Fundamentos de la soldadura de juntas: Una Guía Completa | MachineMFG

Fundamentos de la soldadura de juntas: Una Guía Completa

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I. Juntas y cordones de soldadura

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.

Composición de la unión soldada por fusión
a) Junta a tope b) Junta solapada

1 - Soldar metal
2 - Alambre fundido
3 - Zona afectada por el calor
4 - Material de base

1. Características mecánicas de las uniones soldadas

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.

2. Formas básicas de articulaciones

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.

NombreFormación del cordón de soldaduraNombreFormación del cordón de soldadura
Junta a topeJunta a tope Conector de terminalConector de terminal 
Junta en TJunta en T Conector oblicuo a topeConector oblicuo a tope 
Junta de esquinaJunta de esquina Conector de bridaConector de brida 
Junta solapadaJunta solapada Conector a tope selladoConector 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.

Junta 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.

Junta solapada

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.

Junta de esquina

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 juntasDiseño propenso a fallosDiseño 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.

3. Formas básicas de los cordones de soldadura

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:

Forma transversal de las soldaduras de esquina

4. Cordones de soldadura de trabajo y cordones de soldadura de contacto

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.

5. Formas básicas de los surcos

1. Tipos de ranuras

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.

Ranuras para uniones en esquina y en T

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.

II. Métodos de representación de uniones soldadas

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.

1. Símbolos del cordón de soldadura y códigos de los métodos de soldadura

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
  • símbolos suplementarios
  • símbolos adicionales
  • símbolos de tamaño del cordón de soldadura
  • líneas líderes.

