

de partculas debidas al propio arco elctrico y las piezas que se estn soldando o

al realizar operaciones de descascarillado.

La explosin e incendio puede originarse por trabajar en ambientes inflamables o

en el interior de recipientes que hayan contenido lquidos inflamables o bien al

soldar recipientes que hayan contenido productos inflamables.

Riesgos higinicos

Bsicamente son tres: la exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas, la

exposicin a humos y gases y la intoxicacin por fosgeno.

Las exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas son producidas por el arco

elctrico.

La inhalacin de humos y gases txicos producidos por el arco elctrico es muy

variable en funcin del tipo de revestimiento del electrodo o gas protector y de los

materiales base y de aporte y puede consistir en exposicin a humos (xidos de

hierro, cromo, manganeso, cobre, etc.) y gases (xidos de carbono, de nitrgeno,

etc). Finalmente, puede ocurrir intoxicacin por fosgeno cuando se efectan

trabajos de soldadura en las proximidades de cubas de desengrase con productos

clorados o sobre piezas hmedas con dichos productos.

Reglas de seguridad por soldadura con arco elctrico

Mantenga sus guantes secos; tenga un par extra si fuera necesario. Use madera

contrachapada, tapetes de caucho u otros aislamientos secos para pararse o

echarse encima. Asle su cuerpo del metal en el que est soldando. No haga

descansar su cuerpo, brazos o piernas sobre la pieza de trabajo, especialmente si

su ropa est hmeda o si tiene piel expuesta (lo que no debera ocurrir si usted

viste la ropa adecuada). Adems de las precauciones normales de seguridad, si la

soldadura debe realizarse en condiciones elctricas riesgosas (en lugares

hmedos o usando ropa hmeda; en estructuras metlicas como pisos, rejillas o

andamios; en posiciones apretadas como sentado/a, de rodillas o acostado/a, si

existe un riesgo alto de contacto inevitable o accidental con la pieza de trabajo o

con la tierra) use los equipos siguientes:

Soldadora semiautomtica de CC de tensin constante

Soldadora manual de CC (de varilla)

Soldadora de CA con control de tensin reducida

Las condiciones de su portaelectrodo y cable de electrodo son tambin muy

importantes. El aislamiento de plstico o fibra del portaelectrodo le protege de

tocar las piezas elctricamente 'vivas' del interior. Inspeccione siempre su

portaelectrodo antes de encender la soldadora. Reemplace el portaelectrodo si

est daado; no intente repararlo a menos que cuente con piezas de reemplazo.

Lo mismo vale para el cable del electrodo, excepto que si no se reemplaza puede

repararse con una buena cinta aislante para uso elctrico. Si su cable ha sido

reparado, asegrese de revisarlo para ver si la cinta est firme antes de encender

la soldadora. Recuerde que un electrodo de varilla est siempre elctricamente

vivo cuando la soldadora est encendida; trtelo con precaucin. Si experimenta

un choque elctrico, tmelo como una advertencia; revise sus equipos, hbitos de

trabajo y zona de trabajo, para hallar qu es lo que est mal antes de continuar

soldando.

Mire dnde estn cayendo desde su pieza de trabajo las chispas y los trozos

metlicos: si existen materiales inflamables, incluidos combustibles o lneas

hidrulicas, en su zona de trabajo, y usted no puede desplazar su pieza de trabajo

ni las sustancias combustibles, coloque una pantalla resistente al fuego. Si est

soldando por encima del suelo o desde una escalera, asegrese de que no haya

combustibles debajo. Adems, no olvide a sus compaeros de trabajo y a toda

otra persona que pueda estar en la zona de trabajo, ya que probablemente no les

gustara ser alcanzados por escoria o chispas provenientes de su pieza de trabajo.

Debe tenerse particular cuidado al soldar o cortar en lugares polvorientos. Las

partculas finas de polvo pueden oxidarse (quemarse) fcilmente, por lo que al

estar expuestas al arco de soldadura o aun slo a las chispas pueden provocar sin

advertencia previa un fogonazo, y hasta una explosin.

