CURSO DE SOLDADURA Y MATERIALES PARA INGENIEROS

TEMARIO

Descripción del Código AWS D1.1.Alcance del código y limitaciones. Diseño de conexiones soldadas. Alcance.Precalificados.. Alcance, Tabla 3.1 base metal and filler metal combination, prequalified PJP weld size.Fabricación. Alcance, Control distorsión, Tolerance and joint dimensión, Welds profiles.

Descripción del Código ASME SECC IX.Alcance del código.Variables esenciales.

Símbolos de soldadura. (errores más comunes y consejos prácticos)

Clasificación de los AcerosAceros al carbonoBajo carbonoMild steels Médium carbonoAlto carbonoAceros Baja aleación alta resistencia (HSLA).Templados y revenidos.Baja aleación Tratables térmicamente (HTLA)Aceros termomecánicamente controlados (TMCP)Aceros al Cromo molibdeno

Practicas de desoxidación.Aceros efervescentes (Rimmed steels)Aceros semicalmados (Semi killed steels)Aceros calmados (Killed steels)Aceros tratados térmicamente.Recocidos.NormalizadosRelevadosTemplado y revenidos.Termomecánicamente tratadosVaciados y forjas (Casting and forging).-Construcción naval.Efecto del espesor.ABS standardTabla 1A Ordinary-Strength Hull Structural Steel, (2” and under)Tabla 1B Ordinary-Strength Hull Structural Steel, (Over 2”)Tabla 2A Higher-Strength Hull Structural Steel, (2” and under)

Tabla 2B Higher-Strength Hull Structural Steel, (Over 2”)

-Ingeniería y estructurales.-Inoxidables.-Inoxidables martensiticos.-Inoxidables ferríticos.-Inoxidables Austeníticos.-Inoxidables tipo duplex.-Inoxidables Vaciados (cast).

Hierro colado.

Metales no Ferrosos.Aleaciones de Cu.Aleaciones de Al.Aleaciones base Ni.

Diseño *Guía de fabricación.*Distorsión y secuencia de soldadura.*El diseño de uniones soldadas.Procesos de soldadura.*SMAW*FCAW*GMAW*SAW*GTAW

DESCRIPCIÓN DEL CODIGO AWS D1.1

Alcance:Contiene los requerimientos para la fabricación y erección de estructuras soldadas.Cuando está estipulado en contrato el cumplimiento con este código es obligatorio es todo lo previsto por él .Modificaciones o excepciones sólo por el ingeniero o documentos contractuales.

1.-Requerimientos generales (General Requirements)Contiene información básica del alcance y limitaciones del código.2.- Diseño de conexiones soldadas.Contiene los requerimientos de diseño para conexiones soldadas de miembros tubulares y no tubulares.3.- Precalificados.Contiene los requerimientos par exentar pruebas de calificación a los WPS.

4.-Calificación.Contiene los requerimientos para calificar un WPS y calificar a los soldadores, operadores y punteadores que trabajen bajo en código.

5.- Fabricación.Contiene los requisitos para la preparación, ensamble y ejecución adecuada de los trabajos de estructuras soldadas.

6.-Inspeccion.Contiene los criterios de calificación y responsabilidad de inspectores, criterios de aceptación en soldaduras de producción y procedimientos estándar para desarrollar inspección visual y PND.

7.-Stud welding.Contiene los requerimientos para soldar pernos roscados a la estructura de acero.

8.-Enderezado y reparación de estructuras ya construidas.Contiene información básica pertinente a la modificación por soldadura o reparaciones en estructuras ya construidas.

LimitacionesNo usar este código para lo siguiente:Aceros cuya resistencia a la cedencia mínima especificada sea mayor a 100 ksi (690 MPa).Aceros menores de 1/8” in. (3mm) en espesor.Recipientes o tuberías a presión.Metales que no sean aceros al carbono o baja aleación.

Definiciones

ENGINEERSe define como un individuo que actúa en favor del “OWNER” en todo lo referente dentro del alcance del código.

