Soldadura
Contracción en soldadura de una junta a tope
En resumen
La contracción transversal de una junta a tope se estima con S = 0,2·Aw/t + 0,05·g, con Aw la sección del metal depositado, t el espesor y g la separación de raíz. La contracción longitudinal es ΔL = 0,025·Aw·L/Ap, con L la longitud del cordón y Ap la sección resistente de las chapas.
Cálculo
Ejemplo calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Datos
- Junta
- Chaflán en V
- Espesor
- 10 mm
- Ángulo del chaflán (total)
- 60°
- Talón
- 2 mm
- Sobreespesor
- 2 mm
- Separación de raíz
- 2 mm
- Longitud del cordón
- 1000 mm
- Ancho total de las chapas unidas
- 400 mm
- Número de juntas en serie
- 1
Resultados
- Contracción transversal
- 1,54 mmlas chapas se acercan
Ejemplo resuelto
Todos los valores de esta sección son los del ejemplo, calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Otros resultados del ejemplo
- Contracción transversal de una junta
- 1,54 mm
- Contracción longitudinal
- 0,45 mmen 1000 mm de cordón
- Contracción longitudinal por metro
- 0,45 mmpor metro de cordón
- Sección depositada Aw
- 71,9mm²
- Predeformación recomendada
- +1,5 mmCorta las piezas 1,5 mm más largas (o separa las chapas 1,5 mm más por junta antes de puntear), puntea firme y suelda a paso de peregrino o alternando caras. Contradeforma el chaflán en V en la deformación angular medida en una prueba.
- Solo orden de magnitud: relaciones empíricas de manual, sin cálculo térmico ni mecánico. El embridamiento, la secuencia de soldeo, el número de pasadas y el aporte térmico cambian bastante el resultado; valídalo en una muestra.
- La relación de Spraragen-Ettinger se estableció para una junta a tope de una pasada; en multipasada la contracción sigue creciendo con el metal depositado, así que el resultado es una estimación baja.
- Deformación angular no calculada: no se ha encontrado ninguna constante pública verificada. Un chaflán asimétrico o en V (soldeo por un solo lado) hace girar las chapas: prevé una X simétrica o compruébalo en una prueba.
- Valores orientativos: no sustituyen a la WPS cualificada ni a una prueba en muestra.
Cálculo detallado
Sección del metal depositado
Aw = g·t + d²·tan(α/2) + (2/3)·W·h
57,0 + 15,0 = 71,9 mm² (d = 8,0 mm, W = 11,2 mm)
Contracción transversal (Spraragen-Ettinger)
S = 0,2·Aw/t + 0,05·g
0,2 × 71,9 / 10,0 + 0,05 × 2,0 = 1,54 mm
Sección resistente
Ap = ancho × t
400 × 10,0 = 4000 mm²
Contracción longitudinal (forma de área)
ΔL = 0,025·Aw·L/Ap
0,025 × 71,9 × 1000 / 4000 = 0,45 mm
Cómo se usa
- Elige la junta: chaflán en V, chaflán en X o sección Aw conocida.
- Introduce el espesor, el ángulo total del chaflán, el talón y el sobreespesor.
- Introduce la separación de raíz, la longitud del cordón y el ancho total de las chapas unidas.
- Indica el número de juntas en serie y lee la contracción transversal.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la contracción en soldadura?
La contracción transversal sigue la relación empírica de la familia Spraragen-Ettinger / Blodgett: S = 0,2·Aw/t + 0,05·g, en mm. La contracción longitudinal sigue la forma por secciones: ΔL = 0,025·Aw·L/Ap, con Ap = ancho × t. Con varias juntas en serie, la contracción transversal se suma: S_total = n × S.
¿Cuánto contrae una soldadura a tope en V de 10 mm?
Con una chapa de 10 mm, una V de 60°, un talón de 2 mm, una separación de raíz de 2 mm y 2 mm de sobreespesor, la sección depositada es Aw = 71,9 mm². La contracción transversal es 0,2 × 71,9 / 10,0 + 0,05 × 2,0 = 1,54 mm. En 1000 mm de cordón y 400 mm de ancho de chapa (Ap = 4000 mm²), la contracción longitudinal es de 0,45 mm.
¿Qué margen hay que dejar por la contracción por soldadura?
El cálculo propone cortar las piezas más largas en la contracción transversal total (+1,5 mm en el ejemplo), o separar más las chapas antes de puntear en la contracción de una junta, por junta, y luego puntear con firmeza y soldar a paso de peregrino o alternando las caras.
¿Da la deformación angular?
No: no se ha encontrado ninguna constante pública verificada para la deformación angular. Una V soldada por un solo lado hace girar las chapas: plantéate una X simétrica, o predeforma con la deformación angular medida en una prueba.
Límites
Resultados orientativos, solo un orden de magnitud: relaciones empíricas de manual, sin análisis térmico ni mecánico. La embridación, la secuencia de soldeo, el número de pasadas y el aporte térmico cambian mucho el resultado; valídalo en una probeta. La relación transversal está establecida para una junta a tope de una pasada: en multipasada, el resultado es una estimación baja. Por debajo de 3 mm domina el pandeo y estas relaciones subestiman la deformación.
Fuentes
- Relation de la famille Spraragen-Ettinger / Blodgett : S = 0,2·Aw/t + 0,05·g : Diapositive 18 (retrait transversal, bout à bout une passe) et 14 (retrait longitudinal 25·Aw/Ap)
- Therness : Welding distortion estimator: Δt = 0,2·Aw/t + 0,05·g ; ΔL = 0,025·Aw·L/Ap (famille Blodgett)
- EZ Virtual Tools : Weld Shrinkage Calculator : Ordres de grandeur : bout à bout en V 1,5 à 3 mm en transversal
- Applied Welding Engineering, 2e éd. (2016) : Chap. 5, Stresses, Shrinkage, and Distortion in Weldments, p. 201-238 (référence générale)