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 soldaduraForma transversal del cordón de soldadura.Símbolo
Soldadura en I  
Soldadura en VSoldadura en V  
Costura de soldadura en V con borde romoCostura de soldadura en V con borde romo  
Soldadura en V por un solo ladoSección Uno: Uniones Soldadas y Cordones de SoldaduraLas uniones soldadas 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.Composición de la unión soldada por fusióninta) Unión a tope b) Unión solapada1 - Metal de soldadura 2 - Alambre fundido 3 - Zona afectada por el calor 4 - Material baseCaracterísticas mecánicas de las uniones soldadasEl proceso de soldadura confiere a la unión las siguientes características mecánicas:1) Rendimiento mecánico heterogéneo de las uniones soldadasDebido 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 propiedades de estas zonas. Esto da lugar a un rendimiento mecánico heterogéneo de toda la unión.2) Distribución y concentración desigual de tensiones en las uniones soldadasLas discontinuidades geométricas inherentes a las uniones soldadas dan lugar a una distribución desigual de las tensiones de trabajo y a la consiguiente concentración de tensiones. Cuando hay defectos de soldadura, o cuando la forma del cordón de soldadura o de la junta no es práctica, la concentración de tensiones se intensifica, afectando a la resistencia de la junta, en particular a su resistencia a la fatiga.3) Tensiones residuales y deformación debidas al calentamiento desigual durante la soldaduraLa soldadura es un proceso de calentamiento localizado. Durante la soldadura por arco, la temperatura en el cordón de soldadura puede alcanzar el punto de ebullición del material, pero disminuye rápidamente lejos del cordón hasta alcanzar la temperatura ambiente. Este campo de temperatura desigual provoca tensiones residuales y deformaciones en la pieza soldada.4) Alta rigidez de las uniones soldadasA través de la soldadura, el cordón y los componentes se unifican, lo que proporciona un mayor grado de rigidez en comparación con las uniones remachadas o por contracción.I. Formas básicas de unionesUnión soldada (también denominada junta): Una junta conectada mediante soldadura.Juntas 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 biselada, junta embridada y junta a tope en doble V, entre otras.Los tipos básicos de juntas soldadas.NombreFormación del cordón de soldaduraFormación del cordón de soldaduraJunta a tope Conector terminal Junta en T Conector a tope oblicuo Junta de esquina Conector embridado Junta solapada Conector a tope sellado 1. Junta a tope. Unión a topeUna unión a tope se forma soldando los bordes de dos piezas situadas en el mismo plano. Este tipo de unión es el más comúnmente adoptado y el más refinado en diversas estructuras soldadas, presumiendo de un manejo superior de la tensión, alta resistencia y un uso eficiente de los materiales metálicos. Sin embargo, al tratarse de una unión 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 unión 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 TUna junta en T (o junta transversal) se forma conectando piezas perpendiculares mediante una soldadura de filete. 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. El resultado es una importante concentración de tensiones tanto en la raíz como en la punta de la soldadura en ángulo. Garantizar una penetración completa es una medida crucial para reducir la concentración de tensiones en las juntas en T. Junta en T3. Junta solapadaUna junta solapada se crea solapando dos placas y realizando después 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 la resistencia de la soldadura. 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 resulta en una distribución de tensiones extremadamente desigual a lo largo de la unión. Dentro de las uniones solapadas, basándose en las diferentes direcciones de la tensión que actúa sobre la soldadura de filete solapada, estas soldaduras pueden clasificarse como soldaduras de filete frontales, laterales o diagonales.Unión solapadaAdemás de soldar dos chapas de acero apiladas en el extremo o en el lado, las uniones solapadas también implican soldadura de ranura y soldadura de tapón (agujeros redondos y agujeros alargados). La estructura de una junta solapada soldada en ranura se muestra en la figura. 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 del componente conectado. La longitud de la ranura debe ser ligeramente inferior a la longitud de la solapa.La soldadura de tapón consiste en taladrar agujeros en las placas que se van a unir, sustituir la ranura en la soldadura de ranura y utilizar metal de soldadura para rellenar estos agujeros, conectando así las dos placas. La soldadura de tapón puede dividirse en dos tipos: soldadura de tapón con orificio circular y soldadura de tapón con orificio alargado, como se muestra en la figura.4. Unión en esquinaUna unión en esquina se forma cuando dos placas se sueldan por sus bordes en un ángulo determinado. Las uniones en esquina se utilizan comúnmente en estructuras de caja, uniones de tubos en silla de montar y conexiones con cuerpos cilíndricos. La unión entre los tubos de fuego y las tapas de las pequeñas calderas también adopta esta forma.   Al igual que las uniones en T, las uniones en esquina de un solo lado tienen una resistencia extremadamente baja a los momentos de flexión inversa. A menos que las chapas sean muy finas o la estructura no sea crítica, los biseles deben hacerse generalmente para soldar por las dos caras; de lo contrario, no se puede garantizar la calidad.A la hora de seleccionar el tipo de unión, hay que tener en cuenta principalmente la estructura del producto, así como factores como las condiciones de tensión y los costes de procesamiento.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 soportan sobre todo esfuerzos de cizalladura menores o sirven simplemente como soldaduras de conexión.Las uniones solapadas no exigen una gran precisión de montaje y son fáciles de ensamblar, pero su capacidad de carga es baja, por lo que se suelen utilizar en estructuras no críticas.Los requisitos de calidad de la soldadura, tamaño de la soldadura, posición de la soldadura, grosor 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 la formulación de procesos. Un diseño y una selección razonables de las uniones soldadas no sólo garantizan la resistencia de las soldaduras y de toda la estructura de acero, sino que también simplifican el proceso de producción y reducen los costes de fabricación.Factores principales en el diseño y la selección de las uniones soldadas:1. Asegurarse de que la unión soldada cumple los requisitos de uso.2. La forma de la unión puede acomodarse al método de soldadura elegido.3. La forma de la unión debe ser lo más sencilla posible, utilizando métodos de soldadura plana y soldadura automática 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 cumplir las condiciones técnicas, de personal y de equipo necesarias para la construcción.6. Diseñe la soldadura para que sirva como soldadura de conexión siempre que sea posible.7. La unión soldada debe ser fácil de inspeccionar.8. La preparación para la soldadura y el coste de la soldadura deben ser bajos.9. Evite elegir y diseñar soldaduras sobredimensionadas que puedan adaptarse al método de soldadura elegido. Evite elegir y diseñar ángulos de soldadura sobredimensionados para las soldaduras en ángulo. Los ensayos demuestran que las soldaduras de filete de gran tamaño tienen una menor capacidad de carga por unidad de superficie.Tabla 1-2: Diseño comparativo de formas de uniones soldadasPrincipios de diseño de unionesDiseño propenso a fallosDiseño mejoradoAumentar el ángulo de soldadura frontalLa posición diseñada del cordón de soldadura debe facilitar la soldadura y la inspecciónPara reducir la concentración de tensiones en el cordón de soldadura de solape, Para reducir la concentración de tensiones en el cordón de soldadura de solape, debe diseñarse como una junta con cierto alivio de tensionesCorte las esquinas afiladas de los nervios de refuerzoLos cordones de soldadura deben estar distribuidosEvite los cordones de soldadura cruzadosLos cordones de soldadura deben diseñarse en el eje neutro o cerca de él, en posición simétricaLos cordones de soldadura sometidos a flexión deben diseñarse en el lado de tracción, no en el lado de compresión sin soldar.Evite colocar los cordones de soldadura 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 cordones de soldadura.La posición de los cordones de soldadura automáticos debe diseñarse donde se minimice el ajuste del equipo de soldadura y el número de volteos de la pieza.II. Formas básicas de los cordones de soldaduraUn cordón de soldadura es la unión que se forma después de soldar las piezas.Categorías:1. Basándose en la posición espacial, se puede dividir en: cordones de soldadura planos, cordones de soldadura horizontales, cordones de soldadura verticales y cordones de soldadura por encima de la cabeza.2. Basándose en el método de unión, se puede clasificar en: cordones de soldadura a tope, cordones de soldadura de esquina y cordones de soldadura de tapón.3. Basándose en la continuidad, se puede dividir en: cordones de soldadura a tope, cordones de soldadura de esquina y cordones de soldadura de tapón.Basándose en la continuidad, puede clasificarse en: cordones de soldadura continuos y cordones de soldadura intermitentes. 