Las uniones de soldadura por arco constan de cuatro partes: el cordón de soldadura, la zona de fusión, la zona afectada por el calor y el material base próximo al cordón de soldadura.
1 - Soldar metal
2 - Alambre fundido
3 - Zona afectada por el calor
4 - Material de base
Proceso de soldadura confiere a la junta las siguientes características mecánicas:
1) Rendimiento mecánico heterogéneo de las juntas de soldadura
Debido a los diversos procesos metalúrgicos que tienen lugar durante la soldadura y a los diferentes ciclos térmicos y ciclos de deformación que afectan a las distintas zonas, se producen disparidades significativas en la estructura y las propiedades de estas zonas. El resultado es un rendimiento mecánico heterogéneo de toda la unión.
2) Distribución y concentración desiguales de la tensión en las juntas de soldadura
Las discontinuidades geométricas inherentes a las juntas de soldadura provocan una distribución desigual de la tensión de trabajo y la consiguiente concentración de tensiones. Cuando hay defectos de soldadura, o cuando la forma del cordón de soldadura o de la unión no es práctica, la concentración de esfuerzos se intensifica, afectando a la resistencia de la unión, en particular a su resistencia a la fatiga.
3) Tensión residual y deformaciones debidas a un calentamiento desigual durante la soldadura
La soldadura es un proceso de calentamiento localizado. Durante soldadura por arcoLa temperatura en el cordón de soldadura puede alcanzar el punto de ebullición del material, pero disminuye rápidamente lejos del cordón hasta la temperatura ambiente. Este campo de temperatura desigual provoca tensiones residuales y deformaciones en la soldadura.
4) Alta rigidez de las juntas de soldadura
Mediante la soldadura, la costura y los componentes se unifican, lo que proporciona un mayor grado de rigidez en comparación con las uniones remachadas o por contracción.
Unión soldada (también denominada junta): Una unión conectada mediante soldadura.
Uniones soldadas de uso común:
Junta a tope, junta en T, junta en cruz, junta solapada, junta de esquina, junta de borde, junta de manguito, junta a tope en bisel, junta embridada y junta a tope en doble V, entre otras.
Los tipos básicos de uniones soldadas.
| Nombre | Formación del cordón de soldadura | Nombre | Formación del cordón de soldadura |
| Junta a tope |  | Conector de terminal |  |
| Junta en T |  | Conector oblicuo a tope |  |
| Junta de esquina |  | Conector de brida |  |
| Junta solapada |  | Conector a tope sellado |  |
1. Junta a tope
La unión a tope se forma soldando los bordes de dos piezas situadas en el mismo plano. Este tipo de unión es el más utilizado y el más refinado en diversas estructuras soldadas, ya que se caracteriza por una mejor gestión de las tensiones, una mayor resistencia y un uso eficiente de los recursos. materiales metálicos.
Sin embargo, al tratarse de una conexión de borde a borde, los requisitos de procesamiento y montaje de las piezas conectadas son bastante elevados.
En la producción de soldadura, el cordón de soldadura de la junta a tope suele ser ligeramente más alto que la superficie del material base. La presencia de este exceso de altura da lugar a una superficie no lisa en el componente, lo que provoca una concentración de tensiones en la transición entre el cordón de soldadura y el material base.
2. Junta en T
Una junta en T (o junta transversal) se forma uniendo piezas perpendiculares mediante una soldadura en ángulo. Las uniones en T pueden soportar fuerzas y pares de varias direcciones. Esta forma es la más común en las estructuras de caja y también es frecuente en la fabricación de recipientes a presión, incluidas las conexiones de tubo a carcasa y la unión de anillos de refuerzo de pozos al cuerpo del recipiente.
Debido a la brusca transición entre el cordón de soldadura y el material base en las uniones en T, se produce una importante distorsión de la línea de fuerza bajo fuerzas externas, lo que da lugar a una distribución de tensiones muy desigual y compleja. El resultado es una importante concentración de tensiones tanto en la raíz como en la punta de la soldadura en ángulo. Garantizar penetración total es una medida crucial para reducir la concentración de tensiones en las juntas en T.