Caractersticas de electrodos usados en la soldadura con arcos elctricos

Los electrodos consumibles involucran el metal de aporte en la soldadura con arco

elctrico, estn disponibles en dos formas principales: varillas y alambres. El

problema con las varillas de soldadura consumibles es que deben cambiarse en

forma peridica, reduciendo en tiempo de soldado. El alambre para soldadura

consumible tiene la ventaja de que pueda alimentarse en forma continua al pozo

de soldadura desde bovinos que contienen cable en grandes cantidades, con

estas se evita las interrupciones frecuentes cuando se usan las varillas para

soldaduras

Sistema de enumeracin de los electrodos segn la A.W.S

Aceros al carbono

La especificacin AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de

aceros al carbono, trabaja con la siguiente designacin para electrodos revestidos:

E XXYZ - 1 HZR

donde,

E, indica que se trata de un electrodo para soldadura elctrica manual;

XX, son dos dgitos ( tres si se trata de un nmero de electrodo de cinco dgitos)

que designan la mnima resistencia a la traccin, sin tratamiento trmico post

soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como se indican en

los ejemplos siguientes:

E 60XX ... 62000 lbs/pulg2 mnimo (62 Ksi)

E 70XX ... 70000 lbs/pulg2 mnimo (70 Ksi)

E110XX ... 110000 lbs/pulg2 mnimo (110 Ksi)

Y, el tercer dgito indica la posicin en la que se puede soldar satisfactoriamente

con el electrodo en cuestin. As si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el

electrodo es apto para soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y

horizontal), 2 si slo es aplicable para posiciones planas y horizontal; y si vale 4

(por ejemplo E 7048) indica que el electrodo es conveniente para posicin plana,

pero especialmente apto para vertical descendente.

Z, el ltimo dgito, que est ntimamente relacionado con el anterior, es indicativo

del tipo de corriente elctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e

identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado segn el mayor

porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el

electrodo E 6010 tiene un alto contenido de celulosa en el revestimiento,

aproximadamente un 30% o ms, por ello a este electrodo se le califica como un

electrodo tipo celulsico.

A continuacin se adjunta una tabla interpretativa para el ltimo dgito,

segn la clasificacin AWS de electrodos:

ltima cifra Tipo de

corriente

Tipo de

Revestimiento

Tipo de

Arco

Penetracin

E XX10 CCPI

Polaridad

inversa

Orgnico (1) Fuerte Profunda (2)

E XX11 CA CCPI

Polaridad

inversa

Orgnico Fuerte Profunda

E XX12 CA CCPD

Polaridad

directa

Rutilo Mediano Mediana

E XX13 CA CC

Ambas

polaridades

Rutilo Suave Ligera

E XX14 CA CCPI

Polaridad

inversa

Rutilo Suave Ligera

E XX15 CCPI

Polaridad

inversa

Bajo Hidrgeno Mediano Mediana

E XX16 CA CCPI

Polaridad

inversa

Bajo Hidrgeno Mediano Mediana

E XX17 CCPI

Polaridad

inversa

Bajo Hidrgeno Suave Mediana

E XX18 CA CCPI

Polaridad

inversa

Bajo Hidrgeno Mediano Mediana

(1) E 6010: Orgnico; E 6020: Mineral; E 6020: CA y CC polaridad directa. (2) E 6010: profunda; E 6020: Media.

Por otro lado, los cdigos para designacin que aparecen despus del guin son

opcionales e indican lo siguiente:

1, designa que el electrodo (E 7016, E 7018 E 7024) cumple con los requisitos

de impacto mejorados E y de ductilidad mejorada en el caso E 7024;

HZ, indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrgeno

difusible para niveles de "Z" de 4.8 16 ml de H2 por 100gr de metal depositado

(solo para electrodos de bajo hidrgeno).

R, indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorcin de

humedad a 80F y 80% de humedad relativa (slo para electrodos de bajo

hidrgeno).