4. Basándose en la capacidad de carga, puede dividirse en: cordones de soldadura de trabajo y cordones de soldadura de contacto. Las formas básicas del cordón de soldadura son el cordón de soldadura a tope y el cordón de soldadura de esquina.1. Cordones de soldadura 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. Cordones de soldadura de esquina:Forma transversal de los cordones de soldadura de esquina3. Cordones de soldadura de trabajo y cordones de soldadura de contactoCordones de soldadura de trabajo (también denominados cordones de soldadura portantes)Son cordones de soldadura que, en serie con las piezas soldadas, soportan principalmente cargas. En caso de rotura de estos cordones, 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.III. Formas básicas de las ranuras1. Tipos de ranurasUna ranura es una zanja formada por el mecanizado de ciertas formas geométricas en las partes a soldar de una pieza de acuerdo con los requisitos del diseño o del proceso.Preparación de la ranura: El proceso de mecanizado de la ranura utilizando métodos mecánicos, llama o arco eléctrico.Propósito de la preparación de la ranura:(1) Para asegurar que el arco penetra profundamente en la raíz del cordón de soldadura para una fusión completa, para lograr una formación óptima del cordón de soldadura, y para facilitar la eliminación de la escoria.(2) Para los aceros aleados, la ranura también ajusta la proporción de metal base y metal de aportación (es decir, relación de fusión), Dependiendo 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 o U.(2) Dependiendo del espesor de la pieza, la estructura y las condiciones de carga, las formas de las ranuras para uniones en esquina y en T pueden dividirse en forma de I, V de un solo lado con borde romo y K.Ranuras para uniones en esquina y en Ta) Forma en I b) Forma en V de un solo lado (con borde romo) c) Forma en K (con borde romo)2. Principios para el diseño de las ranurasLa forma y las dimensiones de la ranura se eligen y diseñan principalmente en función del espesor 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 relleno en el cordón de soldadura;2) Presentar una buena 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 la chapa de acero supera el espesor mencionado, el arco no podrá penetrar a través de la chapa y deberá considerarse la preparación de la ranura.Sección II. Métodos de representación de uniones soldadasPara garantizar que sus diseños son fabricados de forma precisa y correcta por los fabricantes, los diseñadores deben expresar de forma exhaustiva las condiciones técnicas de las estructuras y productos en los planos de diseño y en 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.I. Símbolos de cordones de soldadura y códigos de métodos de soldaduraSímbolos de cordones de soldadura: Símbolos marcados en los dibujos 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 de los métodos de soldadura metálica y soldadura fuerte en los dibujos".Un símbolo de cordón de soldadura consta de: símbolos básicossímbolos suplementariossímbolos adicionalessímbolos de tamaño de las líneas de guía del cordón de soldadura.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 del cordón de soldaduraForma transversal del cordón de soldadura.SímboloSoldadura en forma de I Soldadura en forma de V Soldadura en forma de V con borde romo Soldadura en forma de V de un solo lado Soldadura en forma de V con borde romo Soldadura en forma de V de un solo lado Soldadura en forma de U con borde romo Soldadura de sellado Soldadura de filete Soldadura de tapón o de ranura Soldadura de abocardado Soldadura en V Soldadura por puntos Soldadura de cordón Símbolos complementarios: 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 de la superficie del cordón de soldadura.NombreTécnica de soldadura asistidaSímboloInstruccionesSímbolo 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: Son símbolos utilizados para ilustrar mejor ciertas características de un cordón de soldadura.NombreFormaSímbolo IndicaciónSímbolo con almohadilla Indica la presencia de una banda de refuerzo en la parte inferior del cordón de soldadura.Símbolo de soldadura de tres lados Sugiere cordones de soldadura de tres lados y la dirección de la abertura.Símbolo de soldadura perimetral Simboliza un cordón de soldadura que rodea la pieza de trabajo.Símbolo de campo Denota la soldadura realizada in situ o en una obra de construcción.Símbolo de cola Se puede hacer referencia al extremo de cola del símbolo de línea de plomo en GB5185-1999 para los métodos de soldadura y anotaciones similares. "Símbolos de dimensión del cordón de soldadura: Son símbolos utilizados para representar las dimensiones de las características de las ranuras y cordones de soldadura.Símbolo NombreDiagrama EsquemáticoσEspesor de la chapa cAncho del cordón de soldadura bEspacio de la raíz KAltura de la puntera de la soldadura pAltura del borde romo dDiámetro del punto de soldadura hRefuerzo de la soldadura sEspesor efectivo de la soldaduraMisma unión soldada NSímbolo de cantidad eEspacio de la soldadura lLongitud de la soldadura RRadio de la raíz Línea líder: 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, indicados con números arábigos de acuerdo con la norma nacional GB/T 5185-1999. Las anotaciones de los métodos de soldadura se encuentran al final de la línea guía.NombreMétodo de soldaduraSoldadura por arco1Soldadura por arco metálico protegido111Soldadura por arco sumergido12Soldadura por gas inerte metálico (MIG)131Soldadura por gas inerte de tungsteno (TIG)141Soldadura por presión4Soldadura por ultrasonidos41Soldadura por fricción42Soldadura por difusión45Soldadura por explosión441Soldadura por resistencia2Soldadura por puntos21Soldadura por puntos22Soldadura por chispas24Soldadura por gas3Soldadura oxiacetilénica311acetileno311Soldadura oxi-propano312Otros métodos de soldadura7Soldadura láser751Haz de electrones76II. Representación de las uniones soldadas en los dibujos(A) Representación esquemática de las soldadurasSegún la norma nacional GB/Tl2212-1990 "Dibujo técnico - Dimensiones, proporciones y representación simplificada de los símbolos de soldadura", cuando sea necesario representar las soldaduras de forma simplificada en los dibujos, se podrán representar mediante vistas, vistas seccionales o vistas transversales, o incluso vistas axonométricas con fines ilustrativos.Generalmente, sólo se permite un tipo de representación por dibujo.(II) Anotación de los símbolos de soldaduraLas normas nacionales GB/T324-1988, GB/T5185-1999 y GB/T12212-1990 estipulan 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 los métodos de soldadura pueden representarse de forma precisa e inequívoca mediante líneas guía y reglamentos pertinentes.(2) Cuando se anotan 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 flecha con respecto a la soldadura, pero cuando se anotan soldaduras en forma de V, en forma de V de un solo lado, en forma de J, etc., (4) Cuando sea necesario, la línea de la 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) Por lo 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.Principios de anotación:1) Las dimensiones de la sección transversal del cordón de soldadura se marcan en el lado izquierdo del símbolo básico, como por ejemplo: 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 del cordón de soldadura se marcan en el lado izquierdo del símbolo básico.) Las dimensiones en la dirección de la longitud del cordón de soldadura se marcan 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 el lado superior o inferior del símbolo básico.4) El símbolo del número de cordones de soldadura idénticos se marca 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.NombreDiagrama esquemáticoEtiquetadoCostura de soldadura de tope Costura de soldadura de filete intermitente Costura de soldadura de filete intermitente escalonada Costura de soldadura de punto Costura de soldadura de tope Costura de soldadura de tapón o costura de soldadura de ranura III. Anotación simplificada de juntas de soldaduraEn GB/T12212-1990 también se estipulan métodos de anotación simplificada para juntas de soldadura en determinadas circunstancias.  
Costura de soldadura en V de un solo lado con filo romoCostura de soldadura en V de un solo lado con filo romo  
Costura de soldadura en forma de U con borde romoCostura de soldadura en forma de U con borde romo  
Sellado del cordón de soldaduraSellado del cordón de soldadura  
Soldadura en ánguloSoldadura en ángulo  
Soldadura de tapón o soldadura de ranuraSoldadura de tapón o soldadura de ranura  
Soldadura en V abocardadaSoldadura en V abocardada  
Soldadura por puntosSoldadura por puntos  
Soldadura por costuraSoldadura 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.