3. Junta solapada
Una junta solapada se crea solapando dos chapas y realizando a continuación una soldadura de filete en el extremo o en el lateral, o añadiendo una soldadura de tapón o de ranura. Debido a la desalineación de las líneas centrales de las dos placas en la junta solapada, se genera un momento de flexión adicional bajo carga, que puede afectar a resistencia de la soldadura.
Por lo tanto, las juntas solapadas no suelen utilizarse para los principales elementos que soportan presión en calderas y recipientes a presión.
La importante alteración de la forma de los componentes debida a las uniones solapadas da lugar a una concentración de tensiones más compleja en comparación con las uniones a tope, lo que se traduce en una distribución extremadamente desigual de las tensiones a lo largo de la unión.
En las uniones solapadas, estas soldaduras pueden clasificarse como frontales, laterales o diagonales en función de las diferentes direcciones de la tensión que actúa sobre la soldadura de filete solapada. soldaduras en ángulo.
Además de soldar dos chapas de acero apiladas por los extremos o los lados, las uniones solapadas también implican la soldadura de ranuras y la soldadura de tapones (agujeros redondos y agujeros alargados). En la figura se muestra la estructura de una junta solapada soldada en ranura.
En primer lugar, la pieza que se va a unir se perfora en una ranura y, a continuación, la ranura se rellena con metal de soldadura. La sección transversal de la soldadura de ranura es rectangular, y su anchura es el doble del grosor de la pieza conectada. La longitud de la ranura debe ser ligeramente inferior a la longitud de la solapa.
La soldadura de tapones implica perforación La soldadura de tapón puede dividirse en dos tipos: soldadura de tapón con orificios circulares y soldadura de tapón con orificios alargados. La soldadura de tapón puede dividirse en dos tipos: soldadura de tapón de orificio circular y soldadura de tapón de orificio alargado, como se muestra en la figura.
4. Junta de esquina
Una junta de esquina se forma cuando dos chapas se sueldan por sus bordes en un ángulo determinado. Las uniones en ángulo se suelen utilizar en estructuras de cajón, uniones de tubos y conexiones con cuerpos cilíndricos. La unión entre los tubos de fuego y las tapas de los extremos en calderas pequeñas también adopta esta forma.
Al igual que las uniones en T, las uniones angulares de una sola cara tienen una resistencia extremadamente baja a los momentos de flexión inversa. A menos que las chapas sean muy finas o que la estructura no sea crítica, por lo general deben hacerse chaflanes para soldar por las dos caras; de lo contrario, no puede garantizarse la calidad.
A la hora de elegir el tipo de junta, hay que tener en cuenta sobre todo la estructura del producto, así como factores como las condiciones de tensión y los costes de transformación.
Por ejemplo:
Las uniones a tope se utilizan mucho porque distribuyen la tensión uniformemente y ahorran metal. Sin embargo, las uniones a tope requieren dimensiones de corte y montaje precisas.
Las uniones en T suelen soportar pequeños esfuerzos de cizallamiento o sirven simplemente como soldaduras de conexión.
Las juntas solapadas no exigen una gran precisión de montaje y son fáciles de ensamblar, pero su capacidad de carga es baja, por lo que suelen utilizarse en estructuras no críticas.
Los requisitos de calidad de la soldadura, tamaño de la soldadura, posición de la soldadura, espesor de la pieza, dimensiones geométricas y condiciones de trabajo en el diseño de uniones soldadas determinan la diversidad en la selección de métodos de soldadura y los procesos de formulación. El diseño y la selección razonables de las uniones soldadas no sólo garantizan la resistencia de las soldaduras y de la estructura general de acero, sino que también simplifican el proceso de producción y reducen los costes de fabricación.
Principales factores en el diseño y la selección de uniones soldadas:
1. Asegúrese de que junta soldada cumple los requisitos de uso.
2. La forma de la junta puede adaptarse al método de soldadura elegido.
3. La forma conjunta debe ser lo más sencilla posible, con soldadura plana y utilizar métodos de soldadura automáticos siempre que sea posible. Evite las soldaduras por encima de la cabeza y verticales y no ejerza la máxima tensión sobre la soldadura.
