Conceptos básicos del diseño de soldadura y tensiones en uniones soldadas

Conceptos básicos del diseño de soldadura

Las juntas de soldadura están sujetas a varios tipos de cargas y tensiones, como cargas longitudinales, transversales, cortantes, de fatiga y de torsión, como se muestra en la figura 1 y se utilizan para diversas aplicaciones, por ejemplo, ferrocarriles, aeroespacial, petróleo y gas, fabricación estructural y pesada, por nombrar un pocos. Lo básico para el diseño de soldadura basado en la comprensión de estas tensiones, cómo funcionan y cómo afectan al componente.

Figura 1. Varios tipos de tensiones en estructuras de soldadura Varios tipos de tensiones en estructuras de soldadura

La primera consideración importante para un diseño es la tensión que se somete a la pieza. 

La tensión se define como la carga (o fuerza) dividida por el área de la sección transversal (CSA) del componente sometido a carga. Si la fuerza, F, está en newtons (N) y el área de CSA en milímetros cuadrados (mm2), entonces la tensión de tracción, dado el símbolo σ, está en newtons por milímetro cuadrado (N / mm2), que es lo mismo que megapascales (MPa).

Figura 2. Aplicación de tensión en un componente.

La ecuación de estrés a menudo se escribe como:

Estrés (σ) = Carga (F) / Área (A)

Las tensiones pueden actuar como tensión de tracción (separación) o tensión de compresión (aplastamiento) pero se calcula de la misma manera para cada una, es decir, carga sobre CSA. La tensión de tracción a menudo se considera peligrosa porque requiere una tensión de tracción para extender una grieta.

Deformación: La deformación es el cambio de longitud causado por la aplicación de una fuerza dividida por la longitud original. Consulte la figura 3, asumiendo la longitud original L, entonces el cambio de longitud se muestra como ΔL. El símbolo de la cepa es la letra griega épsilon, ɛ.

Figura 3. Aplicación de la resistencia a la tracción

Esfuerzo cortante: son las fuerzas que producen un movimiento de deslizamiento opuesto pero paralelo entre dos piezas en el mismo plano, como se muestra en la figura 1. En los materiales, la deformación plástica se produce en planos de esfuerzos cortantes elevados. En la soldadura, las soldaduras de filete están diseñadas principalmente para el esfuerzo cortante.