Diseño de soldaduras

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Cargas de torsión con soldaduras

Tabla 3. Propiedades a la torsión de soldaduras de filete.
De donde:

Las componentes de la fuerza F se trasladan a este centro de gravedad (C.G), ver Fig 4, lo que genera un momento que será igual a:

El área de la garganta, ver Tabla 3, es:

Esfuerzo cortante primario, debido a la fuerza cortante transversal.

Esfuerzo cortante secundario, debido almomento torsor Tz
(1)
Momento generado por la componente horizontal de la fuerza.

Distancias donde el esfuerzo se hace mas grande.
Para la obtención del momento polar de inercia J, se tiene:
En donde Ju (momento polar de inercia unitario) se calcula a partir de la Tabla 3 :
Reemplazando en (1):

Esfuerzo máximo:

Obtención de la altura del filete de soldadura h:
Para obtener h, sehalla el esfuerzo permisible en la soldadura según American Institute Of Steel Construction AISC, Tabla 4.

En donde Sy es la resistencia a la fluencia del metal de soldadura para el metal de aporte seleccionado en el numeral 4.2 (electrodo E60XX) obtenida en la Tabla 2.
Como Sy = 50Ksi = 344737.86 kpa

Este esfuerzo permisible debe ser igual o menor al esfuerzo hallado en el numeral 4.2.4,entonces:

La soldadura debe tener una altura de filete mínima de 3 mm con un factor de seguridad, según la Tabla 4 de:

Este factor de seguridad, es calculado de acuerdo al criterio de falla energía de distorsión.

Cargas de fricción con soldaduras
El proceso por Fricción-Agitacion (FSW) “Friction Stir Welding” desarrollado por el (TWI) “Technological Welding Institute de Inglaterra” en laúltima década es un nuevo concepto en soldadura en fase sólida por fricción especialmente apto para la soldadura del aluminio y sus aleaciones que ofrece aspectos interesantes y que en muchos casos puede reemplazar con ventaja a los procesos usuales por arco.
Es un proceso automático que permite soldar juntas a tope y a solape de gran longitud y por consiguiente supera la mayor limitación delproceso convencional por fricción que consiste precisamente en la restricción de su aplicación a piezas con simetría de revolución.
El FSW se basa esencialmente en la utilización de una herramienta cilíndrica de un perfil especial, la cual se inserta entre las superficies de encuentro de los materiales a unir con una cierta velocidad de rotación y bajo una fuerza determinada. Las piezas deben estarrígidamente vinculadas a tope o superpuestas para evitar su movimiento cuando avanza la herramienta a lo largo de la junta produciendo la dispersión de los óxidos, la plastificación localizada del material y la soldadura.
Si bien desde su creación el FSW ha sido objeto de numerosas publicaciones internacionales, hasta el presente no fueron dados a conocer datos tecnológicamente relevantes sobreherramientas y procedimientos. Por tal motivo, advirtiendo lo promisorio y novedoso del proceso, en 1997 CNEA inicio su propio proyecto de desarrollo. En este trabajo se repasan principales características y equipamiento y se presentan resultados de experiencias efectuadas para evaluar la influencia de la velocidad de avance sobre las propiedades mecánicas de la unión a tope de chapa AA6061 T6 de6,25mm de espesor. Adicionalmente se comentan diversos aspectos de la experiencia acumulada.
A principios de la ultima década el TWI “Technological Welding Institute de Inglaterra”, dio a conocer un nuevo método de soldadura en fase sólida para la soldadura del aluminio y sus aleaciones, que denominó “Friction Stir Welding” (FSW), en español Soldadura por Fricción Agitación. Este nueva variante dela soldadura por fricción permite la soldadura de piezas planas de gran extensión, y en ese sentido introduce un avance muy importante de la soldadura por fricción que estaba limitada solo a uniones de partes con simetría de revolución.
La coalescencia de los materiales la produce una herramienta de rotación que se introduce y avanza a lo largo de la junta.

Figura 1 – Cordón de soldadura,...
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