4. El proceso de soldadura debe garantizar que la unión soldada pueda funcionar correctamente a la temperatura de diseño y en medios corrosivos.
5. La deformación y la tensión de la soldadura deben reducirse al mínimo para satisfacer las condiciones técnicas, de personal y de equipo necesarias para la construcción.
6. Diseñar la soldadura para que sirva como soldadura de unión siempre que sea posible.
7. La junta soldada debe ser fácil de inspeccionar.
8. La preparación para la soldadura y el coste de la misma deben ser bajos.
9. Evite elegir y diseñar ángulos de soldadura sobredimensionados para las soldaduras en ángulo. Los ensayos demuestran que las soldaduras en ángulo de gran tamaño tienen una menor capacidad de carga por unidad de superficie.
Tabla 1-2: Diseño comparativo de formas de uniones soldadas
| Principios de diseño de juntas | Diseño propenso a fallos | Diseño mejorado |
| Aumentar la parte delantera soldadura en ángulo |  |  |
| La posición diseñada del cordón de soldadura debe facilitar la soldadura y la inspección |  |  |
| Para reducir la concentración de tensiones en el cordón de soldadura solapada, debe diseñarse como una unión con cierta descarga de tensiones |  |  |
| Cortar las esquinas afiladas de los nervios de refuerzo. |  |  |
| Los cordones de soldadura deben estar distribuidos |  |  |
| Evitar soldaduras cruzadas |  |  |
| Los cordones de soldadura deben diseñarse en el eje neutro o cerca de él, en posición simétrica. |  |  |
| Los cordones de soldadura sometidos a flexión deben diseñarse en el lado de tracción, no en el lado de compresión no soldado. |  |  |
| Evite colocar los cordones de soldadura en lugares donde se concentren las tensiones. |  |  |
| Los cordones de soldadura deben mantenerse alejados de las zonas de máxima tensión. |  |  |
| La superficie de procesamiento debe estar libre de costuras de soldadura. |  |  |
| La posición de los cordones de soldadura automática debe diseñarse de forma que se reduzcan al mínimo el ajuste del equipo de soldadura y el número de volteos de la pieza. |  |  |
Un cordón de soldadura es la unión que se forma tras soldar unas piezas con otras.
Categorías:
1. Basándose en el posicionamiento espacial, puede dividirse en: cordones de soldadura planos, cordones de soldadura horizontales, cordones de soldadura verticales y cordones de soldadura por encima de la cabeza.
2. En función del método de unión, puede clasificarse en: cordones de soldadura a tope, cordones de soldadura de esquina y cordones de soldadura de tapón.
3. En función de la continuidad, puede clasificarse en: cordones de soldadura continuos y cordones de soldadura intermitentes.
4. En función de la capacidad de carga, puede dividirse en: cordones de soldadura de trabajo y cordones de soldadura de contacto.
El cordón de soldadura es un componente crucial de la unión soldada. Las formas básicas del cordón de soldadura son el cordón de soldadura a tope y el cordón de soldadura de esquina.
1. Costuras soldadas a tope:
Los cordones de soldadura a tope se forman a lo largo de la unión entre dos piezas. Pueden tener una configuración sin ranura (o ranura en forma de I) o con ranura. La forma de la superficie del cordón de soldadura puede ser convexa o enrasada con la superficie.
2. Soldaduras de esquina:
Cordones de soldadura de trabajo (también conocidos como cordones de soldadura de carga)
Se trata de cordones de soldadura que, en serie con las piezas soldadas, soportan principalmente las cargas. Si estas costuras se rompieran, la estructura de acero sufriría inmediatamente graves daños.