CONTRACTORSe define como cualquier compañía o individuo que represente a una compañía y que es el responsable de la fabricación, erección, manufactura o soldadura en concordancia con lo previsto en este código.

OWNERSe define como el individuo o compañía que legalmente es el dueño del producto o ensamble estructural producido bajo este código.

CONTRACTOR´S INSPECTOR

Se define como la persona responsable y capaz que actúa a favor y para el “CONTRACTOR” en todo lo relativo a asuntos de inspección y calidad dentro del alcance de este código o documentos contractuales.VERIFICATION INSPECTORSe define como la persona responsable y capaz que actúa a favor y para el “OWNWER” o “ENGINEER” en todo lo relativo a asuntos de inspección y calidad especificados por el “ENGINEER”.

CONTRACTOR´S RESPONSABILITIESEl “CONTRACTOR” deberá de ser responsable por la calificación de los WPS del personal involucrado en la soldadura del CONTRACTOR´S INSPECTOR y desarrollar el trabajo en conformidad con los requerimientos de este código y documentos contractuales.

CONTRACTOR INSPECTION Debe de ser proporcionada por el CONTRACTOR y debe ser desarrollada para asegurar que los materiales y trabajos reúnan los requisitos de los documentos contractuales.

VERIFICATION INSPECTIONEl ENGINEER deberá determinar si la VERIFICATION INSPECTION deberá de ser desarrollada. Responsabilidades para la VERIFICAION INSPECTION deberá de ser establecida entre el ENGINEER y el VERIFICATION INSPECTOR.

SHALLEs mandatario a menos que sea modificado en los documentos contractuales por el ENGINEER.

SHOULDEs usado para practicas recomendadas que son consideradas adecuadas pero que no son un requerimiento.

MAYLa palabra MAY permite el uso opcional de procedimientos y practicas que pueden ser usadas como alternativa o complemento del de los requerimientos del código.Aquellas practicas opcionales que requieran la aprobación del ENGINEER deberán de ser especificadas en documentos contractuales o una aprobación escrita por el ENGINEER.El CONTRACTOR puede usar cualquier opcion sin la autorización del ENGINEER cuando el código no especifica que la aprobación del ENGINEER sea requerida.

DISEÑO DE CONECCIONES SOLDADAS

Esta sección cubre los requisitos para el diseño de conexiones soldadas y esta dividido en 4 parte que son:

Parte A.-Requisitos comunes para el diseño de conexiones soldadas (Tubulares y no tubulares).Independientemente del tipo de carga.

Parte B.-Requerimientos específicos para el diseño de conexiones no tubulares (estáticamente o cíclicamente cargadas). Estos requerimientos se deben de aplicar en adición a la Parte A.Parte C.-Requerimientos específicos para el diseño de conexiones no tubulares (cíclicamente cargadas). Cuando sean aplicables estos requerimientos se deben de aplicar en adición a los requerimientos de la Parte A y Parte B.

Parte D..-Requerimientos específicos para el diseño de estructuras tubulares (estáticamente o cíclicamente cargadas). Cuando sean aplicables estos requerimientos se deben de aplicar en adición a los requerimientos de la Parte A.

PRECALIFICADOSUn WPS precalificado exenta las pruebas de calificación de la sección 4 pero debe de cumplir con todos los requisitos de la sección 3.

Tabla 3.1 Metales base precalificados y metales de aporte para equiparar la resistencia.

Tabla 3.2 Temperaturas de mínimas precalentamiento e interpaso precalificadas.

Figuras 3.3 y 3.4 Detalles precalificados de uniones de soldadura con bisel.

