En metalistería , una junta de soldadura es un punto o borde donde se unen dos o más piezas de metal o plástico . Se forman soldando dos o más piezas de trabajo según una geometría particular. Existen cinco tipos de juntas a las que se refiere la American Welding Society : a tope , en esquina, de borde, traslapada y en T. Estos tipos pueden tener varias configuraciones en la junta donde puede ocurrir la soldadura real.
Las soldaduras a tope son soldaduras en las que dos piezas de metal que se van a unir están en el mismo plano. [1] Estas soldaduras requieren solo algo de preparación y se utilizan con láminas finas de metal que se pueden soldar con una sola pasada. [2] Los problemas comunes que pueden debilitar una soldadura a tope son el atrapamiento de escoria , la porosidad excesiva o el agrietamiento. Para soldaduras fuertes, el objetivo es utilizar la menor cantidad posible de material de soldadura. Las soldaduras a tope prevalecen en los procesos de soldadura automatizados, como la soldadura por arco sumergido, debido a su relativa facilidad de preparación. [3] Cuando los metales se sueldan sin guía humana, no hay un operador que ajuste la preparación de la junta no ideal. Debido a esta necesidad, las soldaduras a tope se pueden utilizar por su diseño simplista para ser alimentadas a través de máquinas de soldadura automatizadas de manera eficiente.
Existen muchos tipos de soldaduras a tope, pero todas se incluyen en una de estas categorías: juntas a tope con una sola soldadura, juntas a tope con doble soldadura y juntas a tope abiertas o cerradas. Una junta a tope con una sola soldadura es el nombre que se le da a una junta que solo se ha soldado desde un lado. Una junta a tope con doble soldadura se crea cuando la soldadura se ha soldado desde ambos lados. Con la soldadura doble, las profundidades de cada soldadura pueden variar ligeramente. Una soldadura cerrada es un tipo de junta en la que las dos piezas que se unirán se tocan durante el proceso de soldadura. Una soldadura abierta es el tipo de junta en la que las dos piezas tienen un pequeño espacio entre ellas durante el proceso de soldadura.
La ranura cuadrada es una unión soldada a tope en la que las dos piezas son planas y paralelas entre sí. Esta unión es sencilla de preparar, económica de usar y proporciona una resistencia satisfactoria, pero está limitada por el espesor de la unión. La soldadura a tope cuadrada cerrada es un tipo de unión de ranura cuadrada sin espacio entre las piezas. Este tipo de unión es común en la soldadura por gas y arco. Para uniones más gruesas, el borde de cada miembro de la unión debe prepararse según una geometría particular para proporcionar accesibilidad para la soldadura y garantizar la solidez y resistencia de la soldadura deseadas. La abertura o espacio en la raíz de la unión y el ángulo incluido de la ranura deben seleccionarse para requerir la menor cantidad de metal de soldadura necesaria para brindar el acceso necesario y cumplir con los requisitos de resistencia. Por lo general, solo se utiliza metal de hasta 4,5 mm de espesor para las uniones a tope cuadradas.
Las soldaduras en V simple son similares a una junta biselada, pero en lugar de que solo un lado tenga el borde biselado, ambos lados de la junta soldada están biselados. En metales gruesos, y cuando la soldadura se puede realizar desde ambos lados de la pieza de trabajo, se utiliza una junta en V doble. Al soldar metales más gruesos, una junta en V doble requiere menos material de relleno porque hay dos juntas en V más estrechas en comparación con una junta en V simple más ancha. Además, la junta en V doble ayuda a compensar las fuerzas de deformación. Con una junta en V simple, la tensión tiende a deformar la pieza en una dirección cuando se rellena la junta en V, pero con una junta en V doble, hay soldaduras en ambos lados del material, que tienen tensiones opuestas, enderezando el material.
Las soldaduras a tope con una sola J se realizan cuando una pieza de la soldadura tiene forma de J que acepta fácilmente material de relleno y la otra pieza es cuadrada. Una ranura en J se forma con maquinaria de corte especial o rectificando el borde de la unión en forma de J. Aunque una ranura en J es más difícil y costosa de preparar que una ranura en V, una ranura en J simple en un metal de entre media pulgada y tres cuartos de pulgada de espesor proporciona una soldadura más fuerte que requiere menos material de relleno. Las soldaduras a tope con doble J tienen una pieza que tiene forma de J desde ambas direcciones y la otra pieza es cuadrada.
