Distorsión en Soldadura: Consejos para controlarla como un profesional

Fundamentos de la distorsión en soldadura y cómo controlarla

Las estructuras soldadas suelen presentar deficiencias que se reflejan principalmente en los problemas de las uniones soldadas. Estos problemas incluyen los siguientes aspectos:

  • El proceso de soldadura implica un calentamiento y enfriamiento desiguales, lo que provoca tensiones residuales y distorsiones. Estos problemas no sólo afectan a las dimensiones totales y a la calidad del aspecto de la estructura de soldaduraEn algunos casos, la resistencia de la estructura soldada puede verse directamente afectada. En algunos casos, la resistencia de la estructura de soldadura también puede verse directamente afectada.
  • Juntas soldadas pasan por tres etapas: fundición, solidificación y tratamiento térmico.
  • La soldadura puede modificar ciertas propiedades del material.
Distorsión de la soldadura

Tensión y distorsión de la soldadura

El calentamiento local a alta temperatura durante la soldadura da lugar a una distribución desigual de la temperatura en la pieza soldada, lo que a su vez provoca tensiones de soldadura y distorsiones en la estructura soldada.

La tensión de soldadura es la principal causa de fractura frágil, fractura por fatigafractura por corrosión bajo tensión y fallo por inestabilidad.

Distorsión de la soldadura afecta a la forma y la precisión dimensional de la estructura, dificultando el cumplimiento de los requisitos técnicos. Esto repercute directamente en la calidad de fabricación y el rendimiento de servicio de la estructura.

Generación de tensiones y distorsiones de soldadura

1. Conocimientos básicos sobre la tensión y la distorsión de la soldadura

1. Distorsión

La forma y el tamaño de un objeto cambian bajo la acción de una fuerza externa o de la temperatura

2. Estrés

La fuerza de interacción dentro de un objeto causada por fuerzas externas u otros factores se denomina fuerza interna. La fuerza interna por unidad de área de sección transversal de un objeto se denomina tensión.

3. Tensión de soldadura y soldadura distorsión

La tensión de soldadura es la tensión interna que existe en la soldadura durante y después de la soldadura. proceso de soldadura.

El cambio en el tamaño de la soldadura causado por la soldadura se denomina distorsión de soldadura.

2. Causas de la tensión y la distorsión de la soldadura

1. Calentamiento desigual de las soldaduras

(1) Tensión y distorsión causadas por el calentamiento central de la banda larga (similar al revestimiento)

Tensión y distorsión del centro de la banda de acero durante el calentamiento y el enfriamiento

Tensión y distorsión del centro de la banda de acero durante el calentamiento y el enfriamiento

(2) Tensión y distorsión causadas por el calentamiento en un lado de la tira larga (equivalente a la superficie del borde de la placa)

Tensión y distorsión durante el calentamiento y el enfriamiento en un lado del borde de la chapa de acero

Tensión y distorsión durante el calentamiento y el enfriamiento en una cara de chapa de acero borde

2. Contracción del metal soldado

3. Cambio de la estructura metálica

4. Rigidez y sujeción de la soldadura

Distorsión de la soldadura

1. Tipos de distorsión de la soldadura y sus factores de influencia.

La distorsión de la soldadura puede dividirse en cinco formas básicas: distorsión por contracción, distorsión angular, distorsión por flexión, distorsión ondulatoria y distorsión por deformación.

Formas básicas de distorsión de la soldadura

Formas básicas de distorsión de la soldadura

1). Contracción distorsión

El fenómeno de que el tamaño de la soldadura sea menor que antes de la soldadura se denomina distorsión por contracción.

Distorsión por contracción longitudinal y transversal

Distorsión por contracción longitudinal y transversal

(1) Distorsión por contracción longitudinal

(2) Distorsión por contracción transversal

2). Angular distorsión

La causa principal de la distorsión angular es la distribución desigual de la contracción transversal a lo largo del espesor de la chapa.

Distorsión angular de varias articulaciones

Distorsión angular de varias articulaciones

Distorsión angular de la articulación en T

Distorsión angular de la articulación en T

3). Flexión distorsión

La distorsión por flexión está causada por la no coincidencia o asimetría entre la línea central de la soldadura y el eje neutro de la sección estructural, así como por la distribución desigual de la contracción de la soldadura a lo largo de la anchura de la soldadura.

(1) Distorsión de flexión causada por la contracción longitudinal

Distorsión de flexión causada por la contracción longitudinal de la soldadura

Distorsión de flexión causada por la contracción longitudinal de la soldadura

(2) Distorsión de flexión causada por la contracción transversal

Distorsión de flexión causada por la contracción transversal de la soldadura

Distorsión de flexión causada por la contracción transversal de la soldadura

4). Distorsión de las ondas

La distorsión ondulatoria suele producirse en el proceso de soldadura de chapas finas con un grosor inferior a 6 mm, lo que también se denomina distorsión por inestabilidad.