FABRICACIÓN

Todas las provisiones aplicables a esta sección deberán de ser observadas en la fabricación o erección de estructuras y ensambles producidas por algún proceso aceptable por este código.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS

ACEROS AL CARBONO .......................................Material del IMENDE

Aceros Baja aleación alta resistencia (HSLA).Mejores propiedades mecánicas que los convencionales aceros al carbono.Tienen resistencia a la cedencia de entre 290 a 550 MPa ( 42 a 80 ksi).Considerados también dentro del tipo de los Aceros al Carbono-Manganeso.Pequeñas cantidades de Nb y V son agregados para asegurar refinamiento de grano y endurecimiento por precipitación.También se les conoce como microaleados.Se venden rolados (As rolled) o Normalizados.Soldabilidad similar a los aceros al carbono (Mild Steels.)A242, A572, A588, API 2H, 2MT1

Templados y revenidos.Son los que llevan un tratamiento térmico de temple y revenido.Tienen resistencia a la cedencia de entre 345 a 1035 MPa (50 a 150ksi).Para aplicaciones especiales se necesitan relevado de esfuerzos.Control preciso de precalentamiento, temperatura de interpaso y entrada de calor (Heat input) durante la soldadura.. ASTM A514, A517, API 2Y, API 2H,

Baja aleación Tratables térmicamente (HTLA)Tienen una resistencia a la cedencia superior a los 945 MPa (140 ksi)Muy endurecibles.Baja soldabilidad.AISI 4140, 4340

Aceros termomecánicamente controlados (TMCP)Son producidos por una combinación de laminación controlada, seguida de un acelerado enfriamiento o temple con ráfagas de aire en línea.Con este proceso se obtiene la mejor combinación De Alta Resistencia y Alta Tenacidad manteniendo una buena soldabilidad.La soldabilidad es buena por que tienen bajos contenidos de carbono y de aleación en general.Se obtiene una resistencia a la cedencia de hasta 700MPa (100 ksi).Generalmente se pueden soldar sin precalentamiento.API 2W, 2MT1.

Aceros al Cromo molibdenoPara aplicaciones de alta temperatura. En refinerías y generadoras de energía.Baja soldabilidad.Muy susceptibles al agrietamiento.Muy endurecible.

Practicas de desoxidación.Un apropiado control de la cantidad de gas entrampado en el acero fundido durante el proceso de fabricación es determinante para las propiedades del acero en su etapa final.A los diferentes grados en que el gas es removido se le conoce como practicas de desoxidación.Aceros efervescentes (Rimmed steels)Son aceros desoxidados parcialmente en donde involucra una brusca evolución de gas durante la solidificación ocasionando una segregación en el contenido de carbono al centro del molde y dejando las orillas prácticamente libres de Carbono.Esta superficie libre de carbono es muy dúctil y apropiada para la laminación en frió dejando un buen acabado superficial.Ya que es generalmente surtido en espesores de ½” esta limitado a solo a aplicaciones en miembros estructurales secundarios de la construcción naval.

Aceros semicalmados (Semi killed steels)Los semicalmados tienen un grado de desoxidación intermedia entre los efervescentes (Rimed) y los calmados (Killed).La composición es mas uniforme que los calmados.

Aceros calmados (Killed steels)Estos son desoxidados completamente.Tienen un alto grado de uni9formidad en la composición.Los hacen mas aplicables para forja en caliente (Hot-Forging), extrusión en frió, carburizado y tratamiento térmico.

Aceros tratados térmicamente.Complementar con material del IMENDE.Recocidos.Consiste de un calentamiento a una temperatura ligeramente superior a la de transformación seguida de un enfriamiento excesivamente lento a menudo dentro del horno.

NormalizadosConsiste de un calentamiento por encima de la temperatura critica de transformación 1650-1700°F (900-927°C) seguida de un enfriamiento al aire calmado.Se obtiene un refinamiento de grano.Mejora la tenacidad en comparación con los rolados (As rolled).Frecuentemente ordenado en placas con calidad para su uso en recipientes a presión.

RelevadosConsiste de un calentamiento a una temperatura adecuada después del conformado, dobles, soldadura o corte con el fin de relevar los esfuerzos inducidos por esta operación.

PROCESOS DE COFORMADO

Laminado en frio y en caliente.Trefilado y extruido.Fundicion y forjas (Casting and forging)………………..Material IMENDE

-Construcción naval.

