1. ¿Por qué la tensión residual es más grave después de soldar?
Tensión residual en bobinas-laminadas en frío:
La laminación en frío es un proceso violento de deformación plástica que crea tensiones residuales inherentes y distribuidas dentro del material (normalmente tensión de compresión en la superficie y tensión de tracción en el núcleo).
Si el recocido post-laminación en frío es insuficiente, estas tensiones persistirán.
Nuevas tensiones residuales introducidas por la soldadura (este es el problema principal):
Calentamiento local intenso: durante la soldadura, el área soldada se calienta rápidamente hasta el punto de fusión, mientras que el material base circundante (bobina laminada en frío-) permanece a una temperatura más baja.
Expansión y contracción térmica desigual: durante el calentamiento, la expansión del área de soldadura se restringe, lo que resulta en compresión plástica; Durante el enfriamiento, la contracción de la soldadura se restringe, lo que genera altas tensiones residuales de tracción en la soldadura y en la zona afectada por el calor-, a menudo acercándose al límite elástico del material.
Transformación de la microestructura: algunos aceros experimentan transformaciones de la microestructura (como la transformación martensítica) bajo ciclos térmicos de soldadura, y estos cambios de volumen exacerban aún más la tensión.
2. ¿Cuáles son los peligros de no eliminar la tensión residual de la soldadura?
Deformación e inestabilidad: la liberación de tensión provoca la torsión y deformación de los componentes, lo que afecta la precisión dimensional y el ensamblaje.
Fisuración por corrosión bajo tensión: en ambientes corrosivos, la tensión de tracción acelera en gran medida el inicio y la propagación de grietas.
Resistencia a la fatiga reducida: la tensión de tracción residual superpuesta a la tensión de tracción en la carga de trabajo reduce la vida útil del componente e induce fácilmente grietas por fatiga en las soldaduras.
Carga reducida-Capacidad de carga: la tensión residual alta puede hacer que el componente se acerque a su límite elástico antes de soportar cargas externas.
Impacto en el mecanizado posterior: durante el mecanizado, el reequilibrio de tensiones puede provocar nuevas deformaciones, provocando la pérdida de control sobre la precisión del mecanizado.
3. ¿Cómo eliminar las tensiones residuales en la soldadura?
Métodos de tratamiento térmico (los más clásicos, más eficaces y más utilizados)
Principio: Utilizando la característica de que el límite elástico de los materiales disminuye a altas temperaturas, la tensión se alivia mediante la deformación plástica. Al mismo tiempo, puede mejorar la microestructura gruesa de la zona afectada por el calor de la soldadura-.
Procesos principales:
Recocido-de alivio de tensión: también conocido como "recocido-reductor de tensión". La pieza de trabajo se calienta uniformemente a una temperatura inferior a Ac₁ (típicamente 550-650 grados para acero al carbono), se mantiene a esa temperatura durante un período de tiempo (calculado en función del espesor, por ejemplo, 1 hora por 25 mm) y luego se enfría lentamente. Este es el método más completo y confiable.
Templado general a alta temperatura-: para los componentes que requieren un templado posterior a la soldadura, el proceso de templado también elimina la tensión.
Tecnología de envejecimiento por vibración (altamente eficiente,-ahorra energía y cada vez más popular)
Principio: Un vibrador portátil aplica una carga periódica a la pieza de trabajo, provocando una deformación plástica microscópica a la frecuencia de resonancia, logrando así la homogeneización y reducción de la tensión.
4. ¿Cuáles son los principios, ventajas y desventajas del método de estiramiento mecánico?
Principio: la aplicación de una carga de tracción que excede el límite elástico al componente soldado, ya sea en su totalidad o parcialmente, provoca una deformación plástica en toda la sección transversal-, liberando así la tensión residual. Comúnmente utilizado para materiales en placa y contenedores soldados.
Métodos de implementación: gatos hidráulicos, carga explosiva, pruebas hidrostáticas (para recipientes a presión, las pruebas hidrostáticas sirven como inspección y alivio de tensiones de sobrecarga).
Ventajas: Efecto directo, especialmente indicado para estructuras de placa.
Desventajas: Requiere equipo de carga potente; Adecuado para piezas de trabajo de formas y tamaños específicos.
5. ¿Cuáles son algunas recomendaciones para la selección de materiales y la coordinación de procesos para bobinas laminadas en frío-soldadas?
Control de fuente: para estructuras soldadas críticas, se debe dar prioridad a las láminas de acero laminadas en frío-completamente procesadas (es decir, recocidas y niveladas, como SPCC-SD) debido a sus niveles de tensión residual iniciales más bajos.
Optimización del diseño: Reducir el número, la longitud y el espesor de las soldaduras; evitar intersecciones de soldaduras y soldaduras densas; optimizar el diseño del bisel.
Proceso de soldadura: emplee métodos de soldadura con entrada baja-de calor- (p. ej., soldadura MAG en lugar de soldadura por arco manual), soldadura multi-capas y múltiples-pasadas, soldadura simétrica y métodos de pre-deformación para reducir la tensión de soldadura y la deformación en el origen.
Selección del tratamiento posterior-a la soldadura:
Componentes estructurales generalmente importantes: el envejecimiento por vibración es la opción preferida (económica y eficiente).
Componentes críticos-que soportan cargas, recipientes a presión y estructuras que requieren resistencia a la corrosión bajo tensión: el recocido-para aliviar tensiones es obligatorio.
Estructuras grandes que no se pueden probar-en hornos: se debe utilizar tratamiento térmico localizado o envejecimiento por vibración.