NombreAsistencia Técnica de soldaduraSímboloInstrucciones
Símbolo planoSímbolo plano  Indica una superficie de soldadura enrasada.
Símbolo cóncavoSímbolo cóncavo  Indica una superficie de soldadura cóncava.
Símbolo convexoSímbolo 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.

NombreFormularioSímbolo Indicación
Símbolo con almohadillaSímbolo con almohadilla  Indica la presencia de una banda de respaldo en la parte inferior del cordón de soldadura.
Símbolo de soldadura de tres ladosSímbolo de soldadura de tres lados  Sugiere costuras de soldadura de tres lados y la dirección de la abertura.
Símbolo de soldadura perimetralSímbolo 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 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 NombreDiagrama esquemático
σGrosor de la chapaGrosor de la chapa
cAnchura del cordón de soldaduraAnchura del cordón de soldadura
bBrecha radicularBrecha radicular
KAltura de la puntera soldadaAltura de la puntera soldada
pAltura del borde romo
dDiámetro del punto de soldaduraDiámetro del punto de soldadura
aÁngulo de ranuraÁngulo de ranura
hRefuerzo de soldaduraRefuerzo de soldadura
sEspesor efectivo de soldaduraMisma unión soldadaEspesor efectivo de soldaduraMisma unión soldada
NCantidad SímboloCantidad Símbolo
eEspacio entre soldadurasEspacio entre soldaduras
lLongitud de soldadura Longitud de soldadura 
RRadio de la raízRadio de la raíz
HAltura de la ranuraAltura 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.