Efecto del espesor.La tenacidad a la fractura es muy sensible en relación al espesor.Esto se debe a la diferencia de temperaturas entre el exterior superficial y el interior aun caliente de la placa en espesores grandes.

Si el espesor se incrementa la ductilidad y tenacidad o resistencia al impacto disminuye.Incrementa la posibilidad de fractura frágil.

ABS standardTabla 1A Ordinary-Strength Hull Structural Steel, (2” and under)Tabla 1B Ordinary-Strength Hull Structural Steel, (Over 2”)Tabla 2A Higher-Strength Hull Structural Steel, (2” and under)Tabla 2B Higher-Strength Hull Structural Steel, (Over 2”)

-Ingeniería y estructurales.

Estructurales AWS La AWS no emite especificaciones para aceros pero reconoce las de otras instituciones, API, ASTM, ABS, AISI, SAE.Ver tabla 3.1 Metales base precalificados y metales de aporte para equiparar la resistencia.Ver CAP 1 códigos y normas 1 Material del IMENDE.

-Aceros Inoxidables.Aleaciones Fe-Cr-C y Fe-Cr-Ni.Contenido de Cr mayor de 12%.Se clasifican de acuerdo a su microestructura.-Inoxidables Martensiticos. Serie 400.Magnéticos endurecibles.-Inoxidables Ferriticos. Magnéticos no endurecibles Serie 400Muy resistentes a la corrosión bajo esfuerzo (SCC), al pitting, cavitacion en ambientes con cloruros.

-Inoxidables Austeniticos. No magnéticos Serie 200 y 300.Aplicaciones criogénicas, El mas soldable de los inox.

-Inoxidables tipo Duplex (Austeniticos-Ferriticos).La mejor combinación resistecia mecanica y resistencia a la corrocion.Resistencia mecánica el doble de los Austeniticos.Mejor soldabilidad que los ferriticos pero menor que los Austeniticos.

-Endurecibles por precipitación Aleaciones Fe-Cr-Ni con mejor resistencia mecánica y a la corrosión que los martensiticos.Su alta resistencia es debido a la precipitación de elementos como Cu,Al,Ti,Nb, Mo juntos o separados en una matriz de Austenita o Martensita

-Inoxidables Vaciados o fundidos (cast).En algunas aplicaciones son mas económicas de fabricar ya que se funden cerca de la forma final minimizando el maquinado sobre todo en piezas voluminosas complejas muy comunes en productos tubulares.

Existen en todas sus versiones microestructurales pero tienen características únicas en relación a las forjas debido a la segregación ocurrida durante la solidificación insuficiente para homogeneizarla en composición química y microestructural.Se clasifican de acuerdo a su ambiente de servicio.Aleaciones resistentes a la corrosión.Diseñados para servicio en ambientes que involucren corrosión acuosa o liquido-vapor a temperaturas menores 315°C (600°F).

Aleaciones resistentes al calor.Han sido diseñadas para servicio en ambientes con temperatura superior a los 650°C (1200°F) donde no involucre corrosión acuosa.

Nomenclatura

CF8M

C-Servicio en condiciones de corrosión acuosa.H-Servicio a altas temperaturas.(A-Z) Segundo Carácter que puede ir en orden alfabético progresivo de la A ala Z dependiendo de la relación en porcentaje Níquel-Cromo en donde entre mas grande sea el contenido de Níquel mayor será la letra del alfabetoEl numero que le sigue es el contenido de C en centésimas de porcentaje en peso.La ultima letra indica algún otro elemento de aleación presente. Ejem M (Molibdeno)Ver Fig 1 Pag 494 ASM Handbook.

Hierros coladosSon aleaciones de Fe con un contenido superior al 2% de carbono y se dividen en cuatro tipos.

Hierro blanco.-Extremadamente duro y frágil, no se puede maquinar ni dar forma alguna una vez vaciado.Tiene pocas aplicaciones.A menudo es el primera etapa pata fabricar hierro maleable.

