Efecto de las tensiones residuales de soldadura en las estructuras soldadas

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Este mensaje fue editado por última vez por huanghong el 30-12-2020 a las 09:49. 1. Efecto de las tensiones residuales por soldadura en la resistencia a cargas estáticas de las estructuras. En el caso de componentes lisos, siempre y cuando el material tenga suficiente plasticidad, la deformación plástica permite que las tensiones en la sección transversal se distribuyan de manera uniforme. Por lo tanto, la presencia de tensiones residuales no afecta la capacidad de carga del componente, es decir, no tiene impacto en su resistencia a cargas estáticas； Si el material se encuentra en estado frágil, o si ha sido sometido a tratamientos térmicos, o bien si está bajo la acción de esfuerzos tridireccionales, como el material no puede deformarse plásticamente, las tensiones en la sección transversal del componente no pueden distribuirse de manera uniforme. Esto hace que las tensiones residuales y las tensiones de trabajo se sumen, lo que provoca la destrucción local de la estructura y, finalmente, la ruptura del componente completo. En los componentes con muescas, debido a la grave concentración de esfuerzos, puede existir al mismo tiempo una alta tensión interna de tracción. Cuando los componentes están sometidos a grandes fuerzas de tracción, por alguna razón (como la disminución de la temperatura, el aumento de la velocidad de deformación o la presencia de secciones de paredes gruesas), la combinación de las tensiones de tracción y las concentraciones de esfuerzos reducirá la resistencia estática de la estructura. Esto hace que la estructura se rompa de forma frágil bajo esfuerzos externos mucho menores que el punto de rendimiento. 2. Efecto de las tensiones residuales de soldadura en la resistencia a la fatiga: Cuando en las probetas, especialmente en su superficie, existen tensiones residuales compresivas, esto puede mejorar la resistencia a la fatiga. Por lo tanto, para mejorar la resistencia al cansancio de las estructuras soldadas, no solo es necesario reducir las tensiones residuales, sino también disminuir los factores que causan concentraciones de esfuerzos en las uniones, como un exceso de altura en las partes soldadas o uniones angulares demasiado pronunciadas. Además, la introducción de esfuerzos residuales de compresión en las piezas mediante métodos como el granallado, el calentamiento puntual o el tratamiento por sobrecarga, puede mejorar las propiedades resistentes al cansancio de las estructuras soldadas. 3. Efecto de las tensiones residuales por soldadura en la precisión mecanizada y en la estabilidad dimensional. Si en la pieza trabajada existen tensiones residuales por soldadura, entonces, al realizar procesos de mecanizado para eliminar parte del material, también se eliminan las tensiones residuales que se encuentran en ese material. Esto perturba el equilibrio de tensiones dentro de la pieza, lo que provoca su deformación. Como consecuencia, la precisión del mecanizado se ve afectada. Además, las tensiones residuales en los componentes soldados cambian lentamente con el paso del tiempo y se redistribuyen, lo que provoca una relajación de esas tensiones. Al mismo tiempo, las dimensiones de las piezas soldadas también varían, lo que afecta la precisión y la estabilidad dimensional de los componentes. El acero de bajo carbono y el acero austenítico, que son estructuralmente estables, presentan una ligera relajación de esfuerzos a temperatura ambiente. Por lo tanto, las tensiones internas varían poco con el tiempo, y las dimensiones de las piezas soldadas se mantienen relativamente estables ； Por su parte, ciertos aceros estructurales de aleaciones a altas temperaturas y aleaciones de aluminio de alta resistencia presentan grandes cambios en las tensiones internas, debido a la transformación de sus estructuras inestables con el paso del tiempo. La forma más eficaz de garantizar la precisión en el mecanizado es eliminar primero las tensiones residuales por soldadura y luego proceder con el mecanizado. 4. Efecto de las tensiones residuales por soldadura en la estabilidad de las barras sometidas a compresión. Cuando una barra está sometida a compresión, las tensiones residuales de compresión en su sección transversal se suman a las tensiones causadas por las cargas externas. Esto hace que la zona de la barra donde actúan estas tensiones alcance primero su límite de resistencia; en esa zona, las tensiones ya no aumentan, lo que impide que dicha zona siga soportando cargas adicionales. En otras palabras, esto reduce la sección efectiva de la barra, lo que a su vez disminuye su tensión crítica. Todo esto tiene un efecto negativo en la estabilidad de la barra. La influencia de las tensiones internas en la estabilidad del barril está relacionada con la forma de su sección transversal y con la distribución de las tensiones residuales. Si se logra alejar la sección efectiva del eje neutro del barril, se puede mejorar su estabilidad. 5. La tensión residual por soldadura afecta la corrosión por fatiga. La corrosión por fatiga es un fenómeno en el cual se generan grietas debido a la acción combinada de las tensiones tensiles y del medio corrosivo. La superposición de las tensiones residuales tras la soldadura y las tensiones de servicio provoca una rápida aparición de grietas por corrosión bajo tensión en las proximidades de la zona soldada. Por lo tanto, en el caso de estructuras corroídas, es conveniente adoptar medidas adecuadas para eliminar las tensiones residuales, ya que esto contribuye a mejorar su resistencia a la corrosión. 6. Efecto de las tensiones residuales por soldadura en la rigidez estructural. Después de la soldadura, se generan tensiones de tracción en la zona de la soldadura y en sus alrededores; mientras que en las zonas alejadas de la soldadura se producen tensiones de compresión. Estas tensiones de tracción pueden llegar hasta el límite de fluencia del material. Por lo tanto, cuando la pieza está sometida a tracción, esa zona no puede soportar cargas; esto equivale a que el área útil de soporte disminuye, lo que a su vez provoca una disminución en la rigidez. En el caso de las vigas que son propensas a deformarse por flexión, esto también conlleva una disminución en su rigidez. El grado de esta disminución depende del tamaño y de la ubicación de la zona de deformación plástica. Cuando la soldadura se encuentra cerca del eje neutro, su impacto en la rigidez es menor.