Aceros de baja aleacin

La especificacin AWS A5.5. que se aplica a los electrodos para soldadura de

aceros de baja aleacin utiliza la misma designacin de la AWS A5.1. con

excepcin de los cdigos para designacin que aparecen despus del guin

opcionales. En su lugar, utiliza sufijos que constan de una letra o de una letra y un

nmero (por ejemplo A1, B1, B2, C1, G, M, etc.), los cuales indican el porcentaje

aproximado de aleacin en el depsito de soldadura, de acuerdo al siguiente

cuadro:

A1 0.5% Mo

B1 0.5% Cr, 0.5% Mo

B2 1.25% Cr, 0.5% Mo

B3 2.25% Cr, 1.0% Mo

B4 2.0% Cr, 0.5% Mo

B5 0.5% Cr, 1.0% Mo

C1 2.5% Ni

C2 3.25% Ni

C3 1.0% Ni, 0.35% Mo, 0.15% Cr

D1 y D2 0.25-0.45% Mo, 1.75% Mn

G(*) 0.5% mn. Ni, 0.3% mn. Cr, 0.2% mn Mo, 0.1% mn. V, 1.0%

mn Mn

Solamente se requiere un elemento de esta serie para alcanzar la clasificacin G.

A continuacin se adjunta una tabla resumen donde se indica el tipo de

corriente y revestimiento del electrodo segn la norma AWS:

Clasificacin

AWS

Tipo de Revestimiento Posicin de

soldeo

Corriente

elctrica

E 6010 Alta celulosa, sodio F, V, OH, H CC (+)

E 6011 Alta celulosa, potasio F, V, OH, H CA CC(+)

E 6012 Alto titanio, sodio F, V, OH, H CA, CC (-)

E 6013 Alto titanio, potasio F. V, OH, H CA, CC (+)

CC (-)

E 6020 Alto xido de hierro H-Filete CA, CC (-)

E 6020 Alto xido de hierro F CA, CC (+)

CC (-)

E 7014 Hierro en polvo, titanio F, V, OH, H CA, CC (+)

CC (-)

E 7015 Bajo hidrgeno, sodio F, V, OH, H CC (+)

E 7016 Bajo hidrgeno, potasio F, V, OH, H CA CC (+)

E 7018 Bajo hidrgeno, potasio,

hierro en polvo

F, V, OH, H CA CC (+)

E 7018M Bajo hidrgeno, hierro en

polvo

F, V, OH, H CC (+)

E 7024 Hierro en polvo, titanio H-Filete, F CA, CC (+)

CC (-)

E 7027 Alto xido de hierro, hierro en

polvo

H-Filete CA, CC (-)

E 7027 Alto xido de hierro, hierro en

polvo

F CA, CC (+)

CC (-)

E 7028 Bajo hidrgeno, potasio H-Filete, F CA CC (+)

E 7028 Hierro en polvo

E 7048 Bajo hidrgeno, potasio F, V, OH, H CA CC (+)

E 7047 Hierro en polvo F, V, OH, HV-

Descendente

Segn las normas AWS las posiciones de soldeo son:

F: plana;

H: horizontal;

H-Filete: filete horizontal;

V-Descendente: vertical descendente;

V: vertical;

OH: techo sobrecabeza.

Aceros inoxidables

La especificacin AWS A5.4 dicta las normas de clasificacin de electrodos para

soldar aceros inoxidables. Como los casos anteriores, el sistema de clasificacin

de estos electrodos tambin es numrico.

Como muestras de clasificacin de estos tipos de electrodos son, por ejemplo, E

308-15, E 310-16

Antes de entrar en la explicacin del sistema, es conveniente resaltar que los

aceros inoxidables sean identificados de acuerdo a lo que indica la AISI. As por

ejemplo, el acero inoxidable AISI 310 corresponde a un acero cuya composicin

qumica es del 25% de Cr y el 20% de Ni, entre sus elementos principales.