Hierro Maleable.-Este es un Hierro blanco que ha sido tratado térmicamente mediante un largo proceso de recocido usualmente 2-3 días incrementando con ello la resistencia y tenacidad.

Hierro dúctil.- Aunque un poco similar al hierro gris pero el grafito se presenta en forma redondeada o esferoidal mediante la adición de Mg y Ce mejorando con ello la ductilidad.Relativamente poca dificultad para soldarlo

Hierro gris.-Es el mas común de todos ya que tiene múltiples aplicaciones en la industria y puede ser soldado con relativa poca dificultad comparado con los demás Hierros pero con mucho mas

cuidado que los aceros al carbono y baja aleación cuidando sobre todo la velocidad de enfriamiento.El carbono esta segregado formando hojuelas de grafito.

Metales no Ferrosos.

Cobre y Aleaciones de Cu.Ampliamente usados por su excelente conductividad eléctrica y térmica.Extraordinario resistencia a la corrosión.Fácil fabricación, aceptable resistencia mecánica y a la fatiga.No forma chispas.Buena resistencia al abrasión metal-metal que lo hacen ideal para fabricación de superficies de rodamiento.Baja permeabilidad y color distintivo que lo hace ideal para aplicaciones estéticas y de ornamentación en arquitectura.Excelente resistencia agua dulce, salada soluciones alcalinas que lo hacen ideal para tuberías y accesorios de válvulas intercambiadores de calor y equipo químico.Los elementos de aleación mas comunes son Al, Ni, Si, Sn, Zn.Cobre y sus aleaciones se dividen en 9 grupos.Cobres con 99.3% de pureza.Aleaciones de alto contenido de cobre (High-coopers alloys) con contenido de aleantes hasta del 5%.Aleaciones Cobre-Zinc (Latones) con un contenido de hasta 40%Zn.Aleaciones Cobre-Estaño (Bronces Fosforados) con un contenido arriba de 10% de Sn y 2% P.Aleaciones Cobre-Aluminio, (Bronces Aluminicos) con contenidos de Al mayores al 10%.Aleaciones Cobre-Silicio, (Bronces al Silicio) con contenidos de Si arriba de 3%.Aleaciones Cobre-Niquel., (Cuproníquel) con en contenido de Ni de hasta 30%.Aleaciones Cobre-Zinc-Niquel, (Niquel platinado) con contenidos de hasta 27% de Zn y 18%Ni.Aleaciones especiales las cuales contienen ciertos elementos de aleación para mejorar propiedades especificas como por ejemplo maquinado.

NomenclaturaLa UNS los ha estandarizados de tal manera que tienen una secuencia numérica del 1xxxx al 7xxxx y 8xxxx al 9xxxx para los colados o vaciados (cast).Aunque muchas aleaciones de cobre tienen nombres comunes o genéricos como, Cobre libre de oxigeno (99.95 %Cu min), Cobre al berilio (0.2 al 2% Be), Muntz Metal (Cu-40%Zn), Naval Brass o laton Naval (Cu-39.25 Zn,-0.75 Sn), Laton Aldmiralty Brass (Cu70%, Zn 29%, Sn 1%) Bronce a secas (Cu-10Zn), Laton Aluminico o Yorcalbro (Cu76%, Al 2%, Zn 21.96%, As 0.04%)Ver tabla 1 Welding Copper Alloys. ASM Handbook Vol 6. Pag 753.Ver Figura Copper and copper Alloys Pag. 52. UNITOR Handbook for maritime Welders.

Aleaciones de Al.Las propiedades Físicas, Químicas y Mecánicas dependen de la composición y la microestructura. La adición de ciertos elementos en Al puro incrementa grandemente sus propiedades y utilidad..Los principales elementos de aleación son Cu, Mn, Si, Mg y Zn en cantidades no mayores al 10%.Se clasifican en 2 grupos por la forma en que incrementan la resistencia de la aleación:

Endurecibles por deformación.En donde todos los elementos de aleación son disueltos en solución sólida seguida de una deformación en frió.Series1xxx Aluminio comercialmente puro, 99.0% o mayor.3xxx Aleación con Manganeso, No tratable en caliente, tiene una resistencia moderada y

se trabaja fácilmente.4xxx Aleado al silicio, puede reducir sustancialmente el punto de fusión. La mayoría no

es tratable en caliente.5xxx Aleado al Mg buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión, trabajo en frió

limitado.8xxx Aleado con otros elementos.

