uniones y tipos de soldadura

ENTRENAMIENTO E-LEARNING

- CERTIFIED WELDING INSPECTOR

UUNNIIOONN YY TTIIPPOOSS DDEE SSOOLLDDAADDUURRAA.. SSIIMMBBOOLLOOGGIIAA 4.1 Introduccin El conocimiento del inspector en soldadura a cerca de las uniones, tipos de soldadura y simbologa se tornan sumamente importantes debido a que es parte integral de la comunicacin que debe mantener tanto con los ingenieros como soldadores. Bajo este contexto, hay que considerar que usar apropiadamente los trminos en soldadura convierte mucho ms fcil la labor en soldadura debido al uso del lenguaje universalmente tcnico. Por ello, en este mdulo se prefiere usar los trminos en ingles debido a que en muchos casos la traduccin puede causar inconvenientes graves para la futura comunicacin entre profesionales. 4.2 Tipos de Uniones La sociedad Americana de Soldadura define cinco tipos de uniones de soldadura, las cuales un inspector de soldadura debe conocer en su plenitud y deben estar claramente definidas y comprendidas por todas las partes relacionada en diseo y fabricacin. Por este motivo es sumamente importante no usar trminos que no sean tcnicos; para ello el documento oficial de la Sociedad American de la Soldadura es la AWS A3.0 Trminos estndares de soldadura y definiciones.

Unin a tope (butt joint): unin entre dos miembros alineados aproximadamente en el mismo plano. Unin en esquina (corner joint): unin entre dos miembros ubicados aproximadamente en ngulos

rectos en forma de L.

Unin en T (T joint): unin entre dos miembros ubicados en ngulos aproximadamente rectos en

forma de T. Unin en traslape (overlap joint): unin entre dos miembros traslapados en planos paralelos. Unin de borde (edge joint): unin entre dos aristas de dos o ms miembros paralelos o

cercanamente paralelos.

Entrenamiento Certificacin CWI

En estos cinco tipos de uniones, se pueden aplicar ciertos tipos de soldadura y smbolos de soldadura dependiendo del diseo de la unin, ellas se muestran en la figura 4.1.

ESQUINA

TOPE T

BORDE TRASLAPE

Figura 4.1 5 tipos bsicos de uniones Las partes individuales de una unin se llaman miembros (members). Estos miembros son clasificados en tres maneras, butting members, nonbutting members o splice members. Las figuras 4.2 y 4.3 muestran las ilustraciones de cada tipo de miembro o members.

Figura 4.2


Figura 4.3

Un butting members es una unin de elementos en el cual uno de ellos se encuentra restringido por otro miembro en su movimiento en una direccin perpendicular a su dimensin en espesor. Por ejemplo, ambos miembros de una unin a tope, o un miembro de una unin en T o esquina corresponden a esta clasificacin. Un nonbutting members es una unin de elementos en el cual uno de ellos est libre para moverse en cualquier direccin perpendicular a su dimensin en espesor. Ejemplo de ello se tiene a la unin traslape o un miembro de la unin T o esquina. Un splice member es la pieza de trabajo que conecta la unin en una unin de empalme (spliced joint)


La identificacin del tipo de soldadura (weld type) se indica en la geometra de la unin, ello significa que se encuentra basado en la forma y dimensin de una unin en su seccin transversal antes de soldar. Cuando una unin es analizada en su seccin transversal se debe fijar en que forma se encuentran los bordes de la unin, ello determinar el tipo de soldadura y smbolo. La figura 4.4 identifica las formas bsicas de los bordes de una unin usada en la fabricacin metlica. Las vistas de la seccin transversal entregada en la figura 4.5 a 4.9 muestran la relacin entre la apariencia del smbolo de soldadura (weld symbol) y las combinaciones de varias formas de bordes. Estas combinaciones de diferentes formas de borde permiten obtener soldaduras tpicas que se pueden introducir en las cinco configuraciones bsicas de unin mostrada en la figura 4.1.

Figura 4.4


Figura 4.5


Figura 4.6


Figura 4.7


Figura 4.8


Figura 4.9


4.3 Partes de la unin de soldadura Una vez que est identificado el tipo de unin, es necesario describir en forma exacta el diseo de unin requerido. Para llegar a ello, el personal envuelto y relacionado con soldadura debe ser capaz de identificar caractersticas individuales que pasan a ser parte de la unin. Las nomenclaturas asociadas con estas caractersticas son:

Raz de la unin joint root

Cara del canal groove face

Cara de la raz root face

Borde de raz root edge

Separacin o abertura de raz root opening

ngulo del bisel bevel angle

ngulo del canal groove angle

Radio del canal groove radius Dependiendo sobre el tipo particular de la unin, la geometra de la unin podra tomar levemente diferentes formas, un ejemplo de ello corresponde a la raz de la unin que se define como aquella porcin de una unin a ser soldada donde los miembros se aproximan lo ms cerca posible uno con otro. En una seccin transversal, la raz de la unin podra ser un punto, una lnea o un rea, para ello tenemos como ejemplo la figura 4.10 que ilustra algunas variaciones de la raz de la unin.