Cordones de soldadura de contacto (también conocidos como cordones de soldadura no portantes)
Se trata de cordones de soldadura que unen paralelamente dos o más piezas soldadas (es decir, que proporcionan conectividad). Estas costuras no soportan cargas directas y están sometidas a una fuerza mínima durante su funcionamiento. Si una costura de este tipo se rompiera, la estructura no fallaría inmediatamente.
Una ranura es una zanja formada por el mecanizado de determinadas formas geométricas en las partes a soldar de una pieza de acuerdo con los requisitos del diseño o del proceso.
Preparación de la ranura:
Proceso de mecanizado de la ranura mediante métodos mecánicos, llama o arco eléctrico.
Finalidad de la preparación del surco:
(1) Garantizar que el arco penetre profundamente en la raíz del cordón de soldadura para lograr una fusión completa, conseguir una formación óptima del cordón de soldadura y facilitar la eliminación de la escoria.
(2) Para aceros aleadosLa ranura también ajusta la relación entre el metal base y el metal de aportación (es decir, la relación de fusión).
En función del espesor de la chapa, los bordes de soldadura de los cordones de soldadura a tope pueden ser laminados, escuadrados o mecanizados en forma de V, X, K y U.
(2) En función del grosor de la pieza, la estructura y las condiciones de carga, las formas de las ranuras para juntas angulares y juntas en T pueden dividirse en forma de I, forma de V de un solo lado con borde romo y forma de K.
a) Forma de I
b) En forma de V de un solo lado (con borde romo)
c) En forma de K (con borde romo)
2. Principios para el diseño de ranuras
La forma y las dimensiones de la ranura se eligen y diseñan principalmente en función del grosor de la estructura de acero, el método de soldadura seleccionado, la posición de soldadura y el proceso de soldadura. El diseño debe:
1) Minimizar la cantidad de material de aportación en el cordón de soldadura;
2) Exponer bien soldabilidad;
3) Garantizar que la forma de la ranura sea fácil de mecanizar;
4) Facilitar el ajuste de la deformación de la soldadura;
En general, para la soldadura de piezas de hasta 6 mm de espesor mediante soldadura por arco con electrodo, o para la soldadura automática de piezas de hasta 14 mm de espesor, es posible obtener un cordón de soldadura cualificado sin preparación de la ranura.
Sin embargo, debe mantenerse una separación entre las chapas para garantizar que el metal de aportación llene el baño de soldadura, asegurando una fusión completa. Si el chapa de acero supera el espesor mencionado, el arco no puede penetrar a través de la placa, y debe considerarse la preparación de la ranura.
Para garantizar que sus diseños sean fabricados de forma precisa y correcta por los fabricantes, los diseñadores deben expresar exhaustivamente las condiciones técnicas de las estructuras y los productos en los planos de diseño y los documentos de especificaciones de diseño.
Para las uniones soldadas, los diseñadores suelen utilizar símbolos normalizados para los cordones de soldadura y códigos para los métodos de soldadura. También pueden utilizar métodos de dibujo técnico, pero detallar gráfica o textualmente los requisitos y consideraciones del proceso de soldadura para las uniones soldadas puede resultar bastante engorroso y complicado.
Por lo tanto, es extremadamente necesario utilizar símbolos y códigos normalizados para indicar claramente el tipo, la forma, el tamaño, la posición, el estado de la superficie, el método de soldadura y las condiciones relacionadas de la unión soldada.
Símbolos de soldadura: Símbolos marcados en los planos para representar la forma, el tamaño y el método del cordón de soldadura.
Están regulados por GB/T324-1998 "Representación simbólica de los cordones de soldadura" (aplicable a la soldadura por fusión de metales y a la soldadura por resistencia) y GB/T5185-1999 "Códigos de representación para soldadura de metales y Soldadura Métodos sobre dibujos.