Endurecibles por precipitación.En donde todos los elementos de aleación son disueltos en solución sólida para después hacer que se precipiten como partículas endureciendo la matriz.Series2xxx Aleación con Cu. Brinda resistencia cuando se calienta adecuadamente.6xxx Aleación Si-Mg . Tratable en caliente. Buena resistencia a la corrosión.7xxx Aleado al Zn. Tratable en caliente de muy alta resistencia.8xxx Aleado con otros elementos.

Nomenclatura:Existe una para los fundidos y otra para los Colados (Cast).Para aplicaciones estructurales solo se usan los fundidos.Su designación consiste de 4 dígitos, en donde el primero indica el elemento de aleación principal.El segundo digito indica una modificación de la aleación original o los limites de pureza.Los dígitos tercero y cuarto identifican la aleación o indican la pureza del Al.Los colados (Cast) también usan una numeración de 4 dígitos pero el ultimo esta separado por un punto decimal que indican lo siguiente:El primer digito indica grupo principal de la aleación.Los segundos 2 dígitos identifican la aleación del aluminio con el grupo.El ultimo digito separado por el punto decimal indica la forma del producto (tocho o Lingote). Cuando se usa una letra significa una modificación a la aleación original.Series1xx.x Aluminio 99% comercialmente puro.2xx.x Cobre.3xx.x Si, Cu-Si, Mg-Si, Cu, Mg.

4xx.x Silicio.5xx.x Magnesio6xx.x Serie no usada.7xx.x Zinc8xx.x Laton9xx.x Otros elementos.

Además se les agrega una letra que indica el grado de tratamiento térmico o mecánico conocido como TEMPER.

F.- Como fabricado.O.- Recocido.H.- Endurecido por deformación.

H1.-Solo endurecido por deformación.H2.-Endurecido por deformación y luego recocido parcialmente.H3.-Endurecido por deformación y estabilizado térmicamente.

W.- Solución tratada en caliente.

T.- Térmicamente tratados.T1.-Enfriado a partir de un proceso de formado de elevada temperatura, trabajado en frió y eenfriado naturalmente.

T2.- Enfriado a partir de un proceso de formado a elevada temperatura, trabajado en frió y enfriado naturalmente.

T3.-Solución tratada en caliente, trabajada en frió y envejecida.

T4.-Solución tratada en caliente y envejecida naturalmente hasta una condición sustancialmente estable.

T5.-Enfriado a partir de un proceso de formado a elevada temperatura y luego envejecido artificialmente.

T6.- Solución tratada en caliente y luego envejecida artificialmente.

T-7.-Solución tratada en caliente y luego estabilizada.

T-8 Solución tratada en caliente, trabajada en frió y luego envejecida artificialmente.

T-9 Solución tratada en caliente, envejecida artificialmente y luego trabajada en frió.

T10.-Enfriado a partir de un proceso de formado a elevada temperatura, trabajada en frió y luego envejecido artificialmente.

Ver Tabla1, ASM Handbook, Pág. 528.Ver Tabla 2, ASM Handbook, Pág. 529.

Aleaciones base Ni.Son aleaciones de alta resistencia a la corrosión.Son mas difícil de soldar que los Aceros inoxidables.Al igual que el Al se pueden endurecer por trabajo en frió o por precipitación.No existe una clasificación estándar. Algunos de los fabricantes han creado un sistema de numeración con 3 dígitos al igual que los inox divididos en series.Aunque son mejor conocidos por sus marcas comerciales.Ver Fig 3-29 , 3-30 pag 97Guia para soldar del HIWT.