Figura 4.10


La nomenclatura asociada con la cara del canal, cara de raz y borde de raz se encuentran identificada en la figura 4.11, donde cara del canal (Groove Face) queda definido como aquella superficie de un miembro incluido en el canal. Por su parte, la cara de raz (Root Face), normalmente conocido como taln u hombro, se define como aquella porcin de la cara del canal dentro de la raz de la unin. Finalmente, la raz del borde (Root Edge) se define como una cara de raz de ancho igual a cero.

Figura 4.11


Otras caractersticas que pueden requerir alguna descripcin se muestran en la figura 4.12, estos elementos son frecuentemente llamadas variables esenciales (essential variables) en un procedimiento de soldadura.

Figura 4.12


La separacin de raz (root opening) se encuentra descrita como aquella separacin entre las piezas de trabajo en la raz de la unin Angulo del bisel (bevel angle) est definido como el ngulo entre el bisel de una unin y un plano perpendicular a la superficie del miembro. Por tanto el ngulo del canal (groove angle) queda definido como el ngulo total del bisel entre las piezas. Para una soldadura en single-bevel-groove, el ngulo del bisel es igual al ngulo del canal. El concepto de radio del canal (groove radius) es aplicable slo a las formas J o U. 4.4 Tipos de Soldadura

Existen nueve categoras de soldadura asociada con los smbolos de soldadura. Para ello se pueden aplicar ciertos tipos de soldadura para cada una de estas categoras. Estas categoras son:

Soldadura en canal o en bisel groove weld Soldadura en filete fillet weld Soldadura tapn o muesca plug or slot weld Soldadura esprragos stud weld Soldadura punto o proyeccin spot or proyection weld Soldadura cordn o costura seam weld Soldadura respaldo o reverso back or backing weld Soldadura recubrimiento surfacing weld Soldadura flange flange weld

Como material de consulta, los lectores pueden consultar el Standard Symbols for Welding, Brazing, and Nondestructive Examination ANSI/AWS A2.4. Con la gran variedad de geometras de uniones existentes y ms an con los tipos de soldadura descrita, el diseador de soldadura puede escoger la combinacin que mejor se adapta a su necesidad. Sin embargo, la seleccin debe ser considerada en una de las siguientes consideraciones: Accesibilidad a la unin para ejecutar el soldeo Tipo de proceso a ser usado Conformidad con el diseo estructural Costo de soldadura

Soldadura en Canal - Groove Welds Se define como una soldadura realizada en una canal que se ubica entre dos piezas, existen ocho tipos de soldadura en canal: Cuadrado square-groove Escarpado scarf En V V-groove Bisel bevel-groove En U U-groove En J J-groove Flare V flare-V-groove Flare-bisel flare-bevel-groove

Todas estos tipos de soldadura en canal pueden ser aplicadas desde un solo lado o por ambos lados, la figura 4.13 muestra las tpicas configuraciones para uniones simples y dobles.


Figura 4.13


Figura 4.13. Continuacin......


Soldadura en Filete - Fillet Welds

La soldadura en filete se define como una soldadura de seccin transversal aproximadamente triangular que une a dos superficies ubicadas aproximadamente en ngulos rectos en una unin T, traslape o esquina. Cuando el diseo lo permite se prefiere, por razones econmicas, usar soldadura en filete en lugar de soldadura en canal. La figura 4.14 muestra distintos tipos de soldadura en filete.

Figura 4.14


Soldadura tapn y muesca Plug and Slot Welds

Se utilizan dos tipos de soldadura para unin de miembros de traslape, slot y plug. La soldadura tapn (Plug) se define como una soldadura realizada en un hoyo circular en un miembro de una unin fundiendo a ese miembro al otro. Por su parte una soldadura Slot se define como una soldadura realizada en un hoyo elongado en un miembro de una unin fundiendo a ese miembro al otro. La figura 4.15 muestra este tipo de soldadura

Figura 4.15

Soldadura Esprrago Stud Welds

En la edicin del ao 1989 la ANSI/AWS A2.4 incorpor un nuevo smbolo de soldadura para la soldadura por esprrago. Una soldadura esprrago queda definida como un trmino general para la unin de un perno metlico o parte similar a una pieza de trabajo. La soldadura podra ser llevada a cabo por arco elctrico, resistencia, friccin u otro proceso con o sin la aplicacin de gas externo. La figura 4.15 muestra una soldadura esprrago.

