La tensió residual de soldadura fa referència a la tensió interna generada en estructures soldades a causa de la deformació tèrmica limitada durant el procés de soldadura. En particular, durant la fusió, la solidificació i la contracció de refredament del metall de soldadura, es genera un estrès tèrmic important a causa de les restriccions, el que el converteix en el component principal de l'estrès residual. En canvi, la tensió interna derivada dels canvis en l'estructura metal·logràfica durant el procés de refredament és un component secundari de la tensió residual. Com més gran sigui la rigidesa de l'estructura i com més gran sigui el grau de constricció, més gran serà la tensió residual i, en conseqüència, més significatiu serà el seu impacte sobre la capacitat de càrrega estructural. Aquest article tracta principalment l'impacte de la tensió residual de soldadura en les estructures.
Impacte de l'esforç residual de soldadura en estructures o components
La tensió residual de soldadura és la tensió inicial present a la secció transversal d'un component fins i tot abans que suporti cap càrrega externa. Durant la vida útil del component, aquestes tensions residuals es combinen amb les tensions de treball causades per càrregues externes, donant lloc a una deformació secundària i a una redistribució de la tensió residual. Això no només redueix la rigidesa i l'estabilitat de l'estructura, sinó que també, sota els efectes combinats de la temperatura i el medi ambient, afecta significativament la resistència a la fatiga de l'estructura, la resistència a la fractura fràgil, la resistència a l'esquerda per corrosió per estrès i l'esquerda de fluència a alta temperatura.
Impacte sobre la rigidesa estructural
Quan la tensió combinada de les càrregues externes i la tensió residual en una determinada àrea de l'estructura arriba al punt de fluència, el material d'aquesta zona patirà una deformació plàstica localitzada i perdrà la seva capacitat per suportar més càrregues, provocant una reducció de la secció transversal efectiva. àrea i, en conseqüència, la rigidesa de l'estructura. Per exemple, en estructures amb soldadures longitudinals i transversals (com les soldadures de placa costellada en bigues en I), o aquelles que han sofert un redreçament de flama, es pot generar un esforç de tracció residual important en seccions transversals més grans. Tot i que el rang de distribució d'aquestes tensions al llarg de la longitud del component pot no ser extens, el seu impacte en la rigidesa encara pot ser substancial. Particularment per a bigues soldades sotmeses a un extens redreçament de la flama, pot haver-hi una disminució notable de la rigidesa durant la càrrega i un rebot reduït durant la descàrrega, que no es pot passar per alt per a estructures amb alts requisits de precisió i estabilitat dimensional.
Impacte sobre la força de càrrega estàtica
Per als materials trencadissos, que no poden patir deformació plàstica, la tensió dins del component no es pot distribuir uniformement a mesura que augmenta la força externa. Els pics de tensió continuaran augmentant fins a arribar al límit de rendiment del material, provocant una fallada localitzada i, finalment, la fractura de tot el component. La presència d'esforços residuals en materials fràgils redueix la seva capacitat de càrrega, provocant fractures. Per als materials dúctils, l'existència de tensió residual de tracció triaxial en entorns de baixa temperatura pot dificultar l'aparició de deformació plàstica, reduint així significativament la capacitat de càrrega del component.
En conclusió, la tensió residual de soldadura té un impacte significatiu en el rendiment de les estructures. Un disseny raonable i un control del procés poden reduir l'estrès residual, millorant així la fiabilitat i la durabilitat de les estructures soldades.
Hora de publicació: 01-agost-2024
