deformaciones durante el proceso de soldadura

Deformaciones durante el proceso de soldadura. La deformacin en una soldadura se debe a la expansin no uniforme y a la contraccin tanto del metal base adyacente, como del metal de aporte durante el ciclo de calentamiento/enfriamiento. Durante dicho ciclo, muchos factores estn involucrados, tornndose complicado realizar predicciones exactas de las deformaciones.

Las Propiedades fsicas y mecnicas del metal en las cuales se basan los clculos, cambian al aumentar la temperatura. Por ejemplo, cuando la temperatura del rea de la soldadura aumenta, la Resistencia a la Fluencia, Mdulo de Elasticidad, y Conductividad Trmica del material disminuyen, y el coeficiente de Expansin Trmica y el Calor Especifico aumentan. Estos cambios, a su vez, afectan el flujo de calor y uniformidad de distribucin de ste. As, estas variables hacen que un clculo preciso de lo que ocurre durante el calentamiento y enfriamiento sea complicado. An cuando el clculo sea simple, en la fase de diseo y en taller, es importante el entendimiento prctico de las causas de las deformaciones, los efectos de las contracciones en varios tipos de uniones soldadas, mtodos para controlar las contracciones y el uso de manera ventajosa de stas.

1.1 Causas de deformacin.

Para entender cmo y por qu las deformaciones ocurren durante el calentamiento y enfriamiento del metal, hay que considerar lo que ocurre con una barra de acero. Cuando la barra est uniformemente calentada, se expande en todas direcciones. Cuando el metal se enfra a temperatura ambiente, se contrae uniformemente, retornando a sus dimensiones originales. Ahora bien, si la barra de acero es restringida, por ejemplo, en un tornillo de banco, mientras est caliente, la expansin lateral no puede presentarse. Como la expansin volumtrica debe ocurrir, la barra se expande en forma considerable en la direccin vertical. Como la barra deformada vuelve a la temperatura ambiente, se contraer en todas las direcciones. La barra es ahora angosta pero ms alta y est en un estado de permanentemente deformacin. En una unin soldada, las mismas fuerzas de expansin y contraccin actan sobre el metal soldado y el metal base. Cuando el metal soldado solidifica y se funde con el metal base, est en su mximo estado de expansin, ocupando el mximo volumen posible como slido. En el enfriamiento, trata de contraerse para alcanzar el volumen que normalmente ocupa a bajas temperaturas, pero es restringido por el metal base adyacente. Las tensiones desarrolladas en la soldadura, finalmente han alcanzando la fluencia del metal base. En este punto, la soldadura se estira, o fluye, ajustndose a los requerimientos de volumen a la temperatura ms baja. Pero slo aquellas tensiones que excedan la resistencia de fluencia del metal soldado son aliviadas con esta acomodacin. Cuando la soldadura alcanza una temperatura ambiente, asumiendo una restriccin completa del metal base, presenta internamente tensiones a la traccin aproximadamente igual a la resistencia de fluencia del metal. Si las restricciones (abrazaderas que sostienen la pieza de trabajo, o una fuerza de contraccin opuesta) son retiradas, las tensiones internas son aliviadas parcialmente, causando el movimiento del metal base, es decir, una deformacin.