Tensiones internas en fundición y soldadura

2010
02/12/2010

TENSIONES INTERNAS EN SOLDADURA Y FUNDICION

Introducción.

Para comenzar se definirán los proceso de fundición y soldadura, para luego dar paso al desarrollo del presente informe.

Fundición:
Proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde sesolidifica.

Soldadura:
Proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, generalmente son metales o termoplásticos, usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando un material de relleno fundido (metal o plástico), el cual tiene un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, para conseguir el baño dematerial fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.

Definido ambos procesos se podrá dar a conocer el objetivo principal, el cual es identificar en que circunstancias se producen tensiones internas, pues la fundición tiene diversos métodos de llevarse a cabo y estos pueden o no incidir en el problema, lo mismo ocurre en la soldadura, a simple vista se podríadecir que las fallas pueden ser provocadas por la mala elección del material a trabajar, malas técnicas o formas de realizar el procesos correspondiente, no tomando en cuenta factores tales como: velocidad, tiempo transcurrido, ángulo de posición en el caso de la soldadura y de llenado en caso de la fundición.

Por lo tanto, si se quiere buscar la razón de las tensiones internas, también se debebuscar la solución a ello (alivio de tensiones), siendo así la solución llevada a cabo por otro tipo de procesos, los cuales se darán a conocer a continuación.

Tensiones internas.

Las tensiones internas se generan por diferentes motivos: en fundiciones, mediante las fuerzas de contracción que surgen a medida que la pieza se solidifica; al soldar, debido a la expansión y contracción delmaterial; al mecanizar, etc. Frecuentemente, estas tensiones son de tal magnitud que es preciso atenuarlas para prevenir la excesiva distorsión o agrietamiento de la pieza.

En la mayoría de los casos, las tensiones residuales en los metales son causadas por la deformación de partes de la estructura cristalina interna del propio material. Para restaurar esta retícula interna, es necesaria laintroducción de energía a la pieza.

Uno de los principales problemas a los que se enfrenta el mundo del Metal es la acumulación de esfuerzos o tensiones que provocan la deformación y la pérdida de la estabilidad dimensional. Fabricantes de aceros, de máquina-herramienta, matriceros, caldererías, fundiciones, empresas de mecanizado, etc. pueden experimentar problemas con la retención de toleranciasdimensionales en la producción de sus piezas.

Podemos definir las tensiones residuales como cualquier esfuerzo en un cuerpo elástico que se encuentre libre de fuerzas o restricciones externas y de cambios o gradientes de temperatura. Los esfuerzos, cuando no son iguales, pueden ocasionar deformaciones del material. Grandes esfuerzos en un lado de la pieza provocan movimiento o deformación. Si losesfuerzos son iguales a lo largo de toda la pieza, se compensan y no hay deformación. Si el desequilibrio es demasiado grande, la pieza jamás volverá a su condición anterior.

Tratamiento de los esfuerzos residuales

Para tratar de devolver a la estructura metálica interna su forma ideal, hay que introducir energía dentro del metal. El estabilizado por tratamiento térmico es el método másconocido pero no el único. En el tratamiento por horno, las temperaturas altas reducen las tensiones en el material. Este tipo de alivio de esfuerzos, aunque generalmente resulte efectivo, tiene varios defectos y limitaciones. El costo es elevado, el proceso es de larga duración y frecuentemente da por resultado el deterioro de las propiedades de los materiales. Los gastos generados en cuanto a...