Distorsión ondulatoria causada por la distorsión del filete de soldadura

Distorsión ondulatoria causada por la distorsión del filete de soldadura

5). Distorsión

La causa principal de la distorsión es la distribución desigual de la distorsión del filete de soldadura a lo largo de la longitud de la soldadura.

Distorsión de la viga en I

Distorsión de Viga en I

2. Medidas para controlar la distorsión de la soldadura

1). Medidas de diseño

(1) Seleccionar una forma y un tamaño de soldadura razonables

1) Seleccione el tamaño de soldadura más pequeño.

Junta transversal con la misma capacidad portante

Junta transversal con la misma capacidad portante

2) Seleccione una forma de ranura razonable.

Ranura de la junta en T

Ranura de la junta en T

(2) Reducir el número de soldaduras

Los perfiles y las piezas estampadas son las opciones preferidas cuando es posible. En el caso de estructuras con muchas y densas soldaduras, pueden utilizarse estructuras de juntas de soldadura fundidas para reducir el número de soldaduras. Además, aumentar el grosor de la chapa de pared para reducir el número de nervaduras, o utilizar estructuras perfiladas en lugar de estructuras de nervaduras, puede ayudar a evitar la distorsión de las estructuras de chapa fina.

(3) Disposición razonable de la posición de soldadura

Las vigas, columnas y otros componentes soldados suelen presentar distorsión por flexión debido a la configuración excéntrica de la soldadura.

Disposición de la soldadura de la estructura de caja

Disposición de la soldadura de la estructura de caja

Disponer razonablemente la posición de la soldadura para evitar distorsiones.

Disponer razonablemente la posición de la soldadura para evitar distorsiones.

2). Medidas de proceso

(1) Método de compensación

(2) Método de distorsión inversa

Método de distorsión inversa para la soldadura a tope de chapas planas

Método de distorsión inversa para placas planas soldadura a tope

(3) Método de fijación rígida

1) Fije la soldadura en la plataforma rígida.

Fijación rígida durante el empalme de placas delgadas

Fijación rígida durante el empalme de placas delgadas

2) La soldadura se combina en una estructura más rígida o simétrica.

Fijación rígida y antidistorsión de la viga en T

Fijación rígida y antidistorsión de la viga en T

3) La fijación de soldadura se utiliza para aumentar la rigidez y la sujeción de la estructura.

Fijación rígida durante el empalme a tope

Fijación rígida durante el empalme a tope

4) Utilizar soportes temporales para aumentar la sujeción de la estructura.

Soporte temporal durante la soldadura con escudo

Soporte temporal durante la soldadura con escudo

(4) Seleccionar una secuencia razonable de montaje y soldadura.

La secuencia de soldadura de montaje tiene una gran influencia en la distorsión del estructura soldada.

(1) Si las condiciones lo permiten, las estructuras soldadas grandes y complejas deben dividirse en varias partes con estructuras simples, soldarse por separado y luego ensamblarse como un todo.

(2) Al soldar, la soldadura debe estar lo más cerca posible del eje neutro de la sección estructural.

Montaje y soldadura de la viga maestra

Montaje y soldadura de la viga maestra

3) Para la estructura con la disposición asimétrica de las soldaduras, el lado con pocas soldaduras se soldará primero durante la soldadura de montaje.

Secuencia de soldadura de la matriz superior de la prensa

Secuencia de soldadura de la matriz superior de la prensa

4) La estructura con una disposición simétrica de las soldaduras será soldada simétricamente por soldadores pares.

Secuencia de soldadura a tope de cilindros

Secuencia de soldadura a tope de cilindros

5) Cuando se sueldan soldaduras largas (más de 1m), se puede utilizar la dirección y secuencia mostradas en la figura inferior para reducir la distorsión por contracción después de la soldadura.

soldadura de soldaduras largas

(5) Seleccionar razonablemente métodos de soldadura y parámetros del proceso de soldadura

Soldadura de estructuras de sección asimétrica

Soldadura de estructuras de sección asimétrica

(6) Método de balance térmico

Utilice el método de equilibrio térmico para evitar la distorsión de la soldadura

Utilice el método de equilibrio térmico para evitar la distorsión de la soldadura

(7) Método de disipación del calor

Método de disipación del calor

3. Método de corrección de soldaduras distorsión

1). Corrección manual

2). Método de corrección mecánica

Corrección de la distorsión por flexión de una viga mediante el método de corrección mecánica

Corrección de la distorsión por flexión de la viga mediante el método de corrección mecánica

3). Método de corrección del calentamiento de la llama

Las formas de calentamiento de la llama incluyen el calentamiento puntual, el calentamiento lineal y el calentamiento triangular.

