deformaciones y esfuerzos generados por soldadura

7/23/2019 Deformaciones y Esfuerzos Generados Por Soldadura

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Deformaciones y esfuerzosgenerados por soldadura



Muchos procesos de soldadura utilizan calor para fundirel metal base y el metal de aporte

Este calentamiento localizado genera una gran diferenciade temperaturas entre zonas relativamente adyacentes

Conforme el metal se enfría, se comienzan a ejerceresfuerzos en el material



Los esfuerzos se originan por la

oposición a la deformación... Barra libre, longitud L0 Calentada

locadizadamente enuna seccin

!curre una e"pansinde #dl$ luego retorna a

L0 %o hay deformacin ni

esfuerzos residuales




oposición a la deformación... Barra con dos

paredes en sus

e"tremos !posicin a su

e"pansin

Compresin y

deformacin pl&stica

de la zona calentada




oposición a la deformación... 'urante el enfriamiento

la zona calentada secontrae

La longitud final se vereducida en #dL debidoa la deformacinpl&stica

La barra cae( %o hayesfuerzos residualespues la contraccin noha tenido oposicin




oposición a la deformación... Barra empotrada en los

e"tremos( )e repite lae"periencia

'urante el enfriamientohay oposicin a lacontraccin por lo tantohay esfuerzos

Esfuerzos alcanzan supico al final delenfriamiento( )u m&"imovalor puede ser el límiteel&stico del material




oposición a la deformación... )i soltamos la barra el

esfuerzo es liberado

por la contraccinel&stica de la barra y labarra se acorta

)i la barra permanece

empotrada slo sepuede aliviar losesfuerzos por untratamiento t*rmico




oposición a la deformación... )e repite la e"periencia peroincluyendo fusin del material

+parece adicionalmente una

contraccin ue acompa-a lasolidificacin

Esta contraccin no generaesfuerzo pues el material ue

se solidifica no ofreceresistencia a la variacindimensional causada poresta solidificacin



Deformación angular...

Cuando no hay simetría en la disposicin de laszonas afectadas por el calor, se produce unadeformacin angular del elemento ue contiene un

campo de esfuerzos residuales .n tratamiento t*rmico aliviar& los esfuerzos pero no

eliminar& la deformacin



Resumiendo...

Los esfuerzos se generan por la oposicin a lacontraccin t*rmica durante el enfriamiento, luegode una plastificacin producida por uncalentamiento localizado

Los esfuerzos residuales aparecen en el comienzodel enfriamiento y alcanzan su m&"imo valor al finaldel mismo

%o e"ceden el límite el&stico del material ue

afectan Mientras haya m&s oposicin a la contraccin habr&

mayor n/mero de esfuerzos residuales



Generación de los esfuerzos

residuales ....Esfuerzos residuales

nulos atemperatura

máxima ΘmEsfuerzos máximos

al fin del

enfriamiento

Valor inferior al

límite elástico Re



Los esfuerzos residuales pueden

causar... 'istorsin

isuracin en caliente

isuracin en frío

'esgarre laminar

1nestabilidad dimensional durante el mauinado

2andeo

ractura fr&gil

atiga

Corrosin por esfuerzos

E3C



Distorsión...



Distorsión....

Cuando la

contraccin

transversal no esuniforme a lo largo de

su espesor se genera

distorsin angular



Distorsión... Cuando la contraccin longitudinal no

se desarrolla a lo largo del eje neutro

del elemento ocurre una combadura del

elemento



Distorsión... La soldadura y el metal base adyacente se contraen

durante el enfriamiento produciendo una fuerza act/a sobre el eje neutro produciendo un momento

con brazo d

El momento de inercia de la seccin, 1 , resiste lacontraccin



¿ Cómo aliviamos losesfuerzos residuales?

¿ Cómo controlamos la

distorsión?



En realidad...

Esfuerzos

residuales Distorsión



¿ Cómo controlamos la distorsión? Limitación de la sobre-soldadura

4 A mayor cantidad de soldadura, mayor fuerza de

contracción F

4 Disminuir la cantidad de soldadura con catetos

menores, menor longitud, soldadura intermitente,preparación de junta, etc.



¿ Cómo controlamos la distorsión?

2re5posicionamiento de la junta

4 'ejemos ue la distorsin trabaje para

nosotros



¿ Cómo controlamos la distorsión? Balancear la soldadura alrededor del

eje neutro de la seccin del miembro

6 7d"809




'isminuir la cantidad de dematerial adyacente afectadopor el calor del arco

.tilizar mayoresvelocidades de soldadura




El primer cordnsiempre distorsionam&s ue los dem&s

En uniones sim*tricas

optimizar lasecuencia

En uniones nosim*tricas soldar

primero las unionesm&s cercanas al ajeneutro



Alineamientos de plancas



¿Cómo aliviamos los esfuerzos

residuales? + trav*s de un tratamiento de alivio de

tensiones el cual puede ser t*rmico o

mec&nico 2rincipio: permitir el flujo pl&stico

necesario para aliviar las partes bajo

esfuerzo



Alivio de tensiones t!rmico...

El límite de fluencia del material disminuye

conforme se incrementa la temperatura

Cada &rea calentada del componente uecontiene esfuerzos residuales a temperatura

ambiente 6 esfuerzos el&sticos9 se vuelve

pl&stica proveyendo de la enlongacin

necesaria para permitir la relajacin detensiones



Representación de este

mecanismo...

;e: límite el&stico$

<: temperatura$

=: esfuerzo residual



Alivio de tensiones t!rmico

'epende principalmente de la temperatura: 4 hasta #00 >C : ?0 a @0A de alivio

4 hasta ?00 >C : 0 a ?A de alivio

4 hasta @#? >C : D0 a D?A de alivio

)in embargo tambi*n hay una relacin con el tiempo6 dependiendo de la masa tratada y de la necesidadde homogenizar la temperatura9

2ara definir este tratamiento en funcin de la

temperatura y el tiempo e"iste el par&metroollomon:

836#0 F logt9 G000



Determinación del par"metro

#ollomon...



Alivio de tensiones mec"nico

1mplica una deformacin en frío )e obtiene sometiendo a la pieza a

esfuerzo en un nivel suficiente paracausar deformacin pl&stica, por lomenos en picos de esfuerzo

2or ejemplo, un recipiente a presinse puede someter a presinhidra/lica



Alivio de tensiones mec"nico

deformaciones y esfuerzos generados por soldadura

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