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• LeoAndresT

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Problema. El accesorio que se muestra en la muestra en la figura 1 soporta una carga de flexión estática de 12 kN, la longitud de accesorios, l1 es de 225 mm. Especifique las partes soldadas (proporcione el patrón, el número de electrodo, el tipo de soldadura, la longitud de la soldadura y el tamaño del cateto.

Figura 1

Objetivo. Determine el dimensionamiento de la soldadura que tipo de electrodo se debe seleccionar para que soporte la carga a la que está sometida. Datos. Material 1018 HR (Laminado en caliente) del cual se puede extraer el esfuerzo de fluencia, esfuerzo a la tensión por la tabla (A-20) que se encuentra en el libro “Diseño en ingeniería mecánica de Shigley novena edición. También en la forma del diseño se puede suponer que es una viga en voladizo. Análisis. Se supondrá que la suelda será en los extremos superiores de la placa. El cual ocuparemos la tabla 9.1 Propiedades torsionales de las soldaduras de filete. Caso 2.

Para el cual daremos la vuelta y obtendremos esta gráfica. Para obtener el área ocuparemos la ecuación de la tabla 9.1. 𝐴 = 1.414 ℎ 𝑑 𝐴 = 1.414 ℎ (75) 𝐴 = 106.05 ℎ 𝑚𝑚2 El cual la h nos quedara como incógnita. Para calcular el primer esfuerzo cortante ocuparemos la siguiente ecuación: 𝜏´ =

𝜏´ =

𝑉 𝐴

12 𝐾𝑁 113.15 𝐾𝑃𝑎 = −4 1.0605𝑥10 ℎ ℎ

Para obtener el unitario del segundo momento polar ocupamos la tabla 9-1 𝐽𝑢 = 𝐽𝑢 =

𝑑(3𝑏 2 + 𝑑2 ) 6

75(3(75)2 + (75)2 ) 6

𝐽𝑢 = 281250 𝑚𝑚2

Para obtener la J de inercia polar tenemos la siguiente formula:

𝐽 = 0.707 ℎ 𝐽𝑢 𝐽 = 0.707 ℎ (2.9884𝑥10−4 ) = 1.9884𝑥10−4

Para obtener el segundo esfuerzo cortante en el cual decimos que el esfuerzo en el eje X será igual al esfuerzo en el eje Y, ya que la resultante se encuentra a un ángulo de 45 grados.

𝜏"𝑥 = 𝜏"𝑦 = 𝜏"𝑥 = 𝜏"𝑦 =

𝑀 𝑟 cos(45) 𝑗

12𝐾𝑁 (0.1875𝑚)(0.0530𝑚) cos(45) 1.9884𝑥10−4 (ℎ)

𝜏"𝑥 = 𝜏"𝑦 =

424.072 𝐾𝑃𝑎 ℎ

Y para tener el cortante máximo aplicamos Pitágoras. 𝜏𝑚𝑎𝑥 = √424.0722 + (424.072 + 113.15)2 KPa

𝜏𝑚𝑎𝑥 =

684.43 ℎ

KPa

Una vez ya obtenido el esfuerzo cortante máximo en pascales lo transformamos en PSI y nos vamos a la tabla 9-6 cargas constantes permisibles y tamaños mínimos de soldadura de filete. En esta tabla hacemos una comparación de esfuerzos para obtener el tipo de electrodo a usar.

𝜏𝑚𝑎𝑥 = 684.43 KPa 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 99.26 PSI El cual comparamos con el esfuerzo cortante del electro y determinamos si cumple o no. 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 99.26 𝑃𝑆𝐼 < 18 𝐾𝑆𝐼 = 𝜏𝑚𝑎𝑥 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜

Por tanto, observamos que el esfuerzo de electro es mayor entonces si soporta la carga de los materiales. Para lo cual se selecciona un electro de resistencia E60XX. Para el material 1018 HR vamos a la tabla A-20 y sacamos los esfuerzos a la tensión y a la fluencia.

También ocupamos la tabla 9-4 de materia para obtener el esfuerzo permisible del material de aporte.

El cual ocuparemos los factores de 0.30 para la tensión y 0.40 para la afluencia en el cual aremos una comparación de esfuerzos y escogemos el menor ya que ese será el permisible. 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 0.30 ∗ 400𝑀𝑃𝑎 = 120𝑀𝑃𝑎 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 0.40 ∗ 220𝑀𝑃𝑎 = 88𝑀𝑃𝑎 Una vez ya calculado el esfuerzo permisible escogemos el menor, y realizamos una igualdad con el esfuerzo máximo con el cual podemos determinar h la altura de la garganta de la suelda. 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ =

684.43 𝑘𝑁/𝑚 88 𝑀𝑃𝑎

ℎ = 7.77 𝑚𝑚 ≈ 8 𝑚𝑚 Resultados. Con base a los datos obtenidos:

h= 8 mm de pie de la suelda La suelda será horizontal y paralela de filete. Electrodo será de 6010 Longitud de cada suelda será de 75 mm Conclusiones. Para realizar el dimensionamiento de la soldadura, no es necesario conocer todos los datos al respecto. Solo con conocer el tipo de placa que se utilizara y para que será utilizado se puede determinar o dimensionar el tipo de suelda.