Diseño *Guía de fabricación.Cuando se diseña una unión soldada. El diseñador debe de tener en mente la disponibilidad para la fabricación de equipo, métodos y procesos.Si el diseñador no conoce el equipamiento, una fuente de información es el personal de fabricación.Tenga en mente que los cambios hechos en la mesa de dibujo antes de la producción son mucho menos costosos que si se hicieran una vez iniciada la producción.Un nuevo diseño o cambios en el mismo debe de consultarse con el taller para ideas relativas a procesos de fabricación.La siguiente es una guia para eficientar y disminuir los costos de fabricación.Nestear el arreglo de la pieza como en Fig.2.aEn planos considere la alternativa de soldar de soldar piezas sobrantes de stock en vez de cortar la pieza completa si es que el costo de la soldadura es menor que lo ahorrado en sobrantes. Fig.2.bPara reducir vibración doble o idente la placa en forma de costilla como en la fig 2.cUn patín incrementa el refuerzo en placas planas Fig 2d Un refuerzo puede ser obtenido doblando la orilla de la plac antes de soldarla a la siguiente. Fig.2f.Cuando se corta una sección hacer el arreglo de tal manera que el sobrante pueda ser usado para otra cosas orejas, refuerzos, soportes etc..286g 288c

Si métodos automáticos son usados hay que diseñar soldaduras rectas o circulares para su uso.. Fig. 288ªAlgunas veces conviene pensar si no seria mejor doblar que soldar para reducir los costos de fabricación. 288BUse la mínima cantidad de soldadura. 289.Diseñe para la accesibilidad de la soldadura. 2.90Diseñe para disminuir problemas de descolgaduras, quemadas. Alrededor de un 60% de penetración es todo lo que puede ser seguramente obtenido con un paso sin respaldo en una junta sin Gap que cuando el Gap esta presente.

*Distorsión y secuencia de soldadura.La distorsión de una unión soldada resulta de la expansión y contracción no uniforme del deposito de soldadura y del metal base adyacente durante los ciclos de calentamiento y enfriamiento propios del proceso de soldadura.Durante la soldadura muchos factores pueden afectar la contracción del metal y hacer una predicción exacta de la distorsión es difícil. Dichos factores son:En tanto que la temperatura del área de soldadura se incrementa, la resistencia a la cedencia, modulo de elasticidad y conductividad térmica de la placa de acero decrece.El coeficiente de expansión térmica y calor especifico se incrementa.Estos cambios afectan el flujo de calor y la uniformidad en la distribución del calor.Por eso es de gran utilidad en diseño y también en taller entender las causas de la distorsión y los efectos de las contracciones en varios tipos de ensambles soldados y los métodos de control de contracciones y como usar esas fuerzas de contracción para nuestra ventaja.

Mecanismos de distorsión.Para entender como y porque la distorsión ocurre considérese una barra que es uniformemente calentada Fig 3.2.a esta se expande en todas direcciones.Cuando se enfría se contrae a su dimensión original.Pero si la barra tiene una restricción Fig 3.2b La expansión lateral no puede ocurrir.Sin embargo la expansión volumétrica existe y se expandirá lo mas posible en la dirección vertical.Cuando se enfría tendera a contraerse en todas direcciones Fig 3.2C.La barra ahora esta angosta y gruesa.Ha sido permanentemente distorsionada.Para visualizar como estos esfuerzos ocurren en la soldadura veamos el ejemplo de la figura 3.3 en donde se observa los esfuerzos longitudinales y transversales para una unión de filete presentes en 3.3ª, esfuerzos que fueron obtenidos imaginando el mismo volumen a temperatura ambiente de metal depositado pero separado del metal base y sin estar deformado por los esfuerzos. 3.3b. Estos esfuerzos residuales que quedan en A atentan con deformar las placas.