Un símbolo de cordón de soldadura consta de:
Símbolos básicos: Estos símbolos representan la forma transversal del cordón de soldadura, aproximándose a la forma de la sección transversal del cordón de soldadura.
| Nombres de los cordones de soldadura | Forma transversal del cordón de soldadura. | Símbolo |
| Soldadura en I |  |  |
| Soldadura en V |  |  |
| Costura de soldadura en V con borde romo |  |  |
| Soldadura en V por un solo lado |  |  |
| Costura de soldadura en V de un solo lado con filo romo |  |  |
| Costura de soldadura en forma de U con borde romo |  |  |
| Sellado del cordón de soldadura |  |  |
| Soldadura en ángulo |  |  |
| Soldadura de tapón o soldadura de ranura |  |  |
| Soldadura en V abocardada |  |  |
| Soldadura por puntos |  |  |
| Soldadura por costura |  |  |
Símbolos suplementarios: Estos símbolos representan requisitos adicionales para las características de la forma superficial del cordón de soldadura. Los símbolos suplementarios se utilizan generalmente junto con los símbolos básicos del cordón de soldadura cuando existen requisitos especiales para la forma superficial del cordón de soldadura.
| Nombre | Asistencia Técnica de soldadura | Símbolo | Instrucciones |
| Símbolo plano |  |  | Indica una superficie de soldadura enrasada. |
| Símbolo cóncavo |  |  | Indica una superficie de soldadura cóncava. |
| Símbolo convexo |  |  | Indica una superficie de soldadura convexa. |
Símbolos de refuerzo de soldadura: Se trata de símbolos utilizados para ilustrar mejor determinadas características de un cordón de soldadura.
| Nombre | Formulario | Símbolo | Indicación |
| Símbolo con almohadilla |  |  | Indica la presencia de una banda de respaldo en la parte inferior del cordón de soldadura. |
| Símbolo de soldadura de tres lados |  |  | Sugiere costuras de soldadura de tres lados y la dirección de la abertura. |
| Símbolo de soldadura perimetral |  |  | Simboliza un cordón de soldadura que rodea la pieza. |
| Símbolo de campo |  | Indica la soldadura realizada in situ o en una obra. | |
| Símbolo de la cola |  | Se puede hacer referencia a la cola del símbolo de la línea de plomo en GB5185-1999 para los métodos de soldadura y anotaciones similares". |
Símbolos de las dimensiones del cordón de soldadura: Se trata de símbolos utilizados para representar las dimensiones de las características de las ranuras y los cordones de soldadura.
| Símbolo | Nombre | Diagrama esquemático |
| σ | Grosor de la chapa |  |
| c | Anchura del cordón de soldadura |  |
| b | Brecha radicular |  |
| K | Altura de la puntera soldada |  |
| p | Altura del borde romo |  |
| d | Diámetro del punto de soldadura |  |
| a | Ángulo de ranura |  |
| h | Refuerzo de soldadura |  |
| s | Espesor efectivo de soldaduraMisma unión soldada |  |
| N | Cantidad Símbolo |  |
| e | Espacio entre soldaduras |  |
| l | Longitud de soldadura |  |
| R | Radio de la raíz |  |
| H | Altura de la ranura |  |
Línea líder: Compuesto por una línea de cabeza en forma de flecha, dos líneas de referencia (líneas horizontales) -una línea continua y otra discontinua- y una sección de cola.
Para simplificar la anotación y la explicación textual de los métodos de soldadura, pueden utilizarse los códigos que representan diversos métodos de soldadura, como la soldadura metálica y la soldadura fuerte, denotados por números arábigos según la norma nacional GB/T 5185-1999.
Las anotaciones del método de soldadura se encuentran al final de la línea guía.
| Nombre | Método de soldadura |
| Soldadura por arco | 1 |
| Blindado Arco metálico Soldadura | 111 |
| Soldadura por arco sumergido | 12 |
| Metal Inerte Soldadura con gas (MIG) | 131 |
| Soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) | 141 |
| Soldadura a presión | 4 |
| Soldadura por ultrasonidos | 41 |
| Soldadura por fricción | 42 |
| Soldadura por difusión | 45 |
| Soldadura por explosión | 441 |
| Soldadura por resistencia | 2 |
| Soldadura por puntos | 21 |
| Soldadura por costura | 22 |
| Soldadura Flash | 24 |
| Soldadura con gas | 3 |
| Soldadura oxiacetilénica | 311 |
| Soldadura oxi-propano | 312 |
| Otros métodos de soldadura | 7 |
| Soldadura láser | 751 |
| Haz de electrones | 76 |
Representación esquemática de las soldaduras
Según la norma nacional GB/Tl2212-1990 "Dibujo técnico - Dimensiones, proporciones y representación simplificada de Símbolos de soldadura", cuando es necesario representar las soldaduras de forma simplificada en los dibujos, pueden representarse mediante vistas, vistas en sección o vistas transversales, o incluso vistas axonométricas con fines ilustrativos.
