superficies extendidas

Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Mecánica
Soldadura de Producción y Mantenimiento
Informe N°1
1. TÍTULO: Zona afectada por el calor

2. OBJETIVOS:
Observar el comportamiento de la zona afectada por el calor en la soldadura SMAW de acuerdo a la velocidad del cordón de soldadura (normal, media y baja) y al tipo de corriente que se emplea (AC y DC+).

3. MARCO TEÓRICO:Partes de la zona afectada por el calor.
La zona afectada por el calor (ZAC) es una formación que se da por procesos de soldadura de metales en donde las temperaturas pico son demasiado bajas para derretir el material o lo suficientemente altas como para producir cambios significativos en la microestructura y en las propiedades del material.


Fig 1. Partes de la ZAC
1) Metal depositado.2) Fusión incompleta. Zona de transición entre el material base y el cordón de soldadura y por lo tanto es la zona sometida a mayor temperatura. En esta zona coexisten las fases sólida y líquida, facilitando el crecimiento de los granos o cristales sólidos, e donde existe la unión entre el material base y el cordón, por lo que esta zona determina la calidad de la unión soldada
3) Campo desobrecalentamiento. Es una delas zonas mas criticas, en esta zona los granos experimentan un fuerte crecimiento que con la posterior recristalización no presentan un cambio sensible, esta zona presenta una estructura de grano frágil (ferrita envueltos por perlita con alto porcentaje de ferrita) y con disminución de resistencia y ductilidad.

4) Campo de normalizado. Es una zona de excelentespropiedades mecánicas aunque los granos de austenita no permanecen mayor tiempo a esta temperatura por lo que no alcanzan un crecimiento, así que la estructura es homogénea y fina con muy buenas propiedades.

5) Recristalización incompleta. Durante el calentamiento ocurre la reacción eutectoide a 723 °C y la ferrita se disuelve dentro de los cristales de la austenita. Durante el enfriamiento solamentelos cristales de austenita forman nuevos cristales de perlita dúctil, mientras que los cristales de ferrita experimentan crecimiento y fragilización. Esta zona esta formada por granos frágiles de ferrita y a su alrededor granos dúctiles de perlita.

6) Zona de recristalización. En esta zona ocurre la recristalización de los granos de ferrita, es decir un crecimiento de grano durante elcalentamiento y deformación plástica del metal y esto permite un pequeño aumento de la dureza de esta zona.

7) Zona de fragilidad azul. Se caracteriza por una disminución de la plasticidad del material sin cambios en la estructura del mismo. Esto se explica por el aparecimiento de partículas microscopias de ferrita que se distribuyen en solución sólido en los límites de grano que dan una coloracióncaracterística a esta zona

Efecto del calor en la soldadura
Durante la soldadura la temperatura en la pileta es de alrededor 3000°F (1650°C), a una pequeña distancia la temperatura puede ser de 600°F (316°C), si el material base excede la temperatura entre estos valores ocurren cambios que afectan la estructura del grano, su dureza y propiedades mecánicas.


Fig 2. Efecto del calor de soldaduraen la dureza y microestructura.
En la siguiente figura se puede observar como ocurre la solidificación progresiva del metal fundido en el cordón de soldadura.
a) Curva de enfriamiento con expresión de las diferentes estructuras.
b) Vista superior del cordón de soldadura (W) y sus líneas isotermas entorno al cordón.

Fig 3. Solidificación progresiva del metal fundido.

Condiciones paradisminuir la zona afectada por el calor

Un factor que controla la microestructura de la zona afectada por calor (ZAC) es su velocidad de enfriamiento, esta velocidad depende de los espesores del material base, la geometría de la unión, el calor aportado y la temperatura de precalentamiento.

Calor aportado.- Esta es una condición fundamental ya que de esta depende cual es la mayor temperatura...