ESCUELA POLITCNICA NACIONAL SOLDADURA DE PRODUCCION Y MANTENIMIENTO

DEFORMACIONES Y ESFUERZOS RESIDUALES EN LA SOLDADURALa soldadura tiene una limitacin que genera deformaciones y esfuerzos residuales.

Para la construccin de elementos es necesario conocer la magnitud de las deformaciones con el fin de adoptar mtodos de correccin o conocer la posicin exacta de puntos, lneas, etc y poder programar el movimiento de las fuentes de calor.

Evita el costo por correccin de elementos deformados.

CAUSAS DE LAS DEFORMACIONESFuentes de alta potencia calrica, como son el arco elctrico, llamas oxi-gas, etc.Restriccin de las estructuras.Distribucin trmica desigual.Malas prcticas de soldadura.Variacin de las propiedades mecnicas durante la soldadura.

Deformaciones en una junta a topeContraccin longitudinal

Contraccin transversal

Deformacin angular o flexin.

Variacin de las propiedades mecnicas durante el calentamiento

Formacin de esfuerzos residualesPara el calentamiento uniforme hasta una temperatura T, de una varilla de acero libre o sujeta en un solo lado, (FIG. 4.4), se tendran las siguientes consideraciones:

FIG. 4.4 Ciclo de calentamiento de una varilla sujeta en un solo lado.La longitud final lf = lo{1+T}Esfuerzos en la varilla no existen.Luego del enfriamiento lf = lo.Si se calienta solo la seccin XX', libremente se dilatar, sin esfuerzos y luego del enfriamiento regresar a su longitud inicial.

Varilla con posibilidad solo de contraerse

Varilla empotradaDurante el calentamiento aparecen esfuerzos de compresin que varan con la temperatura por la lnea OA hasta la temperatura TA.A TA el esfuerzo de compresin alcanza el lmite de fluencia y el aumento posterior de temperatura provoca deformacin plstica en la varilla, el cambio de ste esfuerzo ser de acuerdo a la curva AB, y = f(T).Durante el enfriamiento a partir de TB, el esfuerzo de compresin disminuir por la lnea BC y en el punto C la varilla se libera de este esfuerzo.El posterior enfriamiento de la varilla trae consigo el aparecimiento de un esfuerzo de traccin por cuanto la varilla no puede contraerse, el cual crecer de acuerdo a la lnea CD y a la temperatura TD alcanza el lmite de fluencia.En el enfriamiento siguiente hasta la temperatura inicial, el esfuerzo de traccin cambiar de acuerdo a la siguiente ecuacin y = f(T), parte DF.En el metal ocurrir deformacin plstica con un esfuerzo y.Despus del enfriamiento total en la varilla permanecer un esfuerzo residual de traccin y.La tensin provocada en este proceso ser P = y A.Si en este momento se quitan los apoyos la tensin residual desaparece y la longitud de la varilla aumentar en

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Tensiones internas por la contraccin transversal

Utilizacin de sujetadores

Contraccin transversal

Contraccin transversal en filetes

Deformacin angular

yo: Contraccin transversalS = Ay = Momento esttico de la seccin A respecto al centro de masa.I = Momento de inercia de la seccin A.

Deformacin angular

Mtodos para contrarrestar deformacionesDisminucin de la deformacin plstica de contraccin o del ancho de la zona en la cual se encuentra, a travs de una regulacin del efecto calrico en la soldadura, de una disminucin de la energa til o de un precalentamiento.

Aumento de la deformacin plstica de alargamiento sea en el proceso de enfriamiento del cordn de soldadura, o despus de la soldadura a travs de operaciones como laminado, estiramiento, vibracin, martillado, etc.

Compensar la deformacin, creando anticipadamente deformaciones de signo contrario a las de soldadura o incluso, a las obtenidas en el montaje y en la soldadura, de tal manera que despus de estas operaciones, dichas deformaciones se compensan.

Mtodos para contrarrestar deformaciones

Tratamiento trmico.Regulacin del rgimen de soldaduraAspectos tecnolgicos.

Aspectos tecnolgicosEvitar el uso excesivo de soldadura.Disminuir el nmero de pases.Realizar soldaduras en el eje neutro.Realizar soldaduras intermitentes o escalonadas y con la tcnica de que el final del cordn coincida con el comienzo del anterior

Soldaduras intermitentes

Mtodo de las tensionesConsiste en producir una alargamiento equivalente ala contraccin longitudinal.

Tcnica del martillado.