La tensión residual de soldadura se refiere a la tensión interna generada en estructuras soldadas debido a la deformación térmica limitada durante el proceso de soldadura. En particular, durante la fusión, solidificación y contracción por enfriamiento del metal de soldadura, se genera una tensión térmica significativa debido a las restricciones, lo que la convierte en el componente principal de la tensión residual. Por el contrario, la tensión interna que surge de los cambios en la estructura metalográfica durante el proceso de enfriamiento es un componente secundario de la tensión residual. Cuanto mayor sea la rigidez de la estructura y mayor el grado de constricción, mayor será la tensión residual y, en consecuencia, más significativo su impacto sobre la capacidad portante estructural. Este artículo analiza principalmente el impacto de la tensión residual de la soldadura en las estructuras.
Impacto de la tensión residual de la soldadura en estructuras o componentes
La tensión residual de soldadura es la tensión inicial presente en la sección transversal de un componente incluso antes de que soporte cualquier carga externa. Durante la vida útil del componente, estas tensiones residuales se combinan con las tensiones de trabajo causadas por cargas externas, lo que lleva a una deformación secundaria y una redistribución de las tensiones residuales. Esto no solo reduce la rigidez y estabilidad de la estructura sino que también, bajo los efectos combinados de la temperatura y el medio ambiente, afecta significativamente la resistencia a la fatiga de la estructura, la resistencia a la fractura frágil, la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y al agrietamiento por fluencia a alta temperatura.
Impacto en la rigidez estructural
Cuando la tensión combinada de las cargas externas y la tensión residual en un área determinada de la estructura alcanza el límite elástico, el material en esa área sufrirá una deformación plástica localizada y perderá su capacidad de soportar cargas adicionales, provocando una reducción en la sección transversal efectiva. área y, en consecuencia, la rigidez de la estructura. Por ejemplo, en estructuras con soldaduras longitudinales y transversales (como las soldaduras de placa nervada en vigas en I), o aquellas que se han enderezado con llama, se puede generar una tensión de tracción residual significativa en secciones transversales más grandes. Aunque el rango de distribución de estas tensiones a lo largo del componente puede no ser extenso, su impacto sobre la rigidez aún puede ser sustancial. Particularmente para vigas soldadas sometidas a un extenso enderezamiento con llama, puede haber una disminución notable en la rigidez durante la carga y un rebote reducido durante la descarga, lo que no puede pasarse por alto en estructuras con altos requisitos de precisión dimensional y estabilidad.
Impacto en la resistencia de la carga estática
Para materiales frágiles, que no pueden sufrir deformación plástica, la tensión dentro del componente no se puede distribuir uniformemente a medida que aumenta la fuerza externa. Los picos de tensión seguirán aumentando hasta alcanzar el límite elástico del material, provocando fallos localizados y, finalmente, provocando la fractura de todo el componente. La presencia de tensiones residuales en materiales frágiles reduce su capacidad de carga, provocando fracturas. Para materiales dúctiles, la existencia de tensiones residuales de tracción triaxial en ambientes de baja temperatura puede dificultar la aparición de deformación plástica, reduciendo así significativamente la capacidad de carga del componente.
En conclusión, la tensión residual de la soldadura tiene un impacto significativo en el desempeño de las estructuras. Un diseño y un control de procesos razonables pueden reducir la tensión residual, mejorando así la confiabilidad y durabilidad de las estructuras soldadas.
Hora de publicación: 01-ago-2024