(1) Calentamiento puntual

Calentamiento puntual

(2) Calentamiento lineal

Calefacción lineal

(3) Calentamiento triangular

Corrección por llama de la distorsión por flexión de una viga en I

Corrección por llama de la distorsión por flexión de una viga en I

La corrección de la distorsión de la soldadura mediante calentamiento por llama depende de los tres factores siguientes:

(1) Modo calefacción

(2) Posición de calentamiento

(3) Temperatura de calefacción y superficie de la zona de calefacción

Wa tensión residual

1. Clasificación de la tensión residual de soldadura

1). Según las causas del estrés

(1) Estrés térmico

(2) Tensión correspondiente

(3) Tensión de deformación plástica

2). Según el tiempo de existencia del estrés

(1) Tensión instantánea de soldadura

(2) Soldadura tensión residual

2. Distribución de la tensión residual de soldadura

1). Distribución longitudinal tensión residual σx

Distribución de la junta a tope en la sección transversal de la soldadura 0x

Distribución de la junta a tope en la sección transversal de la soldadura 0x

2). Distribución de la tensión residual transversal σy

(1) La tensión transversal causada por la contracción longitudinal de la soldadura y su zona de distorsión plástica adyacente es σ'y

Distribución de la tensión residual transversal σy

(2) Tensión mecánica causada por la contracción transversal año σ" y

Distribución de σ'' Y durante la soldadura en diferentes direcciones

Distribución de σ" Y durante la soldadura en diferentes direcciones

3. Influencia de la tensión residual de soldadura en la estructura de la soldadura

1). Impacto en la resistencia estructural

2). Influencia en la precisión dimensional del procesamiento de soldaduras

Liberación de tensiones internas y distorsión causada por el mecanizado

Tensión interna desprendimiento y distorsión causados por el mecanizado

3). Influencia en la estabilidad de los elementos de compresión

4. Medidas para controlar la tensión residual de soldadura

1). Medidas de diseño

1) Reducir al mínimo el número y el tamaño de las soldaduras en la estructura.

2) Evitar una concentración excesiva de soldaduras y mantener una distancia suficiente entre ellas.

Soldadura de la boquilla del recipiente

Soldadura de la boquilla del recipiente

3) Se adoptará la forma de junta con menor rigidez.

Medidas para reducir la rigidez de las articulaciones

Medidas para reducir la rigidez de las articulaciones

2). Medidas de proceso

1) Adoptar una secuencia y dirección de soldadura de montaje razonables.

① Al soldar la soldadura en un plano, se garantizará que la contracción longitudinal y transversal de la soldadura pueda ser relativamente libre.

la contracción longitudinal y transversal de la soldadura puede ser relativamente libre

Secuencia razonable de montaje y soldadura de las soldaduras de empalme

② Se soldará primero la soldadura con mayor contracción.

Secuencia de soldadura de la estructura de viga dúplex con placa de cubierta

Secuencia de soldadura de la estructura de viga dúplex con placa de cubierta

③ Se soldará primero la soldadura con mayor tensión durante el funcionamiento.

Secuencia de soldadura de una viga en I a tope

Secuencia de soldadura de una viga en I a tope

④ Cuando se suelda la soldadura transversal plana, es fácil que se produzca una gran tensión de soldadura en la intersección de la soldadura.

Secuencia de soldadura de soldaduras transversales planas

Secuencia de soldadura de soldaduras transversales planas

⑤ La estructura en la que las soldaduras a tope y soldaduras en ángulo se cruzan.

La estructura donde se cruzan las soldaduras a tope y en ángulo

2) Método de precalentamiento.

3) Soldadura en frío.

4) Reducir la restricción de las soldaduras.

Reducir la rigidez local y la tensión interna

Reducir la rigidez local y tensión interna

Diagrama esquemático del método de la zona de alivio de tensión por calentamiento

Diagrama esquemático del método de "zona de alivio de tensión" por calentamiento

5. Método para eliminar o reducir la tensión residual de soldadura

1). Método de tratamiento térmico

(1) Tratamiento térmico integral

(2) Tratamiento térmico local

2). Método de estiramiento mecánico

3). Método de estiramiento por diferencia de temperatura

Diagrama esquemático de la eliminación de tensiones residuales mediante el método de tracción por diferencia de temperatura

Diagrama esquemático de la eliminación de tensiones residuales por el "método de tracción por diferencia de temperatura"

4). Soldadura a martillo

5). Método de vibración

6. Determinación de la tensión residual de soldadura

1). Método mecánico

(1) Método de corte

(2) Perforación método

2). Métodos físicos

(1) Método magnético

(2) Difracción de rayos X

(3) Método ultrasónico

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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