NombreMétodo de soldadura
Soldadura por arco1
Blindado Arco metálico Soldadura111
Soldadura por arco sumergido12
Metal Inerte Soldadura con gas (MIG)131
Soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG)141
Soldadura a presión4
Soldadura por ultrasonidos41
Soldadura por fricción42
Soldadura por difusión45
Soldadura por explosión441
Soldadura por resistencia2
Soldadura por puntos21
Soldadura por costura22
Soldadura Flash24
Soldadura con gas3
Soldadura oxiacetilénica311
Soldadura oxi-propano312
Otros métodos de soldadura7
Soldadura láser751
Haz de electrones76

2. Representación de las juntas de soldadura en los planos

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

3. Anotación de símbolos 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.

NombreDiagrama esquemáticoEtiquetado
Soldadura a topeSoldadura a tope  
Soldadura a tope  
Soldadura de filete intermitenteSoldadura de filete intermitente  
Soldadura de filete intermitente escalonadaSoldadura de filete intermitente escalonada  
Soldadura por puntosSoldadura por puntos  
Costura Soldadura CosturaCostura Soldadura Costura  
Cordón de soldadura de tapón o cordón de soldadura de ranuraCordón de soldadura de tapón o cordón de soldadura de ranura  

4. Anotación simplificada de las juntas de soldadura

En GB/T12212-1990 también se estipulan métodos de anotación simplificados para las juntas de soldadura en determinadas circunstancias.

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