Contracción del metal base también afecta a la distorsión, ya que una pequeñísima paste esta en contacto con metal muy caliente cercano a la temperatura de fusión y unos pocos milímetros alejado de esta puede estar a temperatura considerablemente mas baja.Estas diferencias de temperatura contribuyen a una expansión no uniforme seguida de desplazamiento del metal base si hay algo que restrinja la unión.Alrededor del arco se crea un gradiente de temperatura en un volumen determinado según la velocidad de avance del arco. Fig3.4Entre mayor es la velocidad del arco menos material será calentado a su alrededor y por lo tanto menos distorsión.Una expansión y contracción controlada puede ser aplicada mediante un calentamiento localizado de la soldadura para revertir la distorsión causada por esta. Fig 3.5.Contracción de las soldaduras causa varios tipos de distorsión. Fig 3.6.

Control de distorsion.

La distorsión de las soldaduras puede ser prevenida o minimizada. Algunos métodos deben ser aplicados desde el diseño o en el taller para controlar las contracciones internas.

1.- No sobredeposite soldadura.Entre mas metal deposite en la unión mayores serán los efectos de contracción.2.-Use soldaduras intermitentes.Estas pueden reducir la cantidad de soldadura en un 75% y todavía conservar buena resistencia de la unión.3.-Use la menor cantidad de pases como sea posible.Pocos pasos con electrodos mas grandes son preferibles que muchos pases con electrodos pequeños. Ya que los esfuerzos creados por cada pase tienden a acumularse.4.-Coloque soldaduras cerca del eje central.La distorsión puede ser minimizada dejando menos apoyo para las fuerzas de contracción.5.-Balancee las uniones soldadas alrededor del eje central.6.- Use secuencia de paso atrás (Backstep).7.-Anticipe fuerzas de contracción.Colocando las partes a soldar fuera de posición al principio con el objeto de que la contracción al soldar les deje de la manera deseada.Predoblando o enchuecando las partes a soldar.Prensando las piezas antes de soldar.8.-Secuencia de soldaduraConsiste en planear la secuencia en que los cordones y juntas son soldadas de tal forma que si se suelda en un lado y se deforma al soldar al otro lado esta deformación se regresa a su estado original creando un balance entre las fuerzas de contracción.9.- Remueva fuerzas de contracción después de soldar.El mas común es el relevado de esfuerzos por medio de un calentamiento enfriamiento controlado.10.- Minimice el tiempo de soldadura.Entre mas se tarde en soldar mas calor será aportado a la unión y metal base adyacente contribuyendo a la distorsión.

Fig.3.8, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25, 3.27,3.31, 3.32. 3.34

*El diseño de uniones soldadas.

Tipos de juntas.Tipos de soldadura.Fig.2.92FiletesUniones en T.a.- Difícil de ensamblar por que ninguna placa soporta a la otraElectrodo de diámetro pequeño puede ser usado para no traspasar la raíz.Gran cantidad de soldadura es utilizada.

b.- Mas facil de ensamblarRequiere la mitad de soldadura.No hay peligro de traspasar la raíz.

c.- No obstante con colocar soldaduras de ambos lados es posible reducir otra mitad de soldadura depositada..

d.- Penetración parcial es a menudo utilizada en placas gruesas.e.- Bisel profundo en J.f.-Un filete sencillo es el mas económico y queda fuera de la vista.

Ela tamaño de la soldadura esta determinado en referencia al miembro mas delgado.Fig.2.95.

Uniones a topeEntre mas pequeño es el Angulo del bisel mas grande tendrá que ser el gap para permitir buena fusión de la raíz. Fig. 2.107Si la apertura de raíz es pequeña la fusión de la raíz es difícil y electrodo pequeños tienen que ser usados haciendo lento el proceso.Usando doble bisel se utiliza la mitad de soldadura reduce la distorsión y hace posible alternar los pases de lado y lado.Recomendado para placas de ¾” en adelante.Considerar los costos de biselado.Fig.2.108.Complementar con laminas del imende.

Procesos de soldadura.*SMAW*FCAW*GMAW*SAW*GTAW

Que es un WPS/PQR.