La especificacin AWS A5.4, que se refiere a los electrodos para soldadura de

aceros inoxidables, trabaja con la siguiente designacin para electrodos

revestidos:

E XXX-YZ

donde,

E, indica que se trata de un electrodo para soldadura por arco;

XXX, indica la numeracin que se corresponde a la Clase AISI de acero

inoxidable, para el cual est destinado el electrodo.

Y, el penltimo nmero indica la posicin en que puede utilizarse. As de los

ejemplos E 308-15, E 310-16, el "1" indica que el electrodo es apto para todas

las posiciones.

Z, el ltimo nmero de los ejemplos anteriores (5 y 6) seala el tipo de

revestimiento, la clase de corriente y la polaridad a utilizarse, en la forma

siguiente:

5: significa que el electrodo tiene un revestimiento alcalino que debe utilizarse

nicamente con corriente continua y polaridad inversa (el cable del porta-electrodo

al polo positivo);

6: significa que el electrodo tiene un revestimiento de titanio, que podr emplearse

con corriente alterna o corriente continua. En caso de utilizarse con corriente

continua sta debe ser cnn polaridad inversa (el cable del porta-electrodo al polo

positivo).

En algunos casos se podr encontrar que en la denominacin del electrodo

aparece un ndice adicional al final con las letras ELC, que significa que el

depsito del electrodo tiene un bajo contenido de carbono (E: extra; L: bajo/low ;

C: carbono).

Metales no ferrosos

La especificacin AWS A5.15 dicta las normas de clasificacin de electrodos para

soldar metales no ferrosos.

En este caso el sistema de clasificacin de estos electrodos es simblico, es decir,

que se indica el smbolo qumico del elemento o elementos metlicos

predominantes en el anlisis del ncleo metlico del electrodo.

El sistema utiliza el prefijo E, que significa que el producto es un electrodo para

soldar, seguido de los elementos considerados significativos.

Por ejemplo E Cu Sn A, los smbolos indican que el electrodo est compuesto

bsicamente de cobre (Cu) y estao (Sn).

Por ltimo, el caso concreto para soldadura de hierro fundido, la denominacin del

electrodo termina con las letras CI. Por ejemplos, E ni-CI, E ni Fe-CI, etc.

6- Clasificacin de electrodos y flujos para arco sumergido

6.1- Normas para electrodos

La especificacin AWS A5.17 dicta las normas de clasificacin de electrodos por

proceso de arco sumergido para aceros al carbn.

Esta especificacin identifica los electrodos con el prefijo E (electrodo para arco

elctrico), seguido de la letra que indica el contenido de manganeso y que puede

ser L (bajo), M (medio) H (alto).

A continuacin sigue uno o dos dgitos que dan el contenido nominal de carbono

en centsima de porcentaje.

Finalmente, algunos electrodos traern una letra K para significar que es un

producto obtenido de un acero calmado al silicio.

Las propiedades mecnicas del depsito dependen del fundente que se use con

cada electrodo.

La denominacin completa del fundente y electrodo puede ser, por ejemplo, la

siguiente:

F6A2 EM12K

donde cada trmino significa:

F: Fundente.

6: 60.000 Psi de resistencia a la traccin mnima.

A: Propiedades mecnicas obtenidas sin tratamiento post soldadura (as welded).

2: Resistencia al impacto de 27 mnimo a 20F.

E: Electrodo.

M: Contenido medio de manganeso.

12: 0.12% de carbono (nominal).

K: Acero calmado.