Las soldaduras a tope en U simple son soldaduras en las que ambos bordes de la superficie de la soldadura tienen forma de J, pero una vez que se juntan, forman una U. Las uniones en U dobles tienen una formación de U tanto en la parte superior como en la inferior de la unión preparada. Las uniones en U son el borde más costoso de preparar y soldar. Por lo general, se utilizan en metales base gruesos donde una ranura en V estaría en un ángulo tan extremo que costaría demasiado rellenarla.
La unión soldada en T se forma cuando dos barras o láminas se unen perpendicularmente entre sí en forma de T. Esta soldadura se realiza mediante el proceso de soldadura a tope por resistencia. También se puede realizar mediante soldadura por extrusión . Por lo general, se sueldan dos piezas planas de polietileno a 90 grados entre sí y se sueldan por extrusión en ambos lados.
Las láminas finas de metal suelen tener bridas para producir soldaduras de brida en los bordes o en las esquinas. Estas soldaduras se realizan normalmente sin la adición de metal de relleno porque la brida se funde y proporciona todo el relleno necesario. Las tuberías y los tubos se pueden fabricar mediante el laminado y la soldadura de tiras, láminas o placas de material. [4]
Las uniones abocardadas se utilizan para soldar metales que, debido a su forma, forman una ranura conveniente para soldar, como un tubo contra una superficie plana.
La selección de la junta de soldadura correcta depende del espesor y del proceso utilizado. Las soldaduras cuadradas son las más económicas para piezas más delgadas que 3/8”, porque no requieren que se prepare el borde. [5] Las soldaduras de doble ranura son las más económicas para piezas más gruesas porque requieren menos material de soldadura y tiempo. El uso de soldadura por fusión es común para juntas a tope cerradas de bisel simple, J simple cerrada, J simple abierta y doble J cerrada. El uso de soldadura por gas y arco es ideal para soldaduras a tope de bisel doble, bisel doble cerrado, bisel doble abierto, bisel simple y bisel simple abierto.
A continuación se enumeran los espesores de unión ideales para los distintos tipos de soldadura a tope. Cuando se define el espesor de una soldadura a tope, se mide en la parte más delgada y no compensa el refuerzo de la soldadura.
ALa unión cruciforme es una unión específica en la que se crean cuatro espacios mediante la soldadura de tres placas de metal enángulo recto. Las uniones cruciformes sufrenfatigacuando se someten a cargas que varían continuamente.[6]
En las normas de la Oficina Estadounidense de Transporte Marítimo para buques de acero, las juntas cruciformes pueden considerarse una barrera doble si las dos sustancias que requieren una barrera doble se encuentran en esquinas opuestas en diagonal. Las barreras dobles suelen ser necesarias para separar el petróleo y el agua de mar , los productos químicos y el agua potable , etc. [7]
En las prácticas de soldadura habituales, la superficie de soldadura debe estar preparada para garantizar la soldadura más resistente posible. La preparación es necesaria para todas las formas de soldadura y todos los tipos de uniones. Por lo general, las soldaduras a tope requieren muy poca preparación, pero aun así se necesita algo para obtener los mejores resultados. Los bordes de las placas se pueden preparar para las uniones a tope de varias maneras, pero las cinco técnicas más comunes son el corte con oxiacetilénico ( soldadura y corte con oxicorte ), el mecanizado, el desbaste, el rectificado y el corte o ranurado con arco de aire y carbón . Cada técnica tiene ventajas únicas para su uso.
En el caso de los materiales de acero, el corte con oxiacetiléneo es la forma más común de preparación. Esta técnica es ventajosa por su velocidad, bajo costo y adaptabilidad. El mecanizado es el más eficaz para la reproducibilidad y la producción en masa de piezas. La preparación de juntas en J o en U se realiza comúnmente mediante mecanizado debido a la necesidad de una alta precisión. El método de desbaste se utiliza para preparar piezas que se produjeron mediante fundición. El uso del rectificado para preparar piezas se reserva para secciones pequeñas que no se pueden preparar mediante otros métodos. El corte con arco de aire y carbono es común en industrias que trabajan con aceros inoxidables, hierro fundido o acero al carbono común. [8]
Antes de soldar materiales diferentes, se puede untar una o ambas caras de la ranura. La capa untada puede ser de la misma aleación que el metal de relleno o de un metal de relleno diferente que actuará como amortiguador entre los dos metales que se unirán.