Soldadura por Punto y Proyeccin Spot or Projection Welds Una soldadura por punto es una soldadura realizada entre y sobre miembros traslapados en la cual la coalescencia podra comenzar y ocurrir entre caras (faying surfaces*) o podra comenzar desde el lado exterior de un miembro. *Faying surface the mating surface of a member that is in contact with or in close proximity to another member to which it is to be joined. La soldadura por punto se encuentra muy relacionada con soldadura por resistencia. La figura 4.16 muestra dos tipos de soldadura por punto.


Figura 4.16 Por su parte, la soldadura por proyeccin se define como una soldadura realizada por proceso de soldadura de resistencia. La soldadura es formada por el calor generado debido a la resistencia al flujo de la corriente. Las soldaduras resultantes son localizadas a puntos determinados por proyecciones, relieve o repujado o intersecciones. La figura 4.16 muestra un ejemplo de ello.

Soldadura por Cordn Seam Welds Se define como una soldadura continua realizada entre o sobre miembros traslapados, en la cual la coalescencia podra comenzar y ocurrir sobre las entre caras, o podra proceder desde el lado exterior de un miembro. La continuidad de la soldadura podra consistir de un simple cordn o una serie de soldaduras por puntos traslapadas. Ver figura 4.17. Soldadura Respaldo o Reverso - Back and Backing Welds Como el nombre lo dice, estas soldaduras son realizadas sobre el lado trasero de una unin de soldadura. Aunque son aplicadas sobre el mismo lado hay que distinguir que son depositadas en formas diferentes. La soldadura de respaldo (back weld) es una soldadura realizada en el reverso de una unin en soldadura en canal. Por su parte, la soldadura backing (backing weld) es un respaldo en forma de soldadura. Back weld es aplicado despus de que se ha soldado el frente, mientras que backing weld es depositado antes de soldar el lado frontal. Ver figura 4.17. Soldadura Superficial - Surfacing Welds Como el nombre lo dice, este tipo de soldadura es aplicado a la superficie de un metal, por tanto se define como una soldadura aplicada a una superficie para obtener propiedades o dimensiones deseadas. Existen otros trminos asociados, tales como: build up, enmantequillado, cladding, recubrimiento duro. Soldadura Pestaa - Flange Welds Se refiere a una soldadura realizada sobre las aristas de dos o ms miembros unidos, usualmente en materiales delgados, con al menos un miembro se encuentra con pestaa. Bajo este contexto, hay que considerar que el smbolo representa el uso de un miembro o miembros con pestaa y no un tpico tipo de soldadura requerido.


Figura 4.17


Una soldadura en arista o borde (edge weld) es una soldadura realizada en el borde de la unin, en una unin a tope flanged o en una unin esquina flanged en la cual el espesor total de los miembros es fusionado. Ver figura 4.18.

Figura 4.18

4.5 Trminos asociado al trmino de la soldadura Toda personal de soldadura e inspectores deberan preocuparse de los trminos asociados con ciertas condiciones o caractersticas cuando una soldadura ha sido finalizada. Al conocer estos trminos obviamente mejorar la comunicacin entre las partes, mejorar la interpretacin de los smbolos de soldadura y ubicar las reas de una soldadura que podra requerir limpieza pos soldadura. Los trminos relacionados de acuerdo a la figura 4.19 son: Cara de soldadura weld face

o Superficie expuesta de una soldadura sobre el lado el cual fue ejecutado la soldadura Pie de la soldadura weld toe

o Unin de la cara de soldadura y el metal base Raz de la soldadura weld root

o Punto, mostrado en seccin transversal, en la cual la superficie de la raz intercepta a la superficie del metal base

Superficie de la raz weld surface o Superficie expuesta de la soldadura del lado contrario con respecto al lado en el cual la soldadura fue

ejecutada Reforzamiento de la cara face reinforcement

o Metal de soldadura en exceso comparada con la cantidad requerida para llenar una unin en el lado donde fue ejecutada la soldadura

Reforzamiento de la raz root reinforcement o Metal de soldadura en exceso comparada con la cantidad requerida para llenar una unin en el lado

opuesto donde fue ejecutada la soldadura


Figura 4.19

Bajo este contexto, tambin existe una terminologa estndar para las partes presentes en una soldadura filete. La figura 4.20 identifica varias partes de una soldadura filete

Raz de la soldadura weld root o Corresponde a la penetracin ms profunda que alcanz el metal de soldadura dentro de la unin

Pierna en soldadura filete fillet weld leg o Corresponde a la distancia desde la raz de la unin al pie de la soldadura filete

Concavidad, convexidad concavity, convexity o Corresponden a la cantidad de curvatura de la cara de soldadura

Garganta Throat o Corresponde a la longitud a travs de la seccin transversal de la soldadura

La figura 4.21 muestra como son medidas estas definiciones en un cordn de soldadura filete.


4.6 Terminologa usada para fusin (fusion) y penetracin (penetration) En general, la fusin se refiere a la fusin real del metal de aporte y metal base o slo metal base. Por su parte la penetracin es un trmino el cual relaciona la distancia que el metal de soldadura ha progresado al interior de la unin. El grado de penetracin alcanzado tiene un efecto directo sobre la resistencia de la unin y de esta forma est relacionado al tamao de soldadura.

Figura 4.20

Figura 4.21


Durante la operacin de soldadura, la cara original del canal es fundida de tal manera que los lmites finales del metal de soldadura son ms profundos que la superficie original. La cara del canal (antes de la soldadura) es ahora referida como cara de fusin (fusion face), puesto que actualmente se encuentra fundida. Los lmites entre el metal de soldadura y metal base es conocido como interface de soldadura (weld interface). La profundidad de fusin (depth of fusion) es la distancia desde la cara de fusin a la interface de la soldadura. La figura 4.22 muestra estas definiciones.

Figura 4.22


La figura 4.23 muestra otros trminos relacionados a la penetracin de soldadura. Penetracin de Raz root penetration

o Corresponde a la distancia que el metal de soldadura ha fundido ms all de la raz de la unin

Penetracin de la unin joint penetration o Corresponde a la distancia de la extensin ms lejos de la soldadura dentro de la unin a la cara de la

soldadura, excluyendo cualquier reforzamiento que pudiera estar presente.

Zona afectada trmicamente heat affected zone o Esta regin est definida como la porcin del metal base que no ha sido fundido, pero sus propiedades

mecnicas o microestructura han sido alteradas por el calentamiento sufrido durante la soldadura o corte.

Figura 4.23


4.7 Terminologa en cuanto al tamao de soldadura (weld size) Las terminologas usadas para el tamao de soldadura pueden ser vistas en las figura 4.21 y 4.24 y sus definiciones son las siguientes: Para soldadura de doble canal (double groove) y donde la penetracin de la unin es

menor que el total del espesor, el tamao de soldadura queda definido por la suma de las penetraciones de uniones en ambos lados de la unin.

En una penetracin completa, el tamao de soldadura es igual al espesor del miembro ms delgado.

Para determinar el tamao de la soldadura en filete, primero se debe conocer la configuracin final del cordn, es decir si es cncavo o convexo. Convexo significa que la cara de la soldadura exhibe algn abultamiento o sobre monta que causa que aparezca levemente curvado hacia fuera. Por su parte si el perfil de la soldadura de filete es cncavo, ello significa que su cara se encuentra deprimido.

Cualquiera que fuese el caso anterior, el tamao de la soldadura filete para soldadura de piernas iguales se encuentra descrito como la longitud de la pierna del tringulo issceles ms grande que puede ser inscrito dentro de la seccin transversal. De esta manera para soldadura filetes convexos, el tamao y pierna son iguales. Sin embargo, si el perfil es cncavo, el tamao de soldadura es levemente menor que la pierna.

Para soldadura filetes de lados desiguales, el tamao de soldadura filete est definido como las longitudes de piernas del tringulo ms grande que puede ser inscrito dentro de la seccin transversal.

Garganta terica (theoretical throat) est descrita como la distancia desde el comienzo de la raz de la unin perpendicular a la hipotenusa del tringulo recto ms grande que se pueda inscribir dentro de la seccin transversal. Basado en que la separacin de raz es cero.

Garganta efectiva (effective throat) queda definido como la distancia mnima menos cualquier convexicidad entre la raz de la soldadura y la cara de una soldadura de filete

Garganta real (actual throat) corresponde a la distancia ms corta entre la raz de la soldadura y la cara de una soldadura filete.

Figura 4.24


4.8 Terminologa asociada a la aplicacin de soldadura Para completar las definiciones pasaremos a definir las terminologas asociadas a las aplicaciones reales, la figura 4.25 sirve como apoyo a lo descrito: Pase de soldadura weld pass

o Es una progresin simple de soldadura a lo largo de la unin

Cordn de soldadura weld bead o Es aquella soldadura que resulta de un pase de soldadura

Capa de soldadura weld layer o Es un simple nivel de soldadura dentro de un soldeo de mltiples pases.

Figura 4.25

Cuando el cordn de soldadura fue depositado sin movimiento o ste fue muy leve. El cordn final toma el nombre de cordn recto (stringer bead). En cambio cuando el electrodo es oscilado de lado a lado, el cordn de soldadura queda definido como cordn oscilado (weave bead)


4.9 Smbolos de Soldadura

La simbologa en la especificacin de trabajos de soldadura es una forma clara, precisa y ordenada de entregar informacin de operacin. Existe para ello una simbologa estndar que ha sido adoptada para la mayora de los procesos de soldadura.

Una ilustracin tpica del uso y ventajas que representa la simbologa se puede apreciar en la figura 4.26. La ventaja es Obvia.

Figura 4.26 Ubicacin estndar de los elementos de la simbologa en soldadura.

Elementos de un smbolo en soldadura Slo la lnea de referencia (reference line) y flecha (arrow) se encuentran siempre presentes en un smbolo. Sin embargo, los otros elementos son frecuentemente usados para dar mayor claridad. Un smbolo de soldadura podra incluir los siguientes elementos: Lnea de referencia (elemento requerido) - Reference line Flecha (elemento requerido) - Arrow Cola - Tail Elemento bsico de soldadura - Basic weld symbol Dimensiones y otros datos - Dimensions and other data Smbolos suplementarios - Supplementary symbols Smbolos de terminacin - Finish symbols Especif., procesos u otra referencia - Specification, process or other reference Como material de apoyo se sugiere la norma ANSI/AWS A3.0 Standard Symbols for Welding, Brazing, and Nondestructive Examination.


La lnea de referencia siempre es dibujada horizontalmente y es usada para aplicar los smbolos de soldadura y otros datos. El lado inferior de la lnea de referencia se define como el lado de la flecha (arrow side), por su parte el lado superior de la lnea de referencia est relacionado con el otro lado de la flacha (other side). Esta convencin es mostrada en la figura 4.27. (otro lado) (otro lado) (lado flecha) (lado flecha)

Figura 4.27 Significado lado flecha y otro lado de la flecha. Tambin se pueden agregar mltiples lneas de referencia que podran utilizar cada uno de ellos smbolos. Ver figura 4.28

Figura 4.28 Mltiples lneas de referencia Por su parte, la flecha conecta la lnea de referencia a la unin de soldadura o rea a ser soldada, podra ser mostrada con quiebre o sin l, o con mltiples lneas de referencia. Cuando la flecha es mostrada con un quiebre, ste ltimo siempre apuntar hacia el miembro de la unin que ser preparada o conformada, tal como muestra la figura 4.29. Otro lado Lado flecha Otro lado Lado flecha

Figura 4.29 Significado del quiebre de la flecha. La cola del smbolo de soldadura es usado para indicar los procesos de soldadura y corte como tambin las especificaciones de procedimiento o cualquier otra informacin que ayude en interpretar el smbolo. La figura 4.30 muestra los smbolos de soldadura usados sobre o debajo de la lnea de referencia, en este caso, la lnea es mostrada en forma punteada slo para el ejemplo.

Ubicacin de los smbolos de soldadura No importando para donde sealice la flecha, el smbolo de soldadura puede estar ubicado sobre o bajo la lnea de referencia. Cuando ste se encuentra ubicado sobre la lnea de referencia, la soldadura debe ser realizada en el otro lado de la unin, por el contrario si el smbolo se encuentra bajo la lnea de referencia la soldadura s realizada en el lado de la unin. Si el smbolo se encuentra en ambos lados, la soldadura es realizada en ambos lados de la unin.


Las lneas perpendiculares usado en el smbolo de filete, bisel, bisel en J, flare bevel siempre es dibujado al lado izquierdo

Figura 4.30

De manera clarificar los trminos descritos, estos sern mostrados mediante ejemplo, en forma adicional, se aprovecharn estos ejemplos para describir otros significados y usos de dimensionamientos utilizados en la simbologa de la soldadura. Ver figuras desde 4.31 a 4.39.


Figura 4.31


Figura 4.32


Figura 4.33


Figura 4.34


Figura 4.35


Figura 4.36



Figura 4.37


Figura 4.38


Figura 4.39


Elementos de un smbolo en soldadura Ubicacin de los smbolos de soldadura

uniones y tipos de soldadura

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