En general, sólo se permite un tipo de representación por dibujo.
(a) Método de dibujo de la vista frontal del extremo de la soldadura
(b) Método de dibujo de la vista en sección del cordón de soldadura
(c) Método de trazado del perfil de soldadura
Las normas nacionales GB/T324-1988, GB/T5185-1999 y GB/T12212-1990 establecen los métodos de anotación de los símbolos de soldadura y los códigos de los métodos de soldadura.
(1) Los símbolos de soldadura y los códigos de métodos de soldadura pueden representarse de forma precisa e inequívoca mediante líneas guía y reglamentos pertinentes.
(2) Al anotar las soldaduras, primero se anotan los símbolos básicos de soldadura encima o debajo de las líneas de referencia, y los demás símbolos se anotan en sus posiciones respectivas según lo prescrito.
(3) Generalmente no hay requisitos específicos para la posición de la línea de la flecha en relación con la soldadura, pero cuando se anotan soldaduras en forma de V, en forma de V de un solo lado, en forma de J, etc., la flecha debe apuntar a la pieza con la ranura.
(4) Cuando sea necesario, la línea de flecha puede doblarse una vez.
(5) La línea de referencia imaginaria puede trazarse por encima o por debajo de la línea de referencia real.
(6) En general, la línea de referencia debe ser paralela al borde inferior del dibujo, pero en condiciones especiales también puede ser perpendicular al borde inferior.
(7) Si la soldadura y la línea de flecha están en el mismo lado de la junta, el símbolo básico de soldadura se anota en el lado de la línea de referencia real; por el contrario, si la soldadura y la línea de flecha no están en el mismo lado de la junta, el símbolo básico de soldadura se anota en el lado de la línea de referencia imaginaria.
En caso necesario, el símbolo básico de soldadura puede ir acompañado de símbolos de tamaño y datos.
Principios de anotación:
1) Las dimensiones de la sección transversal del cordón de soldadura se marcan en el lado izquierdo del símbolo básico, tales como: altura del borde romo p, altura de la ranura H, tamaño del ángulo de soldadura K, altura residual del cordón de soldadura h, espesor efectivo del cordón de soldadura S, radio de la raíz R, anchura del cordón de soldadura C y diámetro de la pepita de soldadura d.
2) Las dimensiones en la dirección de la longitud del cordón de soldadura están marcadas en el lado derecho del símbolo básico, tales como: longitud del cordón de soldadura L, separación del cordón de soldadura e, y número de cordones de soldadura idénticos n.
3) El ángulo de la ranura α, el ángulo de la cara de la ranura β, la separación de la raíz b y otras dimensiones se marcan en la parte superior o inferior del símbolo básico.
4) El símbolo del número de cordones de soldadura idénticos está marcado en el extremo de la cola.
5) Cuando hay muchas dimensiones que marcar y no son fáciles de distinguir, se puede añadir el símbolo de dimensión correspondiente delante de los datos.
| Nombre | Diagrama esquemático | Etiquetado |
| Soldadura a tope |  |  |
 |  | |
| Soldadura de filete intermitente |  |  |
| Soldadura de filete intermitente escalonada |  |  |
| Soldadura por puntos |  |  |
| Costura Soldadura Costura |  |  |
| Cordón de soldadura de tapón o cordón de soldadura de ranura |  |  |
En GB/T12212-1990 también se estipulan métodos de anotación simplificados para las juntas de soldadura en determinadas circunstancias.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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