Electrodo

AWS

Composicin Qumica (%)

Carbono Manganeso Silicio Otros

EL 8 a 0,10 0,30-0,55 0,05 0,5

EL 8 K a 0,10 0,30-0,55 0,10-0,20 0,5

EL 12 0,07-0,15 0,35-0,60 0,05 0,5

EM 5 K 0,06 0,90-1,40 0,4-0,7 0,5

EM 12 0,07-0,15 0,85-1,25 0,05 0,5

EM 12 K 0,07-0,15 0,85-1,25 0,15-0,35 0,5

EM 13 K 0,07-0,19 0,90-1,40 0,45-0,70 0,5

EM 15 K 0,12-0,20 0,85-1,25 0,15-0,35 0,5

EH 14 0,10-0,18 1,75-2,25 0,05 0,5

Los tipos de uniones bsicas realizadas por soldaduras de arcos elctricos

Existen diferentes formas de disponer las uniones por soldaduras, las ms usuales

son:

Soldadura a Tope

Soldadura a Tope con elementos en prolongacin en T en L.

Los bordes se preparan segn los tipos H, V, X, Y, Z, indicados en los grficos; se

determinan en cada caso segn su espesor y por la posicin de los elementos a

unir segn la tabla siguiente:

Espesor En Prolongacin Horizontal En Prolongacin Vertical en T 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 seccin dispuestas en prolongacin, la que

posee mayor seccin se adelgaza con una pendiente no superior al 25% hasta

conseguir el espesor de la pieza ms delgada en la zona de contacto.

La soldadura debe ser continua a todo lo largo de la unin y con completa

penetracin.

En uniones de fuerza, debe realizarse por ambas caras el cordn de soldadura. En

caso de no ser posible el acceso por la cara posterior, la soldadura se realiza por

medio de chapa dorsal.El cordn de soldadura a tope no necesita dimensionarse.

Soldadura en ngulo

La soldadura en ngulo puede ser en ngulo de esquina o en solape.

Se realiza con cordn continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del

mximo tringulo issceles inscrito en la seccin transversal de la soldadura (ver

grfico).

Si la longitud del cordn no supera los 500 mm, para su ejecucin 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, inicindola 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 deber indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas

(longitud y espesor de gargantaG).

Mtodos clculo para evaluar la seguridad de una unin con soldadura de

aflate

Ejemplo: Sea una mnsula que se suelda a una columna. La mnsula debe

soportar P = 20 kN y las longitudes de los cordones de soldadura son: d= 150 mm

y b =100 mm. Se utilizar un electrodo E60XX y soldadura de filete. Calcular la

longitud del cateto de la soldadura para un factor de seguridad de 2,5 (considerar

solo torsin y corte puro).

Los 20 KN generan corte puro en los cordones y este vale:

De la tabla 2 para esta configuracin de soldadura hallamos el rea unitaria

Au = b+d, y la total es:

A = 0,707 h b + d = 0,707 h 100 +150 = 176,87 h [mm2] con hc en

milmetros

A= 0,001768 h [m2 ] con hc en milmetros

Este corte acta sobre los dos cordones en toda su longitud, pero en

nuestro caso analizaremos solamente los puntos A y B, que son los ms

alejados del centroide del grupo y por lo tanto los ms

crticos (CA y CB).

La direccin de los esfuerzos est dada por la reaccin que origina la

columna sobre la mnsula. Analizando al grupo de juntas como libre.

Los 20 kN tambin generan torsin cuyo esfuerzo de corte vale

Trabajando en componentes:

De tabla la rigidez torsional es:

con hc en

milmetros

El momento se toma respecto del centroide del grupo (ver figura 35). Este se

calcula de acuerdo a la tabla

2 y est ubicado en:

Ahora, como metodologa, calculamos la tensin de corte producto de la

torsin en componentes X e

Y en los puntos A y B.

En el punto A:

En el punto B:

Expresando las distancias en

metros:

M = 20000 (0,3 0,02)

M = 5600Nm

Las tensiones totales de corte en el punto A son:

Y para el punto B son:

Finalmente como la tensin de corte es mayor en B, se toma este punto

como referencia para el diseo

con hc en milmetros

Luego, de la tabla 4 de electrodos, para el E60XX la tensin de fluencia que

le corresponde es:

y = 345 Mpa

La tensin admisible para corte de filete:

Si tomo un factor de seguridad 2,5

con hc en milmetros

y como

Despejando obtenemos el valor de hC: